Kāpēc tik daudz potē? 2. DAĻA. Stāsts par specifisko imunitāti.

1. janvāris, 2020 pl. 13:15,

Iepriekšējā rakstā noskaidrojām, kā darbojas nespecifiskā jeb iedzimtā imunitāte. Tas bija svarīgi, lai saprastu, kā darbojas imunitāte kopumā, tomēr tas pagaidām neatbild uz jautājumu "kāpēc tik daudz potē?" Šajā rakstā runāsim par specifisko jeb iegūto imunitāti: Kāpēc to sauc par specifisko? Kas pie tās pieder? Kā tā darbojas?

KĀPĒC "SPECIFISKĀ" IMUNITĀTE?

Atceries, runājām par nespecifisko imunitāti? Tā, kas uzbrūk visiem svešiniekiem, nešķirojot tos. Specifiskā imunitāte darbojas tieši otrādi – tā uzbrūk tikai noteiktam patogēnam, noteiktai baktērijai, vīrusam vai sēnītei. To var iedomāties kā militāras vienības, kas tiek trenētas speciāli, lai neitralizētu specifisku ienaidnieku (piemēram, masalu vīrusu vai tuberkulozes nūjiņu), kas ir iekļuvis mūsu organismā.

Lai cīņa pret iebrucēju būtu efektīvāka, atbildības sfēras ir strikti sadalītas. Daļa atbild par šūnu drošību un cīnās ar infekciju, kas iekļuvusi šūnās. To sauc par celulāro jeb šūnu imunitāti. Cita daļa rūpējas, lai visa ārpusšūnu telpa būtu brīva no jebkādiem patogēniem, proti, cīnās ar infekciju, kas atrodas ārpus šūnām. To sauc par humorālo imunitāti (no latīņu vārda humor – šķidrums). Ja iztēlojamies organismu kā karaļvalsti, tad viena daļa specializējas iekštelpu, bet otrā – ārpustelpu drošības jautājumos.

KAS PIEDER PIE SPECIFISKĀS IMUNITĀTES?

Specifisko imunitāti nodrošina limfocīti – T un B šūnu kolonijas, bet ja precīzāk, T helperi (jeb palīgšūnas), T citotoksiskās šūnas un B šūnas

Ilustrācija: B limfocīts, T citotoksiskais limfocīts un T helper limfocīts

B šūnas nodrošina humorālo imunitāti. Tās cīnās ar patogēniem, kas atrodas ārpusšūnu telpā visā organismā. Bet organisms taču ir tik liels! Kā viņas to dara?! B limfocītu arsenālā ir viens labs ierocis, par ko noteikti dzirdēts – antivielas. Jebkurš B limfocīts spēj pārvērsties par visīstāko antivielu ražotni, kas producē antivielas milzīgā daudzumā. Ar to palīdzību patogēns tiks neitralizēts, lai kur tas arī atrastos. Tomēr antivielām ir viens būtisks trūkums – tas nespēj sasniegt patogēnus, kas jau iekļuvuši šūnās (piemēram, vīrusus vai intracelulāras baktērijas). Ko tad darīt šādā gadījumā? Par to parūpēsies T šūnas! T citotoksiskās šūnas cīnās ar infekciju, kas iekļuvusi šūnās, tātad nodrošina šūnu imunitāti. Tās vēl sauc par T killeršūnām jeb T galētājšūnām, jo tās nonāvē slimas šūnas kopā ar patogēnu, kas ir tajās.

Ilustrācija: T citotoksiskais limfocīts nogalina vīrusinficētu šūnu

Labi, B limfocīti nodrošina humorālo imunitāti, T citotoksiskās šūnas – celulāro imunitāti. Ko dara T helper limfocīti?? To grūti paskaidrot, neminot šūnu savstarpēju komunikāciju. Tieši tā! Šūnas pastavīgi komunicē savā starpā ar speciālu signālmolekulu (citokīnu) palīdzību. Šai tēmai paspējām nedaudz pieskarties iepriekšējā rakstā par nespecifisko imunitāti, kad runājām par iekaisuma šūnu piesaisti un migrāciju uz infekcijas iekļūšanas vietu. Imūnās šūnas pastāvīgi komunicē savā starpā, signalizē par pārmaiņām kaujas darbībā, cīņas stratēģijās un regulāri verificē savas darbības ar šūnām, kas kontrolē situāciju karalaukā, un pārbauda, ka tiek uzbrukts īstajam ienaidniekam. Tieši tāds arī ir T helper limfocītu uzdevums. Paši par sevi tie neuzbrūk infekcijai, bet tiem ir liela nozīme humorālās un celulārās imunitātes cīņas uzsākšanā un koordinācijā. Tieši tāpēc cilvēka imūndeficīta vīruss HIV, kas uzbrūk CD4+ T helper limfocītiem, ir tik bīstams. Jo pēc būtības tas uzbrūk imūnsistēmas kontroles punktam. Un lai gan B šūnas un T citotoksiskās šūnas nemaz necieš no vīrusa darbības, imūnsistēmas menedžments tiek izjaukts un organisms paliek neaizsargāts pat no visnevainīgākām infekcijām.

Šajā brīdī mums būtu nedaudz jāapstājas un jāparunā par to, kā tad limfocīti “zina”, kurš ir savējais un kurš ienaidnieks?

Tolerances apmācības

Ikviens limfocīts pirms sava dienesta uzsākšanas iziet sīvas apmācības, kurās tie mācās atšķirt sava organisma antigēnus no svešiem. Tie limfocīti, kas nespēj nošķirt savus antigēnus no svešiem, tiek iznīcināti, lai vēlāk tie neuzbruktu paši sava organisma audiem. Apmācību iziet gan B, gan T limfocīti: B šūnas kaulu smadzenēs, bet T šūnas aizkrūtes dziedzerī jeb tīmusā (no kura pirmā burta guvušas nosaukumu).

Visām šūnām uz virsmas atrodas receptori, un limfocīti nav izņēmums. Limfocītu receptori palīdz ne tikai uztvert signālmolekulas, bet arī tieši saistīties ar citām šūnām un antigēniem. Tāpēc ir ļoti svarīgi, lai receptori normāli darbotos. Sākumā tiek pārbaudīts, vai B šūnu receptori nav defektīvi. Ja viss ir labi, tālāk tiek pārbaudīts, vai tie nereaģē uz sava paša organisma antigēniem. To var salīdzināt ar karaļvalstij lojālu kaujinieku sagatavošanu un atlasi – sākumā gatavo kaujiniekus, tad pārbauda, cik tie ir lojāli pret savu valsti un tautu. Tādā veidā tiek panākta B šūnu tolerance pret savu pašu organismu un mazināts autoimūno slimību risks.

Piemēram, multiplās sklerozes gadījumā B šūnas veido antivielas pret sava paša organisma nervšūnu apvalku – mielīnu. Mielīns nepieciešams ātrai un efektīvai nervu impulsu pārvadei, tāpēc tā bojājums izpaužas ar neiroloģiskiem traucējumiem, ko novēro multiplās sklerozes slimniekiem.

Pabeidzot apmācību, limfocīti nonāk sekundāros limfoīdos orgānos (limfmezglos, liesā u.c.), kur sāk savu dienestu. Šai brīdī tie joprojām ir naivi, jo vēl nav sastapušies ar ienaidnieku.

Jāpiebilst, ka katram limfocītam uz virsmas ir receptori, kas ir specifiski tikai noteiktam antigēnam. Receptors saistās ar antigēnu pēc atslēgas-slēdzenes principa, citiem vārdiem, receptors var saistīties tikai ar noteiktu antigēnu.

KAS NOTIEK INFEKCIJAS GADĪJUMĀ?

B limfocītam sastopoties ar sev specifisko antigēnu, tas aktivējas un sāk ātri dalīties, veidojot klonus.

Daļa no šiem kloniem, tā saucamās efektoršūnas, uzreiz iesaistīsies cīņā ar infekciju. Tās pārvērtīsies par plazmas šūnām un sāks antigēnspecifisku antivielu ražošanu.
Šīm antivielām būs tādas pašas mainīgās daļas kā tam virsmas receptoram, kurš veiksmīgi saistījās ar antigēnu pēc atslēgas-slēdzenes principa.

Ilustrācija: B šūna ražo antigēnspecigiskās antivielas

Proti, tās arī varēs saistīties ar patogēna antigēniem, pret ko tās ir specifiskas. Bet ko var izdarīt antivielas? Tās taču ir sīkas olbaltumu molekulas! Kā tās var palīdzēt cīņā ar infekciju?

Pirmkārt, antivielas var noklāt patogēna (piemēram, vīrusa) virsmu, apgrūtinot tā pārvietošanos un saistīšanos pie šūnas. Zinātniski to sauc par opsonizāciju. Vīrusam tagad būs grūtāk inficēt šūnu, ievadot tajā savu ģenētisko materiālu, tāpēc kavēsies vīrusa vairošanās un izplatīšanās organismā.

Ilustrācija: opsonizēta baktērija, kurai uzbrūk makrofāgs

Otrkārt, viena antiviela spēj piesaistīties vairākiem patogēniem vienlaikus, salipinot tos un kavējot to pārvietošanos. To sauc par aglutināciju.

Treškārt, ar antivielām noklāti un salipināti patogēni kļūst par vieglu upuri makrofāgiem.

Ilustrācija: makrofāgs apēd aglutinētas baktērijas

Plazmas šūnas turpinās ražot antivielas vēl kādu laiku, bet agri vai vēlu to spēki izsīks un antivielu daudzums asinīs pakāpeniski mazināsies. Turpmāk imunoloģisko atmiņu nodrošinās B limfocītu atmiņšūnas. Kā jau minēju, B limfocītam aktivējoties, tas sāk klonāli dalīties, veidojot savas kopijas. Daļa no šiem kloniem pārtop par plazmas šūnām, kas ražo antivielas, bet otra daļa kļūst par atmiņšūnām. Tās saglabās informāciju par antigēnu un nākamā reizē, atkārtoti nonākot saskarē ar jau zināmu antigēnu, reakcija būs krietni ātrāka un stiprāka – īsākā laikposmā tiks producēts krietni vairāk antivielu nekā pēc pirmreizējas saskares. Tieši šis imūnsistēmas darbības princips tiek izmantots vakcinācijā.

Mēs aplūkojām humorālās imunitātes darbības mehānismu, bet celulārā imunitāte darbojas pēc līdzīga principa, tikai centrālā vieta tajā ir nevis B šūnām, bet citotoksiskām T šūnām. Tāpat kā B limfocītiem, arī T limfocītiem uz virsmas atrodas receptori, kas saistās tikai ar noteiktu antigēnu. Pēc saskares ar specifisku antigēnu naivie T limfocīti sāk aktīvi dalīties, veidojot efektoršūnu un atmiņšūnu subkolonijas. Atmiņšūnas nodrošinās ilgstošu imunoloģisku atmiņu, savukārt efektoršūnu turpmākā darbība atkarīga no limfocītu veida: citotoksisko T limfocītu efektoršūnas specializējas uz inficēto šūnu elimināciju, bet T helper-efektoršūnas stimulē celulāro un humorālo imūnatbildi ar citokīnu palīdzību.

Tomēr ar T limfocītiem ir neliela problēma. Lai cik forši tie arī nebūtu, atšķirībā no B limfocītiem tie nespēj paši uztvert antigēnu, tāpēc tiem nepieciešama profesionālo antigēnprezentējošo šūnu palīdzība. Organismā ir trīs tādi profesionāļi – makrofāgi, dendrītiskās šūnas un B limfocīti.

Tie uzņem patogēnu, sagremo to un izvieto tā paliekas uz savas virsmas, šādā veidā rādot antigēnu citām šūnām, tajā skaitā arī T helper limfocītiem, kas savukārt ceļ trauksmi un dod signālu sākt cīņu.

Lai gan B šūnas ir profesionālas antigēnprezentējošas šūnas un spēj uztvert patogēnu bez citu palīdzības, parasti to aktivācijai nepieciešams apstiprinājums no T helperlimfocītiem, un tikai noteiktu infekciju gadījumā tā var notikt bez T helper limfocītu starpniecības.

Ilustrācija: B limfocīts prezentē antigēnu Th limfocītam un saņem apstiprinošu atbildi

B šūnu aktivācijas gaitā tiek sākta masīva antivielu producēšana, kas neitralizē infekcijas ierosinātāju organisma šķidrumos (asinīs, limfā) un šūnstarpu telpā. Aktivētas T palīgšūnas savukārt stimulē makrofāgus, kas likvidē ar antivielām klātos patogēnus. Tai pašā laikā aktivētas citotoksiskās šūnas cīnās ar infekciju šūnu līmenī.

Specifisko imunitāti vēl sauc par adaptīvo jeb iegūto imunitāti, jo cilvēks to iegūst, dzīves laikā saskaroties ar dažādām infekcijām. Un tā kā katra mūsu pieredze ir individuāla un unikāla, tāda ir arī mūsu iegūtā imunitāte.

Specifiskās imunitātes mērķis ir laicīgi atpazīt un neitralizēt ienaidnieku, pirms tas nodarīs pārāk lielu kaitējumu organismam vai nogalinās to.

Imūnsistēma var iepazīties ar infekciju dabiskā veidā, organismam inficējoties, pārslimojot un izstrādājot pret to specifisko imunitāti, tomēr dažreiz šis ceļš ir pārāk riskants. Dažas infekcijas ir tik spēcīgas un agresīvas, ka spēj nogalināt organismu, pirms specifiskā imunitāte paspēj iesaistīties cīņa ar to. Lai cik spēcīga tā būtu, nepieciešams laiks, lai tā sāktu darboties, nodrošinot efektīvu aizsardību. Tāpēc cilvēce atradusi risinājumu – mākslīgi iepazīstināt adaptīvo imunitāti ar bīstamo ierosinātāju antigēniem, lai tad, kad organisms saskarsies ar īsto infekciju, adaptīvā imunitāte būtu gatava sākt spēcīgu pretuzbrukumu. Nākamā rakstā aplūkosim vakcināciju un to, kā specifiskās imunitātes pārstāvji iemācās pazīt un neitralizēt bīstamos ienaidniekus ar imunizācijas palīdzību.

Piezīme: rakstā ir ļoti vienkāršots bezgalīgi komplicētas sistēmas skaidrojums. Salīdzinājumi ar karaļvalstīm un bruņotiem spēkiem izmantoti, lai veidotu asociācijas un tie nav jāuztver burtiski. Specifiskā imunitāte ir krietni daudzveidīgāka un šūnu savstarpējā komunikācija daudz komplicētāka, nekā šeit aprakstīts. Piemēram, rakstā nav minētas T regulatorās šūnas un citi T limfocītu veidi. Tas darīts ar nodomu, lai nesarežģītu jau tā grūti saprotamas lietas, skaidrojot imūnsistēmas darbības pamatprincipus. Imūnsistēma joprojām tiek aktīvi pētīta, un par to var rakstīt bezgalīgi daudz. Tomēr kaut kur mums jāapstājas, jo garus rakstus slinkums lasīt. Paldies, ka izlasīji līdz galam!

Ja tev patīk tas, ko es daru, un tu gribi redzēt vairāk šādu rakstu, kļūsti par projekta sponsoru Patreonā. Ziedojot kaut vai tikai 1$ mēnesī tu kļūsti par šī projekta Patronu:

es ierakstīšu tavu vārdu sponsoru sarakstā;
tu saņemsi epasta paziņojumu katru reizi, kad būs pieejams jauns raksts, lai nepalaistu garām kādu interesantu tēmu.

Milzīgs paldies viesiem maniem Patroniem, kas atbalsta manu projektu Patreonā! Šīs projekts turpina pastāvēt pateicoties jūsu atbalstam!