Adaptiivne immuunsüsteem: selgroogsete sihtspetsiifiline kaitse ja mälu
Adaptiivne immuunsüsteem: selgroogsete sihtspetsiifiline kaitse ja paindlik mälu — kuidas rakkude ja protsesside võrgustik tuvastab, mäletab ja võidab patogeene.
Adaptiivne immuunsüsteem koosneb spetsialiseerunud rakkudest ja protsessidest, mis tapavad patogeene või takistavad nende rünnakut.
Adaptiivse immuunsüsteemi lülitab sisse evolutsiooniliselt vanem kaasasündinud immuunsüsteem. See vanem süsteem on mittespetsiifiline, samas kui adaptiivne süsteem on kohandatud konkreetsetele sihtmärkidele.
Kui kaasasündinud immuunsüsteemi leidub kõigil metazoa-loomadel, siis adaptiivne süsteem on olemas ainult selgroogsetel loomadel. Arvatakse, et see tekkis esimestel lõualuudega selgroogsetel.
Adaptiivne immuunvastus annab selgroogsete immuunsüsteemile võime ära tunda ja meeles pidada konkreetseid patogeene. Süsteem ründab tugevamalt iga kord, kui konkreetse patogeeniga kohtutakse. Tegemist on adaptiivse immuunsusega, sest keha immuunsüsteem valmistab end ette tulevasteks väljakutseteks.
Põhilised komponendid
Adaptiivse immuunsüsteemi keskseks osaks on lümfotsüüdid — peamiselt B-rakud ja T-rakud. B-rakud toodavad antikehi, mis tunnevad ära vabaerglevaid antigeene; T-rakud tunnevad ära peamiselt raku-pinnal või MHC-molekulidega esitatavaid antigeene. T-rakkude hulka kuuluvad abilised (CD4+) ja tsütotoksilised (CD8+) T-rakud, millel on erinevad ülesanded patogeenidega võitlemisel.
Antigeeni äratundmine ja esitamine
Antigeenide äratundmine põhineb spetsiifilistel retseptoritel: B-rakkude pinnal asuvatel B-raku retseptoritel (BCR) ja T-rakkude T-raku retseptoritel (TCR). Enamikku antigeene esitavad spetsiaalsed antigeeni esitavad rakud (näiteks dendriitrakud, makrofaagid ja B-rakud), mis lõikavad patogeenist tükkideks ja esitavad need MHC-molekulide kaudu T-rakkudele. See esitamine on vajalik T-rakkude aktiveerumiseks ja nii rakulise kui ka humoraalse vastuse käivitamiseks.
Mitmekesisuse ja õppimise mehhanismid
Adaptiivne immuunsüsteem suudab ära tunda tohutut hulka erinevaid antigeene tänu geenide ümberkombineerimisele (VDJ-rekombinatsioon), mis loob miljoneid unikaalseid retseptoreid. Pärast antigeeni kokkupuudet toimuvad klonaalne valik ja klonaalne ekspansioon: spetsiifilised rakud paljunevad kiiresti ja diferentseeruvad efektor- ja mälurakkudeks. B-rakkudes toimub lisaks somaalne hüpermutatsioon ja afiniteedi küpsemine, mis parandab antikehade sidumisvõimet antigeeniga, ning vajadusel toimib klassivahetus (IgM → IgG/IgA/IgE), et kohandada vastust eri situatsioonide jaoks.
Efektormehhanismid
Adaptiivne immuunsus kasutab mitut viisi patogeenide elimineerimiseks:
- Antikehad neutraliseerivad toksiine ja takistavad viiruste sisenemist rakkudesse.
- Antikehad opsoniseerivad mikroobe, muutes need kergemini fagotsüteeritavaks.
- Antikehad aktiveerivad komplementisüsteemi, mis võib põhjustada patogeenide lüüsimist.
- T-sõltuvad abistavad rakud stimuleerivad B-rakkude antikehade tootmist ja makrofaagide toimimist.
- Tsütotoksilised T-rakud hävitavad juba nakatunud rakke.
Mälu ja vaktsineerimine
Üks adaptiivse immuunsüsteemi peamisi eeliseid on immunoloogiline mälu. Pärast esmase kokkupuute tekivad mälurakud, mis võimaldavad kiiremat ja tugevamat vastust korduva kokkupuute korral — seda nimetatakse sekundaarkaitseks. Vaccinatsioon kasutab seda põhimõtet: ohutud või nõrgestatud antigeenid treenivad süsteemi mälurakke moodustama, ilma et tekiks tõsine haigus, nii et pärispatogeeni korral tekib kiire kaitse.
Regulatsioon ja tolerantsus
Adaptiivne immuunsüsteem peab olema rangelt reguleeritud, et vältida kahjulikke reaktsioone enda kudede vastu. Selleks eksisteerib kesktolerants (näiteks tuuma-väljaarendus tüümuses ja luuüdis) ning perifeerne tolerants (regulatoorsed T-rakud, anergia, kontrollmehhanismid), mis kustutavad või allutavad autoreaktiivsed rakud. Kui need mehhanismid ebaõnnestuvad, võivad tekkida autoimmuunsed haigused.
Koostöö kaasasündinud immuunsusega
Kaasasündinud ja adaptiivne immuunsüsteem töötavad tihedalt koos: kaasasündinud rakkude signaalid (tsütokiinid, MHC-presentatsioon, keemilised signaalid) juhivad adaptiivse vastuse algust ja suunda. Oluline on, et adaptiivne süsteem aktiveeruks täpselt õigel ajal ja õiges kohas, et tagada tõhus kaitse ilma liigse põletikuta.
Haigused ja häired
Adaptiivse immuunsuse häired võivad väljenduda mitmel moel:
- Immunodefitsiidid — vähene või puuduv adaptiivne vastus, mis suurendab nakkusohtu.
- Autoimmuunsed haigused — süsteem ründab enda kudesid (näiteks reumatoidartriit, türeoidiit).
- Allergiad — liialdatud immuunvastus kahjutu aine (allergeen) vastu.
Kokkuvõte
Adaptiivne immuunsüsteem on selgroogsetele omane keerukas ja paindlik kaitsemehhanism, mis põhineb spetsiifilisel antigeeniäratundmisel, klonaalsel paljunemisel ja mälul. See süsteem võimaldab organismil õppida ja reageerida kiiremini ning tõhusamalt korduvatele nakkustele, samal ajal nõudes täpset regulatsiooni, et vältida enda kudede kahjustamist.
Üksiku inimese lümfotsüüdi kujutis skaneeriva elektronmikroskoobi (SEM) abil.
Kihiline kaitse
Immuunsüsteem kaitseb organisme nakkuse eest mitmekihilise kaitsega. Lihtsustatult öeldes takistavad füüsilised tõkked patogeenide, näiteks bakterite ja viiruste organismi sisenemist.
Kui patogeen neid tõkkeid läbib, annab kaasasündinud immuunsüsteem kohese, kuid mittespetsiifilise vastuse. Sisemine immuunsüsteem on olemas kõigil taimedel ja loomadel.
Kui haigustekitajad õnnestub kaasasündinud vastusest kõrvale hiilida, on selgroogsetel kolmas kaitsekiht, adaptiivne immuunsüsteem, mis aktiveerub kaasasündinud vastuse abil. Siinkohal kohandab immuunsüsteem oma vastust nakkuse ajal, et parandada patogeeni äratundmist.
Pärast patogeeni tapmist jätkub B- ja T-rakkude järeltulijate teke. Nad on valmis järgmisel korral kiiremini reageerima. See on omamoodi "immunoloogiline mälu". Need rakud võimaldavad adaptiivsel immuunsüsteemil korraldada kiiremaid ja tugevamaid rünnakuid iga kord, kui selle patogeeniga kohtutakse.
| Immuunsüsteemi komponendid | |
| Sündinud immuunsüsteem | Kohanemisvõimeline immuunsüsteem |
| Vastus on mittespetsiifiline | Patogeeni- ja antigeenspetsiifiline vastus |
| Kokkupuude viib kohese maksimaalse reaktsioonini | Viivitusaeg kokkupuute ja maksimaalse reaktsiooni vahel |
| Rakkude vahendatud ja humoraalsed komponendid | Rakkude poolt vahendatud (T-lümfotsüüdid) ja humoraalsed (antikehad) komponendid. |
| Puudub immunoloogiline mälu | Kokkupuude viib immunoloogilise mälu tekkimiseni |
| Leidub peaaegu kõigis eluvormides | Leitakse ainult lõualuuliste selgroogsete puhul. |
Nii kaasasündinud kui ka adaptiivne immuunsus sõltuvad immuunsüsteemi võimest eristada iseeneslikke ja mitteiseeneslikke molekule. Immunoloogias on isomolekulid need organismi keha komponendid, mida immuunsüsteem suudab eristada võõrastest ainetest. Seevastu mitte-selli molekulid on need, mis tunnistatakse võõrmolekulideks. Mitte- iseeneslike molekulide üht klassi nimetatakse antigeenideks (lühend antikehade tekitajatest) ja neid määratletakse kui aineid, mis seonduvad spetsiifiliste immuunretseptoritega ja kutsuvad esile immuunvastuse.
Funktsioonid
Adaptiivne immuunsus käivitub selgroogsetel, kui patogeen pääseb kaasasündinud immuunsüsteemist mööda ja tekitab antigeeni künnise.
Adaptiivse immuunsüsteemi peamised funktsioonid on järgmised:
- spetsiifiliste "mitte-eesmärgiliste" antigeenide äratundmine "iseenda" juuresolekul, antigeeni esitlemise protsessi käigus (kus makrofaagid ja dendriitrakud püüavad antigeene, et T-rakud saaksid neid ära tunda).
- selliste vastuste loomine, mis on kohandatud konkreetsete patogeenide või patogeeniga nakatunud rakkude maksimaalseks kõrvaldamiseks.
- immunoloogilise mälu areng, mille puhul iga patogeeni "mäletab" signatuurne antikeha. Neid mälurakke saab kasutada patogeeni kiireks hävitamiseks, kui peaksid tekkima hilisemad nakkused.
| Loomulikult omandatud | Kunstlikult omandatud |
| Aktiivne - Antigeen siseneb organismi loomulikult | Aktiivsed antigeenid on sisse viidud vaktsiinidesse. |
| Passiivsed antikehad kanduvad emalt lootele platsenta või imikule emapiima kaudu. | Passiivne - immuunseerumis olevad eelvormitud antikehad viiakse sisse süstimise teel. |
Küsimused ja vastused
K: Millest koosneb adaptiivne immuunsüsteem?
V: Adaptiivne immuunsüsteem koosneb spetsialiseerunud rakkudest ja protsessidest.
K: Kuidas aktiveerub adaptiivne immuunsüsteem?
V: Adaptiivne immuunsüsteem lülitatakse sisse kaasasündinud immuunsüsteemi abil.
K: Mis vahe on kaasasündinud ja adaptiivse immuunsüsteemi vahel?
V: Sündinud immuunsüsteem on mittespetsiifiline, samas kui adaptiivne immuunsüsteem on kohandatud konkreetsetele sihtmärkidele.
K: Millistel loomadel leidub kaasasündinud immuunsüsteemi?
V: Sündinud immuunsüsteemi leidub kõigil metazoa-loomadel.
K: Millistel loomadel leidub adaptiivne immuunsüsteem?
V: Adaptiivset immuunsüsteemi leidub ainult selgroogsetel loomadel.
K: Millal tekkis adaptiivne immuunsüsteem?
V: Arvatakse, et adaptiivne immuunsüsteem tekkis esimestel lõualuudega selgroogsetel.
K: Miks nimetatakse adaptiivset immuunsüsteemi "adaptiivseks"?
V: Adaptiivne immuunvastus annab selgroogsete immuunsüsteemile võime ära tunda ja meeles pidada konkreetseid patogeene ning korraldada tugevamaid rünnakuid iga kord, kui konkreetse patogeeniga kokku puututakse. Seda nimetatakse adaptiivseks immuunsuseks, sest organismi immuunsüsteem valmistab end ette tulevasteks väljakutseteks.
Otsige