Iedzimtais imūnsistēma

Anatomiskās barjeras

Iedzimto imūnsistēmu veido arī āda. Ādas ārējos slāņus sauc par epitēlijiem. Epitēlija šūnas veido vaskveida fizisku barjeru, kas neļauj iekļūt lielākajai daļai infekciju ierosinātāju. Šīs šūnas ir iedzimtās imūnsistēmas pirmā aizsardzības līnija pret iebrūkošiem organismiem.

Vecās ādas šūnas nokrīt, un tas palīdz noņemt uz ādas pielipušās baktērijas.

Āda turpinās iekšēji kā zarnu un plaušu gļotāda. Zarnās un plaušās peristaltikas vai skropstu kustība palīdz izvadīt infekcijas ierosinātājus. Arī gļotas aiztur infekcijas ierosinātājus. Zarnās zarnu flora var novērst patogēnās baktērijas, izdalot toksiskas vielas vai konkurējot ar patogēnajām baktērijām par barības vielām vai pieķeršanos šūnu virsmām.

Asaru un siekalu skalojošā iedarbība palīdz novērst acu un mutes infekciju.

Iekaisums

Iekaisums ir viena no pirmajām imūnsistēmas reakcijām uz patogēniem vai svešķermeņiem, kas nonāk pāri anatomiskajām barjerām.

Iekaisumu stimulē ķīmiskie faktori, ko izdala bojātās šūnas. Tas veido fizisku barjeru pret infekcijas izplatīšanos un veicina bojāto audu dzīšanu pēc patogēnu izvadīšanas.

Ķīmiskie faktori, kas rodas iekaisuma laikā, piesaista fagocītus, īpaši neitrofīlus. Neitrofili pēc tam iedarbina citas imūnsistēmas daļas.

Papildināšanas sistēma

Komplementa sistēma ir imūnsistēmas bioķīmiskā kaskāde, kas palīdz antivielām attīrīt patogēnus vai iezīmēt tos iznīcināšanai ar citām šūnām.

Kaskādi veido daudzi plazmas proteīni, kas tiek veidoti aknās. Olbaltumvielas darbojas kopā, lai:

• izraisa iekaisuma šūnu vervēšanu.
• marķēt patogēnus iznīcināšanai, pārklājot to virsmu.
• izjauc inficētās šūnas plazmas membrānu, izraisot inficētās šūnas citolīzi un patogēna nāvi.
• atbrīvot organismu no neitralizētiem antigēna un antivielu kompleksiem.

Komplementa kaskādes elementi ir sastopami daudzām sugām, kas nav zīdītāju sugas, tostarp augiem, putniem, zivīm un dažām bezmugurkaulnieku sugām.

Iedzimtas imūnās atbildes reakcijas šūnas

Visi baltie asinsķermenīši (WBC) tiek saukti par leikocītiem. Leikocīti atšķiras no citām ķermeņa šūnām: tie darbojas kā patstāvīgi, vienšūnas organismi. Tie var brīvi pārvietoties un uztvert šūnu atliekas, svešķermeņus vai iebrukušos mikroorganismus. Tos ražo asinsrades cilmes šūnas kaulu smadzenēs.

Pie iedzimtajiem leikocītiem pieder: dabiskās šūnas-zinātnieces, tuklās šūnas, eozinofīlus, bazofilus un fagocītiskās šūnas, tostarp makrofāgus, neitrofīlus un dendrītšūnas. Tās identificē un iznīcina patogēnus, kas izraisa infekciju.

Mastu šūnas

Mastocītas ir iedzimtas imūnās šūnas, kas atrodas saistaudos un gļotādās. Tās ir cieši saistītas ar aizsardzību pret patogēniem un brūču dzīšanu. Tās bieži ir saistītas arī ar alerģiju un anafilaksi. Aktivizējoties tuklajām šūnām, tās strauji izdala videi raksturīgās granulas, kas satur daudz histamīna un heparīna, kā arī dažādus hormonālos mediatorus un citokīnus, kas izraisa hematotaktisku reakciju. Histamīns paplašina asinsvadus, izraisot iekaisuma pazīmes, un rekrutē neitrofīļus un makrofāgus.

Fagocīti

Vārds "fagocīts" burtiski nozīmē "barojoša šūna". Tās ir imūnšūnas, kas uzsūc, t. i., fagocitē patogēnus vai daļiņas. Lai uzsūktu daļiņu vai patogēnu, fagocīts izstiepj savas plazmatiskās membrānas daļas, apņem membrānu ap daļiņu, līdz tā tiek aptverta (t. i., daļiņa tagad ir šūnas iekšpusē). Kad patogēns ir šūnas iekšpusē, tas nonāk endosomā, kas saplūst ar lizosomu. Lizosomā ir enzīmi un skābes, kas iznīcina un sašķeļ daļiņu vai organismu. Fagocīti parasti patrulē pa ķermeni, meklējot patogēnus, bet tie spēj reaģēt arī uz ļoti specializētu molekulāro signālu grupu, ko ražo citas šūnas un ko sauc par citokīniem. Imūnsistēmas fagocītiskās šūnas ir makrofāgi, neitrofili un dendrītšūnas.

Saimnieka šūnu fagocitoze ir izplatīta kā daļa no regulāras audu attīstības un uzturēšanas. Kad saimnieka šūnas iet bojā, fagocītiskās šūnas tās aizvāc no skartās vietas. Fagocitoze, likvidējot atmirušās šūnas, ir svarīga dziedināšanas procesa daļa.

Makrofāgi

Makrofāgi ir lieli fagocītiski leikocīti. Tie var pārvietoties pāri kapilāru šūnu membrānai un pārvietoties starp šūnām, lai medītu patogēnus. Makrofāgi ir visefektīvākie fagocīti, un tie var fagocītēt ievērojamu skaitu baktēriju vai citu šūnu vai mikrobu. Baktēriju molekulu saistīšanās ar receptoriem uz makrofāga virsmas izraisa baktēriju uzsūkšanu un iznīcināšanu. Patogēni arī stimulē makrofāgu ražot himokīnus, kas sasauc citas šūnas uz infekcijas vietu.

Neitrofili

Neitrofilus un divus citus šūnu tipus (eozinofīlus un bazofilus) sauc par granulocītiem (jo to citoplazmā ir granulas) vai polimorfonukleārajām šūnām (PMN), pateicoties to raksturīgajiem šķautņainajiem kodoliem.

Neitrofilu granulas satur dažādas toksiskas vielas, kas nogalina vai kavē baktēriju un sēnīšu augšanu. Neitrofilu galvenie produkti ir spēcīgi oksidētāji. Tie ir ūdeņraža peroksīds, brīvie skābekļa radikāļi un hipohlorīts. Neitrofili ir visizplatītākais fagocītu veids, kas veido 50 līdz 60 % no kopējā cirkulējošo leikocītu skaita. Tās parasti ir pirmās šūnas, kas nonāk infekcijas vietā. Normāla, vesela pieauguša cilvēka kaulu smadzenes dienā saražo vairāk nekā 100 miljardus neitrofilu, bet akūta iekaisuma laikā - vairāk nekā 10 reizes vairāk.

Dendrītšūnas

Dendrītšūnas (DC) ir fagocītiskas šūnas, kas atrodas audos, kuri saskaras ar ārējo vidi, galvenokārt ādā (kur tās bieži sauc par Langerhansa šūnām) un deguna, plaušu, kuņģa un zarnu iekšējās gļotādas. Dendrītšūnām ir ļoti liela nozīme antigēna prezentācijas procesā, un tās ir kā saikne starp iedzimto un adaptīvo imūnsistēmu.

Bazofili un eozinofili

Bazofili un eozinofili ir neitrofīlam radniecīgas šūnas (skatīt iepriekš). Ja saskarē ar patogēnu aktivizējas, bazofīli, izdalot histamīnu, ir svarīgi aizsardzībai pret parazītiem, un tiem ir nozīme alerģisku reakciju (piemēram, astmas) gadījumā. Aktivizējoties eozinofīli izdala virkni ļoti toksisku olbaltumvielu un brīvo radikāļu, kas nogalina baktērijas un parazītus. Tās pašas ķīmiskās vielas izraisa arī audu bojājumus alerģisku reakciju laikā. Tāpēc eozinofīlo aktivizācija un toksīnu izdalīšanās ir stingri regulēta, lai novērstu jebkādu neatbilstošu audu iznīcināšanu.

Dabiskās nāvējošās šūnas

Dabiskās killeršūnas jeb NK šūnas ir daļa no iedzimtās imūnsistēmas, kas tieši neuzbrūk mikrobiem. Tā vietā NK šūnas iznīcina apdraudētās saimnieka šūnas, piemēram, audzēja šūnas vai ar vīrusu inficētas šūnas. Tās atpazīst šādas šūnas pēc tā sauktā "pazudušā sevis" stāvokļa. Ar šo terminu apzīmē šūnas ar zemu šūnu virsmas marķiera, ko sauc par MHC I (galvenais histokompatibilitātes komplekss), līmeni. Tas var notikt, ja saimnieka šūnas ir inficētas ar vīrusiem. Tās tika nosauktas par "dabiskajiem slepkavām", jo tām nav nepieciešama aktivizācija, lai nogalinātu šūnas, kurām "trūkst sevis".

Skenēšanas elektronu mikroskopa attēls ar normālu cilvēka asins cirkulāciju. Redzami sarkanie asinsķermenīši, vairāki kupli baltie asinsķermenīši, tostarp limfocīti, monocīts, neitrofils un daudz mazu disku formas trombocītu.


Makrofāgs


Neitrofils


Eozinofīli

Bezmugurkaulnieku imūnsistēmas

Pretmikrobu peptīdi

Antimikrobiālie peptīdi jeb saimnieka aizsardzības peptīdi ir daļa no iedzimtās imūnās atbildes reakcijas. Tie ir sastopami visās dzīvības klasēs. Šie peptīdi ir spēcīgas plaša spektra antibiotikas. Tie iznīcina gan gramnegatīvās, gan grampozitīvās baktērijas, mikobaktērijas (tostarp Mycobacterium tuberculosis), apvalkotus vīrusus, sēnītes un pat pārveidotas vai vēžainas šūnas.

Jūras zivju avotos ir augsts antimikrobiālo savienojumu līmenis. Testēšana ar dzīvām zivīm parādīja, ka zivju peptīdi, ko izmanto pārtikas/barības sastāvdaļās, darbojas labi.

Dažādas pretmikrobu peptīdu struktūras