Imuninė sistema: vidinė organizmo kariuomenė

Mūsų organizmas yra nuolat atakuojamas iš išorės – virusų, bakterijų, grybelių, parazitų – ir iš vidaus – vėžinių ląstelių. Imuninė sistema yra sudėtingas ir daugiasluoksnis gynybos tinklas, kurio pagrindinė užduotis yra atpažinti, kas yra sava, ir sunaikinti tai, kas svetima ar pakitę. Ši sistema pasižymi neįtikėtinu specifiškumu ir gebėjimu įsiminti ankstesnius priešus, taip užtikrindama ilgalaikę apsaugą.

Imuninę gynybą galima suskirstyti į dvi pagrindines dalis: įgimtą imunitetą, kuris yra greitas, nespecifinis ir veikia kaip pirmoji gynybos linija, ir įgytą (adaptacinį) imunitetą, kuris yra lėtesnis, bet labai specifinis ir pasižymi atmintimi. Šioje temoje nagrinėsime abi šias sistemas, jų ląsteles, veikimo mechanizmus, sužinosime, kaip veikia skiepai, kodėl kyla alergijos ir kas nutinka, kai imuninė sistema ima pulti savo organizmą.

Vakcinacija yra vienas didžiausių medicinos pasiekimų, leidęs kontroliuoti ir net išnaikinti daugelį pavojingų infekcinių ligų. Vakcinos veikimas pagrįstas įgyto imuniteto gebėjimu suformuoti ilgalaikę atmintį.

📸 Iliustracija per Google Vaizdus: Grafikas, lyginantis pirminį ir antrinį imuninį atsaką. X ašis – laikas; Y ašis – antikūnų koncentracija. Aiškiai matyti, kad po pirmo kontakto su antigenu (ar vakcina) atsakas lėtas ir silpnas, o po antro kontakto – labai greitas ir stiprus.

Vakcinų tipai:

Žmogaus imunodeficito virusas (ŽIV) yra retorvirusas, kuris atakuoja ir naikina pačias svarbiausias imuninės sistemos ląsteles – T limfocitus pagalbininkus (Th). Šios ląstelės yra tarsi imuninio atsako „generolai“, koordinuojantys visą gynybą.

Ligos eiga:

1. Ūminė infekcija: Iškart po užsikrėtimo virusas sparčiai dauginasi, Th ląstelių skaičius kraujyje staigiai krenta. Gali pasireikšti į gripą panašūs simptomai.
2. Lėtinė (latentinė) fazė: Imuninė sistema iš dalies atsistato, bet virusas lieka organizme (integruojasi į ląstelių DNR) ir lėtai, bet nuolat naikina Th ląsteles. Ši fazė be gydymo gali trukti 10 ir daugiau metų, žmogus dažnai nejaučia jokių simptomų.
3. Įgytas imuniteto nepakankamumo sindromas (AIDS): Kai Th ląstelių skaičius nukrenta žemiau kritinės ribos (paprastai <200 ląstelių/µL), imuninė sistema tampa tokia silpna, kad nebesugeba apsiginti net nuo tų mikroorganizmų, kurie sveikam žmogui yra nepavojingi. Išsivysto oportunistinės infekcijos (pvz., pneumocistinė pneumonija, tuberkuliozė, kandidozė) ir tam tikros vėžio formos, kurios ir tampa mirties priežastimi.

Gydymas: Nors vaistų, galinčių visiškai pašalinti ŽIV iš organizmo, nėra, antiretrovirusinė terapija (ART) – kelių vaistų kombinacija – efektyviai slopina viruso dauginimąsi, leidžia atkurti Th ląstelių skaičių ir neleidžia ligai progresuoti į AIDS stadiją. Gydomas žmogus gali gyventi ilgą ir visavertį gyvenimą.

Monokloniniai antikūnai (mAbs) – tai laboratorijoje pagaminti antikūnai, kurie yra identiški ir atpažįsta tik vieną specifinę antigeno vietą (epitopą). Tai vienas moderniausių ir taikliausių įrankių medicinoje, naudojamas tiek diagnostikai, tiek gydymui. Jų pavadinimai dažnai baigiasi galūne „-mab“ (nuo Monoclonal AntiBody).

Pritaikymo sritys:

• Vėžio gydymas (imunoterapija): Monokloniniai antikūnai gali būti sukurti taip, kad prisijungtų prie specifinių baltymų vėžinių ląstelių paviršiuje. Prisijungę jie gali:
  1. Pažymėti vėžinę ląstelę, kad ją atpažintų ir sunaikintų imuninė sistema.
  2. Blokuoti augimo faktorių receptorius, neleidžiant vėžinei ląstelei gauti signalų daugintis.
  3. Pristatyti toksišką medžiagą (chemoterapinį vaistą ar radioizotopą) tiesiai į vėžinę ląstelę, tausojant sveikus audinius.
• Autoimuninių ligų gydymas: Naudojami antikūnai, kurie blokuoja uždegimą sukeliančius baltymus (citokinus), pvz., TNF-alfa, gydant reumatoidinį artritą ar Krono ligą.
• Infekcinių ligų gydymas: Gali neutralizuoti virusus (pvz., RSV, COVID-19) arba bakterijų toksinus.
• Diagnostika: Plačiai naudojami laboratoriniuose testuose (pvz., ELISA) ir nėštumo testuose, kur jie specifiškai aptinka tam tikrus hormonus ar antigenus.

Kraujo perpylimas (hemotransfuzija) yra gyvybę gelbstinti procedūra, tačiau ji reikalauja griežto imunologinio suderinamumo. ABO kraujo grupių sistemoje natūraliai egzistuojantys antikūnai yra pagrindinė grėsmė.

Kas atsitinka perpylus netinkamos grupės kraują?

Įsivaizduokime, kad pacientui, turinčiam A kraujo grupę (plazmoje yra anti-B antikūnų), perpilamas B grupės kraujas (eritrocitai turi B antigenų).

1. Agliutinacija: Paciento (recipiento) anti-B antikūnai atakuoja ir sulipina perpiltus donoro eritrocitus, turinčius B antigenus. Susidaro stambūs eritrocitų gumulėliai (agliutinatai).
2. Hemolizė: Šie agliutinatai užkemša smulkias kraujagysles (ypač inkstuose). Be to, antikūnų prisijungimas aktyvuoja komplemento sistemą, kuri pramuša skyles eritrocitų membranose, sukeldama masinę jų lizę (hemolizę).
3. Klinikinės pasekmės: Į kraują išsilaisvinęs hemoglobinas yra toksiškas inkstų kanaliukams ir gali sukelti ūminį inkstų nepakankamumą. Užsikimšusios kraujagyslės sutrikdo organų aprūpinimą deguonimi. Pacientui pasireiškia karščiavimas, drebulys, krūtinės skausmas, staigus kraujospūdžio kritimas (šokas) ir gelta. Tai gyvybei pavojinga būklė, vadinama hemolizine transfuzijos reakcija.

Universalus donoras ir recipientas:

• 0 (I) grupės eritrocitai neturi A ir B antigenų, todėl recipiento antikūnai neturi ko pulti. Dėl to 0 grupės eritrocitų masę galima (ekstremaliu atveju) perpilti visiems.
• AB (IV) grupės plazmoje nėra nei anti-A, nei anti-B antikūnų, todėl jie gali priimti bet kurios grupės eritrocitus.

Sėkmingai organų transplantacijai didžiausia kliūtis yra imunologinis atmetimas. Recipiento imuninė sistema atpažįsta donoro organo ląsteles kaip svetimas ir bando jas sunaikinti. Pagrindinis taikinys – donoro MHC (HLA) molekulės, kurios skiriasi nuo recipiento.

Atmetimo reakcijų tipai:

Gydymas (imunosupresija): Siekiant išvengti atmetimo, pacientai visą gyvenimą turi vartoti imunosupresantus – vaistus (pvz., ciklosporiną, takrolimuzą, kortikosteroidus), kurie slopina imuninės sistemos aktyvumą. Tai padeda išsaugoti organą, tačiau padidina riziką susirgti infekcinėmis ligomis ir tam tikromis vėžio formomis.

Alergija yra greito tipo imuninis atsakas, kuriame dalyvauja specifiniai antikūnai – imunoglobulinai E (IgE).

📸 Iliustracija per Google Vaizdus: Alergijos mechanizmo schema, vaizduojanti sensibilizacijos ir pakartotinio kontakto etapus.

Procesas vyksta dviem etapais:

1. Sensibilizacijos etapas (pirmas kontaktas):

   • Alergenas (pvz., beržo žiedadulkė) patenka į organizmą.
   • Antigeną pateikiančios ląstelės jį „pristato“ T limfocitams pagalbininkams.
   • Th ląstelės stimuliuoja B limfocitus virsti plazminėmis ląstelėmis ir gaminti didelius kiekius IgE antikūnų, specifinių tam alergenui.
   • Šie IgE antikūnai prisitvirtina prie putliųjų ląstelių (randamų audiniuose) ir bazofilų (kraujyje) paviršiaus. Šiame etape jokių simptomų nėra.

2. Pakartotinio kontakto etapas:

   • Tas pats alergenas vėl patenka į organizmą.
   • Alergenas susijungia su IgE antikūnais, esančiais ant putliųjų ląstelių paviršiaus.
   • Šis susijungimas sukelia putliųjų ląstelių degranuliaciją – staigų biologiškai aktyvių medžiagų (mediatorių) išmetimą iš granulių. Svarbiausia iš jų – histaminas.

Histamino poveikis (sukelia alergijos simptomus):

• Kraujagyslių išsiplėtimas (vazodilatacija): sukelia odos paraudimą.
• Kapiliarų pralaidumo padidėjimas: skystis iš kraujo patenka į audinius, sukeldamas paburkimą, patinimą (pvz., sloga, ašarojimas).
• Lygiųjų raumenų susitraukimas: bronchų spazmas sukelia dusulį ir švokštimą (astmos priepuolis).
• Nervinių galūnėlių dirginimas: sukelia niežulį.

Anafilaksinis šokas: Tai sisteminė, gyvybei pavojinga alerginė reakcija, kai į kraują išmetamas didžiulis histamino kiekis, sukeliantis staigų kraujospūdžio kritimą, kvėpavimo takų edemą ir kolapsą.

Imuninės sistemos gebėjimas nereaguoti į savus antigenus yra vadinamas imunologine tolerancija. Tai aktyvus procesas, užtikrinantis, kad milijardai potencialiai autoreaktyvių limfocitų būtų kontroliuojami. Šio proceso sutrikimas sukelia autoimunines ligas.

Tolerancijos mechanizmai:

1. Centrinė tolerancija: Vyksta pirminiuose limfoidiniuose organuose (čiobrialiaukėje T limfocitams ir kaulų čiulpuose B limfocitams), kur bręsta limfocitai.

   • T limfocitų atranka čiobrialiaukėje (timuse):
     • Pozityvioji atranka: Išgyvena tik tie T limfocitai, kurie sugeba atpažinti savas MHC molekules. Tie, kurie neatpažįsta, žūsta apoptozės būdu. Tai užtikrina, kad imuninė sistema veiks efektyviai.
     • Negatyvioji atranka: Išgyvenę pirmąjį etapą, T limfocitai susiduria su įvairiais savais antigenais. Tie T limfocitai, kurie per stipriai reaguoja į savus antigenus, yra sunaikinami (apoptozė). Tai yra svarbiausias mechanizmas, pašalinantis potencialiai pavojingas, autoreaktyvias ląsteles.
   • B limfocitų atranka kaulų čiulpuose: Vyksta panašus negatyviosios atrankos procesas, kurio metu sunaikinami B limfocitai, gaminantys antikūnus prieš savus antigenus.

2. Periferinė tolerancija: Net ir po centrinės atrankos, dalis autoreaktyvių limfocitų patenka į kraują. Periferinė tolerancija užtikrina, kad jie nebus aktyvuoti. Mechanizmai apima:

   • Anergija: Ląstelė atpažįsta savą antigeną, bet negauna papildomo aktyvacijos signalo, todėl tampa neaktyvi, nereaguojanti.
   • Slopinimas reguliacinių T ląstelių (Treg): Specializuotos T ląstelės slopina kitų limfocitų aktyvumą ir palaiko imuninę pusiausvyrą.
   • Apoptozė: Ilgalaikė aktyvacija gali sukelti limfocitų „perdegimą“ ir programuotą žūtį.

Imuninės ląstelės bręsta, kaupiasi ir sąveikauja tarpusavyje specializuotuose organuose, kurie skirstomi į pirminius ir antrinius.

📸 Iliustracija per Google Vaizdus: Žmogaus kūno schema su pažymėtais pagrindiniais limfoidiniais organais (kaulų čiulpai, čiobrialiaukė, limfmazgiai, blužnis, tonzilės).

Detalizacija:

• Limfmazgiai: Filtruoja limfą, atitekančią iš audinių. Sulaiko patogenus, kurie pateko per odos ar gleivinių pažeidimus. Infekcijos metu limfmazgiai padidėja ir tampa skausmingi dėl juose vykstančio intensyvaus limfocitų dauginimosi.
• Blužnis: Filtruoja kraują. Sulaiko ir sunaikina kraujyje esančius patogenus (baltoji pulpa) bei senus, pažeistus eritrocitus (raudonoji pulpa).
• Su gleivinėmis susijęs limfoidinis audinys (MALT): Apima tonziles, Peyerio plokšteles žarnyne. Tai strateginė gynyba tose vietose, kur organizmas turi tiesioginį kontaktą su išorine aplinka.

ELISA (angl. Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) – tai vienas plačiausiai naudojamų laboratorinių metodų, leidžiančių nustatyti specifinių antikūnų arba antigenų buvimą ir kiekį mėginyje (pvz., kraujo serume). Metodas paremtas specifine antigeno ir antikūno sąveika bei fermentine reakcija, sukeliančia spalvos pokytį.

Netiesioginės ELISA eiga (antikūnų nustatymui, pvz., ŽIV diagnostikoje):

1. Antigeno prijungimas: Specialios duobutės paviršius padengiamas žinomais, laboratorijoje pagamintais viruso antigenais (pvz., ŽIV baltymais).
2. Mėginio pridėjimas: Į duobutę įpilamas paciento kraujo serumas. Jei serume yra specifinių antikūnų (pvz., anti-ŽIV), jie prisijungs prie antigenų.
3. Plovimas: Duobutė praplaunama, kad būtų pašalinti neprisijungę baltymai.
4. Antrinio antikūno pridėjimas: Pridedami antriniai antikūnai, kurie yra specifiški žmogaus antikūnams ir yra sujungti su fermentu.
5. Plovimas: Vėl praplaunama, kad būtų pašalinti neprisijungę antriniai antikūnai.
6. Substrato pridėjimas: Įpilamas bespalvis fermento substratas. Jei duobutėje liko fermentu pažymėtų antrinių antikūnų, fermentas suskaidys substratą į spalvotą produktą.
7. Rezultatų nuskaitymas: Spalvos intensyvumas, matuojamas specialiu prietaisu (spektrofotometru), yra tiesiogiai proporcingas ieškomų antikūnų kiekiui mėginyje.

Šis metodas naudojamas diagnozuoti daugelį infekcinių (ŽIV, hepatitai) ir autoimuninių ligų, nustatyti hormonų kiekius, alergenus.