Odporność humoralna - Humoral immunity

Odporność humoralna jest aspektem odporności , w którym pośredniczą makrocząsteczki znajdujące się w płynach pozakomórkowych, takie jak wydzielane przeciwciała , białka dopełniacza i niektóre peptydy przeciwdrobnoustrojowe . Odporność humoralna została tak nazwana, ponieważ obejmuje substancje znajdujące się w humorach lub płynach ustrojowych . Kontrastuje z odpornością komórkową . Odporność humoralna jest również określana jako odporność za pośrednictwem przeciwciał .

Badanie składników molekularnych i komórkowych tworzących układ odpornościowy , w tym ich funkcji i interakcji, jest centralną nauką immunologii . Układ odpornościowy jest podzielony na więcej pierwotnego systemu wrodzoną układu odpornościowego i nabyte lub adaptacyjnego systemu immunologicznego z kręgowców , z których każdy zawiera zarówno humoralne i komórkowe elementy immunologicznej.

Odporność humoralna odnosi się do produkcji przeciwciał i towarzyszących jej procesów, w tym: aktywacji Th2 i produkcji cytokin , tworzenia centrów rozmnażania i przełączania izotypów oraz dojrzewania powinowactwa i generowania komórek pamięci . Odnosi się to również do efektorowych funkcji przeciwciał, w tym czynników chorobotwórczych i toksyn neutralizacji klasycznej dopełniacza aktywacji i opsonina promocji fagocytozy oraz eliminację patogenu.

Historia

Koncepcja odporności humoralnej opracowana na podstawie analizy aktywności przeciwbakteryjnej składników surowicy. Hansowi Buchnerowi przypisuje się rozwój teorii humoru. W 1890 Buchner opisał aleksyny jako „substancje ochronne”, które istnieją w surowicy krwi i innych płynach ustrojowych i są zdolne do zabijania mikroorganizmów . Alexins, później przedefiniowany jako „komplementy” przez Paula Ehrlicha , okazały się być rozpuszczalnymi składnikami wrodzonej odpowiedzi, która prowadzi do połączenia odporności komórkowej i humoralnej. Odkrycie to pomogło zniwelować cechy odporności wrodzonej i nabytej .

Po odkryciu w 1888 bakterii wywołujących błonicę i tężec , Emil von Behring i Kitasato Shibasaburō wykazali, że choroba nie musi być powodowana przez same mikroorganizmy. Odkryli oni, że wolne od komórek przesącze były wystarczające do przyczynę choroby. W 1890 r. filtraty błonicy, nazwane później toksynami błonicy , zastosowano do szczepienia zwierząt, próbując wykazać, że immunizowana surowica zawierała antytoksynę, która może neutralizować działanie toksyny i może przenosić odporność na zwierzęta nieodporne. W 1897 Paul Ehrlich wykazał, że tworzą się przeciwciała przeciwko toksynom roślinnym, rycynie i abrynie , i zasugerował , że te przeciwciała są odpowiedzialne za odporność. Ehrlich wraz ze swoim kolegą von Behringiem opracowali antytoksynę przeciw błonicy , która stała się pierwszym dużym sukcesem nowoczesnej immunoterapii . Odkrycie określonych kompatybilnych przeciwciał stało się głównym narzędziem w standaryzacji odporności i identyfikacji przewlekłych infekcji .

Główne odkrycia w badaniu odporności humoralnej
Substancja Działalność Odkrycie
Alexin (s) / Uzupełnienie (s) Rozpuszczalne składniki serum,
które są zdolne do zabijania mikroorganizmów
Buchner (1890),
Ehrlich (1892)
Antytoksyny Substancje zawarte w surowicy, które mogą neutralizować działanie toksyn, umożliwiając uodpornienie bierne von Behring i Shibasaburō (1890)
Bakteriolizyny Substancje surowicy, które współpracują z
białkami dopełniacza w celu wywołania lizy bakterii
Ryszard Pfeiffer (1895)
Aglutyniny
i precypityny bakteryjne
Substancje surowicy, które agregują bakterie
i wytrącają toksyny bakteryjne
von Gruber i Durham (1896),
Kraus (1897)
Hemolizyny Substancje w surowicy, które działają z
dodatkami do lizy czerwonych krwinek
Jules Bordet (1899)
Opsoniny Substancje surowicy, które pokrywają zewnętrzną błonę obcych substancji i zwiększają tempo fagocytozy przez makrofagi Wright i Douglas (1903)
Przeciwciało Oryginalne odkrycie (1900), hipoteza wiązania antygen-przeciwciało (1938), wytwarzane przez komórki B (1948), struktura (1972), geny immunoglobulin (1976) Ehrlich

Przeciwciała

Immunoglobuliny to glikoproteiny z nadrodziny immunoglobulin, które działają jako przeciwciała . Terminy przeciwciało i immunoglobulina są często używane zamiennie. Znajdują się we krwi i płynach tkankowych, a także w wielu wydzielinach. W strukturze, są duże w kształcie litery Y globularne białka . U ssaków występuje pięć typów przeciwciał: IgA , IgD , IgE , IgG i IgM . Każda klasa immunoglobulin różni się właściwościami biologicznymi i ewoluowała, aby radzić sobie z różnymi antygenami. Przeciwciała są syntetyzowane i wydzielane przez komórki plazmatyczne pochodzące z komórek B układu odpornościowego.

Nabyty układ odpornościowy wykorzystuje przeciwciało do identyfikacji i neutralizacji ciał obcych, takich jak bakterie i wirusy. Każde przeciwciało rozpoznaje specyficzny antygen, unikalny dla swojego celu. Wiążąc swoje specyficzne antygeny, przeciwciała mogą powodować aglutynację i precypitację produktów przeciwciało-antygen, przygotowując do fagocytozy przez makrofagi i inne komórki, blokować receptory wirusowe i stymulować inne odpowiedzi immunologiczne, takie jak szlak dopełniacza.

Niezgodna transfuzja krwi powoduje reakcję transfuzji , w której pośredniczy humoralna odpowiedź immunologiczna. Ten typ reakcji, zwany ostrą reakcją hemolityczną , powoduje szybkie zniszczenie ( hemolizę ) krwinek czerwonych dawcy przez przeciwciała gospodarza. Przyczyną jest zwykle błąd pisarski, taki jak podanie niewłaściwej jednostki krwi niewłaściwemu pacjentowi. Objawy to gorączka i dreszcze, czasami z bólem pleców i różowym lub czerwonym moczem ( hemogomurią ). Głównym powikłaniem jest to, że hemoglobina uwalniana przez niszczenie czerwonych krwinek może powodować ostrą niewydolność nerek .

Produkcja przeciwciał

W humoralnej odpowiedzi immunologicznej komórki B najpierw dojrzewają w szpiku kostnym i uzyskują receptory komórek B (BCR), które są wyświetlane w dużych ilościach na powierzchni komórki.

Te związane z błoną kompleksy białkowe mają przeciwciała, które są specyficzne dla wykrywania antygenu. Każda komórka B ma unikalne przeciwciało, które wiąże się z antygenem . Dojrzałe komórki B migrują następnie ze szpiku kostnego do węzłów chłonnych lub innych narządów limfatycznych, gdzie zaczynają spotykać patogeny.

Krok 1: Makrofag pochłania patogen. Krok 2: Makrofag następnie trawi bakterię i prezentuje antygeny patogenu. Krok 3: Komórka pomocnicza AT wiąże się z makrofagiem i staje się aktywowaną komórką pomocniczą T. Krok 4: Aktywowana komórka pomocnicza T wiąże się z komórką B, aby aktywować komórkę B. Krok 5: Kiedy komórki B są aktywowane, niektóre komórki B zamieniają się w komórki plazmatyczne i są uwalniane do krwi, podczas gdy inne komórki B stają się komórkami pamięci B, które przyspieszają reakcję na drugą ekspozycję. Krok 6: Komórki plazmatyczne wydzielają następnie przeciwciała, które wiążą się z antygenami w celu zwalczania atakujących patogenów.

Aktywacja komórek B

Gdy komórka B napotka antygen , antygen ten wiąże się z receptorem i jest pobierany do wnętrza komórki B przez endocytozę . Antygen jest przetwarzany i ponownie prezentowany na powierzchni komórki B przez białka MHC-II .

Proliferacja komórek B

Komórka B czeka, aż pomocnicza komórka T ( TH ) zwiąże się z kompleksem. Wiązanie aktywuje T H komórki, które następnie uwalnia cytokiny indukujące komórki B dzielą się szybko, co tysięcy identycznych klonów komórek B. Te komórki potomne stają się albo komórkami plazmatycznymi, albo komórkami pamięci . Komórki pamięci B pozostają tutaj nieaktywne; później, gdy te komórki B pamięci napotykają ten sam antygen z powodu reinfekcji, dzielą się i tworzą komórki plazmatyczne. Z drugiej strony komórki plazmatyczne wytwarzają dużą ilość przeciwciał, które są swobodnie uwalniane do układu krążenia .

Reakcja przeciwciało-antygen

Te przeciwciała napotkają antygeny i zwiążą się z nimi. Zakłóci to chemiczne oddziaływanie między komórkami gospodarza a obcymi komórkami lub mogą tworzyć mosty między ich miejscami antygenowymi, utrudniając ich prawidłowe funkcjonowanie. Ich obecność może również przyciągać makrofagi lub komórki zabójcze do ich ataku i fagocytowania .

Uzupełnij system

Układ dopełniacza jest biochemiczna kaskada z wrodzonego układu odpornościowego , który pomaga jasne patogenów z organizmu. Pochodzi z wielu małych białek osocza krwi , które współpracują ze sobą, aby rozerwać błonę komórkową komórki docelowej, prowadząc do cytolizy komórki. Układ dopełniacza składa się z ponad 35 rozpuszczalnych i związanych z komórkami białek, z których 12 jest bezpośrednio zaangażowanych w szlaki dopełniacza. Układ dopełniacza bierze udział zarówno w działaniu odporności wrodzonej, jak i nabytej.

Aktywacja tego układu prowadzi do cytolizy , chemotaksji , opsonizacji , klirensu immunologicznego i zapalenia , a także oznaczania patogenów do fagocytozy . Białka stanowią 5% frakcji globulin surowicy . Większość z tych białek krąży jako zymogeny , które są nieaktywne aż do proteolitycznego rozszczepienia .

Trzy szlaki biochemiczne aktywują układ dopełniacza: klasyczny szlak dopełniacza , alternatywny szlak dopełniacza i szlak lektynowy wiążący mannozę . Klasyczny szlak dopełniacza zazwyczaj wymaga przeciwciał do aktywacji i jest swoistą odpowiedzią immunologiczną, podczas gdy szlak alternatywny może być aktywowany bez obecności przeciwciał i jest uważany za nieswoistą odpowiedź immunologiczną. Przeciwciała, w szczególności klasa IgG1, mogą również „naprawiać” dopełniacz.

Aktywacja komórek B stanowi dużą część humoralnej odpowiedzi immunologicznej.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura