Pamięć immunologiczna - Immunological memory
Pamięć immunologiczna to zdolność układu odpornościowego do szybkiego i specyficznego rozpoznawania antygenu , z którym organizm wcześniej się zetknął, i inicjowania odpowiedniej odpowiedzi immunologicznej . Na ogół są to wtórne, trzeciorzędowe i inne późniejsze odpowiedzi immunologiczne na ten sam antygen. Pamięć immunologiczna odpowiada za adaptacyjny składnik układu odpornościowego, specjalne limfocyty T i B — tzw. limfocyty T i B pamięci . Podstawą szczepień jest pamięć immunologiczna . Pojawiające się zasoby wskazują na poparcie dla udziału wrodzonego układu odpornościowego w odpowiedziach pamięci immunologicznej u bezkręgowców i kręgowców.
Rozwój pamięci immunologicznej
Pamięć immunologiczna pojawia się po pierwotnej odpowiedzi immunologicznej na antygen. Pamięć immunologiczna jest zatem tworzona przez każdą jednostkę, po uprzednim początkowym narażeniu na potencjalnie niebezpieczny czynnik. Przebieg wtórnej odpowiedzi immunologicznej jest podobny do pierwotnej odpowiedzi immunologicznej. Po rozpoznaniu antygenu przez komórkę B pamięci prezentuje ona kompleks peptyd: MHC I pobliskim efektorowym limfocytom T. Prowadzi to do aktywacji tych komórek i szybkiej proliferacji komórek. Po zaniku pierwotnej odpowiedzi immunologicznej komórki efektorowe odpowiedzi immunologicznej są eliminowane. Pozostają jednak wcześniej wytworzone w organizmie przeciwciała, które stanowią humoralny komponent pamięci immunologicznej i stanowią ważny mechanizm obronny w kolejnych infekcjach. Oprócz wytworzonych przeciwciał w organizmie pozostaje niewielka liczba limfocytów T i B pamięci, które tworzą komórkowy składnik pamięci immunologicznej. Pozostają w krążeniu krwi w stanie spoczynku, a przy kolejnym kontakcie z tym samym antygenem komórki te są w stanie natychmiast zareagować i wyeliminować antygen. Komórki pamięci mają długą żywotność i utrzymują się w organizmie nawet kilkadziesiąt lat.
Odporność na ospę wietrzną, odrę i niektóre inne choroby trwa całe życie. Odporność na wiele chorób w końcu zanika. Odpowiedź układu odpornościowego na kilka chorób, takich jak denga , powoduje pogorszenie następnej infekcji ( wzmocnienie zależne od przeciwciał ).
Od 2019 roku naukowcy wciąż próbują dowiedzieć się, dlaczego niektóre szczepionki wytwarzają odporność na całe życie, podczas gdy skuteczność innych szczepionek spada do zera w czasie krótszym niż 30 lat (w przypadku świnki) lub mniej niż sześć miesięcy (w przypadku grypy H3N2 ).
Ewolucja pamięci immunologicznej
Ewolucyjny wynalazek komórek pamięci T i B jest szeroko rozpowszechniony; jednak warunki wymagane do opracowania tej kosztownej adaptacji są specyficzne. Po pierwsze, aby wyewoluować pamięć immunologiczną, początkowy koszt maszynerii molekularnej musi być wysoki i wymagać będzie utraty innych cech gospodarza. Po drugie, organizmy średnie lub długowieczne mają większą szansę na rozwinięcie takiego aparatu. Koszt tej adaptacji wzrasta, jeśli żywiciel ma średnią długość życia, ponieważ pamięć immunologiczna musi być skuteczna we wcześniejszym okresie życia.
Ponadto modele badawcze pokazują, że środowisko odgrywa zasadniczą rolę w różnorodności komórek pamięci w populacji. Porównanie wpływu wielu infekcji z konkretną chorobą, w przeciwieństwie do różnorodności choroby w środowisku, dostarcza dowodów na to, że pule komórek pamięci narastają zróżnicowanie w oparciu o liczbę eksponowanych pojedynczych patogenów , nawet kosztem wydajności w przypadku napotkania częstszych patogenów. Osoby żyjące w odizolowanych środowiskach, takich jak wyspy, będą miały mniej zróżnicowaną populację komórek pamięci, ale będą miały silniejszą odpowiedź immunologiczną. Wskazuje to, że środowisko odgrywa dużą rolę w ewolucji populacji komórek pamięci.
Wcześniej nabyta pamięć immunologiczna może zostać wyczerpana przez odrę u nieszczepionych dzieci, narażając je na ryzyko zakażenia innymi patogenami w latach po zakażeniu.
Komórki pamięci B
Komórki pamięci B to komórki plazmatyczne, które są zdolne do wytwarzania przeciwciał przez długi czas. W przeciwieństwie do naiwnych komórek B zaangażowanych w pierwotną odpowiedź immunologiczną, odpowiedź komórek B pamięci jest nieco inna. Komórka B pamięci przeszła już ekspansję klonalną , różnicowanie i dojrzewanie powinowactwa , dzięki czemu jest w stanie dzielić się wielokrotnie szybciej i wytwarzać przeciwciała o znacznie wyższym powinowactwie (zwłaszcza IgG ). W przeciwieństwie do tego, naiwna komórka plazmatyczna jest w pełni zróżnicowana i nie może być dalej stymulowana przez antygen do podziału lub zwiększenia produkcji przeciwciał. Aktywność komórek pamięci B we wtórnych narządach limfatycznych jest najwyższa w ciągu pierwszych 2 tygodni po zakażeniu . Następnie po 2 do 4 tygodniach jego odpowiedź spada. Po reakcji ośrodka rozmnażania komórki plazmatyczne pamięci znajdują się w szpiku kostnym, który jest głównym miejscem produkcji przeciwciał w pamięci immunologicznej.
Komórki pamięci T
Komórki T pamięci mogą być zarówno CD4+, jak i CD8+ . Te komórki T pamięci nie wymagają dalszej stymulacji antygenem do proliferacji ; dlatego nie potrzebują sygnału przez MHC. Komórki T pamięci mogą być podzielone na dwie funkcjonalnie odrębne grupy na podstawie ekspresji z receptorem chemokiny CCR7 . Chemokina ta wskazuje kierunek migracji do wtórnych narządów limfatycznych . Te limfocyty T pamięci, które nie wyrażają CCR7 (są to CCR7-) mają receptory migrujące do miejsca zapalenia w tkance i reprezentują natychmiastową populację komórek efektorowych. Komórki te nazwano efektorowymi komórkami pamięci T ( TEM ). Po wielokrotnej stymulacji produkują duże ilości IFN-γ , IL-4 i IL-5 . W przeciwieństwie do tego, limfocyty T pamięci CCR7+ nie mają funkcji prozapalnej i cytotoksycznej, ale mają receptory migracji węzłów chłonnych . Komórki te nazwano centralnymi komórkami pamięci T ( TCM ). Skutecznie stymulują komórki dendrytyczne , a po wielokrotnej stymulacji są zdolne do różnicowania w limfocyty T pamięci efektorowej CCR7. Obie populacje tych komórek pamięci pochodzą z naiwnych limfocytów T i pozostają w organizmie przez kilka lat po początkowej immunizacji .
Wrodzona pamięć immunologiczna
Wrodzony układ odpornościowy jest również zaangażowany w aspektach pamięci immunologicznej, pomimo nie posiadające zdolność do wytwarzania przeciwciał, jak adaptacyjnego układu odpornościowego . W procesie znanym jako wyszkolona odporność wiele bezkręgowców, takich jak gatunki ślimaków słodkowodnych , skorupiaków widłonogów i tasiemców, aktywuje wrodzoną pamięć immunologiczną, aby wywołać bardziej wydajną odpowiedź immunologiczną na określone antygeny bez adaptacyjnej gałęzi układu odpornościowego. Myszy bez funkcjonalnych limfocytów T i B były w stanie przeżyć podanie śmiertelnej dawki Candida albicans w przypadku wcześniejszej ekspozycji na znacznie mniejszą ilość, co pokazuje, że kręgowce również zachowują tę zdolność. Podczas gdy PAMP mogą zarówno pobudzać komórki wrodzonego układu odpornościowego, aby nabrały pewnych cech adaptacyjnych, nadmierne obciążenie zaangażowanych sygnałów może stać się szkodliwe dla gospodarza. Obecność DAMP może prowadzić do modulacji stanu zapalnego przez wrodzony układ odpornościowy. Uważa się, że wytrenowana odporność jest napędzana przez wiele czynników, w tym epigenetykę , tempo metabolizmu i przeprogramowanie transkrypcji. Kluczową częścią tej odpowiedzi jest ograniczenie odpowiedzi immunologicznej w celu uniknięcia uszkodzenia tkanki przy wtórnych infekcjach, co jest określane jako wrodzona tolerancja immunologiczna .