Ülevaade immuunsüsteemist

Immuunsüsteem eristab iseennast ja mitte iseennast ning kõrvaldab organismist potentsiaalselt kahjulikud mitte iseenda molekulid ja -rakud. Immuunsüsteemil on ka võime ära tunda ja hävitada peremehe kudedest pärinevaid ebanormaalseid rakke. Antigeeniks (Ag) peetakse iga molekuli, mida immuunsüsteem suudab ära tunda.

Nahk, sarvkest ja hingamisteede, seedetrakti ja kuseteede limaskestad moodustavad füüsilise barjääri, mis on organismi esimene kaitseliin. Mõnel neist barjääridest on ka aktiivne immuunsüsteemi funktsioon:

  • Väline, keratiniseeritud epidermis: Keratinotsüüdid nahas eritavad antimikroobseid peptiide (defensiinid – defensins) ning rasu- ja higinäärmed eritavad mikroobe pärssivaid aineid (nt piimhape, rasvhapped). Samuti asuvad nahas paljud immuunrakud (nt nuumrakkude, epiteelisisesed lümfotsüüdid, antigeene võtvad Langerhansi rakud).
  • Sarvkest: Neutrofiilid jõuavad sarvkestale limbuse juures asuvate veresoonte kaudu ja tapavad mikroobe fagotsütoosi teel.
  • Hingamisteede, seedetrakti ja kuseteede limaskestad: Lima sisaldab antimikroobseid aineid, nagu lüsosüüm, laktoferriin ja sekretoorne immunoglobuliini (Ig) A antikeha (SIgA).

Anatoomiliste barjääride rikkumine võib vallandada 2 tüüpi immuunvastuse:

  • Kaasasündinud
  • Omandatud

Paljud molekulaarsed komponendid (nt komplement, tsütokiinid, ägeda faasi reaktandid) osalevad nii kaasasündinud kui ka omandatud immuunsuses.

Kaasasündinud immuunsus

Kaasasündinud ( loomulik) immuunsus ei nõua eelnevat kokkupuudet antigeeniga (st immunoloogiline mälu), et olla täielikult efektiivne. Seega võib see kohe reageerida sissetungijale. Kaasasündinud immuunsus tunneb ära peamiselt molekulaarmustreid, mis on laialt levinud, mitte ühele organismile või rakule spetsiifilist antigeeni.

Komponendid on järgmised

  • Fagotsüütilised rakud (nt neutrofiilid, monotsüüdid, makrofaagid).
  • polümorfonukleaarsed leukotsüüdid
  • Sisemine lümfirakk (nt loomulikud tapjarakud [NK] rakud).

Fagotsüütilised rakud (neutrofiilid veres ja kudedes, monotsüüdid veres, makrofaagid kudedes) neelavad ja hävitavad sissetungivaid antigeene. Fagotsüütiliste rakkude rünnakut võib hõlbustada, kui antigeenid on kaetud antikehaga (Ab), mida toodetakse osana omandatud immuunsusest, või kui komplemendi valgud opsnoeerivad antigeene.

opsoniin• füsiol vereseerumis sisalduv aine, muudab baktereid nii, et fagotsüütidel on kergem neid hävitada

Polümorfonukleaarsed leukotsüüdid (neutrofiilid, eosinofiilid, basofiilid) ja mononukleaarsed rakud (monotsüüdid, makrofaagid, nuumrakkud) vabastavad põletikuvahendajaid.

Loomulikud tapjarakud  (natural killer cells) tapavad viirusega nakatunud rakke ja mõningaid kasvajarakke.

Omandatud immuunsus

Omandatud (adaptiivne) immuunsus nõuab eelnevat kokkupuudet antigeeniga, et olla täielikult efektiivne ja selle kujunemine võtab aega pärast esmast kokkupuudet uue sissetungijaga. Seejärel on vastus kiire. Süsteem mäletab varasemaid kokkupuuteid ja on antigeenispetsiifiline.

Komponendid on järgmised

  • B-rakud
  • T-rakud

Omandatud immuunsus hõlmab

  • Humoraalne immuunsus: Tuletub B-rakkude vastustest (B-rakkudest arenevad plasmarakud, mis eritavad lahustuvaid antigeenispetsiifilisi antikehi).
  • rakuvahendatud immuunsus: tuleneb teatud T-rakkude vastustest

B-rakud ja T-rakud töötavad koos, et hävitada sissetungijaid. Antigeenide esitamiseks enamikule T-rakkude tüüpidele on vaja koepõhiseid antigeene esitavaid rakke.

Immuunvastus

Edukas immuunkaitse eeldab immuunvastuse aktiveerimist, reguleerimist ja lahendamist.

Aktiveerimine

Immuunsüsteemi rakud aktiveeruvad, kui rakupinna retseptorid tunnevad ära võõra antigeeni (Ag). Need rakupinna retseptorid võivad olla

  • laialt spetsiifilised (nt mustrituvastusega retseptorid, nagu Toll-taolised (Toll-like), mannoosi- ja skavenger (scavenger) retseptorid dendriit- ja muudel rakkudel).
  • väga spetsiifilised (B-rakkudel ekspresseeritud antikehad või T-rakkudel ekspresseeritud T-rakkude retseptorid).

Laialt spetsiifilised retseptorid tunnevad tavalisi mikroobipatogeenidega seotud molekulaarmustreid, nagu gramnegatiivne lipopolüsahhariid, grampositiivsed peptidoglükaanid, bakteriaalne flagelliin, mittemetüülitud tsütosiin-guanosiin-dinukleotiidid (CpG-motiivid) ja viiruslik kahesuunaline RNA. Need retseptorid võivad ära tunda ka molekule, mida toodavad stressis olevad või nakatunud inimrakud (nn kahjustusega seotud molekulaarmustrid).

Aktiveerimine võib toimuda ka siis, kui antikeha ja antigeeni ning komplemendi ja mikroorganismi kompleksid seonduvad IgG kristalliseeruva fragmendi (Fc) piirkonna (Fc-gamma R) ning C3b ja iC3b pinna retseptoritega.

Kui antigeen, antigeeni ja antikeha kompleks või komplemendi ja mikroorganismi kompleks on kord äratundmist leidnud, internaliseerub (internalized) see. Enamik mikroorganisme tapetakse pärast nende fagotsütatsiooni, kuid teised pärsivad fagotsüüdi rakusisest tapmisvõimet (nt makrofaagi poolt neelatud mükobakterid pärsivad selle raku tapmisvõimet). Sellistel juhtudel stimuleerivad T-rakkudest pärinevad tsütokiinid, eriti interferoon-gamma (IFN-gamma), fagotsüüti tootma rohkem lüütilisi ensüüme ja muid mikroobitsiidseid tooteid ning seega suurendavad selle võimet mikroorganismi tappa või sekvesteerida.

Kui antigeen ei ole kiiresti fagotsütoositud ja täielikult lagunenud (harvaesinev sündmus), värvatakse omandatud immuunvastus B- ja T-rakkude pinnal asuvate väga spetsiifiliste retseptorite abil antigeeni äratundmise kaudu. See vastus algab

  • Põrnas ringleva antigeeni suhtes
  • piirkondlikud lümfisõlmed koeantigeeni jaoks
  • limaskestaga seotud lümfikoed (nt mandlid, adenoidid, Peyeri naastud) limaskesta antigeeni jaoks.

Näiteks Langerhansi dendriitrakud nahas fagotsüteerivad antigeeni ja rändavad kohalikesse lümfisõlmedesse; seal väljenduvad antigeenist saadud peptiidid dendriitrakkude pinnal II klassi peamise histokompatibility kompleksi (MHC) molekulide sees, mis esitavad peptiidi CD4 T-abilise (Th) rakkudele. Kui Th-rakkud haaravad MHC-peptiidikompleksi ja saavad mitmesuguseid kostimuleerivaid signaale (mida mõned immunosupressiivsed ravimid võivad pärssida), aktiveeruvad nad, et ekspresseerida tsütokiini interleukiin (IL)-2 retseptoreid ja eritavad mitmeid tsütokiine. Iga Th-rakkude alarühm eritab erinevaid ainekombinatsioone ja põhjustab seega erinevaid immuunvastuseid.

II klassi MHC-molekulid esitavad tavaliselt CD4 Th-rakkudele rakuvälisest (eksogeensest) antigeenist (nt paljudest bakteritest) saadud peptiide; seevastu I klassi MHC-molekulid esitavad tavaliselt CD8 tsütotoksilistele T-rakkudele rakusisestest (endogeensetest) antigeenidest (nt viirustest) saadud peptiide. Aktiveeritud tsütotoksiline T-rakk tapab seejärel nakatunud raku.

Reguleerimine

Immuunvastus peab olema reguleeritud, et vältida peremeesorganismi ülekaalukat kahjustamist (nt anafülaksia, tsütokiinide torm, tsütokiinide vabanemise sündroom ja ulatuslik kudede hävimine). Regulatoorsed T-rakud (millest enamik ekspresseerib transkriptsioonifaktorit Foxp3) aitavad immuunvastust kontrollida immunosupressiivsete tsütokiinide, nagu IL-10 ja transformeeriva kasvufaktori beeta (TGF-beeta) sekretsiooni kaudu või rakukontaktist sõltuvate mehhanismide kaudu.

Need regulatiivsed rakud aitavad ära hoida autoimmuunseid vastuseid ja tõenäoliselt aitavad lahendada käimasolevaid vastuseid mitteomadele antigeenidele.

Lahendus

Immuunreaktsioon laheneb, kui antigeen on organismist sekvestreeritud või kõrvaldatud. Ilma antigeeni stimuleerimiseta lakkab tsütokiinide sekretsioon ja aktiveeritud tsütotoksilised T-rakud läbivad apoptoosi. Apoptoos märgistab raku koheseks fagotsütoosiks, mis takistab raku sisu väljavoolamist ja järgneva põletiku tekkimist. Mälurakkudeks diferentseerunud T- ja B-rakud jäävad sellest saatusest puutumata.

Geriaatria põhitõed

Vananemisega muutub immuunsüsteem vähem tõhusaks järgmistel viisidel:

  • Immuunsüsteem muutub vähem võimeliseks eristama iseennast ja mitteiseennast (self from nonself), mistõttu autoantikehade ja autoimmuunhäirete teke muutub sagedasemaks.
  • Makrofaagid hävitavad aeglasemalt baktereid, vähirakke ja muid antigeene, mis võib aidata kaasa vähktõve sagedasemale esinemisele eakate seas.
  • T-rakud reageerivad antigeenidele vähem kiiresti.
  • Lümfotsüüte, mis suudavad reageerida uutele antigeenidele, on vähem.
  • Vananev organism toodab vähem komplementi vastuseks bakteriaalsetele infektsioonidele.
  • Kuigi antikehade üldine kontsentratsioon ei vähene märkimisväärselt, väheneb antikehade sidumisafiinsus antigeeniga, mis võib aidata kaasa kopsupõletiku, gripi, infektsioosse endokardiidi ja teetanuse suurenenud esinemissagedusele ning nende haiguste tõttu suurenenud surmajuhtumite riskile vanemate täiskasvanute hulgas. Need muutused võivad osaliselt seletada ka seda, miks vaktsiinid on eakate täiskasvanute puhul vähem tõhusad.