ODPORNOŚĆ HUMORALNA: TEORIA, MECHANIZMY EFEKTOROWE, PRZYKŁADY - NAUKA - 2024

Odporności humoralnej , znany również jako odpowiedzi immunologicznej pośredniczonej przez przeciwciała, jest jednym z najważniejszych mechanizmów obrony przed organizmami inwazji mikroorganizmów lub toksyny pozakomórkowej.

W szczególności, odporność humoralna odnosi się do odporności, w której pośredniczą czynniki krwi, które są białkami surowicy znanymi jako „przeciwciała”, które działają w odpowiedzi na infekcje i są wytwarzane specyficznie w odpowiedzi na obecność „antygenów”.

Niektóre efekty przeciwciał wytwarzanych podczas humoralnej odpowiedzi immunologicznej (źródło: Becky Boone za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Układ odpornościowy ssaka można podzielić na układ odporności wrodzonej i układ odporności adaptacyjnej. Wrodzony układ odpornościowy składa się z różnych elementów, które działają jako fizyczne i chemiczne bariery przed wnikaniem agentów do organizmu.

Do takich barier zalicza się nabłonek i niektóre wytwarzane przez nie substancje; zaangażowane są również określone typy komórek, które razem stanowią pierwszy system obronny organizmu.

Adaptacyjny lub specyficzny układ odpornościowy jest nieco bardziej złożony i „wyewoluowany”, ponieważ jest uruchamiany w odpowiedzi na ekspozycję na czynniki zakaźne lub kontakt z określonymi mikroorganizmami, chociaż oba systemy zwykle współpracują ze sobą.

Mówi się, że jest to specyficzny system, ponieważ występuje w odpowiedzi na określone determinanty i jest pośredniczony przez wysoce wyspecjalizowane komórki, które mają również zdolność do „zapamiętywania” i reagowania szybciej iz większą „siłą” lub „wydajnością” na powtarzające się narażenia na działanie ten sam atakujący agent.

Odporność humoralna jest jedną z podkategorii odporności adaptacyjnej lub swoistej, która jest również klasyfikowana jako odporność komórkowa. Oba typy odpowiedzi różnią się od siebie w zależności od zaangażowanego składnika układu odpornościowego.

Teoria

Teoria odporności humoralnej, która była wynikiem intensywnych lat badań i debat, sugeruje, że w odporności pośredniczą substancje obecne w płynach ustrojowych lub „humory”.

Teoria ta została opracowana przez wielu naukowców, którzy niezależnie zbadali i opisali wiele efektorów zaangażowanych w takie mechanizmy odpowiedzi.

Paul Ehrlich był prawdopodobnie jednym z najbardziej wpływowych, prowadząc najbardziej szczegółowe badania komplementarności antygen-przeciwciało na początku XX wieku.

Trochę historii

Znany immunolog Rudolph Virchow w 1858 roku ustalił, że wszystkie patologie ciała wynikały raczej z nieprawidłowego działania elementów komórkowych odpowiedzialnych za ochronę, niż z „niedopasowania rozpuszczalnych humorów”.

Nieco ponad 25 lat później, w 1884 roku, Eli Metchnikoff wydał pierwszą publikację teorii fagocytów, która dzisiaj kształtuje i wspiera główne podstawy teorii odporności komórkowej (odporności komórkowej).

Wielu krytyków Micznikowa próbowało „obalić” jego twierdzenia i dopiero w 1888 roku George Nuttall, przeprowadzając serię eksperymentów mających na celu sprawdzenie teorii Miecznikowa, zauważył, że surowica normalnych zwierząt ma „naturalną toksyczność” wobec pewnych mikroorganizmy.

W ten sposób w świecie nauki upowszechniło się, że pozbawione komórek płyny pochodzące od „zdrowych” lub „specjalnie uodpornionych” zwierząt mogą zabijać bakterie, tak że nie było potrzeby odwoływania się do teorii komórek w celu wyjaśnienia odporności wrodzonej i nabytej. .

Pierwszymi, którzy eksperymentalnie zweryfikowali istnienie humoralnej odpowiedzi immunologicznej, byli Emil von Behring i Shibasaburo Kitasato pod koniec XIX wieku. Von Behring i Kitasato wykazali, że odpowiedzi immunologiczne wywołane przez błonicę i tężec były spowodowane obecnością przeciwciał przeciwko egzotoksyna.

Na początku XX wieku Karl Landsteiner i inni badacze zdali sobie sprawę, że inne toksyny i substancje pochodzenia niebakteryjnego mogą wywoływać odporność humoralną.

Termin „przeciwciało” został utworzony wkrótce potem jako uogólnienie, w odniesieniu do tych specyficznych substancji, które mogą działać jako antytoksyny przeciwko „antygenom”.

Słowo antygen było terminem używanym do określenia substancji, które wyzwalają produkcję przeciwciał humoralnych.

Mechanizmy efektorowe

Zarówno humoralna odpowiedź immunologiczna, jak i komórkowa odpowiedź immunologiczna są mediowane przez rodzaj komórek zwanych limfocytami.

Głównymi protagonistami odporności komórkowej są limfocyty T, podczas gdy to limfocyty B reagują na obecność obcych antygenów i przekształcają się w komórki wytwarzające przeciwciała charakterystyczne dla odporności humoralnej.

Odporność humoralna jest głównym mechanizmem obronnym przed mikroorganizmami pozakomórkowymi i innymi toksynami, podczas gdy odporność komórkowa przyczynia się do eliminacji patogenów wewnątrzkomórkowych, które są „niedostępne” do rozpoznania przez przeciwciała.

Fazy ​​humoralnej odpowiedzi immunologicznej

Oprócz komórkowej odpowiedzi immunologicznej, odpowiedź humoralną można podzielić na trzy fazy: jedną z rozpoznaniem, drugą z aktywacją i drugą z efektem.

Faza rozpoznawania polega na wiązaniu antygenów ze specyficznymi receptorami błonowymi na powierzchni komórek dojrzałych limfocytów B.

Przeciwciała działają jako takie „receptory” i są zdolne do rozpoznawania białek, polisacharydów, lipidów i innych „obcych” substancji zewnątrzkomórkowych.

Faza aktywacji rozpoczyna się od proliferacji limfocytów po rozpoznaniu antygenów i jest kontynuowana przez różnicowanie w innych komórkach efektorowych zdolnych do eliminacji antygenów lub w komórkach pamięci zdolnych do wywoływania szybszych odpowiedzi po ponownym na nie wystawieniu. antygen.

Podczas fazy efektorowej limfocyty, które wywierają funkcje eliminacji antygenu, nazywane są „komórkami efektorowymi”, chociaż zwykle zaangażowane są inne komórki, które również uczestniczą we wrodzonej odpowiedzi immunologicznej i które fagocytują i eliminują obce czynniki.

Limfocyty i przeciwciała

Przeciwciała produkowane przez limfocyty lub komórki B pełnią fizjologiczną funkcję neutralizowania i eliminowania antygenu, który indukował ich tworzenie, a humoralny układ odpornościowy może reagować na wiele różnych antygenów.

Limfocyty B powstają w szpiku kostnym w odpowiedzi na określony antygen (są swoiste) i następuje to przed stymulacją antygenową. Ekspresja niektórych przeciwciał wyzwala odpowiedź proliferacyjną i różnicową większej liczby komórek B wydzielających przeciwciała.

Sygnalizacja między komórkami T i komórkami B w celu aktywacji tych ostatnich (źródło: Manuel Mellina Vicente, za Wikimedia Commons)

Jednak w zależności od charakteru antygenu, do różnicowania i proliferacji potrzebny jest dodatkowy sygnał, który jest podawany przez specjalny typ limfocytów T zwany „limfocytem T pomocniczym”, który wydziela czynniki aktywujące komórki B.

Immunoglobuliny

Ponieważ znajdują się głównie w płynach krwi, przeciwciała wytwarzane przez komórki B nazywane są immunoglobulinami. Te cząsteczki białka mają dwa ciężkie i dwa lekkie łańcuchy glikoproteinowe połączone ze sobą mostkami dwusiarczkowymi (SS).

Struktura immunoglobuliny G (IgG) (źródło: w: User: AJVincelli via Wikimedia Commons)

Łańcuchy lekkie są znane jako „kappa” i „lambda”, ale istnieje 5 typów łańcuchów ciężkich, które nazwano gamma (G), mu (M), alfa (A), delta (D) i epsilon (E ).

Połączenie łańcuchów lekkich i ciężkich kończy się utworzeniem immunoglobulin IgG, IgM, IgA, IgD i IgE. Najliczniejszym przeciwciałem w surowicy ssaków jest immunoglobulina IgG (około 70%).

Każdy łańcuch przeciwciała ma koniec aminowy i koniec karboksylowy. Część zdolna do wiązania antygenów znajduje się na końcu aminowym, ale region końca karboksylowego decyduje o aktywności biologicznej.

Humoralna odpowiedź immunologiczna

Region końca karboksylowego przeciwciał IgG-podobnych jest specyficznie rozpoznawany przez komórki fagocytarne, takie jak neutrofile i makrofagi, które mają dla niego specjalne receptory.

Rozpoznawanie to obejmuje kontakt między receptorem a przeciwciałem i to właśnie ten związek ułatwia fagocytozę i degradację antygenów w komórkach fagocytarnych.

W przeciwieństwie do IgG, inne klasy immunoglobulin nie występują w wydzielinach i tkankach. Jednak są one równie przydatne w wywoływaniu odpowiedzi immunologicznej.

Immunoglobuliny IgM (10% immunoglobulin surowicy) są silnymi aktywatorami układu dopełniacza, dlatego działają w lizie antygenu i zwiększaniu oporności.

Immunoglobuliny IgA (20% immunoglobulin surowicy) są produkowane w tkankach limfoidalnych i są przetwarzane i transportowane do błony śluzowej płuc i przewodu pokarmowego. Działają neutralizując wirusy i inne antygeny, które dostają się do powierzchni błony śluzowej.

IgD wiąże się z limfocytami B i działa jako receptor antygenu, podczas gdy IgE (znane jako przeciwciało alergiczne) jest wiązane z powierzchnią komórek tucznych i bazofili poprzez specyficzne receptory. Obie immunoglobuliny są w bardzo niskim stężeniu w surowicy.

Przykłady

Przeciwciała wytwarzane przez główne efektory humoralnej odpowiedzi immunologicznej (limfocyty B) mają zdolność „indukowania” lub „aktywacji” różnych mechanizmów odpowiedzi na różne typy zagrożeń.

Na przykład immunoglobuliny IgG są aktywatorami tak zwanej „kaskady dopełniacza”, która neutralizuje cząsteczki wirusa, zapobiegając w ten sposób ich wiązaniu z komórkami gospodarza.

W czasie ciąży matka przenosi przeciwciała płodowi za pośrednictwem komórek trofoblastycznych w łożysku, które mają receptory o wysokim powinowactwie do końca karboksylowego immunoglobulin, takich jak IgG.

W odpowiedzi humoralnej na bakterie, które mają „kapsułki” złożone z polisacharydów, pośredniczy immunoglobulina M, która sprzyja fagocytozie tych mikroorganizmów.

Innym ważnym przykładem odporności humoralnej jest odpowiedź ogólnoustrojowa na pasożyty, gdzie IgE „kieruje” ich zniszczeniem przez komórki eozynofilowe.

Bibliografia

1. Abbas, A., Lichtman, A. i Pober, J. (1999). Cellular and Molecular Immunology (wyd. 3). Madryt: McGraw-Hill.
2. Carroll, MC i Isenman, DE (2012). Regulacja odporności humoralnej przez dopełniacz. Immunity, 37 (2), 199–207.
3. Kindt, T., Goldsby, R. i Osborne, B. (2007). Kuby's Immunology (6th ed.). Meksyk DF: McGraw-Hill Interamericana z Hiszpanii.
4. Klein, T. (2007). Nabyta odpowiedź immunologiczna. W xPharm: The Comprehensive Pharmacology Reference (str. 1–5).
5. Lishner, H. i DiGeorge, A. (1969). Rola grasicy w odporności humoralnej. The Lancet, 2, 1044–1049.
6. Medzhitov, R. i Janeway, C. (2000). Odporność wrodzona. The New England Journal of Medicine, 338–344.
7. Merlo, LMF i Mandik-Nayak, L. (2013). Odporność adaptacyjna: komórki B i przeciwciała. In Cancer Immunotherapy: Immune Suppression and Tumor Growth: Second Edition (str. 25–40).
8. Silverstein, AM (1979). Historia immunologii. Odporność komórkowa a humoralna: determinanty i konsekwencje epickiej bitwy z XIX wieku. Cellular Immunology, 48 (1), 208–221.
9. Steinman, RM (2008). Łączenie odporności wrodzonej z adaptacyjną poprzez komórki dendrytyczne. In Innate Immunity to Pulmonary Infection (str. 101–113).
10. Tan, TT i Coussens, LM (2007). Odporność humoralna, stany zapalne i rak. Current Opinion in Immunology, 19 (2), 209–216.
11. Twigg, HL (2005). Humoralna obrona immunologiczna (przeciwciała): najnowsze osiągnięcia. Proceedings of the American Thoracic Society, 2 (5), 417–421.
12. Wherry, EJ i Masopust, D. (2016). Odporność adaptacyjna: neutralizacja, eliminacja i pamiętanie na następny raz. In Viral Pathogenesis: From Basics to Systems Biology: Third Edition (str. 57–69).