Wrodzona odporność to obrona organizmu przed chorobami. Istnieje kilka sposobów, dzięki którym układ odpornościowy chroni się sam. Należą do nich bariery fizyczne i biologiczne, komórki fagocytujące oraz peptydy przeciwdrobnoustrojowe. W tym artykule przyjrzymy się bliżej każdemu z tych czynników. Będziesz zaskoczony, gdy dowiesz się, jak skuteczna jest wrodzona odporność.
Bariery biologiczne
Skóra stanowi pierwszą linię obrony przed patogenami, a jej zewnętrzna warstwa, naskórek, jest najważniejszą barierą mechaniczną w organizmie. Naskórek składa się głównie z martwych komórek, które zrzuca z powierzchni ciała i pomaga utrzymać patogeny z dala od powierzchni ciała. W zewnętrznej warstwie brakuje naczyń krwionośnych i wilgoci, co pozwoliłoby na rozwój bakterii. Narząd pomocniczy skóry, zwany gruczołem łojowym, również odgrywa rolę w utrzymywaniu patogenów na zewnątrz.
Wrodzone komórki odpornościowe są aktywowane przez wzór molekularny patogenu. W zależności od typu komórki, mogą one uczestniczyć w kilku różnych reakcjach. Mogą one zniszczyć patogen lub spowodować aktywację adaptacyjnego układu odpornościowego. Odpowiedź komórkowa będąca wynikiem rozpoznania patogenu może obejmować fagocytozę i uwalnianie cytokin.
Wrodzony układ odpornościowy składa się z wielu różnych rodzajów cząsteczek i substancji, które chronią organizm przed obcymi patogenami. Cząsteczki te są obecne na powierzchni ciała, przy otworach i w organizmie. Ponadto pomagają one w niszczeniu bakterii chorobotwórczych, zmniejszając tym samym szanse na osiągnięcie przez nie odpowiedniej liczby. Oprócz przeciwciał organizm wytwarza również biofilmy, które zawierają substancje przeciwdrobnoustrojowe.
Jedną z pierwszych aktywnych odpowiedzi wrodzonego układu odpornościowego jest stan zapalny. Reakcja ta pomaga ustanowić barierę fizyczną, zabija pierwotną przyczynę uszkodzenia komórek i inicjuje naprawę tkanek. Reakcja ta jest często wywoływana przez zakażenie patogenami, ale może być również odpowiedzią na uraz fizyczny, taki jak oparzenie lub odmrożenie. Toksyny, bakterie lub wirusy, które powodują te reakcje, również aktywują układ odpornościowy.
Bariery fizyczne
Istnieją dwa rodzaje barier fizycznych dla odporności wrodzonej: bariery fizjologiczne i bariery anatomiczne. Bariery fizjologiczne to substancje i struktury ochronne, które nasz organizm wytwarza, aby zapobiec infekcji. Bariery te służą jako pierwsza linia obrony przed infekcją i są odpowiedzialne za zapobieganie wzrostowi i wnikaniu patogenów. Jedną z najważniejszych barier odporności wrodzonej jest skóra, która ma dużą powierzchnię i wiele warstw martwego, zrogowaciałego nabłonka. Drobnoustroje nie są w stanie przylegać do skóry i dlatego nie mogą się namnażać.
Komórki odporności wrodzonej biorą udział w rozpoznawaniu patogenów i inicjowaniu apoptozy komórkowej. Komórki te zawierają specyficzne receptory, które różnią się w zależności od komórki. Należą do nich składniki bakteryjne i układ dopełniacza. Różne typy komórek wydzielają rozpuszczalne czynniki, które wpływają na odpowiedź komórki na infekcję. Komórki te następnie inicjują kaskadę odpowiedzi komórkowych w celu zwalczenia patogenu. Kiedy te mechanizmy zawodzą, uruchamiany jest wrodzony układ odpornościowy, który wyzwala zmiany w komórkach.
Komórki odporności wrodzonej są odpowiedzialne za orkiestrację pierwszej linii obrony przed patogenami. Rozpoznają one wzorce molekularne związane z patogenami poprzez receptory rozpoznania wzorca (PRR) i aktywują specyficzne limfocyty. Limfocyty w organizmie aktywują następnie komórki zawierające receptory specyficzne dla antygenu. Powstała w ten sposób odpowiedź immunologiczna zabija patogen. Odpowiedź immunologiczna składa się z czterech głównych elementów:
Odporność wrodzona zwalcza większość infekcji. Jednak w niektórych przypadkach wrodzony układ odpornościowy nie może skutecznie zwalczyć patogenu. W takich przypadkach do akcji wkracza adaptacyjny układ odpornościowy, który zapewnia wyspecjalizowaną pomoc. Niektóre komórki wrodzonego układu odpornościowego są wyspecjalizowane w zabijaniu mikroorganizmów, podczas gdy inne zbierają i zachowują małe fragmenty tych organizmów, odpowiadające ich odciskom palców. Z kolei adaptacyjny układ odpornościowy wykorzystuje limfocyty T i komórki B.
Komórki fagocytujące
Fenomenalnie fagocyty zapewniają organizmowi odporność wrodzoną poprzez uwalnianie reaktywnych form tlenu, czyli ROS, które są w stanie powodować uszkodzenia tkanek. Te półprodukty obejmują anion ponadtlenkowy (O2-), nadtlenek wodoru (H2O2), rodnik hydroksylowy (*OH) i nadtlenoazotyn (ONOO-) i są zaangażowane w różne aspekty zapalenia. U pacjentów z przewlekłą chorobą ziarniniakową niedobór NOX2 prowadzi do niemożności wytwarzania anionu ponadtlenkowego.
Podstawową rolą komórek fagocytujących jest pomoc układowi odpornościowemu w rozpoznawaniu i atakowaniu patogenów. Ich działanie polega na przerwaniu błony komórkowej i uwolnieniu białek związanych z układem dopełniacza, które czynią patogen podatnym na fagocytozę, czyli proces, w którym komórki odpornościowe pochłaniają mikroby i usuwają ich pozostałości. Ta wrodzona odpowiedź immunologiczna jest odpowiedzialna za oczyszczanie organizmu z martwych komórek i obcych materiałów i przypisuje się jej zdolność komórek B do działania jako pomost pomiędzy odpornością wrodzoną i adaptacyjną.
Wrodzony układ odpornościowy składa się z czterech barier dla obcych organizmów: barier anatomicznych i fizycznych. Skóra i błona śluzowa stanowią barierę między środowiskiem zewnętrznym a wewnętrznym. Skóra pełni również rolę chemicznej osłony przed patogenami i to ona stanowi najbardziej fizyczną barierę przed obcymi substancjami. Naskórek, najbardziej zewnętrzna warstwa ciała, składa się z keratynocytów i innych komórek, które wyrażają wzorce rozpoznawcze i wydzielają peptydy przeciwdrobnoustrojowe.
Mastocyty i neutrofile to granulocyty, które nie są fagocytami. Komórki te wyrażają receptory toll-podobne i są odpowiedzialne za wyzwalanie odpowiedzi immunologicznej. Zawierają również cytokiny i wydzielają cytokiny, które odgrywają ważną rolę w uruchamianiu odpowiedzi alergicznej. Komórki te są obecne w większości tkanek organizmu. Istnieją dwa rodzaje mastocytów: bazofile i eozynofile.
Peptydy przeciwdrobnoustrojowe
AMP są wielofunkcyjnymi peptydami, które są wyrażane przez komórki gospodarza w celu zwalczania patogenów. Peptydy przeciwdrobnoustrojowe mają kilka funkcji związanych z odpornością wrodzoną, w tym tłumienie czynników wirulencji bakterii i wymiatanie ruchów rzęsek w drogach oddechowych. W związku z tym AMP mogą stanowić podstawę dla nowych środków terapeutycznych. W niniejszym przeglądzie omówione zostaną niektóre kluczowe aspekty AMP i ich potencjalna rola we wrodzonym układzie odpornościowym organizmu.
Wrodzony układ odpornościowy jest pierwszą linią obrony organizmu przed inwazyjnymi patogenami, w tym bakteriami. Składa się on z komponentów komórkowych i humoralnych i jest obdarzony szeregiem funkcji ochronnych. AMP mogą być również obecne w wewnętrznych tkankach nabłonkowych, takich jak skóra. Pełnią one ważną rolę w odporności wrodzonej, ale za ich aktywność odpowiada wiele czynników.
Peptydy antybakteryjne pełnią różne funkcje i można je podzielić na trzy grupy, a i b-defensyny. Katelicydyna, znana jako LL-37, w kontakcie z błoną bakteryjną przyjmuje konformację amfipatycznej a-helisy. Z kolei defensyny są stabilizowane przez trzy wiązania disulfidowe i składają się w trójpasmowy antyrównoległy arkusz b. Oba typy AMP posiadają dodatkowy region a-helikalny na N-końcu, który ułatwia zakotwiczenie w błonie bakteryjnej.
AMP to małe, kationowe peptydy, które wykazują aktywność wobec bakterii Gram-dodatnich i -ujemnych. Niektóre przykłady AMP to dermcydyna u ludzi i maximin H5 z płazów. Jeśli jesteś przeziębiony, AMP może być korzystne w zwalczaniu infekcji. Te same peptydy są niezbędne w leczeniu infekcji za pomocą szczepionki.
Żelazo
Oprócz zapewnienia organizmowi wrodzonej odporności, żelazo pomaga również regulować pewne procesy w układzie odpornościowym. Zapalenie i przeciążenie żelazem może stymulować produkcję ludzkiej hepcydyny, 25-aminokwasowego peptydu, który reguluje uwalnianie żelaza z makrofagów. Ostatnie badania wskazują, że hepcydyna jest ważnym negatywnym regulatorem wchłaniania i transportu żelaza przez łożysko.
Ten minerał jest niezbędny dla prawie wszystkich żywych organizmów. Jest składnikiem setek enzymów i białek, które odgrywają istotną rolę w produkcji i transporcie energii, reakcjach redoks w metabolizmie i obronie gospodarza. Żelazo jest niezbędne dla funkcji układu odpornościowego, takich jak różnicowanie limfocytów T, proliferacja i wytwarzanie reaktywnych form tlenu (ROS), które są odpowiedzialne za zabijanie patogenów. W rzeczywistości większość czynników zakaźnych wymaga żelaza, aby przetrwać.
Odporność wrodzona to pierwsza linia obrony przed patogenami i obcymi substancjami w organizmie. Jest to obrona natychmiastowa i nieswoista, której brakuje pamięci immunologicznej patogenów. Oznacza to, że montuje taką samą odpowiedź immunologiczną niezależnie od częstotliwości występowania antygenu. I może uszkodzić zdrowe tkanki. Jest to podstawowy powód, dla którego żelazo jest tak ważne dla zachowania zdrowia. Ale nie jest to jedyny czynnik wzmacniający odporność wrodzoną.
Odporność wrodzona obejmuje różne substancje chemiczne biorące udział w normalnych procesach organizmu. Niektóre z nich biorą bezpośredni udział w obronie organizmu przed chorobami, podczas gdy inne odpychają najeźdźców. Na przykład substancje chemiczne, które hamują trawienie pokarmu, mogą zakłócać produkcję podobnych enzymów u bakterii, ograniczając ich populację. Białka krwi, takie jak transferyna, również zapewniają ochronę przed mikrobami. Jednak żelazo nie zapobiega wszystkim procesom zachodzącym w organizmie.
Podobne tematy