A veleszületett immunrendszer
Tartalom
A veleszületett immunrendszer azonnali, nem specifikus első védelmi vonalat biztosít a kórokozók ellen. Örökölt celluláris receptorok alapján működik, amelyek széles körű, kórokozókhoz kapcsolódó mintázatokra és gyakori veszélyjelekre reagálnak. A veleszületett immunrendszer már az anyaméhben kifejlődik, és az adaptív (szerzett) immunrendszerrel ellentétben nem igényel "lenyomatot" vagy alkalmazkodást specifikus antigénekhez, sem tartós, kórokozó-specifikus immunitást. Emiatt "nem specifikus immunitásnak" is nevezik. A kórokozókra adott válasz gyors, a kitettséget követő perceken vagy órákon belül bekövetkezik. A veleszületett immunrendszer fizikai, kémiai és biológiai gátakból (pl. bőr, gyomorsav, kommenzális szervezetek), valamint celluláris (pl. granulociták, természetes killer sejtek, hízósejtek) és humorális (komplement rendszer) védelmi mechanizmusokból áll.
Áttekintés
Általános
- A veleszületett immunrendszer az alábbi védekezési mechanizmusokból épül fel:
- Immunsejtek: Ide tartoznak a granulociták, a természetes killer sejtek (NK-sejtek) és a hízósejtek,
- Fizikai és biokémiai gátak: Ezek képezik az első védelmi vonalat (pl. bőr, nyálkahártyák, gyomorsav),
- Humorális védekezés: Ennek része például a komplementrendszer,
- A veleszületett immunrendszer már méhen belül fejlődik, és nem igényel "lenyomatot" vagy alkalmazkodást specifikus antigénekhez. A kórokozókra adott válasza gyors, de nem specifikus.
Immunsejtek
- Granulociták:
- Neutrofil,
- Eozinofil,
- Bazofil,
- Természetes ölő sejtek,
- Hízósejtek,
- Antigénprezentáló sejtek (APC-k),
- Mononukleáris fagocita rendszer,
- Monociták,
- Makrofágok,
- Dendrikus sejtek.
A fertőzés elleni gazdaszervezet gátjai
- Fizikai gátak (pl. bőr és nyálkahártyák),
- Biokémiai gátak (pl. testváladékok, citotoxikus molekulák és fehérjék exocitózisa).
Humorális védekezés
- Akut fázis proteinek,
- Komplement rendszer,
- Lásd alább a „Humorális mechanizmusok” részt.
Veleszületett vs. adaptív immunitás
| Jellemző | Veleszületett immunrendszer | Adaptív immunrendszer |
|---|---|---|
| Fő komponensek |
|
|
| Genetika |
|
|
| Öröklődés |
|
|
| Válaszidő |
|
|
| Specificitás |
|
|
| Memóriaválasz |
|
|
| Effektor fehérjék |
|
|
| Felismerés |
|
|
Fizikai barrierek
Áttekintés
- Köhögés és tüsszentés (reflex):
- Az orrban, az orrmelléküregekben, valamint az alsó és felső légutakban található receptorok irritációja váltja ki a köhögést és/vagy tüsszentést,
- Ezek a védőmechanizmusok arra szolgálnak, hogy a levegő és a nyálka kilökésével a tüdőből és az orrüregből eltávolítsák az irritáló anyagokat (például a port) és a kórokozókat. Gyakorlatilag a szervezet így tisztítja meg magát a nem kívánt anyagoktól,
- Az ép bőr és a nyálkahártyák (például a légzőrendszer, a húgyúti rendszer és az emésztőrendszer nyálkahártyái) a veleszületett immunrendszer alapvető fizikai gátjait képezik,
- Tight junkciók a hámsejtek között,
- A légzőrendszer csillós hámjának csillófunkciója,
- Szimbiózis mikroorganizmusokkal: az egyensúly felborulása különböző betegségekhez vezethet (pl. szájpenész, bakteriális vaginózis, álhártyás vastagbélgyulladás),
- Nyálkahártya-asszociált limfoid szövet (MALT),
- A test különböző nyálkahártya alatti területein található (pl. emésztőrendszer, garat-orrüreg, tüdő, bőr és kötőhártya),
- Limfociták, plazmasejtek és makrofágok népesítik be, melyek megvédik a szervezetet a behatolásoktól,
- Bélhez kapcsolódó limfoid szövet (GALT): A bél falába ágyazott limfoid follikulusok és Peyer-plakkok,
- Indukálható hörgőhöz kapcsolódó limfoid szövet (iBALT): A tüdő és a hörgők falába ágyazott limfoid follikulusok; csak fertőzés vagy gyulladás után jelenik meg.
Biokémiai barrierek
Áttekintés
- Nyák- és testnedv-termelés: A nyák és a testnedvek nem specifikus és specifikus védőanyagokat tartalmaznak a fertőzések ellen,
- Enzimek:
- Lizozim: neutrofilekből, granulocitákból és makrofágokból képződő enzim, amely képes lízisre, azaz kötések felbontására a peptidoglikánokban (pl. bizonyos, különösen gram-pozitív baktériumok sejtfalában),
- Laktoferrin:
- Enzimaktivitással rendelkezik (pl. proteáz, ATPáz, foszfatáz),
- Neutrofilekben és szekréciós folyadékokban található,
- Vas keláció → a mikrobiális növekedés elnyomása
- Savas hidrolázok,
- RNázok,
- Peptidek: Defenzinek,
- Savak: Gyomorsav és a hüvelyflóra savas pH-ja,
- Citotoxikus molekulák és fehérjék exocitózisa:
- Major bázikus fehérje: eozinofilek által kiválasztott fehérje, amely szerepet játszik a gazdaszervezet védekezésében (különösen a paraziták ellen),
- Eozinofilek termelik antitestfüggő folyamatok (pl. IgE, antitestfüggő sejt által közvetített citotoxicitás) hatására,
- Az IgE-vel borított kórokozók felismerése Fc-receptorral rendelkező granulociták (eozinofilek) által → major bázikus fehérje felszabadulása → a kórokozó elpusztítása (pl. férgek),
- Toxikus légzési roham termékek:
- O-2
- Hipoklorit (HOCl),
- Hidrogén-peroxid,
- Hidroxilgyökök,
- Nitrogén-monoxid (NO).
Celluláris mechanizmusok
A HLA rendszer
- A humán leukocita antigén (HLA) egy génkomplex, amely a fő hisztokompatibilitási komplex (MHC) fehérjéket kódolja,
- Az MHC fehérjék létfontosságú szerepet játszanak az immunválaszok megindításában, mivel antigén fragmentumokat mutatnak be a T-sejteknek és T-sejt receptorokhoz kötődnek,
- Az érési folyamatuk során a csecsemőmirigyben azok a T-sejtek (T-limfociták), amelyek felismerik a saját eredetű peptideket (beleértve a saját MHC molekulákból származó peptideket is), kiválasztódnak és apoptózison mennek keresztül az autoimmunitás megelőzése érdekében.
| MHC I. osztály (MHC I) | MHC II. osztály (MHC II) | |
|---|---|---|
| Locus |
|
|
| Struktúra |
|
|
| Expresszió |
|
|
| Funkció |
|
|
| Antigén prezentáció |
|
|
| HLA és betegségkapcsolat |
|
|
|
||
Patogénfelismerő receptorok (PRR-ek)
- Definíció: Az veleszületett immunrendszer sejtjeinek felszínén elhelyezkedő receptorok, melyek képesek felismerni a kórokozókkal rokon molekulákat, és immunválaszt indítanak el,
- Felismert molekulák:
- Patogénhez kapcsolódó molekuláris mintázatok (PAMP-ok): A PAMP-ok a patogének által expresszált molekulák egy csoportja, amelyeket a PRR-ek (patogénfelismerő receptorok) a gazdaszervezet számára idegenként ismernek fel,
- Vírusok és baktériumok molekuláris mintázatai,
- Gram-negatív baktériumok LPS-e,
- Bakteriális flagellin,
- Sérüléshez kapcsolódó molekuláris mintázatok (DAMP-ok): Endogén molekulák, amelyek sérült gazdasejtekből szabadulnak fel, és nem fertőző gyulladásos választ váltanak ki,
- A PRR-ek típusai:
- Toll-like receptorok (TLR-ek): Patogénfelismerő receptorok, amelyek a patogénhez kapcsolódó molekuláris mintázatokhoz (PAMP-ok) kötődnek és aktiválják az NF-κB útvonalat,
- Nukleotid-kötő oligomerizációs domén-szerű receptorok (NLR-ek): Intracelluláris PRR-ek (patogénfelismerő receptorok) családja, amelyek képesek felismerni mind a patogénhez kapcsolódó molekuláris mintázatokat (PAMP-ok), mind a sérüléshez kapcsolódó molekuláris mintázatokat (DAMP-ok),
- Kulcsfontosságú szerepet játszanak a veleszületett immunjelátvitelben: A NOD-szerű receptorok aktiválása → az NF-κB felfelé szabályozása → a gyulladáskeltő citokinek (pl. IL-1β, IL-18) fokozott transzkripciója,
- A NOD2 receptor aktivitásának hibái megváltoztatják az NF-κB aktivitását, ami diszfunkcionális immunválaszhoz vezet, és összefüggésbe hozták a Crohn-betegséggel, a szarkoidózissal és a graft-versus-host betegséggel (átültetett szövet a befogadó ellen irányuló reakciója).
Légzési roham (oxidatív roham)
- Leírás: A fagociták (pl. neutrofilek, monociták) bekebelezik a patogéneket. A NADPH oxidáz komplex aktiválása reaktív oxigénfajtákat (ROS; szabadgyököket) termel és szabadít fel, amelyek elpusztítják a patogéneket a fagoszómákban,
- Mechanizmus:
- NADPH oxidáz komplex,
- Képes oxigéngyököket előállítani O2-ből de egyúttal semlegesíteni is azokat,
- A defektív NADPH oxidáz krónikus granulomatózus betegséghez vezet,
- Szuperoxid-diszmutáz: Hidrogén-peroxidot (H2O2) termel •O-2ból
- Mieloperoxidáz: Egy enzim a neutrofil granulocitákban,
- Hidroxil-halogenid gyököket (HCl•O) hoz létre H2O2-ból és Cl--ból,
- Hém pigmentet tartalmaz, amely a genny és a köpet esetenként kékeszöld színéért felelős,
- Az oxidatív roham kiváltja a K+ beáramlását, ami a lizoszomális enzimek fagoszómába való kiválasztását indítja el,
- Klinikai szignifikancia:
- A légzési roham létfontosságú alkotóeleme a veleszületett immunválasznak,
- A károsodott légzési roham növeli a kataláz-pozitív patogénekkel (pl. Aspergillus, S. aureus) való fertőzés kockázatát,
- Normális esetben a fagociták képesek az invazív patogének által termelt H2O2-t (hidrogén-peroxidot) ROS-sá (reaktív oxigénfajtákká) alakítani,
- A kataláz-pozitív szervezetek képesek lebontani saját H2O2-jüket, így a fagociták szubsztrát nélkül maradnak az átalakításhoz,
- A P. aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa) piocianint
használ ROS (reaktív oxigénfajták) képzésére, hogy eliminálja a kompetitor (versengő) szervezeteket.
A kataláz-pozitív szervezetek képesek a H2O2-t (hidrogén-peroxidot) H2O-vá (vízzé) és O2-vé (oxigénné) bontani, ezzel megakadályozva a hidroxil-halogenid gyökök képződését.
Immunprivilégium
- Az immunprivilégium bizonyos szövetek vagy szervek azon képessége, hogy a transzplantált idegen szöveteket anélkül tolerálják, hogy gyulladásos immunválaszt váltanának ki,
- Az immunprivilegizált helyekre beültetett allograftokat (és azok antigénjeit) a szervezet nem veti el,
- Példák erre a szaruhártya, a központi idegrendszer, a méhlepény és a here.
Humorális mechanizmusok
A veleszületett immunitás humorális mechanizmusait a testfolyadékokba vagy a véráramba kiválasztott fehérjék közvetítik. Ezek a fehérjék gyakran az alábbi módokon indítanak immunválaszt:
- Vazodilatáció és fokozott vaszkuláris permeabilitás → véráramlás ↑
- Az immunsejtek aktiválása, proliferációja és vonzása (kemotaxis).
Akut fázis proteinek
Ezek olyan biomarkerek, amelyek plazmakoncentrációja emelkedik (ún. pozitív markerek, pl. CRP) vagy csökken (ún. negatív markerek, pl. transzferrin) egy fennálló gyulladásos folyamat hatására.
Komplement rendszer
- Plazmafehérjék csoportja (pl. C1, C2, C3),
- A májban szintetizálódnak inaktív prekurzorként,
- Aktivációjuk (pl. immunglobulinok, enzimek által) egy erősítő reakciókaszkádot indít el, amely gyulladáshoz, a membrán támadó komplex (MAC) aktivációjához, valamint a patogének és idegen anyagok fokozott fagocitózisához vezet,
- Mind a lebomlást gyorsító faktor (DAF, más néven CD55), mind a C1 észteráz inhibitor megakadályozza a komplement aktivációját.
Aktivációs útvonal
- Klasszikus út:
- Az IgM vagy IgG komplexek patogénekhez való kötődése aktiválja,
- A C1q, C1r és C1s aktivációja C1 komplexet képez, amely kettéhasítja a C4-et C4a-ra és C4b-re, valamint a C2-t C2a-ra és C2b-re. Ezt követően a C4b és C2b alkotja a C3 konvertázt (C4b2b),
- Ennek az útvonalnak az aktivációja a teljes komplement aktivitás (CH50) teszttel mérhető,
- Alternatív út:
- Közvetlenül a patogén felszíni molekulái aktiválják, nem pedig antigén-antitest komplexek,
- A C3 C3a-ra és C3b-re hasad, majd a B faktor kötődésével C3 konvertáz (C3bBb) képződik,
- Lektin komplementút:
- A patogén felszínén található mannóz (vagy más cukrok) aktiválják,
- A mannóz-kötő lektin (MBL) a mannózhoz kötődik, C1-szerű komplexet hozva létre, amely C4-et C4a-ra és C4b-re hasítja. Ezt követően a C4b megköti a C2-t, majd a C2 kettéhasad C2a-ra és C2b-re, végül C3 konvertáz (C4b2b) képződik,
- Közös végfázis:
- A C3-konvertáz (C4b2b vagy C3bBb) hasítja a C3 komplement komponenst C3a faktorrá (kemotaxin), ami C5-konvertáz (C4b2b3b vagy C3b2Bb) képződéséhez vezet. Ez a C5 faktort tudja hasítani,
- A C5a anafilatoxinként működik, míg a C5b a C6-9 faktorokhoz kötődve létrehozza a membrán támadó komplexet (MAC), amely a célsejt lízisét idézi elő,
- Az anafilatoxinok a komplement fehérjék (pl. C3a, C4a, C5a) fragmentjei, amelyek proinflammatorikus válaszokat okoznak (pl. citokin felszabadulás, neutrofil és makrofág aktiváció, vérlemezke aktiváció).
Hatás
- Opszonizáció: Az opszonizáció egy olyan immunológiai folyamat, amely során a célrészecskék (például baktériumok) fagocitózisra, vagyis bekebelezésre és elpusztításra való hajlama megnő,
- Ez a folyamat növeli a célrészecskék (pl. baktériumok) fagocitózisra való fogékonyságát,
- Az opszoninok (pl. immunglobulinok) kapcsolódása olyan szerkezeti változásokat idéz elő, amelyek elősegítik az immunsejtekkel való kölcsönhatást,
- A C3b és az IgG a baktériumok két fő opszoninja,
- A C3b az immunkomplexek eltávolításában is részt vesz,
- Membrán támadó komplex:
- A C5b–C9 komponensekből épül fel,
- A baktériumok lízisét (különösen a gram-negatív baktériumokét) okozza a sejtfal perforálásával,
- Anafilaxis: A C3a/C4a/C5a molekulák aktiválják a hízósejteket és a granulocitákat, ami allergiás reakciókhoz hasonló tüneteket okozhat,
- Kemotaxis: A C5a vonzza a neutrofileket az érintett területre, ezzel segítve a gyulladásos válasz kialakulását és a kórokozók elleni védekezést.
Komplement receptorok
- Ezek membránhoz kötött receptorok, amelyek a plazmában, egy akut gyulladásos válasz során keletkező komplement fehérje fragmenteket kötik,
- A receptorok aktivációja hozzájárul a gyulladás szabályozásához, a leukociták extravazációjához (érből való kilépéséhez) és a fagocitózishoz.
| Receptor | Major ligand | CD szám | Sejt típus | Funkció |
|---|---|---|---|---|
| Komplement receptor 1 (CR1) |
|
|
|
|
| Komplement receptor 2 (CR2) |
|
|
|
|
| Komplement receptor 3 (CR3) |
|
|
|
|
| Komplement receptor 4 (CR4) |
|
|
||
| C3a receptor |
|
- |
|
|
| C5a receptor |
|
|
|
|
A veleszületett immunitás hibái
| Defektív elem/komplement | Kapcsolódó állapotok | Fokozott fogékonyság a(z) |
|---|---|---|
| Granulociták |
|
|
|
|
|
|
|
|
| Fagoszómák |
|
|
|
|
|
| Komplement |
|
|