Veleszületett immunrendszer: definíció, működése és szerepe
Ismerje meg a veleszületett immunrendszer működését, sejtjeit és szerepét: azonnali, nem specifikus védelem fertőzések ellen növényektől a gerincesekig.
A veleszületett immunrendszer védi a gazdaszervezetet a fertőzésekkel szemben. Olyan sejteket tartalmaz, amelyek felismerik a kórokozókat (baktériumokat), és azonnal reagálnak rájuk. A veleszületett immunrendszer válasza nem specifikus: minden felismert kórokozóra ugyanúgy reagál.
Az adaptív immunrendszerrel ellentétben a veleszületett immunrendszer nem biztosít hosszú távú védettséget a specifikus fertőzésekkel szemben.
A veleszületett immunrendszerek azonnali védelmet nyújtanak a fertőzésekkel szemben, és minden növényi és állati szervezetben megtalálhatóak. A veleszületett rendszer az evolúciósan régebbi védekezési stratégia. Ez a növényekben, gombákban, rovarokban és a primitív többsejtű szervezetekben megtalálható fő immunrendszer. A rendszer nem alkalmazkodó, és nem változik az egyén élete során.
A gerincesek veleszületett immunrendszere:
Fizikai és kémiai gátak
A veleszületett védelem első vonala a külső határok megőrzése:
- Bőr: mechanikai gát, savas pH, hámsejtek folyamatos leválása és a bőrflóra versenyző mikroorganizmusai.
- Nyálkahártyák: nyál, nyálkahártya-lenövések, csillószőrök és könnyek, amelyek fizikai úton juttatják ki a kórokozókat.
- Antimikrobiális anyagok: savas gyomornedv, lizozim a könnyben és nyálban, béta-defenzinek és más antimikrobiális peptidek.
Sejtes alkotók és funkcióik
A gerinces veleszületett immunrendszer fő sejtjei közé tartoznak:
- Neutrofilek: gyorsan a gyulladás helyére vándorolnak, fagocitózist végeznek, és mikrobiális elpusztításhoz oxidatív „robbanást” indítanak.
- Makrofágok: fagocitálnak, elpusztítanak kórokozókat, eltakarítják a sejttörmeléket, és citokineket termelnek, amelyek szabályozzák a gyulladást és aktiválják az adaptív immunválaszt.
- Dendritikus sejtek: közvetítik az átmenetet a veleszületett és az adaptív immunrendszer között: bemutatják az antigéneket a T-sejteknek.
- Természetes ölő (NK) sejtek: vírusfertőzött vagy tumorsejteket ismernek fel és pusztítanak el anélkül, hogy specifikus antigént ismernének.
- Granulociták (eozinofilok, bazofilok, hízósejtek): szerepük van parazita fertőzésekben, allergiás reakciókban és gyulladás szabályozásában.
Humorális elemek
A sejtes komponenseken túl számos oldott faktor is részt vesz:
- Komplementrendszer: fehérjék sorozata, amely opszonizál, elősegíti a fagocitózist, gyulladást generál és közvetlenül lyukasztja a kórokozók membránját (Membrane Attack Complex).
- Cito-/chemo-kinek: (pl. interleukinek, TNF, interferonok) szabályozzák a sejtvándorlást, aktiválják a sejtek működését és koordinálják a gyulladásos választ.
- Akutfázis-fehérjék: pl. C-reaktív protein (CRP) a májból, melyek segítik az opszonizációt és gyulladás jelzését.
Molekuláris felismerés: PRR-ek, PAMP-ok és DAMP-ok
A veleszületett rendszer nem specifikus ellenfeleket céloz: mintafelismerő receptorok (PRR-ek, pl. Toll-like receptorok, NOD-szerű receptorok) érzékelik a kórokozókra jellemző molekulákat (PAMP = pathogen‑associated molecular patterns) vagy a sérült sejtekből származó veszélyjelet (DAMP). Ennek következménye a gyors gyulladásos válasz és a mikrobaellenes effektorok aktiválása.
A gyulladás folyamata (röviden)
A gyulladás négy alaplépése:
- Felismerés: PRR-ek és helyi sejtek észlelik a kórokozót vagy a sérülést.
- Rekrútáció: citokinek és kemokinek hatására a vérből fehérvérsejtek vándorolnak a fertőzés helyére.
- Elimináció: fagocitózis, citotoxikus mechanizmusok és antimikrobiális molekulák pusztítják a kórokozókat.
- Lezárás és regeneráció: a gyulladás kontrollált megszüntetése és a sérült szövet helyreállítása.
Kapcsolat az adaptív immunrendszerrel
Bár a veleszületett immunválasz nem specifikus és általában rövid ideig tart, létfontosságú a hosszú távú, specifikus válasz (antitestek, T-sejtek) beindításához. A dendritikus sejtek és makrofágok által bemutatott antigének, valamint az általuk termelt citokinek határozzák meg az adaptív válasz irányát és intenzitását.
Veleszületett immunitás nem‑gerinces szervezetekben
A növények és a rovarok többnyire kizárólag a veleszületett védekezésre támaszkodnak. Itt is megtalálhatók a mintafelismerés alapelvei, például a növényi mintafelismerő receptorok és az antimikrobiális peptidek, valamint helyi védekező mechanizmusok (pl. sejtfalmegerősítés, fitoncidek termelése).
Memória? — Trained immunity
Bár a hagyományos megközelítés szerint a veleszületett immunrendszer nem hoz létre specifikus immuntanulást, az utóbbi évek kutatásai kimutattak egy „trénelt immunitás” jelenséget: bizonyos veleszületett sejtek (pl. makrofágok) metabolikus és epigenetikai átrendeződéseket mutathatnak, amelyek erősebb, gyorsabb választ eredményeznek későbbi, nem feltétlenül azonos kórokozókkal szembeni találkozáskor. Ez az elv részben magyarázza néhány vakcina nem-specifikus védőhatását is.
Klinikai jelentőség
- Öröklött hibák: például krónikus granulomatosus betegség (oxidatív burst hiánya), komplementhiányok vagy leukocita adhéziós hiányok súlyos, visszatérő fertőzésekhez vezethetnek.
- Túlzott vagy rosszul szabályozott válasz: szepszis, gyulladásos és autoimmun kórképek (pl. autoimmun gyulladások) alakulhatnak ki.
- Diagnosztika: laboratóriumi vizsgálatokkal (teljes vérkép, CRP, prokalcitonin, komplement-szintek, funkcionális neutrofil- vagy fagocitózisvizsgálatok) követhető a veleszületett immunfunkció állapota.
- Terápiás lehetőségek: a kezelések közé tartozik az interferon-terápia bizonyos vírusos és daganatos esetekben, hematopoetikus növekedési faktorok (G-CSF) neutropénia kezelésére, komplement-inhibitorok (pl. eculizumab) öröklött vagy szerzett komplement-mediált betegségekben, valamint vakcina-adjuvánsok, amelyek a veleszületett válasz erősítésével növelik a vakcinák hatékonyságát.
Összefoglalás
A veleszületett immunrendszer a szervezet gyors, általános védekezésének alapja: fizikai gátakból, specializált sejtekből és oldott molekulákból áll. Felismeri a kórokozókat és a sérüléseket, előidézi a gyulladást, és koordinálja az adaptív immunválaszt. Működése kulcsfontosságú a fertőzések elleni védekezésben, ugyanakkor a túlzott vagy hibás szabályozás súlyos betegségekhez vezethet. Az új kutatások — például a trénelt immunitás — tovább finomítják a tudásunkat a veleszületett védekezés rugalmas és dinamikus természetéről.
Anatómiai akadályok
A veleszületett immunrendszerhez tartozik a bőr is. A bőr külső rétegeit "hámrétegnek" nevezzük. A hámsejtek viaszos fizikai gátat képeznek, amely a legtöbb fertőző ágenst távol tartja. Ezek a sejtek a veleszületett immunrendszer első védelmi vonala a behatoló organizmusokkal szemben.
A régi bőrsejtek lehullanak, és ez segít eltávolítani a bőrre tapadt baktériumokat.
A bőr belsőleg a bél és a tüdő béléseként folytatódik. A belekben vagy a tüdőben a perisztaltika vagy a csillók által végzett mozgás segíti a fertőző ágensek eltávolítását. A nyálka is csapdába ejti a fertőző ágenseket. A belekben a bélflóra megakadályozhatja a kórokozó baktériumokat azáltal, hogy mérgező anyagokat választ ki, vagy azáltal, hogy a kórokozó baktériumokkal verseng a tápanyagokért vagy a sejtfelszínekhez való kapcsolódásért.
A könny és a nyál öblítő hatása segít megelőzni a szem és a száj fertőzéseit.
Gyulladás
A gyulladás az immunrendszer egyik első válasza a kórokozókra vagy az anatómiai gátakon áthatoló idegen anyagokra.
A gyulladást a sérült sejtek által felszabadított kémiai tényezők serkentik. Fizikai gátat képez a fertőzés terjedése ellen, és a kórokozók eltávolítása után elősegíti a sérült szövetek gyógyulását.
A gyulladás során keletkező kémiai faktorok vonzzák a fagocitákat, különösen a neutrofileket. A neutrofilek ezután az immunrendszer más részeit indítják be.
Komplement rendszer
A komplementrendszer az immunrendszer biokémiai kaszkádja, amely segít az antitesteknek a kórokozók eltávolításában, illetve más sejtek általi elpusztításukban.
A kaszkád számos plazmafehérjéből áll, amelyek a májban készülnek. A fehérjék együttesen működnek:
- gyulladásos sejtek toborzását váltják ki.
- a kórokozókat a felületük bevonásával megsemmisítés céljából megjelölik.
- megbontják a fertőzött sejt plazmamembránját, ami a fertőzött sejt citolízisét és a kórokozó elpusztulását okozza.
- megszabadítja a szervezetet a semlegesített antigén-antitest komplexektől.
A komplement kaszkád elemei számos nem emlős fajban, többek között növényekben, madarakban, halakban és egyes gerinctelen állatfajokban is megtalálhatók.
A veleszületett immunválasz sejtjei
Minden fehérvérsejtet (WBC) leukocitáknak neveznek. A leukociták különböznek a szervezet más sejtjeitől: önálló, egysejtű szervezetként működnek. Szabadon mozoghatnak, és elkaphatják a sejttörmeléket, idegen részecskéket vagy behatoló mikroorganizmusokat. A csontvelőben lévő vérképző őssejtekből termelődnek.
A veleszületett leukociták közé tartoznak: A természetes ölősejteket, hízósejteket, eozinofileket, bazofilokat; és a fagocita sejteket, beleértve a makrofágokat, neutrofileket és dendritikus sejteket. Ezek azonosítják és megsemmisítik a fertőzést okozó kórokozókat.
Hízósejtek
A hízósejtek a veleszületett immunsejtek egy típusa a kötőszövetben és a nyálkahártyán. Szorosan kapcsolódnak a kórokozók elleni védekezéshez és a sebgyógyuláshoz. Gyakran kapcsolatba hozzák őket az allergiával és az anafilaxiával is. Aktiváláskor a hízósejtek gyorsan felszabadítják a környezetbe a jellegzetes, hisztaminban és heparinban gazdag granulátumokat, valamint különböző hormonális mediátorokat és kemotaktikus citokineket. A hisztamin kitágítja az ereket, a gyulladás jeleit okozva, és toborozza a neutrofileket és makrofágokat.
Fagociták
A "fagocita" szó szó szerint azt jelenti, hogy "falósejt". Ezek olyan immunsejtek, amelyek elnyelik, azaz fagocitálják a kórokozókat vagy részecskéket. Egy részecske vagy kórokozó elnyeléséhez a fagocita kiterjeszti plazmamembránjának egyes részeit, a membránt a részecske köré tekerve, amíg az be nem burkolja azt (azaz a részecske a sejt belsejében van). A sejt belsejében a behatoló kórokozót egy endoszóma tartalmazza, amely egyesül a lizoszómával. A lizoszóma enzimeket és savakat tartalmaz, amelyek elpusztítják és megemésztik a részecskét vagy a szervezetet. A fagociták általában járőröznek a szervezetben a kórokozók után kutatva, de képesek reagálni a más sejtek által termelt, citokineknek nevezett, magasan specializált molekuláris jelzések egy csoportjára is. Az immunrendszer fagocita sejtjei közé tartoznak a makrofágok], a neutrofilek és a dendritikus sejtek.
A gazdaszervezet saját sejtjeinek fagocitózisa a rendszeres szövetfejlődés és -fenntartás részeként gyakori. Amikor a gazdasejtek elpusztulnak, a fagocita sejtek eltávolítják őket az érintett helyről. Az elhalt sejtek eltávolításával a fagocitózis a gyógyulási folyamat fontos része.
Makrofágok
A makrofágok nagyméretű fagocita leukociták. Képesek a kapilláris erek sejtmembránján keresztül mozogni, és a sejtek közé jutni, hogy a behatoló kórokozókra vadásszanak. A makrofágok a leghatékonyabb fagociták, és jelentős mennyiségű baktériumot vagy más sejtet, illetve mikrobát képesek fagocitálni. A bakteriális molekuláknak a makrofág felszínén lévő receptorokhoz való kötődése a baktérium elnyelésére és elpusztítására készteti a makrofágot. A kórokozók kemokinek termelésére is serkentik a makrofágot, amelyek más sejteket hívnak a fertőzés helyére.
Neutrofilek
A neutrofileket és két másik sejttípust (eozinofileket és bazofileket) granulocitáknak (mivel a citoplazmájukban granulumok vannak) vagy polimorfonukleáris sejteknek (PMN-ek) nevezik jellegzetes, karéjos sejtmagjuk miatt.
A neutrofil granulumok különböző toxikus anyagokat tartalmaznak, amelyek elpusztítják vagy gátolják a baktériumok és gombák növekedését. A neutrofil fő termékei erős oxidálószerek. Ezek közé tartozik a hidrogén-peroxid, a szabad oxigéngyökök és a hipoklorit. A neutrofilek a fagociták legnagyobb mennyiségben előforduló típusa, az összes keringő leukocita 50-60%-át teszik ki. Általában ők az első sejtek, amelyek a fertőzés helyére érkeznek. Egy normális, egészséges felnőtt csontvelője naponta több mint 100 milliárd neutrofil sejtet termel, akut gyulladás során pedig naponta ennek több mint tízszeresét.
Dendritikus sejtek
A dendritikus sejtek (DC) olyan fagocita sejtek, amelyek a külső környezettel érintkező szövetekben vannak jelen, főként a bőrben (ahol gyakran Langerhans-sejteknek nevezik őket), valamint az orr, a tüdő, a gyomor és a belek belső nyálkahártyáján. A dendritikus sejtek nagyon fontos szerepet játszanak az antigénprezentáció folyamatában, és összekötő kapocsként szolgálnak a veleszületett és az adaptív immunrendszer között.
Bazofilok és eozinofilok
A bazofilok és az eozinofilok a neutrofil sejtek rokonai (lásd fent). A kórokozóval való találkozás hatására aktiválódó, hisztamint felszabadító bazofilok fontos szerepet játszanak a paraziták elleni védekezésben, és szerepet játszanak az allergiás reakciókban (például az asztmában). Aktiválódásukkor az eozinofilek egy sor rendkívül mérgező fehérjét és szabad gyököt választanak ki, amelyek elpusztítják a baktériumokat és a parazitákat. Ugyanezek a vegyi anyagok allergiás reakciók során szövetkárosodást is okoznak. Az eozinofilek aktiválódása és toxinfelszabadulása ezért szigorúan szabályozott, hogy megelőzzék a nem megfelelő szövetpusztulást.
Természetes ölősejtek
A természetes ölősejtek vagy NK-sejtek a veleszületett immunrendszer részét képezik, amely nem támadja meg közvetlenül a behatoló mikrobákat. Ehelyett az NK-sejtek elpusztítják a veszélyeztetett gazdasejteket, például a tumorsejteket vagy a vírusfertőzött sejteket. Az ilyen sejteket a "hiányzó én" néven ismert állapot alapján ismeri fel. Ez a kifejezés az MHC I (major histocompatibility complex) nevű sejtfelszíni marker alacsony szintjével rendelkező sejteket írja le. Ez előfordulhat a gazdasejtek vírusfertőzésében. Azért kapták a "természetes ölők" nevet, mert nincs szükségük aktiválásra ahhoz, hogy elpusztítsák a "hiányzó én" sejteket.
Pásztázó elektronmikroszkópos kép normál keringő emberi vérről. Vörösvérsejtek, számos bütykös fehérvérsejt, köztük limfociták, egy monocita, egy neutrofil és sok kis korong alakú vérlemezke látható.
Egy makrofág
Egy neutrofil
Eozinofil
Gerinctelen állatok immunrendszere
Antimikrobiális peptidek
Az antimikrobiális peptidek, vagy más néven a gazdaszervezet védelmi peptidjei a veleszületett immunválasz részét képezik. Az élet minden osztályában megtalálhatóak. Ezek a peptidek hatásos, széles spektrumú antibiotikumok. Elpusztítják mind a gram-negatív, mind a gram-pozitív baktériumokat, a mikobaktériumokat (beleértve a Mycobacterium tuberculosis-t), a burkolt vírusokat, a gombákat és még az átalakult vagy rákos sejteket is.
A tengeri halforrások nagy mennyiségű antimikrobiális vegyületet tartalmaznak. Az élő halakkal végzett tesztek azt mutatták, hogy az élelmiszer/takarmány-összetevőkben használt halpeptidek jól működnek.
Antimikrobiális peptidek különböző struktúrái
Kérdések és válaszok
K: Mi az a veleszületett immunrendszer?
V: A veleszületett immunrendszer egy olyan védelmi mechanizmus, amely a gazdaszervezetet védi a fertőzésekkel szemben. Olyan sejteket foglal magában, amelyek azonnal felismerik a kórokozókat (baktériumokat), és reagálnak rájuk, anélkül, hogy specifikusak lennének egy adott kórokozóra.
K: A veleszületett immunrendszer hosszú távú védettséget biztosít a specifikus fertőzésekkel szemben?
V: Nem, az adaptív immunrendszerrel ellentétben a veleszületett immunrendszer nem ad hosszú távú védettséget a specifikus fertőzésekkel szemben.
K: Hol található a veleszületett immunrendszer?
V: A veleszületett immunrendszer megtalálható minden növényi és állati élőlényben, valamint a primitív többsejtű szervezetekben. Jelen van a növényekben, gombákban, rovarokban és gerincesekben is.
K: Alkalmazkodó-e a veleszületett immunrendszer?
V: Nem, nem alkalmazkodó, és nem változik az egyén élete során.
K: Hogyan védekezik a veleszületett immunrendszer a fertőzések ellen?
V: A veleszületett immunrendszer gyorsan reagál az általa felismert kórokozókra, és gyorsan védekezik ellenük.
K: Mennyire régi ez a védekezési stratégia más stratégiákhoz képest?
V: Ez a védekezési stratégia evolúciósan régebbi, mint a fertőzések elleni védekezésre használt más stratégiák.
K: Melyik típusú szervezet támaszkodik leginkább a veleszületett immunitására a fertőzés elleni védelemben?
V: A primitív többsejtű szervezetek a fertőzés elleni védekezésben leginkább a veleszületett immunitásukra támaszkodnak.
Keres