WYKŁAD I IMMUNOLOGIA
Immunologia - dziedzina nauki z pogranicza biologii i medycyny zajmująca się biologicznymi i biochemicznymi podstawami reakcji odpornościowo-obronnej ustroju na patogena lub inne obce organizmowi substancje i ciała jak np. toksyny lub transplantaty. Ponadto bada ona prawidłowość tejże reakcji i ewentualne jej zaburzenia.
Historia immunologii
Najstarsze znane dziś wzmianki, które można zakwalifikować jako obserwacje immunologiczne, pochodzą z roku 430 p.n.e.
Epidemie często nękały Starożytnych. Jednak to dwie z nich pozostawiły największy ślad w historii i piśmiennictwie. Pierwsza z nich zaatakowała około 460 r. p.n.e. wybierając za cel Ateny. Jej przebieg poznano przede wszystkim z opisów Tukidydesa, kronikarza wojen peloponeskich. Pierwotnie zraza wybuchła w Etiopii i dotarła aż do Egiptu. Najprawdopodobniej stamtąd "przypłynęła" do Grecji na statku.
Druga z zaraz, zwana plagą Antoniusza wybuchła w Rzymie pomiędzy rokiem 160 a 180 n.e. najprawdopodobniej do Imperium przywlekli zarazę żołnierze wracający z terenów Mezopotamii.
Pierwsze informacje o profilaktycznym "szczepieniu" pochodzą z przełomu I i II w. p.n.e. z Chin. Dotyczą one zamierzonego, prewencyjnego zakażania ospą zdrowych ludzi. Metoda ta rozpowszechniła się w XV w. przede wszystkim w Chinach, Indiach i Turcji; znana jest pod nazwą wariolacji i polegała na przenoszeniu wydzieliny ropnej lekko chorych przy pomocy igły na osoby zdrowe.
Ok. roku 1722 angielski lekarz Edward Jenner zauważył, że wieśniaczki, które zainfekowały się niegroźną dla ludzi ospą krowią, podczas epidemii przechodziły łagodniej ospę prawdziwą lub nie zapadały na nią w ogóle.
Ludwik Pasteur(fr. Louis Pasteur) ur. 27 grudnia 1822, zm. 28 września 1895 – francuski chemik i prekursor mikrobiologii.
Paul Ehrlich ur. 14 marca 1854 w Strzelinie, zm. 20 sierpnia 1915 w Bad Homburg– niemiecki chemik i bakteriolog. Wynalazca salwarsanu – lekarstwa przeciwko kile stosowanego przed wynalezieniem antybiotyków
Élie Metchnikoff ur. 16 maja 1845, Ukrainie, zm.16 lipca, 1916 w Partyżu –rosyjski zoolog i mikrobiolog; odkrywca zjawiska fagocytozy.
Tabela: Nagrody Nobla w Fizjologii i Medycynie
Układ immunologiczny
Walkę z czynnikami „atakującymi” organizmy kręgowców prowadzi układ immunologiczny. Nazwany jest on również układem limfatycznym lub układem odpornościowym. Nadaje, kręgowcom zdolność do odróżniania „swego” od obcego i do odpowiedzi immunologicznej, dzięki której zwalcza infekcje wirusów, bakterii i pierwotniaków, odrzuca obce przeszczepy tkankowe, a także przeciwstawia się rozwijającym się w jego obrębie pasożytom i nowotworom.
Najważniejsze komórki układu immunologicznego
UKŁAD LIMFATYCZNY – morfologia
Układ immunologiczny, czyli układ limfatyczny, obejmuje narządy i naczynia limfatyczne oraz limfocyty krążące. Narządy limfatyczne to grasica, szpik , grudki limfatyczne samotne i skupione, migdałki, wyrostek robaczkowy, węzły limfatyczne i śledziona. U ptaków występuje dodatkowo kaletka lub inaczej torebka Fabrycjusza.
Centralne narządy limfatyczne:
• grasica;
• kaletka Fabrycjusza;
• szpik kostny
Narządy te odgrywają zasadniczą rolę w dojrzewaniu limfocytów, dlatego nazwano je centralnymi narządami limfatycznymi.
Obwodowe narządy limfatyczne:
• śledziona;
• węzły chłonne;
• utkania chłonne rozsiane w całym organizmie.
Wtórne narządy limfatyczne zapewniają środowisko, w którym limfocyty mogą współdziałać ze sobą, z komórkami pomocniczymi oraz antygenami. Rozszerzają one odpowiedź immunologiczną
Centralne narządy limfatyczne
Jest centralnym narządem limfatycznym biorącym udział w dojrzewaniu limfocytów T, który występuje prawie u wszystkich kręgowców. Wielkość grasicy jest zmienna – największa we wczesnym dzieciństwie, a w okresie dojrzewania ulega stopniowej inwolucji. U ludzi starych organ ten jest tkanką tłuszczową z zachowanymi wysepkami tkanki grasiczej.
Grasica składa się z dwóch płatów, a każdy z wielu płacików. W płacikach można wyróżnić część korową i część rdzenną. Tylko części korowe płacików oddzielone są od siebie przegrodami łącznotkankowymi, natomiast ich części rdzenne łączą się ze sobą. W części rdzennej płacików widoczne są owalne twory zbudowane z koncentrycznie ułożonych komórek nabłonkowych. Są to ciałka grasiczne (ciałka Hassala). Część obwodową ciałka grasicznego zajmują spłaszczone komórki zachodzące na siebie dachówkowo.
Limfocyty grasicze nazywane są tymocytami. Proliferują one początkowo w części korowej, a potem posuwają się do rdzenia. Olbrzymia część tymocytów powstających w grasicy ginie na skutek apoptozy. Są to komórki bezużyteczne lub potencjalnie niebezpieczne dl organimu. Tymocyty opuszczające grasicę są zróżnicowane pod względem swoistości receptora komórkowego, jego typu i pod względem funkcji.
Jest źródłem wszystkich komórek układu limfatycznego. Czerwony, krwiotwórczy szpik kostny występuje u dorosłego człowieka w kościach płaskich (miednicy, czaszki, mostka) i nasadach kości długich. Szpik kostny jest miejscem powstawania limfocytów B, a także syntezy przeciwciał szczególnie w trakcie odpowiedzi wtórnej.
Wtórne (obwodowe) narządy limfatyczne
Po wytworzeniu limfocytów w pierwotnych narządach limfatycznych następuje ich migracja do wtórnych tkanek obwodowych.
Wtórna tkanka limfatyczna obejmuje narządy otorebkowane - śledzionę i węzły chłonne - oraz nieotorebkowane skupienia tkanki limfatycznej, spotykane w całym organizmie. Większość niezorganizowanej tkanki limfatycznej znajduje się w połączeniu z powierzchniami błon śluzowych - MALT ( tkanka limfoidalna związana ze śluzówką).
Obwodowe (wtórne) narządy limfatyczne
Śledziona otoczona jest torebką łącznotkankową. Od torebki zwłasza we wnęce śledziony, odchodzą w głąb narządu rozgałęziające się beleczki łącznotkankowe. Przestrzeń między torebką i beleczkami wypełnia miąższ śledziony zwany miazgą.
Na przekroju świeżo pobranej śledziony można wyróżnić jasnoszare wysepki otoczone obszarami zabarwionymi na czerwono ze względu na dużą zawartość erytrocytów. Na podstawie takiego wyglądu miąższu świeżo pobranej śledziony powstał podział na miazgę białą i miazgę czerwoną.
Do najważniejszych czynności śledziony u człowieka należy:
- wytwarzanie limfocytów i monocytów przez całe życie, a innych krwinek w życiu płodowym;
- udział w odpowiedzi immunologicznej;
- fagocytoza i niszczeni zużytych erytrocytów; krwinek białych i trombocytów;
- współudział w produkcji bilirubiny.
Do zasadniczych czynności węzła należy:
- filtracja limfy i zatrzymywanie zawartych w niej antygenów, a także drobnoustrojów, komórek nowotworowych i drobnych cząsteczek stałych;
- wytwarzanie limfocytów T i B;
- udział w odpowiedzi immunologicznej .
Węzeł limfatyczny otoczony jest torebką łącznotkankową, pod nią leży zatoka brzeżna, do której wpływa limfa kilkoma naczyniami limfatycznymi. W węźle można wyróżnić część korową i część rdzenną leżącą wewnątrz węzła, bliżej jego wnęki.
¨ kora zawiera skupiska komórek B (grudki pierwotne), z których większość podlega stymulacji i posiada miejsca aktywnej proliferacji
¨ strefa przykorowa zawiera głównie komórki T, z których wiele jest związanych z komórkami prezentującymi antygen
¨ rdzeń – w węźle widoczne są trzy zasadnicze elementy: beleczki rdzenne, zatoki rdzenne i sznury rdzenne. Sznury rdzenne są skupiskami limfocytów.
TKANKA LIMFATYCZNA ZWIĄZANA Z BŁONAMI ŚLUZOWYMI
Błony śluzowe przede wszystkim układu pokarmowego i oddechowego, są wraz ze skórą głównym miejsce kontaktu organizmu ze środowiskiem zewnętrznym. Stanowią one główną drogę penetracji czynników zakaźnych i potencjalnie szkodliwych. Dominującą rolę w tej obronie spełnia układ immunologiczny związany z błonami śluzowymi. Stanowią go rozproszone w błonach śluzowych i podśluzowych zorganizowane skupiska grudek limfatycznych i grudki limfatyczne samotne, określone wspólnie mianem tkanki limfatycznej związanej z błonami śluzowymi (mucosa associated lymphoid tissue – MALT), oraz pojedyncze limfocyty. MALT obejmuje tkankę limfatyczną błony podśluzowej i śluzowej układu pokarmowego, szczególnie dobrze rozwiniętą w jelitach (gut associated lymphoid tissue – GALT), skupiska tkanki limfatycznej w drogach oddechowych na poziomie oskrzeli (bronchus associated lymphoid tissue - BALT). Do MALT włączan jest również nosa i gardła (nasal associated lymphoid tissue –NALT) oraz skóry (skin associated lymphoid tissue – SALT).
Podstawowe funkcje MALT:
• wytwarzanie przeciwciał IgA, które przedostają się do wydzielin tj. ślina i łza i pełnią tam rolę obronną:
1. spłaszczanie i aglutynacja mikroorganizmów;
2. działanie bakteriostatyczne;
3. zapobieganie adhezji mikroorganizmów do nabłonka;
4. neutralizacja toksyn bakteryjnych.
GALT(tkanka limfatyczna jelit)
Głównym mechanizmem obronnym jelita są enzymy proteolityczne, lizozym, defensyny, śluz, niskie pH soku żołądkowego i prawidłowa flora bakteryjna. Dopełnieniem jest szczelna bariera nabłonka jelitowego oraz wydzielnicze IgA. Głównym miejscem odpowiedzi immunologicznej są tzw. kępki Peyera i wyrostek robaczkowy.
W jelicie cienkim specjalną rolę w zapoczątkowaniu odpowiedzi immunologicznej odgrywają komórki M. Ich główną rolą jest wychwytywanie mikroorganizmów i przenoszenie w region podnabłonkowy, w którym makrofagi i komórki dendrytyczne zajmują się obróbką antygenów i ich prezentacją limfocytom T.
NALT (tkanka limfatyczna gardła i nosa)
NALT nazywany jest również pierścieniem Waldeyera i obejmuje liczne migdałki. Pierwszym mechanizmem obronnym są bakteriobójcze białka: laktoferyna, lizozym, wydzielnicze IgA oraz defensyny.
Migdałki są miejscem strategicznym dla obrony organizmu przed infekcjami spowodowanymi przez drobnoustroje. Można wyróżnić migdałek językowy, gardłowy, nagłośniowy, a także migdałki podniebienne, trąbkowe i krtaniowe. W obrębie nabłonka pokrywającego migdałki, obserwuje się liczne limfocyty.
SALT(tkanka limfatyczna skóry)
Do obrony przed różnymi mikroorganizmami w skórze służą zarówno proste mechanizmy jak:
• bariera naskórka,
• powierzchniowe pH,
• stopień nawodnienia,
• bakteriostatyczne właściwości kwasów tłuszczowych,
jak i wyspecjalizowana tkanka limfatyczna skóry stanowiąca istotną część układu immunologicznego człowieka. Tkanka ta odgrywa istotna rolę w mechanizmach nadzoru immunologicznego.
W skład układu odpornościowego skóry wchodzą:
- keratynocyty ,
- komórki dendrytyczne,
- specjalna pula limfocytów T,
- makrofagi i melanocyty
Wyróżniamy dwa mechanizmy odporności: nieswoistą (wrodzoną) i swoistą (nabytą).
Mechanizm odpornościowy
Odporność nieswoista - mechanizmy nieswoiste rozwinęły się wcześniej w filogenezie, są mało precyzyjne ale za to reagują bardzo szybko stanowiąc pierwszą linię obrony. Biorą w niej udział komórki żerne, lizozym, interferon oraz układ dopełniacza.
Przykłady nieswoistych mechanizmów obronnych
Odporność nieswoista
Układ immunologiczny związany z błonami śluzowymi
Odporność swoista - rozwija się jako wynik ekspozycji na różnorodne czynniki zdolne do indukowania odpowiedzi immunologicznej (tj. immunogeny), takie jak szczepionki, mikroorganizmy zasiedlające organizm i makrocząsteczki występujące w pożywieniu
Swoista odpowiedź immunologiczna ma dwie składowe i trzy podstawowe charakterystyczne cechy
A. Składowe
1. Pierwotna odpowiedź immunologiczna - Początkowa ekspozycja na dany czynnik infekcyjny lub inny immunogen prowadzi do fazy indukcyjnej, w czasie której limfocyty proliferują i dojrzewają do komórek plazmatycznych, wytwarzających przeciwciała lub swoiście reaktywnych komórek T, wydzielających różne mediatory
2. Wtórna odpowiedź immunologiczna - powtórny kontakt z tym samym immunogenem wywołuje zwiększoną odporność przez produkcję znacznych ilości swoistych przeciwciał lub uczulonych limfocytów
b. cechy charakterystyczne:
1. Zdolność odróżniania „swego od obcego”
2. Swoistość, która jest selektywnością wykazywaną przez przeciwciała i limfocyty swoistego układu immunologicznego w reagowaniu tylko z homologicznymi immunogenami
3. Pamięć immunologiczna, która pozwala przeciwciałom i uczulonym limfocytom zapamiętać ich homologiczny immunogen i później z nim reagować
Odporność swoista może być nabyta naturalnie lub nienaturalnie
↓ ↓
w wyniku przenikania przez łożysko po infekcji szczepienia
przeciwciał od matki do płodu
Typy odpowiedzi immunologicznej
1. Odpowiedź typu humoralnego - biorą w niej udział wolne przeciwciała obecne we krwi, chłonce i w płynach tkankowych, a także przeciwciała, które lokują się na powierzchni komórek.
2. Odpowiedź typu komórkowego – w odpowiedzi tego typu z antygenem reagują bezpośrednio komórki - limfocyty T. W interakcji ze swoistym antygenem wydzielają one cytokiny, zwane limfokinami, które sprawują wiele funkcji a między innymi wciągają do odpowiedzi immunologicznej także makrofagi i granulocyty.
6
littleblackangel