Ze względu na precyzję w rozpoznawaniu antygenów można wyróżnić dwa rodzaje odporności. W mniej selektywnej odporności nieswoistejodporność nieswoistaodporności nieswoistej biorą udział między innymi komórki żerne: makrofagi, granulocyty obojętnochłonne i kwasochłonne oraz komórki NKkomórki NKkomórki NK. Z kolei odporność swoista (nabyta). jest bardzo selektywna i precyzyjna. Ten rodzaj odporności warunkują limfocyty T i B.

Odporność swoista (nabyta) opiera się na dwóch mechanizmach działania. Pierwszy z nich to odpowiedź komórkowa, drugi to odpowiedź humoralna.

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
bg‑cyan

Mechanizm działania odporności nabytej humoralnej

Odpowiedź humoralna jest warunkowana przez limfocyty B, które wytwarzają przeciwciała niszczące patogeny. Wytworzenie odporności nabytej humoralnej trwa kilka dni.

Po wniknięciu do organizmu patogen zostaje pochłonięty przez makrofaga. Na powierzchni swojej błony makrofag eksponuje antygen pochłoniętego patogenu. Antygeny są prezentowane limfocytom Th przez białka MHC klasy IIMHC klasy IIMHC klasy II. Białka te są jednymi z antygenów zgodności tkankowej, które tworzą zespół białek zwany głównym układem zgodności tkankowej (MHC)główny układ zgodności tkankowej (MHC)głównym układem zgodności tkankowej (MHC) (ang. major histocompatibility complex).

Więcej informacji na temat głównego układu zgodności tkankowej znajdziesz w e‑materiale pt. Antygeny zgodności tkankowejP1C76sUewAntygeny zgodności tkankowej.

Powstaje kompleks obcy antygen–MHC. W ten sposób makrofagi „pokazują” limfocytom, jakie zmiany w strukturze własnych antygenów zgodności tkankowej, rozpoznawanych przez wszystkie limfocyty T, nastąpiły pod wpływem dodatkowo prezentowanego antygenu. Dzięki temu, z wielozadaniowej populacji limfocytów T są „rekrutowane” limfocyty swoiście rozpoznające prezentowany antygen.  Prezentacja antygenu limfocytowi pomocniczemu (Th) prowadzi do wytwarzania cytokin stymulujących namnażanie limfocytów B.

Aktywowane immunokompetentnekomórka immunokompetentnaimmunokompetentne limfocyty B namnażają się (proliferują). W wyniku podziałów mitotycznych powstają dwa rodzaje komórek: komórki plazmatycznekomórki plazmatycznekomórki plazmatycznekomórki pamięcikomórki pamięcikomórki pamięci. Komórki plazmatyczne zaczynają produkcję przeciwciał. Przeciwciała docierają do miejsc, gdzie znajdują się patogeny i wiążą je w nieaktywne kompleksy antygen–przeciwciało. Następnie kompleksy te są fagocytowane przez makrofagimakrofagimakrofagi. Komórki pamięci utrzymują się w organizmie przez wiele lat od pierwotnego kontaktu z antygenem. Podczas ponownego kontaktu z tym patogenem rozwija się wtórna odpowiedź humoralna, która jest znacznie szybsza i silniejsza.

RV3GPIbbzK9Ha1
Ilustracja przedstawia mechanizm odporności nabytej humoralnej. Przebiega ona w następujących etapach: 1. Makrofag prezentuje na swojej powierzchni kompleks antygen–MHC. Limfocyt Th rozpoznaje te kompleksy i wydziela cytokiny. Makrofag przedstawiony jest na ilustracji jako niewielki kulisty twór półprzezroczystą otoczką. Odchodzą od niego dwie niewielkie strzałki – jedna w dół, druga do większego, okrągłego, żółtego limfocytu Th z mniejszą, półprzezroczystą otoczką. Od ilustracji prowadzi w dół strzałka. 2. Poprzez produkowanie cytokin limfocyt Th przywołuje limfocyty B mające ten sam receptor. Zostają one aktywowane po związaniu antygenu. Limfocyt Th połączony jest z większym, niebieskim, okrągłym limfocytem B z półprzezroczystą otoczką, od którego w bok odchodzą dwie linie w kształcie litery Y łączące się z fioletowym walcem pokrytym trójkątnymi kolcami. Od ilustracji prowadzi w dół strzałka. 3. Aktywowany limfocyt B dzieli się mitotycznie. Następuje namnażanie kompetentnych limfocytów B. Ilustracja przedstawia parę większych, niebieskich, okrągłych limfocytów B z półprzezroczystą otoczką, które poniżej dzielą się na cztery, a kolejno na osiem takich samych niebieskich, okrągłych limfocytów B z półprzezroczystą otoczką. 4. Limfocyty B różnicują się na komórki plazmatyczne i limfocyty B pamięci. Od każdego z niebieskich limfocytów B prowadzi w dół strzałka – sześć z nich przekształca się w różowe komórki plazmatyczne, dwa pozostałe w niebieskie limfocyty B pamięci. 5. Komórki plazmatyczne pozostają w tkankach limfatycznych. Produkują przeciwciała swoiste, które są transportowane z krwią lub limfą. 6. Limfocyty B pamięci pozostają w tkankach po opanowaniu zakażenia. Utrzymują się w organizmie przez wiele lat od pierwotnego kontaktu z antygenem. Dzięki nim, w przypadku ponownego kontaktu z antygenem, rozwija się wtórna odpowiedź humoralna, która jest szybsza i bardziej efektywna. 7. Przeciwciała transportowane są z krwią i limfą do objętych zakażeniem tkanek. Zobrazowano je na schemacie jako żółte struktury w kształcie litery Y. W dół odchodzi od nich niewielka strzałka prowadząca do fioletowych walców pokrytych trójkątnymi kolcami. Są to antygeny na powierzchni patogenu (np. bakterii). W wyniku związania przeciwciał z antygenami patogenu powstaje kompleks antygen–przeciwciało, co prowadzi do unieszkodliwienia patogenu. Następnie zachodzi fagocytoza patogenów przez makrofagi. Na ostatniej ilustracji fioletowe walce pokryte trójkątnymi kolcami są połączone z żółtymi strukturami w kształcie litery Y.
Mechanizm odporności nabytej humoralnej.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑lime

Mechanizm działania odporności nabytej komórkowej

Odpowiedź komórkowa warunkowana jest przez limfocyty T i ściśle związana z działaniem makrofagów. Komórki te bezpośrednio atakują patogeny. Odpowiedź immunologiczna o podłożu komórkowym skierowana jest głównie przeciw patogenom wewnątrzkomórkowym, takim jak wirusy czy bakterie, a także przeciwko zmienionym nowotworowo komórkom organizmu. Odporność swoista komórkowa prowadzi do lizy zainfekowanej komórki, dzięki białkom cytotoksycznym oraz enzymom indukującym apoptozęapoptozaapoptozę.

Po wniknięciu obcego antygenu do organizmu następuje prezentacja antygenu limfocytom T przez zakażoną komórkę. Po rozpoznaniu antygenu limfocyt migruje do węzła chłonnego, gdzie ulega podziałom i różnicowaniu. Proces ten prowadzi do powstania dwóch rodzajów komórek: komórek pamięci immunologicznej oraz komórek wykonawczych. Komórki wykonawcze to limfocyty Th (pomocnicze) i limfocyty Tc (cytotoksyczne)limfocyty Tclimfocyty Tc (cytotoksyczne).

Limfocyty Th wytwarzają cytokiny, które pobudzają inne limfocyty do działania. Do pobudzanych przez nie limfocytów należą limfocyty Tc (cytotoksyczne).

Limfocyty cytotoksyczne uczestniczą w reakcjach przeciwko własnym zmienionym komórkom. Reakcje te są wywoływane pojawieniem się na powierzchni komórek obcych antygenów, np. bakteryjnych, wirusowych czy nowotworowych. Limfocyty Tc uczestniczą także w odrzucaniu przeszczepionych komórek, które mają odmienne antygeny zgodności tkankowej.

Przebieg odpowiedzi komórkowej z udziałem limfocytów Tc rozpoczyna się od zetknięcia się limfocytu Tc z komórką mającą obcy antygen. Do tej komórki wprowadzane są perforynyperforynyperforyny – substancje indukujące apoptozę komórki mającej obcy antygen. Perforyny niszczą błonę komórkową komórki i umożliwiają wniknięcie granzymgranzymygranzym, czyli substancji powodujących zniszczenie DNA komórki.

Martwe komórki są następnie pochłaniane przez makrofagi. Cytokiny wytwarzane i rozsyłane przez limfocyty Th pobudzają także limfocyty B, co było opisane wcześniej, w akapicie dotyczącym odporności humoralnej.

Całość reakcji komórkowej prowadzi do tzw. odpowiedzi typu późnego. Charakteryzuje się ona naciekaniem i zwiększoną aktywnością komórek zapalnych, które uczestniczą w niszczeniu patogenu i komórek zmienionych.

Ważne!

Nie wszystkie antygeny powodują indukcję odporności komórkowej. Antygenami powodującymi reakcję odporności komórkowej są: antygeny wirusowe, antygeny grzybów i antygeny niektórych bakterii.

Rg9c0N97aSytI1
Schemat przedstawia mechanizm odporności nabytej komórkowej. 1. Patogen zilustrowany jako niewielki, fioletowy walec wnika do organizmu i zbliża się do makrofaga (APC) w postaci fioletowej kuli z przezroczystą otoczką. 2. Patogen jest wchłaniany przez makrofaga. 3. Patogen jest rozbijany w środku makrofaga, a jego fragmenty antygenowe opłaszczają razem z głównym układem zgodności tkankowej (MHC) powierzchnię makrofaga. 4. Makrofag staje się komórką prezentującą antygen (APC). Komórka zilustrowana jest jako żółta kula otoczona półprzezroczystą otoczką. 5. Limfocyt Th przyłącza się do głównego układu zgodności tkankowej (MHC). 6. Aktywowany limfocyt Th powiększa się, po czym dzieli się mitotycznie. 7. W węzłach chłonnych następuje szybkie namnażanie kompetentnych limfocytów Th. 8. Część limfocytów Th różnicuje się w komórki pamięci, które gromadzone są w węzłach chłonnych. Limfocyty pamięci na obrazku przedstawione są jako intensywnie żółte kule otoczone półprzezroczystą otoczką. 9. Limfocyty Th uwalniają cytokiny oddziałujące na limfocyty Tc. Cytokiny na schemacie to niewielkie, niebieskie punkty. 10. Limfocyty Tc gromadzą się w miejscu wtargnięcia patogenu. Są aktywowane przez kompleksy antygen–MHC obecne na zakażonych komórkach. Zakażone komórki na ilustracji zobrazowano jako duże, zielone komórki. 11. Po aktywowaniu limfocyty Tc dzielą się, dając początek klonom komórek, które migrują do innych tkanek w poszukiwaniu zakażonych komórek. 12. Limfocyty Tc doprowadzają do lizy zainfekowanej komórki dzięki białkom cytotoksycznym oraz enzymom indukującym apoptozę. 13. Zainfekowana komórka zostaje zniszczona.
Mechanizm odporności nabytej komórkowej.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑lime

Zależność pomiędzy odpowiedzią humoralną a komórkową

Mechanizmy komórkowe i humoralne ściśle ze sobą współpracują. Podział odpowiedzi nabytej na odpowiedź humoralną i komórkową jest sztuczny, ponieważ w większości zakażeń obserwuje się oba typy reakcji. Jednak ich udział w obronie organizmu może być różny. Oznacza to, że podczas reakcji skierowanej na dany antygen jeden typ odpowiedzi może dominować nad drugim.

Odporność komórkowa w pewnym stopniu uzupełnia odporność humoralną. Pobudzone limfocyty Th produkują cytokiny, które stymulują limfocyty B do szybkich podziałów komórkowych (tzw. selekcja klonalnaselekcja klonalnaselekcja klonalna). Zatem podobnie jak na wszystkich etapach odpowiedzi immunologicznej, również tutaj dochodzi do współdziałania różnych mechanizmów (w tym wypadku komórkowych i humoralnych).

Słownik

antygeny zgodności tkankowej
antygeny zgodności tkankowej

tzw. antygeny transplantacyjne; zespół antygenów charakteryzujących indywidualność immunologiczną organizmu (u człowieka ludzkie antygeny MHC I i II klasy, nazywane też leukocytarnymi HLA), występujących na powierzchni jego komórek

tzw. antygeny transplantacyjne; zespół antygenów charakteryzujących indywidualność immunologiczną organizmu (u człowieka ludzkie antygeny MHC pierwszej i drugiej klasy, nazywane też leukocytarnymi HLA), występujących na powierzchni jego komórek

apoptoza
apoptoza

naturalny proces programowej i kontrolowanej śmierci komórek własnych organizmu; proces usunięcia z wielokomórkowego organizmu starych, zużytych lub uszkodzonych komórek, na miejsce których wprowadzane są nowe

cytokiny
cytokiny

peptydy lub białka, najczęściej glikoproteiny, regulujące wiele procesów zachodzących w komórkach organizmu; wytwarzane są przez różne komórki i tkanki, głównie układu odpornościowego – limfocyty i makrofagi; większość cytokin wykazuje działanie plejotropowe (wielokierunkowe), wpływając na różne komórki o różnorodnych funkcjach; do cytokin należą m.in.: interferony, interleukiny i czynniki wzrostu

główny układ zgodności tkankowej (MHC)
główny układ zgodności tkankowej (MHC)

(ang.  major histocompatibility complex); zespół białek odpowiedzialnych za prezentację antygenów limfocytom T; umożliwia limfocytom rozpoznawanie i odróżnianie antygenów własnych od obcych

granzymy
granzymy

białka apoptyczne; substancje powodujące zniszczenie DNA komórki

interleukiny
interleukiny

zaliczane do cytokin białka (glikoproteiny) o charakterze cząsteczek sygnałowych (hormonów tkankowych), wytwarzane i wydzielane przez różne typy komórek kręgowców; działają na inne komórki i regulują ich wzrost i różnicowanie oraz uczestniczą w odpowiedziach immunologicznych związanych z infekcjami bakteryjnymi, stanami zapalnymi lub uszkodzeniami tkanek; działają przez specyficzne receptory błonowe

komórka immunokompetentna
komórka immunokompetentna

dojrzała komórka układu odpornościowego, która ma zdolność rozpoznawania antygenów i jest zdolna do odpowiedzi odpornościowej na ten antygen

komórki NK
komórki NK

(ang. natural killer) rodzaj limfocytów charakteryzujących się obecnością w cytoplazmie licznych ziarnistości; stanowią ok. 10% wszystkich limfocytów krwi obwodowej; mają zdolność do tzw. naturalnej cytotoksyczności komórkowej, tj. do spontanicznego zabijania komórek docelowych bez konieczności uprzedniej immunizacji gospodarza; komórkami docelowymi komórek NK są głównie komórki zakażone wirusem i komórki nowotworowe, stąd przypisuje się im istotną rolę w zwalczaniu zakażeń wirusowych i nadzorze immunologicznym nad rozwojem nowotworów

komórki pamięci
komórki pamięci

komórki limfocytarne mające swoiste receptory dla danego antygenu, na który organizm reagował; po przebytym zakażeniu komórki pamięci są przygotowane do wytworzenia wielu przeciwciał w krótkim czasie, jeśli w organizmie ponownie pojawi się ten sam rodzaj chorobotwórczego drobnoustroju

komórki plazmatyczne
komórki plazmatyczne

plazmocyty; komórki tkanki łącznej stanowiące końcowy etap różnicowania się limfocytów B; wytwarzają i wydzielają immunoglobuliny; występują licznie w błonie śluzowej przewodu pokarmowego i narządach limfatycznych

komórki śródbłonka
komórki śródbłonka

odgrywają kluczową rolę w utrzymywaniu prawidłowej funkcji naczyń krwionośnych

limfocyty Tc
limfocyty Tc

limfocyty T cytotoksyczne ( z ang. cytotoxic), nazywane także limfocytami CD8; odpowiedzialne są za niszczenie antygenów na drodze cytotoksyczności komórkowej, tzn. w wyniku oddziaływania na inne komórki własne lub obce (m.in. przeszczepy, nowotwory), prowadzącego do uszkodzenia i śmierci rozpoznanej komórki

limfocyty Th
limfocyty Th

limfocyty T pomocnicze (z ang. helper) pełnią funkcję komórek regulujących odpowiedź immunologiczną

makrofagi
makrofagi

przekształcone w tkankach monocyty; zdolne do pełzakowatego ruchu i o dużych zdolnościach do fagocytozy

MHC klasy II
MHC klasy II

antygeny zgodności tkankowej występujące na komórkach prezentujących antygen limfocytom T pomocniczym (Th); obecne są m.in. na komórkach dendrytycznych i makrofagach

odporność nieswoista
odporność nieswoista

wrodzony mechanizm obrony, w który zaangażowane są komórki żerne oraz naturalne bariery ochronne takie jak ślina i łzy zawierające lizozym, nieuszkodzona skóra, odruchy obronne (np. kaszel, wymioty, kichanie), niskie pH potu; odporność niezależna od rozpoznawania antygenów przez przeciwciała i receptory limfocytów T i B

perforyny
perforyny

białka wydzielane przez limfocyty i komórki cytotoksyczne; wbudowują się w błonę komórkową, tworząc białkowy kanał, przez który wnikają jony sodowe i woda do wnętrza komórki, powodując jej lizę (rozpad)

selekcja klonalna
selekcja klonalna

proces, dzięki któremu odpowiedź odpornościowa jest swoista; polega na tym, że aktywacji ulegają tylko te limfocyty, które mogą rozpoznać dany antygen