Jak działa układ odpornościowy?

Czy wiesz, że w twoim organizmie żyje armia, której wyspecjalizowane jednostki sprawdzają każdego dnia swoje rewiry? Gdy tylko znajdą wroga, ruszają do walki! To limfocyty bronią twojego organizmu przed szkodliwymi czynnikami pochodzącymi ze środowiska wewnętrznego i zewnętrznego.

R1Y6vIIUioHFk

Ilustracja przedstawia atak niebieskich, kulistych limfocytów na rozpłaszczoną, beżową, pokrytą rzęskami komórkę nowotworową.

1. System odpornościowy organizmu

Organizm człowieka codziennie jest narażony na działanie czynników szkodliwych dla zdrowia. Aby móc przetrwać w środowisku, wykorzystuje mechanizmy, które pozwalają zwalczać infekcje.

Podstawowym zadaniem układu odpornościowego jest odróżnienie intruza od komórek organizmu. Jak to możliwe? Na powierzchni komórek znajdują się specjalne, unikalne białka – antygeny, które działają jak karty identyfikacyjne. Dzięki nim układ odpornościowy rozpoznaje bakterie, grzyby, wirusy, toksyny i zanieczyszczenia jako obce i stara się je zniszczyć.

R12v3DermyeRJ

Schemat w formie szafirowych kół przedstawia czynniki, na które reaguje układ odpornościowy (zielone koło ze strzałkami). Czynniki to od góry w prawo: bakterie, wirusy, grzyby, pasożyty, obce białka, toksyny, skażenia chemiczne. Toksyny mogą być wytwarzane przez bakterie, grzyby, rośliny i zwierzęta.

Wyróżnia się trzy linie obrony organizmu:

2. Odporność nieswoista

Organizm dysponuje dwoma systemami obrony – nieswoistym (wrodzonym) i swoistym (nabytym). Odporność nieswoistaodporność nieswoistaOdporność nieswoista jest wrodzonym systemem zabezpieczeń, który zapobiega wnikaniu do organizmu czynników szkodliwych, zaburzających jego równowagę. Odporność ta opiera się na barierach fizycznych, chemicznych i komórkowych.

Bariery fizyczne tworzą ochronę mechaniczną, która stanowi pierwszą przeszkodę, jaką czynniki chorobotwórcze napotykają na swojej drodze. Przed wnikaniem patogenówpatogenpatogenów ze środowiska zewnętrznego organizm chroniony jest przez skórę oraz błony śluzowe przewodu pokarmowego, dróg oddechowych i moczowych. W usunięciu intruzów z organizmu pomagają takie odruchy obronne, jak kichanie, kaszel i wymioty.

Barierami chemicznymi są wydzieliny – pot, łój, obecny w żołądku kwas solny oraz zawarte we łzach i ślinie substancje niszczące bakterie i wirusy.

Barierę komórkową tworzą komórki obronne, a wśród nich przede wszystkim makrofagi – komórki układu odpornościowego powstające z monocytówmonocytymonocytów. Stają się aktywne wówczas, gdy czynnikom chorobotwórczym uda się pokonać bariery fizyczne oraz chemiczne i wniknąć do tkanek. Makrofagi wydzielają substancje powodujące podwyższenie temperatury ciała powyżej normy. W ten sposób organizm stwarza warunki niedogodne dla rozwoju bakterii. Niestety, bardzo wysoka gorączka jest zabójcza także dla samego organizmu.

Czasem, np. przez skaleczenie, do rany przenikają bakterie, które znajdują w niej dogodne warunki do namnażania się. Makrofagi odnajdują miejsce zranienia i ruszają do walki z bakteriami. Pochłaniają je, a następnie same ulegają rozpadowi, uwalniając enzymy rozkładające białka. Pojawia się stan zapalny, któremu towarzyszy wzrost temperatury, zwiększenie lokalnego przepływu krwi oraz powiększenie węzłów chłonnych (miejsca namnażania się limfocytów). Miejsce wokół rany staje się zaczerwienione, opuchnięte i bolesne. Jeśli rana zostanie zakażona bakteriami ropotwórczymi (np. gronkowcami lub paciorkowcami), może się z niej  sączyć ropa – żółtawy płyn powstający w tkankach, zawierający m.in. żywe i martwe limfocyty, bakterie i cząstki obumarłych tkanek. Pod wpływem enzymów wydzielanych przez makrofagi uszkodzone i martwe komórki ulegają strawieniu.

3. Odporność swoista

Gdy zawiodą mechanizmy odporności nieswoistej, czynniki chorobotwórcze przedostają się do tkanek organizmu i rozprzestrzeniają w nim. Wtedy uaktywniają się mechanizmy odpowiedzialne za wytworzenie odporności swoistejodporność swoistaodporności swoistej, polegającej na rozpoznawaniu i unieszkodliwianiu konkretnych drobnoustrojów. Dochodzi do mobilizacji białych krwinek – limfocytówlimfocytylimfocytów T i B.

Drobnoustroje mają na powierzchni specyficzne białka nazywane antygenami. Obecne we krwi limfocyty B wytwarzają odpowiadające tym antygenom przeciwciała, pasujące do nich jak klucz do zamka. Specyficzność przeciwciał oznacza, że jeden ich typ może doprowadzić do zniszczenia tylko tego obcego organizmu, do którego pasuje kształtem. W chwili kontaktu z obcym białkiem liczba przeciwciał w organizmie wzrasta. Po zidentyfikowaniu wroga przeciwciała otaczają go, co jest sygnałem dla makrofagów (elementów odporności nieswoistej) do pochłonięcia zainfekowanej komórki. Po zwalczeniu intruzów we krwi pozostaje grupa limfocytów – komórek pamięci, które w razie kolejnej infekcji są w stanie szybko się namnożyć, wyprodukować odpowiednie przeciwciała i pokonać patogeny, nie dopuszczając do rozwoju infekcji.

Limfocyty T niszczą m.in. komórki własnego organizmu, np. wadliwie zbudowane lub zainfekowane wirusami.

4. Odporność czynna i bierna

Odporność czynnaodporność czynnaOdporność czynna polega na wytworzeniu przeciwciał i komórek pamięci w wyniku infekcji, czyli w sposób naturalny (odporność czynna naturalnaodporność czynna naturalnaodporność czynna naturalna) lub po podaniu szczepionki (odporność czynna sztucznaodporność czynna sztucznaodporność czynna sztuczna). SzczepionkaszczepionkaSzczepionka zawiera osłabione lub zabite drobnoustroje chorobotwórcze albo ich fragmenty. Mobilizują one układ odpornościowy, ale nie mogą wywołać choroby. Szczepionki podaje się z wyprzedzeniem, przed zetknięciem się z danymi zarazkami. Po podaniu szczepionki, w momencie pojawienia się danego czynnika chorobotwórczego, organizm dysponuje przeciwciałami i komórkami pamięci, dzięki którym nie dopuszcza do rozwoju choroby lub bardzo szybko ją zwalcza.

Niektóre szczepienia są obowiązkowe, inne zalecane. Te pierwsze są bezpłatne i prowadzone zgodnie z kalendarzem szczepień od narodzin dziecka do 19. roku życia. Już w pierwszym dniu po narodzeniu dziecko otrzymuje szczepionkę przeciwko gruźlicy i wirusowemu zapaleniu wątroby typu B. W kolejnych miesiącach i latach życia otrzymuje się następne szczepionki. Ostatnią obowiązkową szczepionką jest ta przeciwko błonicy, tężcowi i krztuścowi, przyjmowana w 14. roku życia. Szczepienie to powtarza się w 19. roku życia preparatem bezkomórkowym, z obniżoną zawartością antygenów błonicy i krztuśca. Szczepienia zalecane są płatne i pozwalają na szerszą ochronę przed czynnikami zakaźnymi. Należą do nich m.in.: szczepienia przeciw grypie, kleszczowemu zapaleniu mózgu i wirusowi brodawczaka ludzkiego (HPV).

Częste choroby zakaźne osłabiają układ odpornościowy, zaburzają prawidłowy rozwój organizmu i niejednokrotnie prowadzą do śmierci. Szczepienia stanowią jedną z najskuteczniejszych metod zapobiegania i zwalczania chorób zakaźnych. Pozwoliły na całkowite wyeliminowanie niektórych z nich, np. ospy prawdziwej.

Odporność biernąodporność biernaOdporność bierną uzyskuje się dzięki gotowym przeciwciałom dostarczonym do organizmu z zewnątrz. Na przykład po zakażeniu szczególnie niebezpieczną chorobą podaje się surowicęsurowicasurowicę. Zawiera ona przeciwciała pochodzące z krwi zwierząt, które przebyły daną chorobę. Są one od razu gotowe do zwalczania antygenów w zainfekowanym organizmie. W ten sposób nabywa się odporność bierną sztucznąodporność bierna sztucznaodporność bierną sztuczną. Odporność bierną naturalnąodporność bierna naturalnaOdporność bierną naturalną mają noworodki, które w początkowym okresie życia w łonie matki korzystają z przeciwciał wytworzonych przez jej układ odpornościowy, przekazywanych im przez łożysko, oraz niemowlęta w okresie karmienia piersią, kiedy to przeciwciała matki otrzymują wraz z jej mlekiem.

1

Polecenie 4

Na schemacie przedstawiono wyniki badania poziomu przeciwciał skierowanych przeciwko wirusowi zapalenia wątroby typu A u 25‑letniej pacjentki. Szczepionkę podano jej dwukrotnie – w 1. oraz 50. dniu obserwacji.

RRnHQgM1vqAfr

Wykres w postaci zielonej linii przedstawia jak zmienia się poziom przeciwciał przeciwko ospie we krwi pacjentki po upływie czasu. Oś x oznacza liczbę dni od 0 do 90. Oś y oznacza poziom przeciwciał przeciwko WZW A. Poziom przeciwciał wzrasta do ok. 40. dnia, później maleje do 50. dnia, następnie gwałtowanie wzrasta do ok.60, dnia i stopniowo maleje.

R1RuUcl2osFCc

(Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Zwróć uwagę, jak zmienia się wykres bezpośrednio po podaniu pierwszej oraz drugiej dawki szczepionki przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu A.

Pokaż odpowiedź

Bezpośrednio po podaniu szczepionki wzrasta poziom przeciwciał przeciwko WZW A, jednak po podaniu drugiej dawki ich wzrost jest bardziej gwałtowny. Dzieje się tak, ponieważ oprócz nowo przyjętej dawki przeciwciał organizm ma również komórki pamięci, które po ponownym kontakcie z wirusem dużo szybciej produkują przeciwciała.

5. Transplantacje

Układ odpornościowy potrafi rozpoznać, zapamiętać i odróżnić komórki własne od obcych. Niestety, te umiejętności w niektórych sytuacjach zamiast pomóc, mogą zaszkodzić. Dotyczy to osób chorych i ofiar wypadków, dla których jedynym sposobem na uratowanie zdrowia lub życia jest transplantacjatransplantacjatransplantacja (przeszczepienie). Przyjęcie się przeszczepu zależy od zgodności tkankowej, czyli podobieństwa antygenów na powierzchni komórek biorcy i dawcy. Im większa zgodność, tym większe szanse na powodzenie transplantacji. Największe, bo stuprocentowe prawdopodobieństwo przyjęcia się przeszczepu, występuje przy autoprzeszczepieautoprzeszczepyautoprzeszczepie. Przykładem autoprzeszczepu jest przeniesienie zdrowego fragmentu skóry na uszkodzoną część ciała tej samej osoby. Sukcesem na ogół kończą się przeszczepienia między bliźniętami jednojajowymi, które mają takie same antygeny. Im dalsze pokrewieństwo między dawcą i biorcą, tym większe ryzyko odrzucenia przeszczepu, ponieważ komórki układu odpornościowego uznają nowo przeszczepiony narząd jako obcy organizm, który należy usunąć.

RHPwS713KR5bs

Ilustracja przedstawia fragment sylwetki człowieka od szyi do kolan. W środku sylwetki zlokalizowane są najczęściej przeszczepiane narządy. Są one wyraźniej ukazane obok sylwetki i podpisane. Od narządów odchodzą czarne linie prowadzące do sylwetki. Po lewej stronie sylwetki znajduje się płuco, wątroba i kość podpisana jako szpik kostny. Po prawej stronie sylwetki znajduje się skóra, serce, trzustka i nerki.

Najwięcej przeszczepianych narządów pochodzi od osób zmarłych. Według polskiego prawa osoba, wobec której lekarze stwierdzili zgon, jest potencjalnym dawcą narządów, o ile nie wyraziła wcześniej pisemnego sprzeciwu w Centralnym Rejestrze Sprzeciwów w Centrum Organizacyjno‑Koordynacyjnym do Spraw Transplantacji lub nie złożyła takiego oświadczenia pisemnie w obecności świadków. Zgodnie z polskim prawem, aby móc o sobie decydować, trzeba ukończyć 18 lat. W praktyce wygląda to tak, że lekarze rozmawiają z rodziną zmarłego. Gdy ta nie wyrazi zgody na pobranie narządów, szanując wolę najbliższych, odstępują od pobrania narządów. Taki stan rzeczy prowadzi do tego, że wielu chorym nie można uratować życia ani pomóc im w powrocie do zdrowia. Każdy z nas możne wspomóc decyzję rodziny i lekarzy, nosząc przy sobie wypełnione oświadczenie woli.

RkRjNLJ57NFJo

Ilustracja przedstawia liliowy formularz. W nagłówku napis: oświadczenie woli. Dalej tekst: w nadziei ratowania życia innych wyrażam zgodę na pobranie po śmierci moich tkanek i narządów do przeszczepienia. Niżej miejsca do wpisania danych osobowych takich jak: imię, nazwisko, data urodzenia, PESEL, adres zamieszkania, data i podpis.

6. Zaburzenia funkcjonowania układu odpornościowego

Zaburzenia mechanizmów obronnych mogą być związane z niedoborem (niewydolnością) funkcjonowania układu odpornościowego, jego nadwrażliwością lub autoagresją.

Niedobory funkcjonowania układu odpornościowego

Przykładem zaburzenia funkcjonowania układu odpornościowego jest zespół nabytego niedoboru odporności – AIDSAIDSAIDS (od ang. acquired immunodeficiency syndrome). Chorobę wywołuje wirus HIV, który niszczy limfocyty T odpowiadające za rozpoznawanie obcych antygenów i uruchomienie reakcji obronnych organizmu.

Drogami zakażenia wirusem HIV są:

• kontakty seksualne z osobą zakażoną;

• kontakt z krwią osoby zakażonej;

• kontakt krwi matki i dziecka w czasie porodu;

• mleko matki.

Wirus HIV namnaża się powoli, czasami od momentu zarażenia do pierwszych objawów mija kilkanaście lat. Przez ten czas wirus niszczy limfocyty – po ok. 9 latach od zarażenia ginie ok. 75–90 % wszystkich krwinek białych. Organizm traci zdolność do walki z czynnikami chorobotwórczymi, co powoduje rozwój AIDS. Pojawiają się choroby związane z brakiem odporności, m.in. zapalenie płuc, choroby układu nerwowego, stany zapalne skóry i błon śluzowych. Do tej pory nie wynaleziono skutecznego leku na AIDS. Leczenie polega przede wszystkim na podawaniu leków hamujących rozwój wirusa, a w kolejnych stadiach choroby – na podawaniu leków podnoszących jakość życia, wzmacniających układ odpornościowy i przedłużających życie.

Nadwrażliwość układu odpornościowego

Czasami układ odpornościowy uznaje, że naszemu zdrowiu zagrażają całkowicie nieszkodliwe czynniki (zwane alergenami). Uruchamia on wtedy reakcję odpornościową nazywaną alergią.

Przyczyną nadmiernej aktywności układu odpornościowego (chorób autoagresywnychchoroby autoagresywne chorób autoagresywnych) mogą być również czynniki wewnętrzne. Organizm zaczyna produkować limfocyty i przeciwciała skierowane przeciwko komórkom własnego ciała. Leczenie polega na podawaniu leków łagodzących i zmniejszających objawy choroby, poprawiających komfort życia chorego.

Podsumowanie

• Antygeny to białka, których obecność na powierzchni bakterii, wirusów, grzybów i toksyn w organizmie powoduje powstawanie przeciwciał.

• Odporność nieswoista zabezpiecza organizm przed wnikaniem czynników chorobotwórczych, dzięki barierom fizycznym, chemicznym i komórkowym.

• W odporności swoistej udział biorą: limfocyty T i limfocyty B, które rozpoznają i unieszkodliwiają konkretne drobnoustroje chorobotwórcze.

• Limfocyty T niszczą zaatakowaną przez patogeny komórkę.

• Limfocyty B wytwarzają przeciwciała, które neutralizują czynnik chorobotwórczy.

• Przeciwciała zwalczają tylko jeden, konkretny rodzaj antygenu.

• W wyniku pierwszego kontaktu z antygenem powstają komórki pamięci limfocytów T i B, które go zapamiętują. Przy ponownym kontakcie z danym antygenem czynnika chorobotwórczego dużo szybciej go zwalczają.

• Odporność swoistą organizm wytwarza w wyniku kontaktu z antygenem (odporność czynna) lub wskutek otrzymania gotowych przeciwciał (odporność bierna). Odporność czynna naturalna powstaje po przebytej chorobie, natomiast odporność czynna sztuczna powstaje po przyjęciu szczepionki. Odporność bierna naturalna powstaje dzięki organizmowi matki w okresie płodowym (przeciwciała przekazywane są za pośrednictwem łożyska) i niemowlęcym podczas karmienia piersią (wraz z mlekiem), a odporność bierna sztuczna powstaje po otrzymaniu surowicy.

• Transplantacje polegają na przeszczepianiu komórek, tkanek lub narządów z organizmu dawcy do organizmu biorcy w celu ratowania jego zdrowia lub życia.

• Czasami dochodzi do zaburzenia w funkcjonowaniu układu odpornościowego, czego przykładem jest zespół nabytego niedoboru odporności – AIDS lub alergie.

Słownik

Zadania