Granulocyty zahrnují bazofily, eozinofily a neutrofily. Bazofily a eozinofily jsou důležité pro obranu hostitele proti parazitům. Podílejí se také na alergických reakcích. Neutrofily, nejpočetnější buňky vrozené imunity, hlídají problémy tím, že cirkulují v krevním řečišti. Mohou fagocytovat neboli pohlcovat bakterie a rozkládat je uvnitř speciálních oddílů zvaných vezikuly.
Buněčné buňky jsou také důležité pro obranu proti parazitům. Žírné buňky se nacházejí v tkáních a mohou zprostředkovávat alergické reakce uvolňováním zánětlivých chemických látek, jako je histamin.
Monocyty, které se vyvinou v makrofágy, také hlídkují a reagují na problémy. Nacházejí se v krevním řečišti a ve tkáních. Makrofágy, řecky „velký požírač“, jsou pojmenovány podle své schopnosti požírat a rozkládat bakterie. Po aktivaci monocyty a makrofágy koordinují imunitní reakci tím, že o problému informují ostatní imunitní buňky. Makrofágy mají také důležité neimunitní funkce, například recyklují odumřelé buňky, jako jsou červené krvinky, a odstraňují buněčné zbytky. Tyto „úklidové“ funkce probíhají bez aktivace imunitní odpovědi.
Neutrofily (červeně) se během několika minut nahromadí v místech lokálního poškození tkáně (uprostřed). Poté spolu komunikují pomocí lipidů a dalších vylučovaných mediátorů a vytvářejí buněčné „roje“. Jejich koordinovaný pohyb a výměna signálů pak dává pokyn dalším buňkám vrozené imunity zvaným makrofágy a monocyty (zeleně), aby obklopily shluk neutrofilů a vytvořily těsný uzávěr rány. Toto 24sekundové video představuje dvouhodinový záznam.
Dendritické buňky (DC) jsou důležitou buňkou prezentující antigen (APC) a mohou se také vyvinout z monocytů. Antigeny jsou molekuly patogenů, hostitelských buněk a alergenů, které mohou být rozpoznány buňkami adaptivní imunity. APC, jako jsou DC, jsou zodpovědné za zpracování velkých molekul na „čitelné“ fragmenty (antigeny) rozpoznávané adaptivními B nebo T buňkami. Samotné antigeny však nemohou aktivovat T-buňky. Musí být prezentovány s příslušným hlavním histokompatibilním komplexem (MHC) exprimovaným na APC. MHC poskytuje kontrolní bod a pomáhá imunitním buňkám rozlišovat mezi hostitelskými a cizími buňkami.
Přečtěte si více o MHC v komunikaci a imunitní toleranci.
Buňky přirozených zabíječů (NK) mají vlastnosti vrozené i adaptivní imunity. Jsou důležité pro rozpoznávání a usmrcování buněk infikovaných viry nebo nádorových buněk. Obsahují nitrobuněčné přihrádky zvané granule, které jsou naplněny proteiny, jež mohou v cílové buňce vytvořit díry a také způsobit apoptózu, proces programované buněčné smrti. Je důležité rozlišovat mezi apoptózou a jinými formami buněčné smrti, jako je nekróza. Apoptóza na rozdíl od nekrózy neuvolňuje nebezpečné signály, které mohou vést k větší aktivaci imunitního systému a zánětu. Prostřednictvím apoptózy mohou imunitní buňky nenápadně odstranit infikované buňky a omezit vedlejší poškození. Nedávno vědci na myších modelech prokázali, že NK buňky, stejně jako adaptivní buňky, mohou být uchovány jako paměťové buňky a reagovat na následné infekce stejným patogenem.
Adaptivní buňky
B buňky mají dvě hlavní funkce: Předkládají antigeny T-lymfocytům, a co je důležitější, produkují protilátky, které neutralizují infekční mikroby. Protilátky pokrývají povrch patogenu a plní tři hlavní role: neutralizaci, opsonizaci a aktivaci komplementu.
Neutralizace nastává, když se patogen díky pokrytí protilátkami nemůže vázat a infikovat hostitelské buňky. Při opsonizaci slouží patogen navázaný na protilátky jako červená vlajka, která upozorní imunitní buňky, jako jsou neutrofily a makrofágy, aby patogen pohltily a strávily. Komplement je proces přímého ničení neboli lyzování bakterií.
Přečtěte si více o komplementu v části Komunikace.
Protilátky jsou vyjádřeny dvěma způsoby. B-buněčný receptor (BCR), který se nachází na povrchu B-buňky, je vlastně protilátka. Buňky B také vylučují protilátky, které se rozptylují a vážou na patogeny. Tato dvojí exprese je důležitá, protože počáteční problém, například bakterie, je rozpoznán jedinečným BCR a aktivuje B-buňku. Aktivovaná B buňka reaguje vylučováním protilátek, v podstatě BCR, ale v rozpustné formě. Tím je zajištěno, že odpověď je specifická proti bakterii, která celý proces zahájila.
Každá protilátka je jedinečná, ale spadají do obecných kategorií: IgM, IgD, IgG, IgA a IgE. (Ig je zkratka pro imunoglobulin, což je jiný výraz pro protilátku.) I když se jejich role překrývají, IgM je obecně důležitý pro aktivaci komplementu; IgD se podílí na aktivaci bazofilů; IgG je důležitý pro neutralizaci, opsonizaci a aktivaci komplementu; IgA je nezbytný pro neutralizaci v gastrointestinálním traktu a IgE je nezbytný pro aktivaci žírných buněk při parazitárních a alergických reakcích.
T-lymfocyty mají různé role a jsou klasifikovány podle podskupin. T-lymfocyty se dělí do dvou širokých kategorií: CD8+ T buňky nebo CD4+ T buňky podle toho, jaký protein je přítomen na povrchu buňky. T-lymfocyty plní řadu funkcí, včetně zabíjení infikovaných buněk a aktivace nebo náboru dalších imunitních buněk.
CD8+ T-lymfocyty se také nazývají cytotoxické T-lymfocyty nebo cytotoxické lymfocyty (CTL). Jsou klíčové pro rozpoznávání a odstraňování buněk infikovaných viry a nádorových buněk. CTL mají specializované oddíly neboli granula obsahující cytotoxiny, které způsobují apoptózu, tj. programovanou buněčnou smrt. Vzhledem ke své účinnosti je uvolňování granulí přísně regulováno imunitním systémem.
Čtyři hlavní podskupiny CD4+ T-buněk jsou TH1, TH2, TH17 a Treg, přičemž „TH“ znamená „pomocné T-buňky“. Buňky TH1 jsou rozhodující pro koordinaci imunitních reakcí proti intracelulárním mikrobům, zejména bakteriím. Produkují a vylučují molekuly, které varují a aktivují ostatní imunitní buňky, například makrofágy, které bakterie požírají. Buňky TH2 jsou důležité pro koordinaci imunitních reakcí proti extracelulárním patogenům, jako jsou helminti (parazitičtí červi), tím, že varují buňky B, granulocyty a žírné buňky. Buňky TH17 jsou pojmenovány podle své schopnosti produkovat interleukin 17 (IL-17), signální molekulu, která aktivuje imunitní i neimunitní buňky. Buňky TH17 jsou důležité pro nábor neutrofilů.
Regulační T buňky (Tregs), jak název napovídá, monitorují a inhibují aktivitu ostatních T buněk. Zabraňují nežádoucí aktivaci imunitního systému a udržují toleranci neboli prevenci imunitních reakcí proti vlastním buňkám a antigenům.
Přečtěte si více o toleranci v článku Imunitní tolerance.
Komunikace
Imunitní buňky spolu komunikují několika způsoby, a to buď prostřednictvím kontaktu mezi buňkami, nebo prostřednictvím vylučovaných signálních molekul. Základem buněčné komunikace jsou receptory a ligandy. Receptory jsou proteinové struktury, které mohou být exprimovány na povrchu buňky nebo v intracelulárních kompartmentech. Molekuly, které aktivují receptory, se nazývají ligandy, které mohou být volně plovoucí nebo vázané na membránu.
Interakce ligand-receptor vede k řadě událostí uvnitř buňky zahrnujících sítě intracelulárních molekul, které předávají zprávu. Změnou exprese a hustoty různých receptorů a ligandů mohou imunitní buňky vysílat specifické pokyny přizpůsobené dané situaci.
Cytokiny jsou malé proteiny s různými funkcemi. V imunitě existuje několik kategorií cytokinů důležitých pro růst, aktivaci a funkci imunitních buněk.
- Faktory stimulující kolonie jsou nezbytné pro vývoj a diferenciaci buněk.
- Interferony jsou nezbytné pro aktivaci imunitních buněk. Interferony typu I zprostředkovávají antivirové imunitní odpovědi a interferon typu II je důležitý pro antibakteriální odpovědi.
- Interleukiny, které existují ve více než 30 druzích, poskytují pokyny specifické pro daný kontext, s aktivačními nebo inhibičními odpověďmi.
- Chemokiny jsou vytvářeny na specifických místech těla nebo v místě infekce, aby přilákaly imunitní buňky. Různé chemokiny rekrutují na potřebné místo různé imunitní buňky.
- Rodina cytokinů TNF (tumor necrosis factor) stimuluje proliferaci a aktivaci imunitních buněk. Jsou rozhodující pro aktivaci zánětlivých reakcí, a proto se blokátory TNF používají k léčbě různých poruch, včetně některých autoimunitních onemocnění.
Toll-like receptory (TLR) jsou exprimovány na buňkách vrozené imunity, jako jsou makrofágy a dendritické buňky. Nacházejí se na povrchu buněk nebo ve vnitrobuněčných kompartmentech, protože v těle nebo uvnitř infikovaných buněk se mohou nacházet mikroby. TLR rozpoznávají obecné mikrobiální vzory a jsou nezbytné pro aktivaci buněk vrozené imunity a zánětlivé reakce.
B-buněčné receptory (BCR) a T-buněčné receptory (TCR) jsou exprimovány na buňkách adaptivní imunity. Oba se nacházejí na povrchu buněk, ale BCR jsou také vylučovány jako protilátky k neutralizaci patogenů. Geny pro BCR a TCR se ve specifických fázích zrání buněk náhodně přeskupují, což vede ke vzniku jedinečných receptorů, které mohou potenciálně rozpoznat cokoli. Náhodné vytváření receptorů umožňuje imunitnímu systému reagovat na nepředvídané problémy. Vysvětlují také, proč jsou paměťové B nebo T buňky vysoce specifické a při opětovném setkání se svým specifickým patogenem mohou okamžitě vyvolat neutralizační imunitní odpověď.
Bílkoviny hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) nebo lidského leukocytárního antigenu (HLA) plní dvě obecné role.
Bílkoviny MHC fungují jako nosiče, které prezentují antigeny na povrchu buněk. Proteiny MHC I. třídy jsou nezbytné pro prezentaci virových antigenů a jsou exprimovány téměř všemi typy buněk s výjimkou červených krvinek. Každá buňka infikovaná virem má schopnost signalizovat problém prostřednictvím proteinů MHC I. třídy. V reakci na to buňky CD8+ T (nazývané také CTL) infikované buňky rozpoznají a usmrtí. Proteiny MHC II. třídy jsou obecně exprimovány pouze buňkami prezentujícími antigen, jako jsou dendritické buňky a makrofágy. Proteiny MHC II. třídy jsou důležité pro prezentaci antigenů buňkám CD4+ T. Antigeny MHC II. třídy jsou rozmanité a zahrnují jak molekuly pocházející z patogenu, tak z hostitele.
Bílkoviny MHC také signalizují, zda je buňka hostitelská nebo cizí. Jsou velmi rozmanité a každý člověk má jedinečnou sadu proteinů MHC zděděnou po rodičích. Proto existují podobnosti v proteinech MHC mezi jednotlivými členy rodiny. Imunitní buňky používají MHC k určení, zda je buňka přátelská, nebo ne. Při transplantaci orgánů se proteiny MHC nebo HLA dárců a příjemců porovnávají, aby se snížilo riziko odmítnutí transplantátu, ke kterému dochází, když imunitní systém příjemce napadne tkáň nebo orgán dárce. Při transplantaci kmenových buněk nebo kostní dřeně může nesprávná shoda MHC nebo HLA vést k onemocnění štěpu proti hostiteli, ke kterému dochází, když buňky dárce napadnou tělo příjemce.
Komplement označuje jedinečný proces, který odstraňuje patogeny nebo odumírající buňky a také aktivuje imunitní buňky. Komplement se skládá z řady bílkovin, které se nacházejí v krvi a tvoří membránový útočný komplex. Proteiny komplementu jsou aktivovány enzymy pouze v případě, že se vyskytne problém, například infekce. Aktivované proteiny komplementu se přilepí na patogen, naberou a aktivují další proteiny komplementu, které se sestaví ve specifickém pořadí a vytvoří kruhový pór nebo otvor. Komplement doslova prorazí malé otvory do patogenu a vytvoří tak netěsnosti, které vedou k buněčné smrti. Proteiny komplementu slouží také jako signální molekuly, které upozorňují imunitní buňky a rekrutují je do problémové oblasti.