Granulocytter omfatter basofile, eosinofile og neutrofile. Basofiler og eosinofiler er vigtige for værtens forsvar mod parasitter. De er også involveret i allergiske reaktioner. Neutrofile, den mest talrige medfødte immuncelle, patruljerer efter problemer ved at cirkulere i blodbanen. De kan fagocytose eller optage bakterier og nedbryde dem i særlige rum kaldet vesikler.
Mastceller er også vigtige for forsvaret mod parasitter. Mastceller findes i væv og kan formidle allergiske reaktioner ved at frigive inflammatoriske kemikalier som histamin.
Monocytter, som udvikler sig til makrofager, patruljerer også og reagerer på problemer. De findes i blodbanen og i væv. Makrofager, der på græsk betyder “stor æder”, er opkaldt efter deres evne til at optage og nedbryde bakterier. Når monocytter og makrofager aktiveres, koordinerer de et immunforsvar ved at underrette andre immunceller om problemet. Makrofager har også vigtige ikke-immune funktioner, f.eks. genanvendelse af døde celler, som f.eks. røde blodlegemer, og bortskaffelse af celleaffald. Disse “husholdningsfunktioner” sker uden aktivering af et immunrespons.
Neutrofiler (i rødt) ophobes inden for få minutter på steder med lokal vævsskade (i midten). De kommunikerer derefter med hinanden ved hjælp af lipid og andre sekreterede mediatorer for at danne cellulære “sværme”. Deres koordinerede bevægelse og udveksling af signaler instruerer derefter andre medfødte immunceller kaldet makrofager og monocytter (i grønt) til at omgive den neutrofile klynge og danne en tæt sårforsegling. Denne 24-sekunders video repræsenterer en to timers optagelse.
Dendritiske celler (DC) er en vigtig antigenpræsenterende celle (APC), og de kan også udvikles fra monocytter. Antigener er molekyler fra patogener, værtsceller og allergener, som kan genkendes af adaptive immunceller. APC’er som DC’er er ansvarlige for at behandle store molekyler til “læsbare” fragmenter (antigener), der kan genkendes af adaptive B- eller T-celler. Antigener alene kan imidlertid ikke aktivere T-celler. De skal præsenteres sammen med det relevante MHC-kompleks (major histocompatiblity complex), der udtrykkes på APC’en. MHC udgør et kontrolpunkt og hjælper immuncellerne med at skelne mellem værts- og fremmede celler.
Læs mere om MHC i kommunikation og immuntolerance.
Naturlige dræberceller (NK) har træk fra både den medfødte og den adaptive immunitet. De er vigtige til at genkende og dræbe virusinficerede celler eller tumorceller. De indeholder intracellulære rum kaldet granula, som er fyldt med proteiner, der kan danne huller i målcellen og også forårsage apoptose, som er processen for programmeret celledød. Det er vigtigt at skelne mellem apoptose og andre former for celledød som f.eks. nekrose. Apoptose frigiver i modsætning til nekrose ikke faresignaler, som kan føre til større immunaktivering og inflammation. Ved hjælp af apoptose kan immuncellerne diskret fjerne inficerede celler og begrænse skaderne i tilskuere. For nylig har forskere i musemodeller vist, at NK-celler ligesom adaptive celler kan bevares som hukommelsesceller og reagere på efterfølgende infektioner med det samme patogen.
Adaptive celler
B-celler har to hovedfunktioner: De præsenterer antigener for T-cellerne, og endnu vigtigere, de producerer antistoffer til at neutralisere infektiøse mikrober. Antistoffer belægger overfladen af et patogen og tjener tre hovedfunktioner: neutralisering, opsonisering og komplementaktivering.
Neutralisering sker, når patogenet, fordi det er dækket af antistoffer, ikke kan binde sig til og inficere værtsceller. Ved opsonisering tjener et antistofbundet patogen som et rødt flag til at advare immunceller som neutrofile og makrofager om at opsluge og fordøje patogenet. Komplement er en proces til direkte destruktion eller lysering af bakterier.
Læs mere om komplement i afsnittet om kommunikation.
Antistoffer udtrykkes på to måder. B-celle-receptoren (BCR), som sidder på overfladen af en B-celle, er faktisk et antistof. B-celler udskiller også antistoffer for at sprede og binde sig til patogener. Dette dobbelte udtryk er vigtigt, fordi det oprindelige problem, f.eks. en bakterie, genkendes af en unik BCR og aktiverer B-cellen. Den aktiverede B-celle reagerer ved at udskille antistoffer, som i bund og grund er BCR, men i opløselig form. Dette sikrer, at responsen er specifik mod den bakterie, der startede hele processen.
Alle antistoffer er unikke, men de falder ind under generelle kategorier: IgM, IgD, IgG, IgG, IgA og IgE. (Ig er en forkortelse for immunoglobulin, som er et andet ord for antistof.) Selv om de har overlappende roller, er IgM generelt vigtig for komplementaktivering; IgD er involveret i aktivering af basofile; IgG er vigtig for neutralisering, opsonisering og komplementaktivering; IgA er vigtig for neutralisering i mave-tarmkanalen; og IgE er nødvendig for aktivering af mastceller i parasitære og allergiske reaktioner.
T-celler har en række forskellige roller og er klassificeret efter undergrupper. T-celler er opdelt i to brede kategorier: CD8+ T-celler eller CD4+ T-celler, baseret på hvilket protein der er til stede på cellens overflade. T-celler udfører flere forskellige funktioner, herunder at dræbe inficerede celler og aktivere eller rekruttere andre immunceller.
CD8+ T-celler kaldes også cytotoksiske T-celler eller cytotoksiske lymfocytter (CTL’er). De er afgørende for at genkende og fjerne virusinficerede celler og kræftceller og fjerne dem. CTL’er har specialiserede rum, eller granula, der indeholder cytotoksiner, som forårsager apoptose, dvs. programmeret celledød. På grund af dets styrke er frigivelsen af granulerne nøje reguleret af immunsystemet.
De fire vigtigste CD4+ T-celleundergrupper er TH1, TH2, TH17 og Treg, hvor “TH” henviser til “T-hjælpercelle”. TH1-celler er afgørende for koordineringen af immunreaktioner mod intracellulære mikrober, især bakterier. De producerer og udskiller molekyler, der advarer og aktiverer andre immunceller, som f.eks. bakterieædende makrofager. TH2-celler er vigtige for koordineringen af immunreaktioner mod ekstracellulære patogener, f.eks. helminths (parasitære orme), ved at advare B-celler, granulocytter og mastceller. TH17-celler er opkaldt efter deres evne til at producere interleukin 17 (IL-17), et signalmolekyle, der aktiverer immunceller og ikke-immunkrævende celler. TH17-celler er vigtige for rekruttering af neutrofiler.
Regulatoriske T-celler (Tregs) overvåger og hæmmer, som navnet antyder, de andre T-cellers aktivitet. De forhindrer negativ immunaktivering og opretholder tolerance eller forhindring af immunreaktioner mod kroppens egne celler og antigener.
Læs mere om tolerance i Immuntolerance.
Kommunikation
Immunceller kommunikerer på flere måder, enten ved celle-til-celle-kontakt eller gennem udskældte signalmolekyler. Receptorer og ligander er grundlæggende for den cellulære kommunikation. Receptorer er proteinstrukturer, der kan udtrykkes på en celles overflade eller i intracellulære rum. De molekyler, der aktiverer receptorer, kaldes ligander, som kan være frit flydende eller membranbundne.
Ligand-receptor-interaktion fører til en række begivenheder inde i cellen, der involverer netværk af intracellulære molekyler, som videresender budskabet. Ved at ændre ekspressionen og tætheden af forskellige receptorer og ligander kan immuncellerne sende specifikke instruktioner, der er skræddersyet til den aktuelle situation.
Cytokiner er små proteiner med forskellige funktioner. Inden for immunitet er der flere kategorier af cytokiner, der er vigtige for immuncellers vækst, aktivering og funktion.
- Koloni-stimulerende faktorer er vigtige for celleudvikling og -differentiering.
- Interferoner er nødvendige for aktivering af immuncellerne. Interferoner af type I medierer antivirale immunresponser, og interferoner af type II er vigtige for antibakterielle responser.
- Interleukiner, der findes i over 30 varianter, giver kontekstspecifikke instruktioner med aktiverende eller hæmmende responser.
- Chemokiner fremstilles på bestemte steder i kroppen eller på et infektionssted for at tiltrække immunceller. Forskellige kemokiner vil rekruttere forskellige immunceller til det nødvendige sted.
- Tumornekrosefaktor (TNF)-familien af cytokiner stimulerer immuncelleproliferation og -aktivering. De er afgørende for aktivering af inflammatoriske reaktioner, og som sådan anvendes TNF-blokkere til behandling af en række lidelser, herunder nogle autoimmune sygdomme.
Toll-like receptorer (TLR’er) udtrykkes på medfødte immunceller, som makrofager og dendritiske celler. De er placeret på celleoverfladen eller i intracellulære rum, fordi der kan findes mikrober i kroppen eller inde i inficerede celler. TLR’er genkender generelle mikrobielle mønstre, og de er afgørende for aktivering af medfødte immunceller og inflammatoriske reaktioner.
B-celle-receptorer (BCR’er) og T-celle-receptorer (TCR’er) udtrykkes på adaptive immunceller. De findes begge på celleoverfladen, men BCR’er udskilles også som antistoffer for at neutralisere patogener. Generne for BCR’er og TCR’er omarrangeres tilfældigt på specifikke cellematureringsstadier, hvilket resulterer i unikke receptorer, der potentielt kan genkende hvad som helst. Den tilfældige generering af receptorer gør det muligt for immunsystemet at reagere på uforudsete problemer. De forklarer også, hvorfor hukommelses-B- eller T-celler er meget specifikke og, når de igen møder deres specifikke patogen, straks kan fremkalde et neutraliserende immunrespons.
Major histokompatibilitetskompleks (MHC), eller humane leukocytantigen (HLA), proteiner tjener to generelle roller.
MHC-proteiner fungerer som bærere til at præsentere antigener på celleoverflader. MHC klasse I-proteiner er afgørende for præsentation af virale antigener og udtrykkes af næsten alle celletyper, undtagen røde blodlegemer. Enhver celle, der er inficeret af et virus, har mulighed for at signalere problemet gennem MHC klasse I-proteiner. Som reaktion herpå vil CD8+ T-celler (også kaldet CTL’er) genkende og dræbe de inficerede celler. MHC klasse II-proteiner udtrykkes generelt kun af antigenpræsenterende celler som dendritiske celler og makrofager. MHC-klasse II-proteiner er vigtige for at præsentere antigener for CD4+ T-celler. MHC-klasse II-antigener er varierede og omfatter både patogen- og værtsmolekyler.
MHC-proteiner signalerer også, om en celle er en værtscelle eller en fremmedcelle. De er meget forskellige, og hver person har et unikt sæt MHC-proteiner, som er nedarvet fra hans eller hendes forældre. Som sådan er der ligheder i MHC-proteinerne mellem familiemedlemmer. Immuncellerne bruger MHC til at afgøre, om en celle er venlig eller ej. Ved organtransplantation matches MHC- eller HLA-proteinerne hos donorer og modtagere for at mindske risikoen for transplantationsafstødning, som opstår, når modtagerens immunsystem angriber donorvævet eller -organet. Ved stamcelle- eller knoglemarvstransplantation kan forkert MHC- eller HLA-matching resultere i transplantat-mod-værts-sygdom, som opstår, når donorcellerne angriber modtagerens krop.
Komplementering henviser til en unik proces, der rydder patogener eller døende celler af vejen og også aktiverer immunceller. Komplement består af en række proteiner, der findes i blodet, og som danner et membran-angrebskompleks. Komplementproteinerne aktiveres kun af enzymer, når der opstår et problem, som f.eks. en infektion. Aktiverede komplementproteiner klæber sig fast til et patogen og rekrutterer og aktiverer yderligere komplementproteiner, som samles i en bestemt rækkefølge for at danne en rund pore eller et hul. Komplement slår bogstaveligt talt små huller ind i patogenet og skaber lækager, der fører til celledød. Komplementproteiner fungerer også som signalmolekyler, der advarer immuncellerne og rekrutterer dem til problemområdet.