Granulosyytteihin kuuluvat basofiilit, eosinofiilit ja neutrofiilit. Basofiilit ja eosinofiilit ovat tärkeitä isännän puolustautumisessa loisia vastaan. Ne osallistuvat myös allergisiin reaktioihin. Neutrofiilit, runsaslukuisin synnynnäinen immuunisolu, partioivat ongelmien varalta kiertämällä verenkierrossa. Ne voivat fagosytoida eli nielaista bakteereja ja hajottaa niitä erityisten vesikkeliksi kutsuttujen lokeroiden sisällä.
Mastosolut ovat myös tärkeitä puolustautumisessa loisia vastaan. Mastosoluja esiintyy kudoksissa, ja ne voivat välittää allergisia reaktioita vapauttamalla tulehduskemikaaleja, kuten histamiinia.
Monosyytit, joista kehittyy makrofageja, myös partioivat ja reagoivat ongelmiin. Niitä esiintyy verenkierrossa ja kudoksissa. Makrofagit, kreikaksi ”iso syöjä”, ovat saaneet nimensä kyvystään niellä ja hajottaa bakteereja. Aktivoituessaan monosyytit ja makrofagit koordinoivat immuunivastetta ilmoittamalla muille immuunisoluille ongelmasta. Makrofageilla on myös tärkeitä muita kuin immuunijärjestelmään liittyviä tehtäviä, kuten kuolleiden solujen, kuten punasolujen, kierrättäminen ja solujätteiden poistaminen. Nämä ”taloudenhoitotoiminnot” tapahtuvat ilman immuunivasteen aktivoitumista.
Neutrofiilit (punaisella) kerääntyvät muutamassa minuutissa paikallisen kudosvaurion kohdalle (keskellä). Sitten ne kommunikoivat keskenään lipidien ja muiden erittyvien välittäjäaineiden avulla muodostaen solujen ”parvia”. Niiden koordinoitu liike ja signaalien vaihto ohjaa sitten muita synnynnäisen immuunijärjestelmän soluja eli makrofageja ja monosyyttejä (vihreällä) ympäröimään neutrofiiliryhmää ja muodostamaan tiiviin haavasulun. Tämä 24 sekunnin video edustaa kahden tunnin tallennetta.
Dendriittisolut (DC) ovat tärkeä antigeenejä esittelevä solu (APC), ja ne voivat kehittyä myös monosyyteistä. Antigeenit ovat patogeenien, isäntäsolujen ja allergeenien molekyylejä, jotka adaptiiviset immuunisolut voivat tunnistaa. APC:t, kuten DC:t, ovat vastuussa suurten molekyylien käsittelystä ”luettaviksi” fragmenteiksi (antigeeneiksi), jotka adaptiiviset B- tai T-solut tunnistavat. Antigeenit eivät kuitenkaan yksinään voi aktivoida T-soluja. Ne on esiteltävä APC:ssä ilmaistun sopivan suuren histokompatibiliteettikompleksin (major histocompatiblity complex, MHC) kanssa. MHC tarjoaa tarkistuspisteen ja auttaa immuunisoluja erottamaan isännän ja vieraan solun toisistaan.
Lue lisää MHC:stä viestinnässä ja immuunitoleranssissa.
Luonnonsurmaajasoluilla (NK-soluilla) on sekä synnynnäisen että adaptiivisen immuniteetin piirteitä. Ne ovat tärkeitä virustartunnan saaneiden solujen tai kasvainsolujen tunnistamisessa ja tappamisessa. Ne sisältävät solunsisäisiä lokeroita, niin sanottuja granuloita, jotka ovat täynnä proteiineja, jotka voivat muodostaa reikiä kohdesoluun ja aiheuttaa myös apoptoosin, eli ohjelmoidun solukuoleman prosessin. On tärkeää erottaa toisistaan apoptoosi ja muut solukuoleman muodot, kuten nekroosi. Apoptoosi, toisin kuin nekroosi, ei vapauta vaarasignaaleja, jotka voivat lisätä immuunijärjestelmän aktivoitumista ja tulehdusta. Apoptoosin avulla immuunisolut voivat hienovaraisesti poistaa tartunnan saaneita soluja ja rajoittaa sivullisille aiheutuvia vahinkoja. Äskettäin tutkijat ovat osoittaneet hiirimalleissa, että NK-solut, kuten adaptiivisetkin solut, voivat säilyä muistisoluina ja reagoida saman patogeenin aiheuttamiin myöhempiin infektioihin.
Adaptiiviset solut
B-soluilla on kaksi päätehtävää: Ne esittävät antigeenejä T-soluille, ja mikä tärkeämpää, ne tuottavat vasta-aineita, jotka neutralisoivat tarttuvat mikrobit. Vasta-aineet päällystävät taudinaiheuttajan pinnan ja niillä on kolme päätehtävää: neutralointi, opsonointi ja komplementin aktivointi.
Neutralointi tapahtuu, kun taudinaiheuttaja ei pysty vasta-aineiden peittämänä sitoutumaan ja infektoimaan isäntäsoluja. Opsonisaatiossa vasta-aineisiin sitoutunut taudinaiheuttaja toimii punaisena lippuna, joka varoittaa immuunisoluja, kuten neutrofiilejä ja makrofageja, nielemään ja sulattamaan taudinaiheuttajan. Komplementti on prosessi, jossa bakteerit tuhotaan eli lysoidaan suoraan.
Lue lisää komplementista kohdasta Viestintä.
Vasta-aineita ilmaistaan kahdella tavalla. B-solureseptori (BCR), joka sijaitsee B-solun pinnalla, on itse asiassa vasta-aine. B-solut erittävät myös vasta-aineita hajottaakseen ja sitoakseen taudinaiheuttajia. Tämä kaksoisekspressio on tärkeää, koska alkuperäinen ongelma, esimerkiksi bakteeri, tunnistetaan ainutlaatuisella BCR:llä ja se aktivoi B-solun. Aktivoitunut B-solu reagoi erittämällä vasta-aineita, jotka ovat pohjimmiltaan BCR:ää, mutta liukoisessa muodossa. Näin varmistetaan, että vaste on spesifinen koko prosessin aloittanutta bakteeria vastaan.
Jokainen vasta-aine on ainutlaatuinen, mutta ne kuuluvat yleisiin luokkiin: IgM, IgD, IgG, IgA ja IgE. (Ig on lyhenne sanoista immunoglobuliini, joka on toinen sana vasta-aineelle.) Vaikka niillä on päällekkäisiä tehtäviä, IgM on yleensä tärkeä komplementin aktivoinnissa, IgD osallistuu basofiilien aktivointiin, IgG on tärkeä neutraloinnissa, opsonoinnissa ja komplementin aktivoinnissa, IgA on välttämätön neutraloinnissa ruoansulatuskanavassa ja IgE on välttämätön masto-solujen aktivoinnissa parasiittivasteissa ja allergisissa reaktioissa.
T-soluilla on monenlaisia tehtäviä, ja ne luokitellaan osajoukkoihin. T-solut jaetaan kahteen laajaan luokkaan: CD8+ T-solut tai CD4+ T-solut sen perusteella, mitä proteiinia solun pinnalla on. T-soluilla on useita tehtäviä, kuten infektoituneiden solujen tappaminen ja muiden immuunisolujen aktivointi tai rekrytointi.
CD8+ T-soluja kutsutaan myös sytotoksisiksi T-soluiksi tai sytotoksisiksi lymfosyyteiksi (CTL). Ne ovat ratkaisevan tärkeitä virustartunnan saaneiden solujen ja syöpäsolujen tunnistamisessa ja poistamisessa. CTL-soluilla on erikoistuneita lokeroita eli granuloita, jotka sisältävät sytotoksiineja, jotka aiheuttavat apoptoosia eli ohjelmoitua solukuolemaa. Tehonsa vuoksi immuunijärjestelmä säätelee granuloiden vapautumista tiukasti.
Neljä tärkeintä CD4+ T-solujen alaryhmää ovat TH1, TH2, TH17 ja Treg, jossa ”TH” tarkoittaa ”T-apusolua”. TH1-solut ovat kriittisiä solunsisäisiä mikrobeja, erityisesti bakteereja, vastaan suunnattujen immuunivasteiden koordinoinnissa. Ne tuottavat ja erittävät molekyylejä, jotka hälyttävät ja aktivoivat muita immuunisoluja, kuten bakteereja syöviä makrofageja. TH2-solut ovat tärkeitä solunulkoisia patogeenejä, kuten helminttejä (loismadot), vastaan suunnattujen immuunivasteiden koordinoinnissa hälyttämällä B-soluja, granulosyyttejä ja syöttösoluja. TH17-solut on nimetty niiden kyvystä tuottaa interleukiini 17:ää (IL-17), signaalimolekyyliä, joka aktivoi immuunisoluja ja muita kuin immuunisoluja. TH17-solut ovat tärkeitä neutrofiilien rekrytoinnissa.
Regulatoriset T-solut (Treg) valvovat ja estävät nimensä mukaisesti muiden T-solujen toimintaa. Ne estävät haitallisen immuunijärjestelmän aktivoitumisen ja ylläpitävät toleranssia eli estävät immuunivasteet elimistön omia soluja ja antigeenejä vastaan.
Lue lisää toleranssista kohdasta Immuunitoleranssi.
Kommunikaatio
Immuunisolut kommunikoivat useilla eri tavoilla, joko solujen välisessä kontaktissa tai erittyvien signaalimolekyylien välityksellä. Reseptorit ja ligandit ovat soluviestinnän kannalta olennaisia. Reseptorit ovat proteiinirakenteita, jotka voivat ilmentyä solun pinnalla tai solunsisäisissä lokeroissa. Reseptoreita aktivoivia molekyylejä kutsutaan ligandeiksi, jotka voivat olla vapaasti kelluvia tai kalvoon sitoutuneita.
Ligandin ja reseptorin vuorovaikutus johtaa solun sisällä tapahtumasarjaan, johon osallistuu solunsisäisten molekyylien verkostoja, jotka välittävät viestin. Muuttamalla erilaisten reseptorien ja ligandien ilmentymistä ja tiheyttä immuunisolut voivat lähettää kulloiseenkin tilanteeseen räätälöityjä erityisohjeita.
Sytokiinit ovat pieniä proteiineja, joilla on erilaisia tehtäviä. Immuniteetissa on useita sytokiinien luokkia, jotka ovat tärkeitä immuunisolujen kasvulle, aktivoitumiselle ja toiminnalle.
- Koloniaa stimuloivat tekijät ovat välttämättömiä solujen kehitykselle ja erilaistumiselle.
- Interferonit ovat välttämättömiä immuunisolujen aktivoinnille. I-tyypin interferonit välittävät antiviraalisia immuunivasteita, ja II-tyypin interferoni on tärkeä antibakteerisille vasteille.
- Interleukiineja, joita on yli 30 erilaista, antavat kontekstisidonnaisia ohjeita aktivoivilla tai estävillä vasteilla.
- Khemokiineja valmistetaan tietyissä paikoissa elimistössä tai infektiokohteessa houkutellakseen immuunisoluja. Erilaiset kemokiinit rekrytoivat erilaisia immuunisoluja tarvittavaan paikkaan.
- Tuumorinekroositekijä (TNF) -sytokiiniperhe stimuloi immuunisolujen lisääntymistä ja aktivoitumista. Ne ovat kriittisiä tulehdusreaktioiden aktivoinnissa, ja siksi TNF:n estäjiä käytetään monien sairauksien, myös joidenkin autoimmuunisairauksien, hoitoon.
Tollin kaltaiset reseptorit (TLR) ilmentyvät synnynnäisissä immuunisoluissa, kuten makrofageissa ja dendriittisoluissa. Ne sijaitsevat solun pinnalla tai solunsisäisissä lokeroissa, koska mikrobeja voi olla elimistössä tai infektoituneiden solujen sisällä. TLR:t tunnistavat yleisiä mikrobimalleja, ja ne ovat välttämättömiä synnynnäisten immuunisolujen aktivoitumiselle ja tulehdusreaktioille.
B-solureseptorit (BCR) ja T-solureseptorit (TCR) ilmentyvät adaptiivisissa immuunisoluissa. Molemmat löytyvät solujen pinnalta, mutta BCR-reseptoreita erittyy myös vasta-aineina patogeenien neutraloimiseksi. BCR- ja TCR-geenit järjestäytyvät satunnaisesti uudelleen tietyissä solujen kypsymisvaiheissa, jolloin syntyy ainutlaatuisia reseptoreita, jotka voivat mahdollisesti tunnistaa mitä tahansa. Reseptorien satunnainen muodostuminen mahdollistaa sen, että immuunijärjestelmä voi reagoida odottamattomiin ongelmiin. Ne selittävät myös sen, miksi B- tai T-muistisolut ovat erittäin spesifisiä ja voivat tietyn patogeenin kohdatessaan uudelleen käynnistää välittömästi neutralisoivan immuunivasteen.
Major histokompatibiliteettikompleksin (MHC) eli ihmisen leukosyyttiantigeenin (HLA) proteiineilla on kaksi yleistä tehtävää.
MHC-proteiinit toimivat kantajina, joiden avulla ne pystyvät esittelemään antigeenit solujen pinnalla. MHC-luokan I proteiinit ovat välttämättömiä virusantigeenien esittämisessä, ja niitä ilmentävät lähes kaikki solutyypit punasoluja lukuun ottamatta. Jokaisella viruksen infektoimalla solulla on kyky viestiä ongelmasta MHC-luokan I proteiinien välityksellä. Vastauksena CD8+ T-solut (joita kutsutaan myös CTL-soluiksi) tunnistavat ja tappavat infektoituneet solut. MHC-luokan II proteiineja ilmentävät yleensä vain antigeenia esittelevät solut, kuten dendriittisolut ja makrofagit. MHC-luokan II proteiinit ovat tärkeitä antigeenien esittämisessä CD4+ T-soluille. MHC-luokan II antigeenit ovat moninaisia, ja niihin kuuluu sekä patogeeni- että isäntäsoluista peräisin olevia molekyylejä.
MHC-proteiinit myös viestivät, onko solu isäntäsolu vai vieras solu. Ne ovat hyvin monimuotoisia, ja jokaisella ihmisellä on ainutlaatuinen joukko vanhemmiltaan perittyjä MHC-proteiineja. Sinänsä MHC-proteiineissa on yhtäläisyyksiä perheenjäsenten välillä. Immuunisolut käyttävät MHC:tä määrittääkseen, onko solu ystävällinen vai ei. Elinsiirroissa luovuttajien ja vastaanottajien MHC- tai HLA-proteiinit sovitetaan yhteen, jotta voidaan pienentää elinsiirron hylkimisriskiä, joka syntyy, kun vastaanottajan immuunijärjestelmä hyökkää luovuttajakudosta tai -elintä vastaan. Kantasolu- tai luuydinsiirrossa virheellinen MHC- tai HLA- yhteensovittaminen voi johtaa graft-versus-host-tautiin, joka ilmenee, kun luovuttajan solut hyökkäävät vastaanottajan elimistöön.
Yhteensovittamisella tarkoitetaan ainutlaatuista prosessia, joka poistaa patogeenit tai kuolevat solut ja aktivoi myös immuunisolut. Komplementti koostuu joukosta veressä olevia proteiineja, jotka muodostavat kalvojen hyökkäyskompleksin. Entsyymit aktivoivat komplementtiproteiinit vasta, kun jokin ongelma, kuten infektio, ilmenee. Aktivoituneet komplementtiproteiinit tarttuvat taudinaiheuttajaan, rekrytoivat ja aktivoivat muita komplementtiproteiineja, jotka kokoontuvat tietyssä järjestyksessä muodostaen pyöreän huokosen tai reiän. Komplementti kirjaimellisesti puhkaisee patogeeniin pieniä reikiä ja luo vuotoja, jotka johtavat solukuolemaan. Komplementtiproteiinit toimivat myös signaalimolekyyleinä, jotka hälyttävät immuunisoluja ja rekrytoivat ne ongelma-alueelle.