A granulociták közé tartoznak a bazofilok, az eozinofilek és a neutrofilek. A bazofilok és az eozinofilek fontosak a gazdaszervezet paraziták elleni védekezésében. Részt vesznek az allergiás reakciókban is. A neutrofilek, a legnépesebb veleszületett immunsejtek, a véráramban keringve járőröznek a problémák után. Képesek fagocitálni, vagyis lenyelni a baktériumokat, lebontva azokat speciális rekeszekben, úgynevezett vezikulákban.
A maszt sejtek szintén fontosak a paraziták elleni védekezésben. A hízósejtek a szövetekben találhatók, és gyulladásos vegyi anyagok, például hisztamin felszabadításával közvetíthetik az allergiás reakciókat.
A makrofágokká fejlődő monociták szintén járőröznek és reagálnak a problémákra. A véráramban és a szövetekben találhatók. A makrofágok, görögül “nagyevő”, nevét arról a képességükről kapták, hogy képesek lenyelni és lebontani a baktériumokat. Aktiváláskor a monociták és a makrofágok összehangolják az immunválaszt azáltal, hogy értesítik a többi immunsejtet a problémáról. A makrofágoknak fontos, nem immunrendszeri funkcióik is vannak, például az elhalt sejtek, például a vörösvértestek újrahasznosítása és a sejttörmelék eltakarítása. Ezek a “háztartási” funkciók az immunválasz aktiválása nélkül zajlanak.
A neutrofilek (pirossal) perceken belül felhalmozódnak a helyi szövetsérülés helyén (középen). Ezután lipidek és más szekretált mediátorok segítségével kommunikálnak egymással, hogy sejtes “rajokat” alkossanak. Összehangolt mozgásuk és jelcseréjük ezután más veleszületett immunsejteket, a makrofágokat és monocitákat (zölddel) arra utasítja, hogy vegyék körül a neutrofil fürtöt, és alkossanak szoros sebzárat. Ez a 24 másodperces videó egy kétórás felvételt reprezentál.
A dendritikus sejtek (DC) fontos antigénprezentáló sejtek (APC), és monocitákból is kifejlődhetnek. Az antigének a kórokozók, a gazdasejtek és az allergének olyan molekulái, amelyeket az adaptív immunsejtek felismerhetnek. Az APC-k, mint a DC-k, felelősek a nagy molekulák feldolgozásáért az adaptív B- vagy T-sejtek által felismert “olvasható” fragmentumokká (antigénekké). Az antigének azonban önmagukban nem képesek aktiválni a T-sejteket. Az APC-n kifejezett megfelelő major hisztokompatibilitási komplex (MHC) kell, hogy megjelenítse őket. Az MHC egy ellenőrző pontot biztosít, és segít az immunsejteknek különbséget tenni a gazdaszervezet és az idegen sejtek között.
Bővebben az MHC-ről a kommunikációban és az immuntoleranciában.
A természetes ölősejtek (NK) a veleszületett és az adaptív immunitás jellemzőivel egyaránt rendelkeznek. Fontosak a vírusfertőzött sejtek vagy tumorsejtek felismerésében és elpusztításában. Olyan intracelluláris rekeszeket, úgynevezett granulákat tartalmaznak, amelyek olyan fehérjékkel vannak tele, amelyek lyukakat képezhetnek a célsejtben, és apoptózist, a programozott sejthalál folyamatát is előidézhetik. Fontos különbséget tenni az apoptózis és a sejthalál más formái, például a nekrózis között. Az apoptózis a nekrózissal ellentétben nem bocsát ki olyan veszélyjeleket, amelyek nagyobb immunaktivációhoz és gyulladáshoz vezethetnek. Az apoptózis révén az immunsejtek diszkréten eltávolíthatják a fertőzött sejteket, és korlátozhatják a járulékos károkat. Nemrégiben a kutatók egérmodellekben kimutatták, hogy az NK-sejtek, az adaptív sejtekhez hasonlóan, memóriasejtként megmaradhatnak, és reagálhatnak ugyanazon kórokozó által okozott későbbi fertőzésekre.
Az adaptív sejtek
A B-sejteknek két fő funkciójuk van: Antigéneket mutatnak be a T-sejteknek, és ami még fontosabb, antitesteket termelnek a fertőző mikrobák semlegesítésére. Az antitestek bevonják a kórokozó felszínét, és három fő szerepet töltenek be: semlegesítés, opsonizálás és komplementaktiválás.
Semlegesítés akkor következik be, amikor a kórokozó, mivel antitestek borítják, nem képes megkötni és megfertőzni a gazdasejteket. Az opsonizálás során az antitestekkel kötött kórokozó vörös zászlóként szolgál az immunsejtek, például a neutrofilek és makrofágok riasztására, hogy elnyeljék és megemésszék a kórokozót. A komplement a baktériumok közvetlen elpusztítására, vagyis lizálására szolgáló folyamat.
A komplementről bővebben a Kommunikáció fejezetben olvashat.
Az antitestek kétféleképpen fejeződnek ki. A B-sejt receptor (BCR), amely a B-sejtek felszínén helyezkedik el, valójában egy antitest. A B-sejtek antitesteket is kiválasztanak a kórokozók diffúziója és megkötése céljából. Ez a kettős kifejeződés azért fontos, mert a kezdeti problémát, például egy baktériumot egy egyedi BCR ismeri fel, és aktiválja a B-sejtet. Az aktivált B-sejt válaszul antitesteket választ ki, lényegében a BCR-t, de oldható formában. Ez biztosítja, hogy a válasz specifikus legyen az egész folyamatot elindító baktérium ellen.
Minden antitest egyedi, de általános kategóriákba sorolhatók: IgM, IgD, IgG, IgA és IgE. (Az Ig az immunglobulin rövidítése, ami egy másik szó az antitestre.) Bár átfedő szerepük van, az IgM általában a komplement aktiválásában fontos; az IgD a bazofilok aktiválásában vesz részt; az IgG a semlegesítésben, az opsonizálásban és a komplement aktiválásában fontos; az IgA a gyomor-bél traktusban a semlegesítéshez elengedhetetlen; az IgE pedig a hízósejtek aktiválásához szükséges a parazita és allergiás válaszokban.
A T sejteknek sokféle szerepük van, és alcsoportok szerint osztályozzák őket. A T-sejteket két nagy kategóriába sorolják: CD8+ T-sejtek vagy CD4+ T-sejtek, aszerint, hogy melyik fehérje van jelen a sejt felszínén. A T-sejtek többféle funkciót látnak el, beleértve a fertőzött sejtek elpusztítását és más immunsejtek aktiválását vagy toborzását.
A CD8+ T-sejteket citotoxikus T-sejteknek vagy citotoxikus limfocitáknak (CTL) is nevezik. Alapvető fontosságúak a vírusfertőzött sejtek és a rákos sejtek felismerésében és eltávolításában. A CTL-ek speciális rekeszekkel vagy granulákkal rendelkeznek, amelyek olyan citotoxinokat tartalmaznak, amelyek apoptózist, azaz programozott sejthalált okoznak. Hatékonyságuk miatt a granulumok felszabadulását az immunrendszer szigorúan szabályozza.
A négy fő CD4+ T-sejt-alcsoport a TH1, TH2, TH17 és Treg, a “TH” a “T segítő sejtet” jelenti. A TH1 sejtek kritikus fontosságúak az intracelluláris mikrobák, különösen a baktériumok elleni immunválasz koordinálásában. Olyan molekulákat termelnek és választanak ki, amelyek más immunsejteket, például a baktériumevő makrofágokat riasztják és aktiválják. A TH2 sejtek fontosak az extracelluláris kórokozók, például a helminták (parazita férgek) elleni immunválasz koordinálásában azáltal, hogy riasztják a B-sejteket, a granulocitákat és a hízósejteket. A TH17 sejtek nevüket arról kapták, hogy képesek interleukin 17-et (IL-17) termelni, egy olyan jelzőmolekulát, amely aktiválja az immun- és nem immunsejteket. A TH17 sejtek fontosak a neutrofilek toborzásában.
A szabályozó T-sejtek (Tregek), ahogy a neve is mutatja, felügyelik és gátolják más T-sejtek aktivitását. Megakadályozzák a káros immunaktivációt és fenntartják a toleranciát, vagyis a szervezet saját sejtjeivel és antigénekkel szembeni immunválaszok megelőzését.
A toleranciáról bővebben az Immuntolerancia című fejezetben olvashat.
Kommunikáció
Az immunsejtek számos módon kommunikálnak egymással, akár sejt-sejt kapcsolaton keresztül, akár szekretált jelzőmolekulákon keresztül. A sejtkommunikációban alapvető szerepet játszanak a receptorok és a ligandumok. A receptorok olyan fehérjeszerkezetek, amelyek a sejt felszínén vagy intracelluláris kompartmentekben fejeződhetnek ki. A receptorokat aktiváló molekulákat ligandoknak nevezzük, amelyek lehetnek szabadon lebegő vagy membránhoz kötött molekulák.
A ligandum-receptor kölcsönhatás a sejten belüli események sorozatát eredményezi, amelyben az üzenetet továbbító intracelluláris molekulák hálózatai vesznek részt. A különböző receptorok és ligandumok expressziójának és sűrűségének megváltoztatásával az immunsejtek az adott helyzethez igazított specifikus utasításokat küldhetnek.
A citokinek sokféle funkcióval rendelkező kis fehérjék. Az immunitásban az immunsejtek növekedése, aktiválása és működése szempontjából fontos citokinek több kategóriája létezik.
- A kolóniastimuláló faktorok nélkülözhetetlenek a sejtek fejlődéséhez és differenciálódásához.
- Az interferonok szükségesek az immunsejtek aktiválásához. Az I. típusú interferonok a vírusellenes immunválaszokat közvetítik, a II. típusú interferon pedig az antibakteriális válaszok szempontjából fontos.
- A több mint 30 fajtájú interleukinok kontextus-specifikus utasításokat adnak, aktiváló vagy gátló válaszokkal.
- A kemokinek a szervezet meghatározott helyein vagy a fertőzés helyszínén termelődnek, hogy vonzzák az immunsejteket. A különböző kemokinek különböző immunsejteket toboroznak a szükséges helyre.
- A citokinek tumor nekrózis faktor (TNF) családja serkenti az immunsejtek proliferációját és aktivációját. Kritikus szerepet játszanak a gyulladásos válaszok aktiválásában, ezért a TNF-blokkolókat számos rendellenesség, köztük egyes autoimmun betegségek kezelésére használják.
A TNF-szerű receptorok (TLR) a veleszületett immunsejteken, például a makrofágokon és a dendritikus sejteken fejeződnek ki. A sejtfelszínen vagy intracelluláris kompartmentekben helyezkednek el, mivel a szervezetben vagy a fertőzött sejtek belsejében mikrobák találhatók. A TLR-ek felismerik az általános mikrobiális mintákat, és nélkülözhetetlenek a veleszületett immunsejtek aktiválásához és a gyulladásos válaszokhoz.
A B-sejt receptorok (BCR-ek) és a T-sejt receptorok (TCR-ek) az adaptív immunsejteken fejeződnek ki. Mindkettő megtalálható a sejtfelszínen, de a BCR-ek antitestek formájában szekretálódnak is a kórokozók semlegesítésére. A BCR-ek és TCR-ek génjei véletlenszerűen rendeződnek át bizonyos sejtérési szakaszokban, ami egyedi receptorokat eredményez, amelyek potenciálisan bármit felismerhetnek. A receptorok véletlenszerű generációja lehetővé teszi az immunrendszer számára, hogy előre nem látható problémákra reagáljon. Azt is megmagyarázzák, hogy a memória B- vagy T-sejtek miért rendkívül specifikusak, és a specifikus kórokozóval való ismételt találkozáskor azonnal semlegesítő immunválaszt képesek kiváltani.
A fő hisztokompatibilitási komplex (MHC) vagy humán leukocita antigén (HLA) fehérjék két általános szerepet töltenek be.
A MHC-fehérjék hordozóként funkcionálnak az antigének sejtfelszínen történő bemutatására. Az MHC I. osztályú fehérjék nélkülözhetetlenek a vírusantigének bemutatásához, és a vörösvértestek kivételével szinte minden sejttípus kifejezi őket. Minden vírussal fertőzött sejt képes jelezni a problémát az MHC I. osztályú fehérjék révén. Válaszul a CD8+ T-sejtek (más néven CTL-ek) felismerik és elpusztítják a fertőzött sejteket. Az MHC II. osztályú fehérjéket általában csak az olyan antigénprezentáló sejtek fejezik ki, mint a dendritikus sejtek és a makrofágok. Az MHC II. osztályú fehérjék fontosak az antigének CD4+ T-sejtek számára történő bemutatásában. Az MHC II. osztályú antigének változatosak, és egyaránt tartalmaznak patogén és gazdaszervezetből származó molekulákat.
A MHC-fehérjék azt is jelzik, hogy egy sejt gazdasejt vagy idegen sejt. Nagyon változatosak, és minden embernek egyedi MHC-fehérje-készlete van, amelyet a szüleitől örökölt. Mint ilyen, az MHC-fehérjékben hasonlóságok vannak a családtagok között. Az immunsejtek az MHC-t használják arra, hogy megállapítsák, hogy egy sejt barátságos-e vagy sem. A szervátültetés során a donorok és a recipiensek MHC- vagy HLA-fehérjéit összepárosítják, hogy csökkentsék a transzplantáció kilökődésének kockázatát, amely akkor következik be, amikor a recipiens immunrendszere megtámadja a donorszövetet vagy szervet. Az őssejt- vagy csontvelő-átültetésben a nem megfelelő MHC- vagy HLA-illesztés graft-versus-host betegséghez vezethet, amely akkor következik be, amikor a donor sejtjei megtámadják a recipiens szervezetét.
A komplement egy olyan egyedi folyamatra utal, amely eltávolítja a kórokozókat vagy az elhaló sejteket, és egyben aktiválja az immunsejteket. A komplement a vérben található fehérjék sorozatából áll, amelyek membrántámadó komplexet alkotnak. A komplementfehérjéket csak akkor aktiválják enzimek, ha probléma, például fertőzés lép fel. Az aktivált komplementfehérjék megtapadnak egy kórokozón, további komplementfehérjéket toboroznak és aktiválnak, amelyek meghatározott sorrendben állnak össze, hogy egy kerek pórust vagy lyukat alkossanak. A komplement szó szerint apró lyukakat üt a kórokozóba, szivárgásokat hozva létre, amelyek sejthalálhoz vezetnek. A komplementfehérjék jelzőmolekulaként is szolgálnak, amelyek riasztják az immunsejteket, és a problémás területre toborozzák őket.