Granulocyter inkluderar basofiler, eosinofiler och neutrofiler. Basofiler och eosinofiler är viktiga för värdens försvar mot parasiter. De är också inblandade i allergiska reaktioner. Neutrofiler, den mest talrika medfödda immuncellen, patrullerar för problem genom att cirkulera i blodet. De kan fagocytosera, eller äta in, bakterier genom att de bryter ner dem i speciella fack som kallas vesiklar.
Mastceller är också viktiga för försvaret mot parasiter. Mastceller finns i vävnader och kan förmedla allergiska reaktioner genom att frigöra inflammatoriska kemikalier som histamin.
Monocyter, som utvecklas till makrofager, patrullerar också och reagerar på problem. De finns i blodomloppet och i vävnader. Makrofager, ”storätare” på grekiska, har fått sitt namn efter sin förmåga att äta in och bryta ner bakterier. Vid aktivering samordnar monocyter och makrofager ett immunsvar genom att meddela andra immunceller om problemet. Makrofager har också viktiga icke-immuna funktioner, t.ex. att återvinna döda celler, som röda blodkroppar, och rensa bort cellrester. Dessa ”hushållsfunktioner” sker utan aktivering av ett immunsvar.
Neutrofiler (i rött) ansamlas inom några minuter på platser med lokala vävnadsskador (mitten). De kommunicerar sedan med varandra med hjälp av lipider och andra utsöndrade mediatorer för att bilda cellulära ”svärmar”. Deras samordnade rörelse och utbyte av signaler instruerar sedan andra medfödda immunceller som kallas makrofager och monocyter (i grönt) att omge neutrofilklustret och bilda en tät sårförsegling. Denna 24-sekunders video representerar en två timmars inspelning.
Dendritiska celler (DC) är en viktig antigenpresenterande cell (APC), och de kan också utvecklas från monocyter. Antigener är molekyler från patogener, värdceller och allergener som kan kännas igen av adaptiva immunceller. APC:er som DC:er ansvarar för att bearbeta stora molekyler till ”läsbara” fragment (antigener) som känns igen av adaptiva B- eller T-celler. Antigener kan dock inte ensamma aktivera T-celler. De måste presenteras med lämpligt MHC-komplex (major histocompatiblity complex) som uttrycks på APC. MHC utgör en kontrollpunkt och hjälper immuncellerna att skilja mellan värdceller och främmande celler.
Läs mer om MHC i Kommunikation och immuntolerans.
Naturliga mördarceller (NK) har drag av både medfödd och adaptiv immunitet. De är viktiga för att känna igen och döda virusinfekterade celler eller tumörceller. De innehåller intracellulära fack som kallas granuler, vilka är fyllda med proteiner som kan bilda hål i målcellen och även orsaka apoptos, processen för programmerad celldöd. Det är viktigt att skilja mellan apoptos och andra former av celldöd som nekros. Apoptos, till skillnad från nekros, släpper inte ut farosignaler som kan leda till ökad immunaktivering och inflammation. Genom apoptos kan immuncellerna diskret avlägsna infekterade celler och begränsa skadorna i omgivningen. Nyligen har forskare visat i musmodeller att NK-celler, liksom adaptiva celler, kan behållas som minnesceller och svara på efterföljande infektioner av samma patogen.
Adaptiva celler
B-celler har två huvudfunktioner: De presenterar antigener för T-celler och, ännu viktigare, de producerar antikroppar som neutraliserar infektiösa mikrober. Antikroppar täcker ytan på en patogen och har tre huvudfunktioner: neutralisering, opsonisering och komplementaktivering.
Neutralisering sker när patogenen, eftersom den är täckt av antikroppar, inte kan binda och infektera värdceller. Vid opsonisering fungerar en antikroppsbunden patogen som en röd flagga för att varna immunceller som neutrofiler och makrofager, att sluka och smälta patogenen. Komplement är en process för att direkt förstöra, eller lysera, bakterier.
Läs mer om komplement i avsnittet Kommunikation.
Antikroppar uttrycks på två sätt. B-cellreceptorn (BCR), som sitter på ytan av en B-cell, är faktiskt en antikropp. B-cellerna utsöndrar också antikroppar för att sprida och binda till patogener. Detta dubbla uttryck är viktigt eftersom det ursprungliga problemet, till exempel en bakterie, känns igen av en unik BCR och aktiverar B-cellen. Den aktiverade B-cellen svarar genom att utsöndra antikroppar, i huvudsak BCR men i löslig form. Detta säkerställer att svaret är specifikt mot den bakterie som startade hela processen.
Alla antikroppar är unika, men de faller under allmänna kategorier: IgM, IgD, IgG, IgA och IgE. (Ig är en förkortning för immunoglobulin, vilket är ett annat ord för antikropp.) Även om de har överlappande roller är IgM i allmänhet viktigt för komplementaktivering, IgD är inblandat i aktivering av basofiler, IgG är viktigt för neutralisering, opsonisering och komplementaktivering, IgA är viktigt för neutralisering i mag-tarmkanalen och IgE är nödvändigt för att aktivera mastceller vid parasitära och allergiska reaktioner.
T-celler har en mängd olika roller och klassificeras i undergrupper. T-celler delas in i två breda kategorier: CD8+ T-celler eller CD4+ T-celler, baserat på vilket protein som finns på cellens yta. T-celler utför flera olika funktioner, bland annat dödar de infekterade cellerna och aktiverar eller rekryterar andra immunceller.
CD8+ T-celler kallas också cytotoxiska T-celler eller cytotoxiska lymfocyter (CTL). De är avgörande för att känna igen och avlägsna virusinfekterade celler och cancerceller. CTL:er har specialiserade fack, eller granuler, som innehåller cytotoxiner som orsakar apoptos, dvs. programmerad celldöd. På grund av dess styrka är frisättningen av granulerna noggrant reglerad av immunsystemet.
De fyra stora CD4+ T-cellundergrupperna är TH1, TH2, TH17 och Treg, där ”TH” står för ”T-hjälparcell”. TH1-celler är kritiska för att samordna immunsvar mot intracellulära mikrober, särskilt bakterier. De producerar och utsöndrar molekyler som varnar och aktiverar andra immunceller, t.ex. bakterieätande makrofager. TH2-celler är viktiga för att samordna immunförsvaret mot extracellulära patogener, t.ex. helminter (parasitiska maskar), genom att varna B-celler, granulocyter och mastceller. TH17-cellerna har fått sitt namn efter sin förmåga att producera interleukin 17 (IL-17), en signalmolekyl som aktiverar immunceller och icke-immuna celler. TH17-celler är viktiga för att rekrytera neutrofiler.
Regulatoriska T-celler (Tregs), som namnet antyder, övervakar och hämmar andra T-cellers aktivitet. De förhindrar negativ immunaktivering och upprätthåller tolerans, eller förhindrande av immunsvar mot kroppens egna celler och antigener.
Läs mer om tolerans i Immuntolerans.
Kommunikation
Immunceller kommunicerar på olika sätt, antingen genom kontakt mellan celler eller genom utsöndrade signalmolekyler. Receptorer och ligander är grundläggande för cellulär kommunikation. Receptorer är proteinstrukturer som kan uttryckas på cellens yta eller i intracellulära kompartment. De molekyler som aktiverar receptorer kallas ligander, som kan vara fritt flytande eller membranbundna.
Ligand-receptorinteraktion leder till en rad händelser inne i cellen som involverar nätverk av intracellulära molekyler som vidarebefordrar budskapet. Genom att ändra uttrycket och tätheten av olika receptorer och ligander kan immunceller skicka specifika instruktioner som är skräddarsydda för den aktuella situationen.
Cytokiner är små proteiner med olika funktioner. Inom immuniteten finns det flera kategorier av cytokiner som är viktiga för immuncellers tillväxt, aktivering och funktion.
- Kolonstimulerande faktorer är viktiga för cellutveckling och differentiering.
- Interferoner är nödvändiga för aktivering av immunceller. Interferoner av typ I förmedlar antivirala immunsvar och interferoner av typ II är viktiga för antibakteriella reaktioner.
- Interleukiner, som finns i över 30 varianter, ger kontextspecifika instruktioner, med aktiverande eller hämmande reaktioner.
- Chemokiner tillverkas på specifika ställen i kroppen eller på en infektionsställe för att locka till sig immunceller. Olika kemokiner rekryterar olika immunceller till den plats som behövs.
- Tumörnekrosfaktor (TNF)-familjen av cytokiner stimulerar immuncellproliferation och aktivering. De är avgörande för att aktivera inflammatoriska reaktioner, och därför används TNF-blockerare för att behandla en rad olika sjukdomar, inklusive vissa autoimmuna sjukdomar.
Toll-liknande receptorer (TLR) uttrycks på medfödda immunceller, som makrofager och dendritiska celler. De är lokaliserade på cellytan eller i intracellulära fack eftersom mikrober kan finnas i kroppen eller inuti infekterade celler. TLR:erna känner igen allmänna mikrobiella mönster och de är viktiga för aktivering av medfödda immunceller och inflammatoriska reaktioner.
B-cellsreceptorer (BCR) och T-cellsreceptorer (TCR) uttrycks på adaptiva immunceller. De finns båda på cellytan, men BCRs utsöndras också som antikroppar för att neutralisera patogener. Generna för BCR och TCR omorganiseras slumpmässigt vid specifika cellmognadsstadier, vilket resulterar i unika receptorer som potentiellt kan känna igen vad som helst. Den slumpmässiga genereringen av receptorer gör det möjligt för immunsystemet att reagera på oförutsedda problem. De förklarar också varför B- eller T-celler med minne är mycket specifika och, när de återigen möter sin specifika patogen, omedelbart kan framkalla ett neutraliserande immunsvar.
Major histokompatibilitetskomplex (MHC), eller humant leukocytantigen (HLA), proteiner har två allmänna roller.
MHC-proteiner fungerar som bärare för att presentera antigener på cellytor. MHC-klass I-proteiner är viktiga för att presentera virusantigen och uttrycks av nästan alla celltyper utom röda blodkroppar. Varje cell som är infekterad av ett virus har möjlighet att signalera problemet genom MHC-klass I-proteiner. Som svar kommer CD8+ T-celler (även kallade CTL) att känna igen och döda infekterade celler. MHC klass II-proteiner uttrycks i allmänhet endast av antigenpresenterande celler som dendritiska celler och makrofager. MHC klass II-proteiner är viktiga för att presentera antigener för CD4+ T-celler. MHC klass II-antigenerna är varierande och omfattar både patogen- och värdmolekyler.
MHC-proteiner signalerar också om en cell är en värdcell eller en främmande cell. De är mycket varierande och varje person har en unik uppsättning MHC-proteiner som ärvts från hans eller hennes föräldrar. Som sådan finns det likheter i MHC-proteiner mellan familjemedlemmar. Immunceller använder MHC för att avgöra om en cell är vänlig eller inte. Vid organtransplantation matchas MHC- eller HLA-proteinerna hos donatorer och mottagare för att minska risken för avstötning av transplantat, vilket sker när mottagarens immunförsvar angriper donatorns vävnad eller organ. Vid stamcells- eller benmärgstransplantation kan felaktig MHC- eller HLA-matchning resultera i transplantat mot värd-sjukdom, vilket inträffar när donatorcellerna angriper mottagarens kropp.
Komplementering hänvisar till en unik process som rensar bort patogener eller döende celler och även aktiverar immunceller. Komplement består av en rad proteiner som finns i blodet och som bildar ett membranangreppskomplex. Komplementproteinerna aktiveras endast av enzymer när ett problem, till exempel en infektion, uppstår. Aktiverade komplementproteiner fastnar vid en patogen och rekryterar och aktiverar ytterligare komplementproteiner, som samlas i en specifik ordning för att bilda en rund por eller ett hål. Komplementet slår bokstavligen små hål i patogenen och skapar läckor som leder till celldöd. Komplementproteiner fungerar också som signalmolekyler som varnar immunceller och rekryterar dem till problemområdet.