Det medfödda immunförsvaret – funktion, celltyper och biologisk betydelse

Anatomiska hinder

Det medfödda immunförsvaret omfattar även huden. Hudens yttersta lager kallas "epitel". Epitelcellerna bildar en vaxartad fysisk barriär som håller de flesta smittämnen borta. Dessa celler är det medfödda immunförsvarets första försvarslinje mot invaderande organismer.

Gamla hudceller släpper av sig, vilket hjälper till att avlägsna bakterier som fastnat på huden.

Huden fortsätter internt som foder för tarmen och lungorna. I tarmarna och lungorna hjälper peristaltiken eller cilierna till att avlägsna smittämnen. Slem fångar också upp smittämnen. I tarmen kan tarmfloran förhindra patogena bakterier genom att utsöndra giftiga ämnen eller genom att konkurrera med patogena bakterier om näringsämnen eller om att fästa på cellytor.

Tårarnas och salivens spolande verkan hjälper till att förhindra infektioner i ögon och mun.

Inflammation

Inflammation är en av immunsystemets första reaktioner på patogener eller främmande ämnen som tar sig förbi de anatomiska barriärerna.

Inflammation stimuleras av kemiska faktorer som frigörs av skadade celler. Den utgör en fysisk barriär mot infektionsspridning och främjar läkning av skadad vävnad efter att patogenerna har avlägsnats.

Kemiska faktorer som produceras vid inflammation lockar till sig fagocyter, särskilt neutrofiler. Neutrofilerna aktiverar sedan andra delar av immunsystemet.

Komplementsystem

Komplementsystemet är en biokemisk kaskad i immunsystemet som hjälper antikroppar att rensa bort patogener eller markera dem för att förstöras av andra celler.

Kaskaden består av många plasmaproteiner som tillverkas i levern. Proteinerna arbetar tillsammans för att:

• utlöser rekrytering av inflammatoriska celler.
• märka patogener för destruktion genom att belägga deras yta.
• rubba plasmamembranet i en infekterad cell, vilket leder till cytolys av den infekterade cellen och patogenens död.
• befria kroppen från neutraliserade antigen-antikroppskomplex.

Komplementkaskaden finns hos många arter som inte är däggdjur, t.ex. växter, fåglar, fiskar och vissa arter av ryggradslösa djur.

Celler i det medfödda immunförsvaret

Alla vita blodkroppar (WBC) kallas leukocyter. Leukocyter skiljer sig från andra celler i kroppen: de fungerar som självständiga encelliga organismer. De kan röra sig fritt och fånga upp cellrester, främmande partiklar eller invaderande mikroorganismer. De produceras av blodbildande stamceller i benmärgen.

De medfödda leukocyterna omfattar: Naturliga mördarceller, mastceller, eosinofiler, basofiler och fagocytiska celler som makrofager, neutrofiler och dendritiska celler. De identifierar och eliminerar patogener som orsakar infektioner.

Mastceller

Mastceller är en typ av medfödda immunceller i bindväv och slemhinnor. De är intimt förknippade med försvaret mot patogener och sårläkning. De är också ofta förknippade med allergi och anafylaxi. När mastcellerna aktiveras släpper de snabbt ut karakteristiska granuler, som är rika på histamin och heparin, tillsammans med olika hormonella mediatorer och kemotaktiska cytokiner i omgivningen. Histamin utvidgar blodkärlen, vilket orsakar tecken på inflammation och rekryterar neutrofiler och makrofager.

Fagocyter

Ordet "fagocyt" betyder bokstavligen "ätande cell". Det är immunceller som absorberar, dvs. fagocytoserar, patogener eller partiklar. För att uppsluka en partikel eller patogen sträcker en fagocyt ut delar av sitt plasmamembran och sveper membranet runt partikeln tills den är omsluten (dvs. partikeln är nu inne i cellen). När den invaderande patogenen väl befinner sig i cellen, innesluts den i en endosom som övergår i en lysosom. Lysosomen innehåller enzymer och syror som dödar och smälter partikeln eller organismen. Fagocyter patrullerar i allmänhet i kroppen på jakt efter patogener, men de kan också reagera på en grupp mycket specialiserade molekylära signaler som produceras av andra celler, så kallade cytokiner. De fagocytiska cellerna i immunsystemet omfattar makrofager], neutrofiler och dendritiska celler.

Fagocytos av värdens egna celler är vanligt som en del av den normala vävnadsutvecklingen och underhållet av vävnaden. När värdceller dör tar fagocytiska celler bort dem från den drabbade platsen. Genom att avlägsna döda celler är fagocytos en viktig del av läkningsprocessen.

Makrofager

Makrofager är stora fagocytiska leukocyter. De kan röra sig över cellmembranet i kapillärkärl och gå mellan cellerna för att jaga invaderande patogener. Makrofager är de mest effektiva fagocyterna och kan fagocytera ett betydande antal bakterier eller andra celler eller mikrober. När bakteriemolekyler binds till receptorer på makrofagens yta triggas den att uppsluka och förstöra bakterierna. Patogener stimulerar också makrofagen att producera kemokiner, som kallar andra celler till infektionsstället.

Neutrofiler

Neutrofiler och två andra celltyper (eosinofiler och basofiler) kallas granulocyter (eftersom de har granuler i sin cytoplasma) eller polymorfonukleära celler (PMN) på grund av deras utmärkande flikiga kärnor.

Neutrofila granuler innehåller en mängd giftiga ämnen som dödar eller hämmar tillväxten av bakterier och svampar. Neutrofilernas viktigaste produkter är starka oxidationsmedel. Dessa inkluderar väteperoxid, fria syreradikaler och hypoklorit. Neutrofiler är den vanligaste typen av fagocyter, med 50-60 % av de totala cirkulerande leukocyterna. De är vanligtvis de första cellerna som anländer till platsen för en infektion. Benmärgen hos en normal frisk vuxen producerar mer än 100 miljarder neutrofiler per dag, och mer än 10 gånger så många per dag under en akut inflammation.

Dendritiska celler

Dendritiska celler (DC) är fagocytiska celler som finns i vävnader som är i kontakt med den yttre miljön, främst huden (där de ofta kallas Langerhansceller) och de inre slemhinnorna i näsa, lungor, mage och tarmar. Dendritiska celler är mycket viktiga i processen för antigenpresentation och fungerar som en länk mellan det medfödda och det adaptiva immunsystemet.

Basofiler och eosinofiler

Basofiler och eosinofiler är celler som är besläktade med neutrofilerna (se ovan). När basofiler aktiveras av ett patogen möte, frigör de histamin som är viktigt för försvaret mot parasiter och spelar en roll vid allergiska reaktioner (t.ex. astma). När de aktiveras utsöndrar eosinofiler en rad mycket giftiga proteiner och fria radikaler som dödar bakterier och parasiter. Samma kemikalier orsakar också vävnadsskador vid allergiska reaktioner. Eosinofilernas aktivering och toxinfrisättning regleras därför noga för att förhindra olämplig vävnadsförstöring.

Naturliga mördarceller

Naturliga mördarceller, eller NK-celler, är en del av det medfödda immunförsvaret som inte direkt angriper invaderande mikrober. I stället förstör NK-cellerna komprometterade värdceller, t.ex. tumörceller eller virusinfekterade celler. Det känner igen sådana celler genom ett tillstånd som kallas "missing self". Detta begrepp beskriver celler med låga nivåer av en markör på cellytan som kallas MHC I (major histocompatibility complex). Detta kan inträffa vid virusinfektioner av värdceller. De har fått namnet "natural killer" eftersom de inte behöver aktiveras för att döda celler som saknar själv.

Immunsystem hos ryggradslösa djur

Antimikrobiella peptider

Antimikrobiella peptider, eller värdförsvarspeptider, är en del av det medfödda immunsvaret. De finns i alla livsklasser. Dessa peptider är potenta antibiotika med brett spektrum. De dödar både gramnegativa och grampositiva bakterier, mykobakterier (inklusive Mycobacterium tuberculosis), höljda virus, svampar och till och med omvandlade eller cancerceller.

Havsfisk har höga halter av antimikrobiella föreningar. Tester med levande fisk visade att fiskpeptider som används i ingredienser i livsmedel och foder fungerar bra.