Układ immunologiczny (odpornościowy) – budowa i działanie

O układzie immunologicznym – decydującym o zdrowiu lub chorobie rozmawiamy z dr n. med. Alicją Bąkowską.

– O układzie odpornościowym mówi się niekiedy jako o drugim mózgu człowieka. Jest ważny, „mądry” i bardzo skomplikowany.

– Układ odpornościowy można obrazowo porównać z wojskiem, a właściwie z niezwykle uzdolnioną armią chroniącą nasz organizm przed ciągłym atakiem milionów patogenów (wirusów, bakterii, pasożytów, innych czynników obcych) i eliminującą własne, uszkodzone lub nieprawidłowe komórki.

Podobnie jak układ nerwowy ma zdolność uczenia się, zapamiętywania, reagowania na bodźce zewnętrzne, a ponadto potrafi rozpoznawać struktury obce i własne. Ściśle współpracuje z układem nerwowym i reaguje na wszelkie zaburzenia równowagi sygnalizowane przez gruczoły wydzielania wewnętrznego, tj. układ endokrynny. Jest jednym z najważniejszych systemów integracyjnych organizmu. Wraz z układem nerwowym i endokrynnym tworzy triadę zwaną siecią neuro-hormonalno-odpornościową, decydującą o stanie równowagi organizmu, o naszym zdrowiu; jest wyposażony sam w sobie w bardzo precyzyjne mechanizmy autoregulacyjne, które są nadzorowane przez specjalne komórki i wydzielane przez nie mediatory. Niewątpliwie można go nazwać „drugim mózgiem człowieka”, który swoją złożonością ciągle uczy nas pokory, skłania do badań, czasem odsłania kolejne tajemnice. Niektórzy badacze określają go mianem siódmego zmysłu.

Układ odpornościowy bardzo różni się od innych układów ustroju; składa się z niezwykle zróżnicowanych elementów, często nie stanowiących zwartych struktur. Tworzą go pierwotne ośrodkowe narządy limfoidalne – grasica, szpik kostny: narządy obwodowe – śledziona, węzły chłonne, utkania tkanki chłonnej, występujące w różnych narządach oraz pula komórek luźno rozrzuconych w tkankach, krążących w krwiobiegu i recyrkulujących pomiędzy tkankami, krwią i chłonką. Tę olbrzymią pulę komórek stanowią limfocyty i makrofagi. W reakcjach immunologicznych uczestniczą również granulocyty wielojądrzaste, kwasochłonne, zasadochłonne i komórki NK – naturalne komórki zabijające. Niezwykle ważną rolę pełnią cząsteczki biologicznie czynne, do których między innymi należą białka surowicy, swoiste i nieswoiste mediatory reakcji immunologicznych. Zatem „armia”, która nas broni jest bardzo zróżnicowana, aktywna a „żołnierze” ściśle z sobą współpracują.

Niestety, nawet najbardziej precyzyjne mechanizmy czasem zawodzą. I tak na przykład układ odpornościowy zaczyna reagować na zupełnie wydawałoby się nieszkodliwe obce substancje, takie jak pyłki traw czy sierść psa, co prowadzi do alergii. Czasem, gdy mechanizmy tolerancji ulegną zakłóceniu, obiektem ataku stają się własne antygeny zawarte w komórkach i tkankach, co prowadzi do rozwoju chorób autoimmunizacyjnych. Przykładem chorób autoimmunologicznie uwarunkowanych są: cukrzyca typu 1, stwardnienie rozsiane, niektóre choroby tarczycy, nadnerczy, choroby tkanki łącznej, niektóre postaci zapaleń wątroby i inne. Załamanie reguł odporności może mieć podłoże genetyczne lub środowiskowe i prowadzić do sytuacji, w których układ immunologiczny nie spełnia swoich funkcji obronnych, lecz działa na szkodę własnego organizmu.

– Wyróżnia się dwa rodzaje odporności: naturalną, czyli wrodzoną i nabytą, np. drogą szczepień ochronnych. Czym się charakteryzują?

– Odporność wrodzona – nieswoista to pierwsza linia obrony, w którą jesteśmy wyposażeni po narodzeniu. Stanowią ją z jednej strony bariery anatomiczne zabezpieczające przed atakiem patogenów – ciągłość naskórka, owłosienie skóry, jej odczyn pH oraz szczelność nabłonka błon śluzowych, fizjologiczne czynności mechaniczne np. przepływ łez, śliny, ruch rzęsek powierzchni błon śluzowych, perystaltyka jelit, a także obecność substancji o właściwościach bakteriobójczych np. defensyny i cekropiny zawartych np. w takich wydzielinach jak sok żołądkowy, nasienie lub bakteriostatycznych, np laktoferyna i transferyny. Dodatkowo błony śluzowe zawierają przeciwciała w klasie A immunoglobulin, które przechodzą przez komórki nabłonka i zapobiegają przyleganiu do nich bakterii. Ponadto istotną składową stanowią komórki żerne – makrofagi, granulocyty obojętnochłonne, kwasochłonne: komórki NK – naturalne komórki cytotoksyczne, a także bakterie niepatogenne – na skórze, w jamie ustnej, drogach rozrodczych i pokarmowych. Wrodzony układ odpornościowy ma zdolność do natychmiastowego rozpoznania i niszczenia wielu patogenów już przy pierwszym kontakcie. Istotnym elementem tego typu reakcji jest grupa białek zwana dopełniaczem. Układ dopełniacza sam po aktywacji powoduje lizę bakterii i ułatwia ich fagocytozę przez komórki żerne. Nieswoiste mechanizmy immunologiczne mają ograniczoną zdolność rozpoznania czynników infekcyjnych, a odpowiedź jest jakościowo taka sama niezależnie od rodzaju patogenu; nie nadąża za szybkością przemian mikroorganizmów. Stąd też została rozwinięta niezwykła strategia rozpoznawania – odporność nabyta swoista, umożliwiająca organizmowi skuteczną obronę przed prawie każdym czynnikiem obcym – związkiem organicznym istniejącym w przyrodzie lub wytworzonym przez człowieka, nawet jeśli nie zetknęliśmy się z nim nigdy przedtem. Do najbardziej znamiennych cech odporności nabytej, różniącej ją od odporności wrodzonej należą: zdolność rozpoznania antygenu, swoistość reakcji i pamięć immunologiczna, dzięki której każde przebyte zakażenie wzmacnia jej odpowiedź na następne. Podstawowymi składowymi odporności swoistej są: limfocyty T, dojrzewające w grasicy, a po jej opuszczeniu zasiedlające obwodowe węzły chłonne, uczestniczące w odpowiedzi typu komórkowego poprzez bezpośrednie wiązanie z antygenem prezentowanym im przez inną komórkę np. przeszczepu, zakażoną wirusem: wydzielające cytokiny i wyzwalające bezpośredni efekt cytotoksyczny oraz: limfocyty B, dojrzewające w szpiku lub w tkance limfatycznej związanej z błonami śluzowymi, odpowiedzialne za odpowiedź typu humoralnego, które mogą bezpośrednio wiązać antygen dzięki posiadanym receptorom bądź ulegają aktywacji i proliferacji po kooperacji z limfocytami T.

Proces proliferacji i różnicowania komórek jest regulowany przez cytokiny – cząsteczki, które są również mediatorami reakcji zapalnych i immunologicznych. Chociaż reakcje odpornościowe zachodzą głównie w tkankach limfoidalnych, to limfocyty nie czekają tam na wezwanie do akcji, lecz bezustannie krążą pomiędzy układem krwionośnym a narządami limfoidalnymi, zapewniając narządom bardzo szybki kontakt z limfocytami posiadającymi receptory dla antygenów zagrażających organizmowi.

Oczywiście wszystko nie jest tak proste. Podział na odpowiedź typu komórkowego i humoralnego jest umowny, bardzo uproszczony. W normalnych warunkach jesteśmy narażeni na działanie przeróżnych antygenów, posiadających różne cząsteczki immunogenne, zdolne do indukowania mniej lub bardziej wybiórczo różnych typów reakcji, a limfocyty T i B są doskonałymi partnerami chroniącymi nas przed intruzami.

Poznanie mechanizmów indukcji odporności swoistej zostało wykorzystane do walki z chorobami zakaźnymi poprzez powszechnie stosowane szczepienia ochronne. Skuteczność szczepionek wynika z niezwykłej pamięci układu odpornościowego – raz odparty atak pozostawia po sobie trwały ślad: przeciwciała i limfocyty zachowujące pamięć o kontakcie z antygenem chronią organizm przed następnym, niekiedy bardzo groźnym atakiem mikroorganizmów. Przebieg odpowiedzi immunologicznej na antygen można prześledzić poprzez oznaczanie stężenia swoistych przeciwciał. Po wprowadzeniu – pierwszym zetknięciu się organizmu z antygenem rozwija się odpowiedź pierwotna, po 4–5 dniach, zapoczątkowana wydzielaniem swoistych przeciwciał. Czas trwania tej odpowiedzi oraz profil wytwarzanych przeciwciał – najwięcej w klasie M, ale też w klasie A, G i E immunoglobulin, zależy od ilości wprowadzonego antygenu i drogi podania. Wytworzone przeciwciała reagują z antygenem, tworząc kompleksy immunologiczne, które zostają wyeliminowane przez komórki żerne. Stężenie przeciwciał spada. Ponowne podanie antygenu powoduje szybki wzrost stężenia przeciwciał, co wiąże się z większą liczbą komórek plazmatycznych wytwarzających swoiste przeciwciała głównie w klasie G, A lub E immunoglobulin. Jest to tak zwana odpowiedź wtórna, której podstawą jest zjawisko pamięci immunologicznej. Stąd też dobrze jest przed kolejnym podaniem szczepionki zbadać stężenie swoistych przeciwciał.

– Jaka jest współzależność obu odpornościowych układów?

– Układ odpornościowy wrodzony ściśle współpracuje z układem nabytym swoiście reagującym na określony antygen; bez ścisłej kooperacji niemożliwa jest prawidłowa odpowiedź immmunologiczna. Mechanizmy odporności nieswoistej odgrywają istotną rolę w indukcji i rozwoju odporności swoistej. To komórki żerne pochłaniają napotkany antygen, przetwarzają go na peptydy immunogenne (epitopy) i prezentują limfocytom T w kontekście antygenów zgodności tkankowej – MHC – oraz cząsteczki kostymulującej B7, a jednocześnie wytwarzają cytokiny, uczestniczące w reakcji i usuwają efekty reakcji immunologicznej. Składniki dopełniacza – składowa odporności wrodzonej – są aktywowane przez przeciwciała – cząsteczki odporności nabytej. Ponadto komórki obu typów odporności ściśle na siebie oddziałują poprzez wytwarzane mediatory chemiczne, cytokiny, chemokiny lub na drodze kontaktu bezpośredniego.

Zarówno komórki uczestniczące w odporności wrodzonej jak i nabytej mają na swej powierzchni liczne receptory powierzchniowe, z których niektóre rozpoznają mediatory chemiczne wydzielane przez komórki, inne uruchamiają funkcję fagocytozy. Tak więc oddzielne omawianie obu typów odporności ma raczej na celu zrozumienie tych zjawisk oraz ich rozróżnienie.

– Rodzą się dzieci. Jedno od pierwszych dni życia wykazuje podatność na infekcje, jest dzieckiem chorowitym, podczas gdy inne jawi się jako okaz zdrowia. Dlaczego tak się dzieje? Czy przesądza o tym natura?

– Jest to problem bardzo złożony. W ocenie stanu odpornościowego noworodka zawsze należy uwzględnić stan zdrowia matki. Bardzo ważny jest przebieg ciąży – przebyte infekcje zwłaszcza wirusowe, nadużywanie leków, używek, stan emocjonalny kobiety oczekującej na rozwiązanie. Ważne jest, czy poród odbył się o czasie, czy przedwcześnie – wszystkie składowe układu odporności rozwijają się najintensywniej w ostatnich tygodniach ciąży. Dziecko rodzi się z zaprogramowaną odpornością wrodzoną – naturalną, nieswoistą. Ponadto chronią go matczyne przeciwciała w klasie G immunoglobulin – IgG oraz czynniki ochronne, znajdujące się w mleku matki. Układ odpornościowy z czasem dojrzewa – stężenie matczynych IgG maleje, powoli wytwarzane są własne przeciwciała, mechanizmy odporności wrodzonej nabierają coraz większej dojrzałości, doskonałości i z czasem zostają wzmocnione przez skuteczną swoistą odpowiedź immunologiczną. I chociaż wydaje się, że układ odpornościowy spełnia potrzeby dziecka, to wiele matek przeżywa częste infekcje u swoich dzieci w wieku niemowlęcym i przedszkolnym, co jest dowodem na mniej skuteczną odpowiedź immunologiczną w porównaniu z osobami dorosłymi. Reakcja immunologiczna na stymulację antygenową jest również uzależniona od związku dziecka z rodzicami, sytuacji w żłobku czy w przedszkolu. W miarę udoskonalania układu odpornościowego, objawy ustępują.

Niestety, wyjątkowo rzadko zdarzają się sytuacje skrajne, gdy nawracające infekcje, zwłaszcza dróg oddechowych, moczowych czy skóry nie poddają się leczeniu. O przeżyciu dziecka decyduje wówczas specjalistyczna diagnostyka wykluczająca pierwotny niedobór odporności, wdrożenie odpowiedniego leczenia i postępowania profilaktycznego.

Pierwotne, tj. wrodzone niedobory odpornościowe stanowią bardzo zróżnicowaną grupę genetycznie uwarunkowanych zaburzeń dojrzewania i różnicowania się narządów oraz komórek układu odpornościowego, prowadzących do upośledzenia odpowiedzi immunologicznej. W zależności od stopnia dysfunkcji układu odpornościowego, przebieg i ciężkość infekcji wirusowych, bakteryjnych, grzybiczych, czy pasożytniczych jest różna. U chorych z pierwotnym niedoborem odpornościowym istnieje ryzyko rozwoju chorób autoimmunologicznych i nowotworów. Dzięki olbrzymiemu postępowi w ostatnich latach diagnostyki immunologicznej oraz badań molekularnych istnieją coraz większe możliwości wczesnego ujawniania i leczenia tych niezwykle złożonych zaburzeń odporności, będących odzwierciedleniem złożoności naszego układu immunologicznego.

– Co jest wrogiem odporności naszego organizmu, co ją osłabia?

– Na pytanie to można by odpowiedzieć bardzo krótko – cywilizacja. Około 20% mieszkańców Ziemi żyje w warunkach, stworzonych przez współczesną technikę. Łatwość przemieszczania się, życie w wielkich aglomeracjach miejskich sprzyjają narażeniu na różne czynniki chorobotwórcze, rozprzestrzenianiu się chorób groźnych dla życia (AIDS, postaci grypy, lekooporne szczepy gruźlicy), które najpierw pojawiają się w krajach rozwijających się, a potem przenoszone są w rejony wysoko uprzemysłowione. Ponadto, ciągłe dążenie do doskonałości, stres, błędy dietetyczne, zaburzenia metaboliczne, przewlekłe stosowanie wielu leków i preparatów. Do tego można jeszcze dodać katastrofy ekologiczne, zanieczyszczenie środowiska, szybką ewolucję drobnoustrojów, niedożywienie, uzależnienia, brak uśmiechu, życzliwości i wiele, wiele innych czynników, które mogą wyzwalać wtórne niedobory odporności ujawniane również u chorych z niewydolnością nerek lub wątroby.

– Czy i jak można wzmacniać odporność organizmu, jak wspomagać jego siły obronne?

– Odporności sprzyja życie w komfortowych warunkach – bez stresów, z odpowiednią dawką wypoczynku, z wewnętrzną harmonią, ze zdrową dietą bogatą w warzywa i owoce, różnorodną, bo organizmowi należy dostarczać wszystkich potrzebnych mu składników, uciekając od żywieniowych ograniczeń i skrajności. Najlepszą receptą jest umiar. Prawidłowe odżywianie jest szczególnie ważne w okresie infekcji, a także u chorych z pierwotnymi i wtórnymi niedoborami odporności. Niezwykle ważne są profilaktyczne szczepienia ochronne.

– Na rynku istnieje wiele środków, dostępnych bez recepty, reklamowanych jako podnoszące odporność.

– Skuteczność wielu z tych leków została potwierdzona obserwacjami klinicznymi, niektóre z nich poddano bardzo szczegółowym badaniom, które potwierdziły ich działanie immunomodulujące. Inne natomiast pomimo dwustuletniego stosowania nie mają precyzyjnie określonego mechanizmu działania. Ja ostrzegałabym przed nadmierną immunostymulacją lub immunomodulacją układu odpornościowego bez przeprowadzenia szczegółowych badań diagnostycznych, które są niezbędne do monitorowania takiego leczenia. Należy pamiętać, że nadmierna stymulacja może prowadzić do niekorzystnego ukierunkowania zmian w układzie odpornościowym. Występowania nawracających infekcji zwłaszcza oportunistycznych, stanów podgorączkowych, a też uczucia stałego zmęczenia nie wolno bagatelizować; może to być objaw pierwotnych lub wtórnych niedoborów odpornościowych, chorób autoimmunizacyjnych czy też nowotworu złośliwego. Należy wówczas jak najszybciej zgłosić się do Poradni Immunologii Klinicznej, gdzie zostanie przeprowadzona szczegółowa diagnostyka immunologiczna, wdrożone leczenie. To od nas w dużej mierze zależy jak będziemy się czuli.

– Dziękuję za rozmowę.

Rozmawiała Anna Jęsiak

* * *