Skip to main content
Global

17.2: חסינות מולדת

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208557

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    החולייתנים, כולל מערכת החיסון האנושית, היא מערכת מורכבת רב שכבתית להגנה מפני איומים חיצוניים ופנימיים על שלמות הגוף. ניתן לחלק את המערכת לשני סוגים של מערכות הגנה: מערכת החיסון המולדת, שאינה ספציפית לסוג מסוים של פתוגן, ומערכת החיסון האדפטיבית, שהיא ספציפית (איור\(\PageIndex{1}\)). חסינות מולדת אינה נגרמת על ידי זיהום או חיסון ותלויה בתחילה במחסומים פיזיים וכימיים הפועלים על כל הפתוגנים, המכונים לפעמים קו ההגנה הראשון. קו ההגנה השני של המערכת המולדת כולל אותות כימיים המייצרים תגובות דלקת וחום וכן גיוס תאי מגן והגנות כימיות אחרות. מערכת החיסון ההסתגלותית מעוררת תגובה ספציפית ביותר לחומרים ואורגניזמים שאינם שייכים לגוף. למערכת ההסתגלות לוקח יותר זמן להגיב ויש לה מערכת זיכרון המאפשרת לה להגיב בעוצמה רבה יותר אם הגוף יתקל מחדש בפתוגן גם שנים לאחר מכן.

    הטבלה מציגה חסינות חוליות, עם 2 עמודות למאפיינים מולדים ומסתגלים של מערכת החיסון. מערכת החיסון המולדת מחולקת עוד יותר למחסומים פיזיים ולהגנות פנימיות. תחת מחסומים פיזיים נמצאים: עור, שערות, ריסים, ממברנות ריר, הפרשות ריריות וכימיות, אנזימי עיכול בפה וחומצת קיבה. תחת הגנות פנימיות נמצאים: תגובה דלקתית, חלבונים משלימים, תאים פגוציטים ותאי רוצח טבעי (NK). בעמודה של מערכת החיסון ההסתגלותית נמצאים: נוגדנים והתגובה החיסונית ההומורלית, תגובה חיסונית מתווכת תאים ותגובת זיכרון.
    איור\(\PageIndex{1}\): ישנם שני חלקים עיקריים למערכת החיסון של החוליות. מערכת החיסון המולדת, המורכבת מחסומים פיזיים והגנות פנימיות, מגיבה לכל הפתוגנים. מערכת החיסון ההסתגלותית היא מאוד ספציפית.

    חסמים חיצוניים וכימיים

    לגוף יש מחסומים פיזיים משמעותיים בפני פתוגנים פוטנציאליים. העור מכיל את החלבון קרטין, המתנגד לכניסה פיזית לתאים. משטחי גוף אחרים, במיוחד אלה הקשורים לפתחי גוף, מוגנים על ידי הריריות. הריר הדביק מספק מלכודת פיזית לפתוגנים, ומונע את תנועתם עמוק יותר לתוך הגוף. פתחי הגוף, כמו האף והאוזניים, מוגנים על ידי שערות הלוכדות פתוגנים, ובריריות דרכי הנשימה העליונות יש ציציות המניעות ללא הרף פתוגנים הכלואים במעיל הריר עד לפה.

    העור והריריות יוצרים גם סביבה כימית העוינת מיקרואורגניזמים רבים. פני העור חומציים, המונעים צמיחת חיידקים. רוק, ריר ודמעות העין מכילים אנזים המפרק את דפנות התא החיידקי. הפרשות הקיבה יוצרות סביבה חומצית ביותר, ההורגת פתוגנים רבים הנכנסים למערכת העיכול.

    לבסוף, על פני הגוף ומערכת העיכול התחתונה יש קהילה של מיקרואורגניזמים כמו חיידקים, ארכאים ופטריות הדו-קיום מבלי לפגוע בגוף. ישנן עדויות לכך שאורגניזמים אלה מועילים מאוד למארח שלהם, נלחמים באורגניזמים הגורמים למחלות ומתחרים בהם על משאבים תזונתיים שמספק הגוף המארח. למרות הגנות אלה, פתוגנים עלולים להיכנס לגוף באמצעות שפשופים או נקבים בעור, או על ידי איסוף על משטחים ריריים במספרים גדולים המתגברים על ההגנות של ריר או ריסים.

    הגנות פנימיות

    כאשר פתוגנים נכנסים לגוף, מערכת החיסון המולדת מגיבה במגוון הגנות פנימיות. אלה כוללים את התגובה הדלקתית, פגוציטוזיס, תאי רוצח טבעיים ומערכת המשלים. תאי דם לבנים בדם ובלימפה מזהים פתוגנים כזרים לגוף. תא דם לבן גדול יותר מכדורית דם אדומה, הוא בעל גרעין ובדרך כלל מסוגל לנוע באמצעות תנועה אמבודית. מכיוון שהם יכולים לנוע בכוחות עצמם, תאי דם לבנים יכולים להשאיר את הדם לעבור לרקמות נגועות. לדוגמה, מונוציט הוא סוג של תאי דם לבנים המסתובבים בדם ובלימפה ומתפתחים למקרופאג לאחר שהוא עובר לרקמה נגועה. מקרופאג הוא תא גדול הבולע חלקיקים זרים ופתוגנים. תאי מאסט מיוצרים באותו אופן כמו תאי דם לבנים, אך בניגוד לתאי דם לבנים במחזור הדם, תאי התורן מתגוררים ברקמות חיבור ובעיקר ברקמות ריריות. הם אחראים לשחרור כימיקלים בתגובה לפגיעה גופנית. הם גם ממלאים תפקיד בתגובה האלרגית, שתידון בהמשך הפרק.

    כאשר פתוגן מוכר כזר, משתחררים כימיקלים הנקראים ציטוקינים. ציטוקין הוא שליח כימי המווסת את התמיינות התאים (צורה ותפקוד), התפשטות (ייצור) וביטוי גנים כדי לייצר מגוון תגובות חיסוניות. כ -40 סוגים של ציטוקינים קיימים בבני אדם. בנוסף לשחרור מתאי דם לבנים לאחר זיהוי פתוגנים, ציטוקינים משתחררים גם על ידי התאים הנגועים ונקשרים לתאים לא נגועים בקרבת מקום, מה שגורם לתאים אלה לשחרר ציטוקינים. לולאת משוב חיובית זו גורמת לפרץ של ייצור ציטוקינים.

    סוג אחד של ציטוקינים הפועלים מוקדם הוא האינטרפרונים, המשתחררים על ידי תאים נגועים כאזהרה לתאים לא נגועים בקרבת מקום. אינטרפרון הוא חלבון קטן המסמן זיהום ויראלי לתאים אחרים. האינטרפרונים מעוררים תאים לא נגועים לייצר תרכובות המפריעות לשכפול הנגיפי. אינטרפרונים מפעילים גם מקרופאגים ותאים אחרים.

    התגובה הדלקתית והפגוציטוזיס

    הציטוקינים הראשונים המיוצרים מעודדים דלקת, אדמומיות מקומית, נפיחות, חום וכאב. דלקת היא תגובה לטראומה פיזית, כגון חתך או מכה, גירוי כימי וזיהום על ידי פתוגנים (וירוסים, חיידקים או פטריות). האותות הכימיים המפעילים תגובה דלקתית נכנסים לנוזל החוץ -תאי וגורמים לנימים להתרחב (להתרחב) ולקירות הנימים להיות חדירים יותר, או דולפים. הסרום ותרכובות אחרות הדולפות מנימים גורמות לנפיחות באזור, מה שבתורו גורם לכאב. סוגים שונים של תאי דם לבנים נמשכים לאזור הדלקת. סוגי תאי הדם הלבנים המגיעים לאתר מודלק תלויים באופי הפגיעה או הפתוגן המדביק. לדוגמה, נויטרופיל הוא תא דם לבן שמגיע מוקדם, אשר בולע ומעכל פתוגנים. נויטרופילים הם תאי הדם הלבנים הנפוצים ביותר של מערכת החיסון (איור\(\PageIndex{2}\)). מקרופאגים עוקבים אחר נויטרופילים ומשתלטים על תפקוד הפגוציטוזיס ומעורבים ברזולוציה של אתר מודלק, בניקוי פסולת תאים ופתוגנים.

    האיור מראה נימי ליד פני העור שיש בו חתך. חיידקים חדרו לעור סביב החתך. בתגובה, תאי מסה בחלק התחתון של רקמת העור משחררים היסטמינים, ותאים דנדריטים משחררים ציטוקינים. ההיסטמינים גורמים לנימים להיות חדירים. נויטרופילים ומונוציטים יוצאים מהנימים לעור הפגוע. גם הנויטרופילים וגם המקרופאגים משחררים ציטוקינים וצורכים חיידקים על ידי פגוציטוזיס.
    איור\(\PageIndex{2}\): תאי דם לבנים (לויקוציטים) משחררים כימיקלים כדי לעורר את התגובה הדלקתית בעקבות חתך בעור.

    ציטוקינים גם שולחים משוב לתאים של מערכת העצבים כדי להביא לתסמינים הכוללים של תחושת חולה, הכוללים עייפות, כאבי שרירים ובחילה. ציטוקינים גם מעלים את טמפרטורת גוף הליבה וגורמים לחום. הטמפרטורות הגבוהות של חום מעכבות את צמיחת הפתוגנים ומזרזות את תהליכי התיקון הסלולרי. מסיבות אלה, דיכוי של חום צריך להיות מוגבל לאלה כי הם גבוהים באופן מסוכן.

    מושג בפעולה

    בדוק את הסרטון הזה בן 23 שניות, סטופ-מושן, המציג נויטרופיל שמחפש ובולע נבגי פטריות במהלך זמן שחלף של 79 דקות.

    תאי רוצח טבעיים

    לימפוציט הוא תא דם לבן המכיל גרעין גדול (איור\(\PageIndex{3}\)). רוב הלימפוציטים קשורים לתגובה החיסונית ההסתגלותית, אך תאים נגועים מזוהים ונהרסים על ידי תאי רוצח טבעיים, הלימפוציטים היחידים של מערכת החיסון המולדת. תא רוצח טבעי (NK) הוא לימפוציט שיכול להרוג תאים הנגועים בנגיפים (או תאים סרטניים). תאי NK מזהים זיהומים תוך תאיים, במיוחד מוירוסים, על ידי ביטוי שונה של מולקולות היסטו-תאימות עיקריות (MHC) I על פני השטח של תאים נגועים. מולקולות MHC Class I הן חלבונים על פני השטח של כל התאים בעלי גרעין המספקים דגימה של הסביבה הפנימית של התא בכל זמן נתון. תאים לא בריאים, בין אם נגועים או סרטניים, מציגים השלמה שונה של MHC Class I על משטחי התא שלהם.

    מיקרוגרף מציג תא עגול עם גרעין גדול התופס יותר ממחצית התא.
    איור\(\PageIndex{3}\): לימפוציטים, כגון תאי NK, מאופיינים בגרעינים הגדולים שלהם הסופגים באופן פעיל כתם רייט ולכן נראים בצבע כהה מתחת למיקרוסקופ. (אשראי: נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

    לאחר שתא NK מזהה תא נגוע או גידול, הוא גורם למוות תאי מתוכנת, או אפופטוזיס. לאחר מכן מגיעים תאים פגוציטים ומעכלים את פסולת התא שנותרה מאחור. תאי NK מסיירים כל הזמן בגוף ומהווים מנגנון יעיל לשליטה בזיהומים פוטנציאליים ולמניעת התקדמות סרטן. הסוגים השונים של תאי החיסון מוצגים באיור\(\PageIndex{4}\).

    האיור מציג מספר תאי חסינות מולדים. לתאי מאסט יש שפע של גרגירים ציטופלסמיים וגרעין לא סדיר. תאי רוצח טבעיים ונויטרופילים מלאים בגרגירים. לנויטרופילים יש גרעין רב אונות. מקרופאגים הם לא סדירים בצורתם, עם גרעין עגול.
    איור\(\PageIndex{4}\): תאים המעורבים בתגובה החיסונית המולדת כוללים תאי פיטום, תאי רוצח טבעיים ותאי דם לבנים, כגון מונוציטים, מקרופאגים ונויטרופילים.

    משלים

    מערך של כ-20 סוגי חלבונים, הנקראים מערכת השלמה, מופעל גם על ידי זיהום או פעילות התאים של מערכת החיסון האדפטיבית ומתפקד להשמדת פתוגנים חוץ-תאיים. תאי כבד ומקרופאגים מסנתזים צורות לא פעילות של חלבונים משלימים ברציפות; חלבונים אלה נמצאים בשפע בסרום הדם ומסוגלים להגיב מייד לזיהום מיקרואורגניזמים. מערכת המשלים נקראת כך מכיוון שהיא משלימה למערכת החיסון המולדת והסתגלנית. חלבוני משלים נקשרים למשטחים של מיקרואורגניזמים ונמשכים במיוחד לפתוגנים שכבר מתויגים על ידי מערכת החיסון האדפטיבית. "תיוג" זה כרוך בהתקשרות של חלבונים ספציפיים הנקראים נוגדנים (שנדונו בפירוט בהמשך) לפתוגן. כאשר הם מתחברים, הנוגדנים משנים צורה ומספקים אתר קישור לאחד מחלבוני המשלים. לאחר שחלבוני המשלים הראשונים נקשרים, מתרחש מפל של קישור ברצף ספציפי של חלבונים שבו הפתוגן הופך במהירות לציפוי בחלבוני משלים.

    חלבונים משלימים מבצעים מספר פונקציות, אחת מהן היא לשמש סמן לציון נוכחות של פתוגן לתאים פגוציטים ולשפר את הבליעה. חלבוני משלים מסוימים יכולים להתחבר לפתיחת נקבוביות בממברנות תאים מיקרוביאליים ולגרום לתמוגה של התאים.

    סיכום

    מערכת החיסון המולדת מורכבת תחילה ממחסומים פיזיים וכימיים לזיהום כולל העור והריריות והפרשותיהם, משטחים ריסים ושערות גוף. קו ההגנה השני הוא מערכת הגנה פנימית שנועדה להתמודד עם איומים פתוגניים העוקפים את המחסומים הפיזיים והכימיים של הגוף. באמצעות שילוב של תגובות תאיות ומולקולריות, מערכת החיסון המולדת מזהה את אופיו של פתוגן ומגיבה בדלקת, פגוציטוזיס, שחרור ציטוקינים, הרס על ידי תאי NK או מערכת המשלים.

    רשימת מילים

    מערכת משלימה
    מערך של כ-20 חלבונים מסיסים של מערכת החיסון המולדת המשפרים את הפגוציטוזיס, נושאים חורים בפתוגנים ומגייסים לימפוציטים
    ציטוקין
    שליח כימי המסדיר התמיינות תאים, התפשטות וביטוי גנים כדי להשפיע על תגובות חיסוניות
    דלקת
    האדמומיות, הנפיחות, החום והכאב המקומיים הנובעים מתנועת לויקוציטים דרך נימים פתוחים לאתר של זיהום
    חסינות מולדת
    חסינות המתרחשת באופן טבעי בגלל גורמים גנטיים או פיזיולוגיה, ואינה נגרמת על ידי זיהום או חיסון
    אינטרפרון
    ציטוקין המעכב שכפול ויראלי
    לימפוציטים
    סוג של תאי דם לבנים הכוללים תאי רוצח טבעיים של מערכת החיסון המולדת ותאי B ו- T של מערכת החיסון ההסתגלותית
    מקרופאג
    תא פגוציטי גדול הבולע חלקיקים זרים ופתוגנים
    מחלקת תאימות היסטוקו עיקרית (MHC) I
    קבוצת חלבונים המצויה על פני כל התאים בעלי גרעין המסמנת לתאי החיסון האם התא תקין או נגוע או סרטני; הוא גם מספק את האתרים המתאימים אליהם ניתן לטעון אנטיגנים לזיהוי על ידי לימפוציטים
    תא תורן
    ליקוציט המייצר מולקולות דלקתיות, כגון היסטמין, בתגובה לפתוגנים גדולים
    מונוציטים
    סוג של תאי דם לבנים המסתובבים בדם ובלימפה ומתבדלים למקרופאג לאחר שהוא עובר לרקמה נגועה
    תא רוצח טבעי (NK)
    לימפוציט שיכול להרוג תאים הנגועים בנגיפים או בתאי גידול
    נויטרופילים
    ליקוציט פגוציטי שבולע ומעכל פתוגנים
    תאי דם לבנים
    תא גרעיני שנמצא בדם המהווה חלק ממערכת החיסון; נקרא גם לויקוציטים

    תורמים וייחוסים