Skip to main content
Global

17.2: المناعة الفطرية

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    191289

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

    تعتبر الفقاريات، بما في ذلك الجهاز المناعي البشري، نظامًا معقدًا متعدد الطبقات للدفاع ضد التهديدات الخارجية والداخلية لسلامة الجسم. يمكن تقسيم النظام إلى نوعين من أنظمة الدفاع: الجهاز المناعي الفطري، وهو غير محدد تجاه نوع معين من مسببات الأمراض، ونظام المناعة التكيفي، وهو محدد (الشكل\(\PageIndex{1}\)). لا تنتج المناعة الفطرية عن العدوى أو التطعيم وتعتمد في البداية على الحواجز الفيزيائية والكيميائية التي تعمل على جميع مسببات الأمراض، والتي تسمى أحيانًا خط الدفاع الأول. يشمل خط الدفاع الثاني للنظام الفطري إشارات كيميائية تنتج استجابات للالتهاب والحمى بالإضافة إلى تعبئة الخلايا الواقية والدفاعات الكيميائية الأخرى. يقوم الجهاز المناعي التكيفي باستجابة محددة للغاية للمواد والكائنات الحية التي لا تنتمي إلى الجسم. يستغرق النظام التكيفي وقتًا أطول للاستجابة ولديه نظام ذاكرة يسمح له بالاستجابة بكثافة أكبر في حالة عودة الجسم إلى مواجهة العامل الممرض حتى بعد سنوات.

    يوضِّح الجدول مناعة الفقاريات، ويحتوي على عمودين لخصائص الجهاز المناعي الفطرية والتكيفية. ينقسم الجهاز المناعي الفطري أيضًا إلى حواجز مادية ودفاعات داخلية. تحت الحواجز المادية: الجلد والشعر والأهداب والأغشية المخاطية والمخاط والإفرازات الكيميائية والإنزيمات الهضمية في الفم وحمض المعدة. تحت الدفاعات الداخلية هي: الاستجابة الالتهابية والبروتينات التكميلية والخلايا البلعمية والخلايا القاتلة الطبيعية (NK). في عمود الجهاز المناعي التكيفي توجد: الأجسام المضادة والاستجابة المناعية الخلطية والاستجابة المناعية الخلوية واستجابة الذاكرة.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): هناك جزئين رئيسيين لجهاز المناعة للفقاريات. يستجيب جهاز المناعة الفطري، الذي يتكون من حواجز مادية ودفاعات داخلية، لجميع مسببات الأمراض. نظام المناعة التكيفي محدد للغاية.

    الحواجز الخارجية والكيميائية

    لدى الجسم حواجز مادية كبيرة أمام مسببات الأمراض المحتملة. يحتوي الجلد على بروتين الكيراتين، الذي يقاوم الدخول المادي إلى الخلايا. أما أسطح الجسم الأخرى، وخاصة تلك المرتبطة بفتحات الجسم، فهي محمية بالأغشية المخاطية. يوفر المخاط اللزج فخًا ماديًا لمسببات الأمراض، مما يمنع حركتها بشكل أعمق في الجسم. فتحات الجسم، مثل الأنف والأذنين، محمية بالشعر الذي يلتقط مسببات الأمراض، والأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي العلوي لها أهداب تنقل باستمرار مسببات الأمراض العالقة في طبقة المخاط إلى الفم.

    يخلق الجلد والأغشية المخاطية أيضًا بيئة كيميائية معادية للعديد من الكائنات الحية الدقيقة. سطح الجلد حمضي مما يمنع نمو البكتيريا. يحتوي اللعاب والمخاط ودموع العين على إنزيم يكسر جدران الخلايا البكتيرية. تخلق إفرازات المعدة بيئة حمضية للغاية تقتل العديد من مسببات الأمراض التي تدخل الجهاز الهضمي.

    أخيرًا، يحتوي سطح الجسم والجهاز الهضمي السفلي على مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والعرايا والفطريات التي تتعايش دون الإضرار بالجسم. هناك أدلة على أن هذه الكائنات الحية مفيدة للغاية لمضيفها، حيث تحارب الكائنات الحية المسببة للأمراض وتتفوق عليها على الموارد الغذائية التي يوفرها الجسم المضيف. على الرغم من هذه الدفاعات، قد تدخل مسببات الأمراض الجسم من خلال سحجات الجلد أو الثقوب، أو عن طريق التجمع على الأسطح المخاطية بأعداد كبيرة تتغلب على حماية المخاط أو الأهداب.

    الدفاعات الداخلية

    عندما تدخل مسببات الأمراض الجسم، يستجيب الجهاز المناعي الفطري بمجموعة متنوعة من الدفاعات الداخلية. وتشمل هذه الاستجابة الالتهابية، والبلعمة، والخلايا القاتلة الطبيعية، والنظام التكميلي. تتعرف خلايا الدم البيضاء في الدم واللمف على مسببات الأمراض على أنها غريبة على الجسم. تكون خلايا الدم البيضاء أكبر من خلية الدم الحمراء، وهي نواة، وعادة ما تكون قادرة على الحركة باستخدام الحركة الأميبية. نظرًا لأنها يمكن أن تتحرك من تلقاء نفسها، يمكن لخلايا الدم البيضاء أن تترك الدم للذهاب إلى الأنسجة المصابة. على سبيل المثال، الخلايا الأحادية هي نوع من خلايا الدم البيضاء التي تدور في الدم واللمف وتتطور إلى بلاعم بعد انتقالها إلى الأنسجة المصابة. البلاعم عبارة عن خلية كبيرة تبتلع الجسيمات الأجنبية ومسببات الأمراض. يتم إنتاج الخلايا البدينة بنفس طريقة إنتاج خلايا الدم البيضاء، ولكن على عكس خلايا الدم البيضاء المتداولة، تستقر الخلايا البدينة في الأنسجة الضامة وخاصة الأنسجة المخاطية. إنهم مسؤولون عن إطلاق المواد الكيميائية استجابة للإصابة الجسدية. كما أنها تلعب دورًا في الاستجابة التحسسية، والتي ستتم مناقشتها لاحقًا في الفصل.

    عندما يتم التعرف على العامل الممرض كأجنبي، يتم إطلاق مواد كيميائية تسمى السيتوكينات. السيتوكين هو ناقل كيميائي ينظم تمايز الخلايا (الشكل والوظيفة)، والانتشار (الإنتاج)، والتعبير الجيني لإنتاج مجموعة متنوعة من الاستجابات المناعية. يوجد ما يقرب من 40 نوعًا من السيتوكينات في البشر. بالإضافة إلى إطلاقها من خلايا الدم البيضاء بعد التعرف على مسببات الأمراض، يتم إطلاق السيتوكينات أيضًا بواسطة الخلايا المصابة وترتبط بالخلايا القريبة غير المصابة، مما يحفز تلك الخلايا على إطلاق السيتوكينات. تؤدي حلقة التغذية الراجعة الإيجابية هذه إلى زيادة إنتاج السيتوكين.

    إحدى فئات السيتوكينات المبكرة المفعول هي الإنترفيرون، الذي تطلقه الخلايا المصابة كتحذير للخلايا القريبة غير المصابة. الإنترفيرون هو بروتين صغير يشير إلى عدوى فيروسية للخلايا الأخرى. تحفز الإنترفيرون الخلايا غير المصابة لإنتاج مركبات تتداخل مع تكاثر الفيروس. تعمل الإنترفيرون أيضًا على تنشيط البلاعم والخلايا الأخرى.

    الاستجابة الالتهابية والبلعمة

    تحفز السيتوكينات الأولى التي يتم إنتاجها الالتهاب والاحمرار الموضعي والتورم والحرارة والألم. الالتهاب هو استجابة للصدمة الجسدية، مثل الجرح أو الضربة، والتهيج الكيميائي، والعدوى بمسببات الأمراض (الفيروسات أو البكتيريا أو الفطريات). تدخل الإشارات الكيميائية التي تحفز الاستجابة الالتهابية السائل خارج الخلية وتتسبب في تمدد الشعيرات الدموية (التمدد) وتصبح جدران الشعيرات الدموية أكثر نفاذية أو تسربًا. يتسبب المصل والمركبات الأخرى المتسربة من الشعيرات الدموية في تورم المنطقة، مما يؤدي بدوره إلى الشعور بالألم. تنجذب أنواع مختلفة من خلايا الدم البيضاء إلى منطقة الالتهاب. تعتمد أنواع خلايا الدم البيضاء التي تصل إلى موقع ملتهب على طبيعة الإصابة أو الممرض المصاب. على سبيل المثال، العدلات هي خلية دم بيضاء تصل مبكرًا وتبتلع مسببات الأمراض وتهضمها. العدلات هي أكثر خلايا الدم البيضاء وفرة في الجهاز المناعي (الشكل\(\PageIndex{2}\)). تتبع البلاعم العدلات وتتولى وظيفة البلعمة وتشارك في حل الموقع الملتهب وتنظيف بقايا الخلايا ومسببات الأمراض.

    يُظهر الرسم التوضيحي شعرية بالقرب من سطح الجلد بها جرح. اخترقت البكتيريا الجلد حول الجرح. واستجابة لذلك، تطلق خلايا الكتلة في الجزء السفلي من أنسجة الجلد الهيستامين، وتطلق الخلايا الجذعية السيتوكينات. تتسبب الهيستامين في أن تصبح الشعيرات الدموية قابلة للنفاذ. تخرج العدلات والخلايا الأحادية من الشعيرات الدموية إلى الجلد التالف. تطلق كل من العدلات والبلاعم السيتوكينات وتستهلك البكتيريا عن طريق البلعمة.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): تطلق خلايا الدم البيضاء (كريات الدم البيضاء) مواد كيميائية لتحفيز الاستجابة الالتهابية بعد قطع الجلد.

    ترسل السيتوكينات أيضًا ملاحظات إلى خلايا الجهاز العصبي لإحداث الأعراض العامة للشعور بالمرض، والتي تشمل الخمول وآلام العضلات والغثيان. تزيد السيتوكينات أيضًا من درجة حرارة الجسم الأساسية، مما يسبب الحمى. تمنع درجات الحرارة المرتفعة للحمى نمو مسببات الأمراض وتسريع عمليات الإصلاح الخلوي. لهذه الأسباب، يجب أن يقتصر قمع الحمى على تلك المرتفعة بشكل خطير.

    مفهوم في العمل

    شاهد هذا الفيديو الذي يستغرق 23 ثانية ويوقف الحركة ويعرض العدلات التي تبحث عن جراثيم الفطريات وتبتلعتها خلال فترة زمنية منقضية تبلغ 79 دقيقة.

    خلايا قاتلة طبيعية

    الخلايا الليمفاوية هي خلية دم بيضاء تحتوي على نواة كبيرة (الشكل\(\PageIndex{3}\)). ترتبط معظم الخلايا الليمفاوية بالاستجابة المناعية التكيفية، ولكن يتم التعرف على الخلايا المصابة وتدميرها بواسطة الخلايا القاتلة الطبيعية، وهي الخلايا الليمفاوية الوحيدة في جهاز المناعة الفطري. الخلية القاتلة الطبيعية (NK) هي خلية ليمفاوية يمكنها قتل الخلايا المصابة بالفيروسات (أو الخلايا السرطانية). تحدد خلايا NK العدوى داخل الخلايا، خاصة من الفيروسات، من خلال التعبير المتغير عن جزيئات فئة التوافق النسيجي الرئيسية (MHC) I على سطح الخلايا المصابة. جزيئات MHC من الفئة الأولى هي بروتينات على أسطح جميع الخلايا النووية التي توفر عينة من البيئة الداخلية للخلية في أي وقت. تعرض الخلايا غير الصحية، سواء كانت مصابة أو سرطانية، مكمل MHC I المعدل على أسطح خلاياها.

    يُظهر التصوير المجهري خلية مستديرة ذات نواة كبيرة تشغل أكثر من نصف الخلية.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): تتميز الخلايا الليمفاوية، مثل خلايا NK، بنواتها الكبيرة التي تمتص بقع رايت بشكل فعال وبالتالي تظهر بلون داكن تحت المجهر. (مصدر: بيانات شريط القياس من مات راسل)

    بعد أن تكتشف الخلية NK خلية مصابة أو ورمية، فإنها تؤدي إلى موت الخلايا المبرمج أو موت الخلايا المبرمج. ثم تأتي الخلايا البلعمية وتهضم بقايا الخلايا المتبقية وراءها. تقوم خلايا NK بدوريات مستمرة في الجسم وهي آلية فعالة للسيطرة على العدوى المحتملة ومنع تطور السرطان. تظهر الأنواع المختلفة من الخلايا المناعية في الشكل\(\PageIndex{4}\).

    يوضح الرسم التوضيحي العديد من خلايا المناعة الفطرية. تحتوي الخلايا البدينة على وفرة من الحبيبات السيتوبلازمية ونواة غير منتظمة. تمتلئ الخلايا القاتلة الطبيعية والعدلات بالحبيبات. تحتوي العدلات على نواة متعددة الفصوص. البلاعم غير منتظمة الشكل وذات نواة مستديرة.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): تشمل الخلايا المشاركة في الاستجابة المناعية الفطرية الخلايا البدينة والخلايا القاتلة الطبيعية وخلايا الدم البيضاء، مثل الخلايا الأحادية والبلاعم والعدلات.

    تكملة

    يتم أيضًا تنشيط مجموعة من 20 نوعًا تقريبًا من البروتينات، تسمى النظام التكميلي، عن طريق العدوى أو نشاط خلايا الجهاز المناعي التكيفي ووظائفها لتدمير مسببات الأمراض خارج الخلية. تقوم خلايا الكبد والبلاعم بتجميع الأشكال غير النشطة من البروتينات التكميلية باستمرار؛ هذه البروتينات وفيرة في مصل الدم وقادرة على الاستجابة الفورية للكائنات الحية الدقيقة التي تصيب. تم تسمية النظام التكميلي بهذا الاسم لأنه مكمل لجهاز المناعة الفطري والتكيفي. ترتبط البروتينات التكميلية بأسطح الكائنات الحية الدقيقة وتنجذب بشكل خاص إلى مسببات الأمراض التي تم تمييزها بالفعل بواسطة جهاز المناعة التكيفي. يتضمن هذا «الوسم» ربط بروتينات معينة تسمى الأجسام المضادة (تمت مناقشتها بالتفصيل لاحقًا) بمسببات الأمراض. عند الالتصاق، يتغير شكل الأجسام المضادة مما يوفر موقعًا ملزمًا لأحد البروتينات التكميلية. بعد ربط البروتينات التكميلية القليلة الأولى، يتبع ذلك سلسلة من الارتباط في تسلسل محدد من البروتينات حيث يصبح العامل الممرض سريعًا مغلفًا بالبروتينات التكميلية.

    تؤدي البروتينات التكميلية العديد من الوظائف، إحداها هي أن تكون بمثابة علامة تشير إلى وجود عامل ممرض للخلايا البلعمية وتعزيز الابتلاع. يمكن أن تتحد بعض البروتينات التكميلية لفتح المسام في أغشية الخلايا الميكروبية وتسبب تحلل الخلايا.

    ملخص

    يتكون الجهاز المناعي الفطري أولاً من الحواجز الفيزيائية والكيميائية للعدوى بما في ذلك الجلد والأغشية المخاطية وإفرازاتها والأسطح الهدبية وشعر الجسم. خط الدفاع الثاني هو نظام دفاع داخلي مصمم لمواجهة التهديدات المسببة للأمراض التي تتجاوز الحواجز الفيزيائية والكيميائية للجسم. باستخدام مزيج من الاستجابات الخلوية والجزيئية، يحدد الجهاز المناعي الفطري طبيعة العامل الممرض ويستجيب بالالتهاب أو البلعمة أو إطلاق السيتوكين أو التدمير بواسطة خلايا NK أو النظام التكميلي.

    مسرد المصطلحات

    نظام مكمل
    مجموعة من حوالي 20 بروتينًا قابلًا للذوبان في الجهاز المناعي الفطري تعمل على تعزيز البلعمة وحفر الثقوب في مسببات الأمراض وتجنيد الخلايا الليمفاوية
    السيتوكين
    رسول كيميائي ينظم تمايز الخلايا والانتشار والتعبير الجيني للتأثير على الاستجابات المناعية
    التهاب
    الاحمرار الموضعي والتورم والحرارة والألم الناتج عن حركة كريات الدم البيضاء من خلال الشعيرات الدموية المفتوحة إلى موقع العدوى
    مناعة فطرية
    مناعة تحدث بشكل طبيعي بسبب العوامل الوراثية أو علم وظائف الأعضاء، ولا تنتج عن العدوى أو التطعيم
    انترفيرون
    السيتوكين الذي يمنع تكاثر الفيروس
    خلية لمفاوية
    نوع من خلايا الدم البيضاء التي تشمل الخلايا القاتلة الطبيعية لجهاز المناعة الفطري وخلايا B و T في الجهاز المناعي التكيفي
    البلاعم
    خلية بلعمية كبيرة تبتلع الجسيمات الأجنبية ومسببات الأمراض
    فئة التوافق النسيجي الرئيسية (MHC I)
    مجموعة من البروتينات الموجودة على سطح جميع الخلايا النووية التي تشير إلى الخلايا المناعية سواء كانت الخلية طبيعية أو مصابة أو سرطانية؛ كما أنها توفر المواقع المناسبة التي يمكن تحميل المستضدات فيها للتعرف عليها من قبل الخلايا الليمفاوية
    الخلية البدينة
    خلية بيضاء تنتج جزيئات التهابية، مثل الهيستامين، استجابة لمسببات الأمراض الكبيرة
    أحادية الخلية
    نوع من خلايا الدم البيضاء التي تدور في الدم واللمف وتتحول إلى بلاعم بعد انتقالها إلى الأنسجة المصابة
    خلية قاتلة طبيعية (NK)
    خلية لمفاوية يمكنها قتل الخلايا المصابة بالفيروسات أو الخلايا السرطانية
    العدلة
    خلية بيضاء بلعمية تبتلع وتهضم مسببات الأمراض
    خلية دم بيضاء
    خلية نووية موجودة في الدم وهي جزء من الجهاز المناعي؛ وتسمى أيضًا كريات الدم البيضاء

    المساهمون والصفات