42.1: Majibu ya Kinga ya Kinga

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza vikwazo vya kinga vya kimwili na kemikali
• Eleza majibu ya kinga ya haraka na yaliyotokana na kinga
• Kujadili seli asili muuaji
• Eleza kuu histocompatibility darasa I mole
• Muhtasari jinsi protini katika mfumo inayosaidia kazi kuharibu vimelea vya ziada

Mfumo wa kinga hujumuisha majibu ya kinga ya innate na yanayofaa. Kinga ya innate hutokea kiasili kwa sababu ya mambo ya maumbile au fiziolojia; haiingizwi na maambukizi au chanjo lakini inafanya kazi ili kupunguza mzigo wa kazi kwa majibu ya kinga inayoweza kubadilika. Wote innate na adaptive ngazi ya majibu ya kinga kuhusisha protini siri, receptor-mediated ishara, na nje kiini kwa kiini mawasiliano. Mfumo wa kinga wa innate uliendelezwa mapema katika mageuzi ya wanyama, takribani miaka bilioni iliyopita, kama jibu muhimu kwa maambukizi. Kinga ya innate ina idadi ndogo ya malengo maalum: tishio lolote la pathogenic husababisha mlolongo thabiti wa matukio ambayo yanaweza kutambua aina ya pathojeni na ama kufuta maambukizi kwa kujitegemea au kuhamasisha majibu maalumu ya kinga ya kinga. Kwa mfano, machozi na siri za kamasi zina vyenye mambo ya microbicidal.

Vikwazo vya kimwili na Kemikali

Kabla ya sababu yoyote ya kinga husababishwa, ngozi hufanya kazi kama kizuizi kinachoendelea, kisichoweza kuambukizwa kwa vimelea vinavyoweza kuambukiza. Pathogens huuawa au kuingizwa kwenye ngozi kwa kukausha (kukausha nje) na kwa asidi ya ngozi. Aidha, microorganisms manufaa ambayo coexist juu ya ngozi kushindana na kuvamia vimelea, kuzuia maambukizi. Mikoa ya mwili ambayo haijalindwa na ngozi (kama vile macho na utando wa kamasi) huwa na mbinu mbadala za ulinzi, kama vile machozi na secretions za kamasi ambazo hupiga mtego na suuza vimelea, na cilia katika vifungu vya pua na njia ya upumuaji inayosuuza kamasi na vimelea nje ya mwili. Katika mwili wote ni ulinzi mwingine, kama vile pH ya chini ya tumbo (ambayo huzuia ukuaji wa vimelea), protini za damu ambazo hufunga na kuvuruga utando wa seli za bakteria, na mchakato wa kukojoa (ambayo hupunguza vimelea kutoka njia ya mkojo).

Licha ya vikwazo hivi, vimelea vinaweza kuingia mwili kwa njia ya abrasions ya ngozi au punctures, au kwa kukusanya kwenye nyuso za mucosal kwa idadi kubwa ambazo zinashinda kamasi au cilia. Vimelea vingine vimebadilisha taratibu maalum zinazowawezesha kushinda vikwazo vya kimwili na kemikali. Wakati vimelea vinaingia mwili, mfumo wa kinga wa innate hujibu kwa kuvimba, ugonjwa wa pathogen, na usiri wa mambo ya kinga na protini.

Utambuzi wa pathogen

Maambukizi yanaweza kuwa intracellular au extracellular, kulingana na pathogen. Virusi vyote huambukiza seli na kuiga ndani ya seli hizo (intracellularly), ambapo bakteria na vimelea vingine vinaweza kuiga intracellularly au extracellularly, kulingana na aina. Mfumo wa kinga wa innate lazima ujibu ipasavyo: kwa kutambua pathogen ya ziada na/au kwa kutambua seli za jeshi ambazo tayari zimeambukizwa. Wakati pathogen inapoingia mwili, seli katika damu na lymph hugundua mifumo maalum ya Masi inayohusishwa na pathogen (PAMPs) kwenye uso wa pathogen. PAMPs ni kabohaidreti, polipeptidi, na asidi ya nucleic “saini” ambazo zinaonyeshwa na virusi, bakteria, na vimelea lakini ambazo hutofautiana na molekuli kwenye seli za jeshi. mfumo wa kinga ina seli maalum, ilivyoelezwa katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\) na inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\), na receptors kwamba kutambua PAMPs hizi. Macrophage ni kiini kikubwa cha phagocytic ambacho huingiza chembe za kigeni na vimelea. Macrophages kutambua PAMPs kupitia receptors ya utambuzi wa muundo wa ziada (PRRs). PRRs ni molekuli kwenye macrophages na seli za dendritic ambazo zinawasiliana na mazingira ya nje. Monocyte ni aina ya seli nyeupe ya damu ambayo huzunguka katika damu na lymph na kutofautisha katika macrophages baada ya kuhamia katika tishu zilizoambukizwa. Seli za dendritic hufunga saini za Masi ya vimelea na kukuza uharibifu wa pathogen na uharibifu. Vipokezi vya Toll-kama (TLRs) ni aina ya PRR inayotambua molekuli ambazo zinashirikiwa na vimelea lakini zinaweza kutofautishwa na molekuli za jeshi). TLRs zipo katika uti wa mgongo pamoja na uti wa mgongo, na huonekana kuwa moja ya vipengele vya kale vya mfumo wa kinga. TLR pia zimetambuliwa katika mfumo wa neva wa mamalia.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Tabia na eneo la seli zinazohusika katika mfumo wa kinga ya innate zinaelezwa. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NIH)

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Seli za damu ni pamoja na (1) monocytes, (2) lymphocytes, (3) neutrophils, (4) seli nyekundu za damu, na (5) sahani. Kumbuka maumbile sawa ya leukocytes (1, 2, 3). (mikopo: muundo wa kazi na Bruce Wetzel, Harry Schaefer, NCI; data ya wadogo kutoka Matt Russell)

Cytokine kutolewa kuathiri

Kufungwa kwa PRRs na PAMPs husababisha kutolewa kwa cytokines, ambayo inaashiria kuwa pathogen iko na inahitaji kuharibiwa pamoja na seli zozote zilizoambukizwa. Cytokine ni mjumbe wa kemikali ambayo inasimamia upambanuzi wa seli (fomu na kazi), kuenea (uzalishaji), na kujieleza kwa jeni kuathiri majibu ya kinga. Angalau aina 40 za saitokini zipo katika binadamu zinazotofautiana katika suala la aina ya seli inayozalisha, aina ya seli inayoitikia, na mabadiliko wanayoyazalisha. Aina moja cytokine, interferon, inaonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{3}\).

Aina moja ya cytokines ni interleukin (IL), hivyo jina lake kwa sababu wao kupatanisha mwingiliano kati ya leukocytes (seli nyeupe za damu). Interleukins wanahusika katika kuunganisha majibu ya kinga ya innate na adaptive. Mbali na kutolewa kwenye seli baada ya utambuzi wa PAMP, cytokines hutolewa na seli zilizoambukizwa ambazo hufunga kwa seli zilizo karibu zisizoambukizwa na kushawishi seli hizo kutolewa kwa cytokines, ambayo husababisha kupasuka kwa cytokini.

Darasa la pili la cytokines ya mapema ni interferons, ambayo hutolewa na seli zilizoambukizwa kama onyo kwa seli zilizo karibu zisizoambukizwa. Moja ya kazi za interferon ni kuzuia replication ya virusi. Pia wana kazi nyingine muhimu, kama vile ufuatiliaji wa tumor. Interferons kazi kwa kuashiria seli jirani uninfected kuharibu RNA na kupunguza protini awali, kuashiria seli jirani kuambukizwa kupitia apoptosis (iliyowekwa kiini kifo), na kuamsha seli kinga.

Kwa kukabiliana na interferons, seli zisizoambukizwa hubadilisha usemi wao wa jeni, ambayo huongeza upinzani wa seli kwa maambukizi. Athari moja ya kujieleza kwa jeni ya interferon ni awali ya protini ya seli iliyopungua. Seli zilizoambukizwa virusi huzalisha virusi zaidi kwa kuunganisha kiasi kikubwa cha protini za virusi. Hivyo, kwa kupunguza awali ya protini, kiini kinakuwa sugu kwa maambukizi ya virusi.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Interferons ni cytokines zinazotolewa na seli iliyoambukizwa na virusi. Jibu la seli za jirani kwa interferon husaidia kuzuia maambukizi.

Phagocytosis na Kuvimba

Sitokinini za kwanza kuzalishwa zinaathiri uchochezi; yaani, zinahamasisha kuvimba, uwekaji wa kienyeji, uvimbe, joto, na maumivu yanayotokana na harakati za leukocytes na maji kwa njia ya kapilari zinazozidi kupenyeka kwenye tovuti ya maambukizi. Idadi ya leukocytes inayofika kwenye tovuti ya maambukizi inategemea asili ya pathogen inayoambukiza. Macrophages zote mbili na seli za dendritic zinajumuisha vimelea na uchafu wa seli kupitia phagocytosis. Neutrophil pia ni leukocyte ya phagocytic ambayo huingiza na hupunguza vimelea. Neutrophils, iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{1}\), ni leukocytes nyingi zaidi za mfumo wa kinga. Neutrophils zina kiini kilicho na lobes mbili hadi tano, na zina vyenye organelles, inayoitwa lysosomes, ambayo huchimba vimelea vilivyojaa. Eosinofili ni leukocyte inayofanya kazi na eosinofili nyingine kuzunguka vimelea; inashiriki katika majibu ya mzio na katika ulinzi dhidi ya helminthes (minyoo ya vimelea).

Neutrophils na eosinofili ni leukocytes muhimu hasa zinazoingiza vimelea vikubwa, kama vile bakteria na fungi. Kiini cha mlingoti ni leukocyte inayozalisha molekuli za uchochezi, kama vile histamine, kwa kukabiliana na vimelea vikubwa. Basophil ni leukocyte ambayo, kama neutrophil, hutoa kemikali ili kuchochea majibu ya uchochezi kama ilivyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{4}\). Basophils pia huhusika katika majibu ya mishipa na hypersensitivity na kushawishi aina maalum za majibu ya uchochezi. Eosinophil na basophil huzalisha wapatanishi wa ziada wa uchochezi ili kuajiri leukocytes zaidi. Mitikio ya kinga ya hypersensitive kwa antijeni zisizo na madhara, kama vile katika poleni, mara nyingi huhusisha kutolewa kwa histamine na basophils na seli za mast.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Kwa kukabiliana na kukata, seli za mast hutoa histamines zinazosababisha capillaries karibu kupanua. Neutrophils na monocytes huondoka capillaries. Monocytes kukomaa katika macrophages. Neutrophils, seli za dendritic na macrophages hutoa kemikali ili kuchochea majibu ya uchochezi. Neutrophils na macrophages pia hutumia bakteria ya kuvamia na phagocytosis.

Cytokines pia hutuma maoni kwa seli za mfumo wa neva ili kuleta dalili za jumla za kujisikia mgonjwa, ambazo ni pamoja na uthabiti, maumivu ya misuli, na kichefuchefu. Madhara haya huenda yamebadilika kwa sababu dalili zinahamasisha mtu binafsi kupumzika na kuwazuia wasieneze maambukizi kwa wengine. Cytokines pia huongeza joto la mwili la msingi, na kusababisha homa, ambayo husababisha ini kuzuia chuma kutoka kwa damu. Bila chuma, vimelea fulani, kama vile bakteria fulani, hawawezi kuiga; hii inaitwa kinga ya lishe.

asili muuaji seli

Lymphocytes ni leukocytes kwamba ni histologically zinazotambulika na kubwa, giza madoa kiini yao; wao ni seli ndogo na cytoplasm kidogo sana, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{5}\). Seli zilizoambukizwa zinatambuliwa na kuharibiwa na seli za muuaji wa asili (NK), lymphocytes ambazo zinaweza kuua seli zilizoambukizwa na virusi au seli za tumor (seli zisizo za kawaida zinazogawanya bila kudhibitiwa na kuvamia tishu nyingine). Seli za T na seli B za mfumo wa kinga inayofaa pia huwekwa kama lymphocytes. Seli za T ni lymphocytes ambazo zinakua katika tezi ya thymus, na seli B ni lymphocytes ambazo zinakua katika uboho wa mfupa. NK seli kutambua maambukizi intracellular, hasa kutokana na virusi, na kujieleza kubadilishwa ya darasa kuu histocompatibility (MHC) I molekuli juu ya uso wa seli kuambukizwa. MHC I molekuli ni protini juu ya nyuso za seli zote nucleated, hivyo wao ni chache juu ya seli nyekundu za damu na platelets ambayo si nucleated. Kazi ya molekuli ya MHC I ni kuonyesha vipande vya protini kutoka kwa mawakala wa kuambukiza ndani ya seli hadi seli za T; seli zenye afya zitapuuzwa, wakati “zisizo za kujitegemea” au protini za kigeni zitashambuliwa na mfumo wa kinga. Molekuli ya MHC II hupatikana hasa kwenye seli zenye antigens (“protini zisizo za kujitegemea”) na kwenye lymphocytes. MHC II molekuli kuingiliana na msaidizi T-seli kusababisha sahihi mwitikio wa kinga, ambayo ni pamoja na majibu ya uchochezi.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Lymphocytes, kama vile seli za NK, zinajulikana na nuclei zao kubwa ambazo zinachukua kikamilifu Wright stain na hivyo huonekana rangi nyeusi chini ya darubini.

Kiini kilichoambukizwa (au kiini cha tumor) kwa kawaida hakiwezi kuunganisha na kuonyesha molekuli za MHC I ipasavyo. Rasilimali za metabolic za seli zilizoambukizwa na virusi vingine huzalisha protini zinazoingilia kati ya usindikaji wa MHC I na/au usafirishaji kwenye uso wa seli. MHC I iliyopunguzwa kwenye seli za jeshi hutofautiana kutoka kwa virusi hadi virusi na matokeo kutoka kwa inhibitors hai zinazozalishwa na virusi. Utaratibu huu unaweza kumaliza mwenyeji MHC I molekuli juu ya uso wa seli, ambayo NK seli kuchunguza kama “mbaya” au “isiyo ya kawaida” wakati wa kutafuta seli MHC I molekuli. Vile vile, kwa kiasi kikubwa kubadilika jeni kujieleza ya seli tumor inaongoza kwa kujieleza ya deformed sana au haipo MHC I molekuli kwamba pia ishara “mbaya” au “isiyo ya kawaida.”

Seli za NK daima zinafanya kazi; mwingiliano na molekuli ya kawaida ya MHC I kwenye kiini cha afya huzima mlolongo wa mauaji, na kiini cha NK kinaendelea. Baada ya kiini cha NK hutambua kiini kilichoambukizwa au tumor, cytoplasm yake inaficha CHEMBE zikiwemo ya perforin, protini yenye uharibifu ambayo inajenga pore katika kiini cha lengo. Granzymes hutolewa pamoja na perforin katika synapse ya immunological. Granzyme ni protease ambayo huchimba protini za seli na inasababisha kiini kilicholengwa kufanyiwa kifo cha seli kilichopangwa, au apoptosis. Seli za phagocytic kisha kuchimba uchafu wa seli ulioachwa nyuma. NK seli ni daima doria mwili na ni utaratibu madhubuti kwa ajili ya kudhibiti maambukizi uwezo na kuzuia maendeleo ya kansa.

Kukamilisha

Aina ya takriban 20 aina ya protini za mumunyifu, inayoitwa mfumo wa kuimarisha, kazi za kuharibu vimelea vya ziada. Viini vya ini na macrophages huunganisha protini zinazosaidia kuendelea; protini hizi ni nyingi katika seramu ya damu na zina uwezo wa kukabiliana mara moja kwa kuambukiza microorganisms. Mfumo wa kuongezea ni jina lake kwa sababu ni nyongeza kwa majibu ya antibody ya mfumo wa kinga ya adaptive. Protini zinazosaidia hufunga kwenye nyuso za microorganisms na huvutiwa hasa na vimelea ambavyo tayari vimefungwa na antibodies. Binding ya protini inayosaidia hutokea katika mlolongo maalum na yenye umewekwa, na kila protini mfululizo kuwa ulioamilishwa na cleavage na/au mabadiliko ya kimuundo ikiwa juu ya kisheria ya protini iliyotangulia (s). Baada ya protini za kwanza zinazosaidia kumfunga, msimu wa matukio ya kumfunga mfululizo hufuata ambayo pathogen inakuwa imefunikwa haraka katika protini zinazosaidia.

Protini zinazosaidia hufanya kazi kadhaa. Protini hutumika kama alama ya kuonyesha uwepo wa pathogen kwa seli za phagocytic, kama vile macrophages na seli B, na kuongeza engulfment; mchakato huu huitwa opsonization. Protini fulani zinazosaidia zinaweza kuchanganya kuunda mashambulizi ya mashambulizi ambayo hufungua pores katika membrane za seli za microbial. Miundo hii huharibu vimelea kwa kusababisha yaliyomo yao kuvuja, kama ilivyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{6}\).

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): njia classic kwa ajili ya kuteleza inayosaidia inahusisha attachment ya protini kadhaa ya awali inayosaidia kwa antibody-amefungwa pathogen ikifuatiwa na uanzishaji wa haraka na kisheria wa protini nyingi zaidi inayosaidia na kuundwa kwa pores uharibifu katika bahasha microbial kiini na kiini ukuta. Njia mbadala haihusishi uanzishaji wa antibody. Badala yake, C3 convertase hupungua C3. Protini za udhibiti za kudumu huzuia tata inayosaidia kutoka kumfunga kwa seli za mwenyeji. Pathogens kukosa protini hizi udhibiti ni lysed. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NIH)

Muhtasari

Mfumo wa kinga wa innate hutumika kama mjibu wa kwanza kwa vitisho vya pathogenic ambavyo vinapunguza vikwazo vya kimwili na kemikali vya mwili. Kutumia mchanganyiko wa mashambulizi ya seli na Masi, mfumo wa kinga wa innate hubainisha asili ya pathojeni na hujibu kwa kuvimba, phagocytosis, kutolewa kwa cytokine, uharibifu wa seli za NK, na/au mfumo wa kutimiza. Wakati taratibu za innate hazitoshi kufuta maambukizi, majibu ya kinga ya kinga yanatambuliwa na kuhamasishwa.

faharasa

basophil

leukocyte kwamba releases kemikali kawaida kushiriki katika majibu ya uchochezi

Kiini cha B

lymphocyte kwamba kukomaa katika uboho na kutofautisha katika seli antibody-secreting plasma

inayosaidia mfumo

safu ya protini takriban 20 za mumunyifu wa mfumo wa kinga wa innate ambao huongeza phagocytosis, huzaa mashimo katika vimelea, na huajiri lymphocytes; huongeza majibu ya adaptive wakati antibodies zinazalishwa

cytokine

kemikali mjumbe kwamba inasimamia tofauti kiini, kuenea, gene kujieleza, na biashara ya seli na athari majibu ya kinga

eosinofili

leukocyte ambayo hujibu kwa vimelea na inahusika katika majibu ya mzio

granzyme

protease inayoingia seli za lengo kwa njia ya perforin na induces apoptosis katika seli zenye lengo; kutumiwa na seli za NK na seli za muuaji T

mwako

uwekaji wa ndani, uvimbe, joto, na maumivu yanayotokana na harakati za leukocytes na maji kupitia capillaries zilizofunguliwa kwenye tovuti ya maambukizi

kinga ya innate

kinga ambayo hutokea kwa kawaida kwa sababu ya sababu za maumbile au physiolojia, na haipatikani na maambukizi au chanjo

intaferoni

cytokine ambayo inhibits replication virusi na modulates majibu ya kinga

lymphocyte

leukocyte ambayo ni histologically zinazotambulika na nuclei yake kubwa; ni kiini kidogo na cytoplasm kidogo sana

macrophage

kubwa phagocytic kiini kwamba engulfs chembe za kigeni na vimelea

kuu histocompatibility darasa (MHC) I/II molekuli

protini kupatikana juu ya uso wa seli zote nucleated (I) au hasa juu ya seli antijeni kuwasilisha (II) kwamba ishara kwa seli kinga kama kiini ni afya/kawaida au ni kuambukizwa/kansa; hutoa template sahihi ambayo antigens inaweza kubeba kwa ajili ya kutambuliwa na lymphocytes

mlingoti kiini

leukocyte inayozalisha molekuli za uchochezi, kama vile histamine, kwa kukabiliana na vimelea kubwa na allergens

monocyte

aina ya seli nyeupe za damu ambayo huzunguka katika damu na lymph na hufafanua ndani ya macrophages baada ya kuhamia kwenye tishu zilizoambukizwa

asili muuaji (NK) kiini

lymphocyte ambayo inaweza kuua seli zilizoambukizwa na virusi au seli za tumor

neutrophil

leukocyte ya phagocytic ambayo inakuja na digests vimelea

ubarani

mchakato unaoongeza phagocytosis kwa kutumia protini kuonyesha uwepo wa pathogen kwa seli za phagocytic

pathogen-kuhusishwa Masi muundo (PAMP)

carbohydrate, polipeptidi, na asidi nucleic “saini” kwamba ni walionyesha na virusi, bakteria, na vimelea lakini hutofautiana na molekuli kwenye seli jeshi

receptor ya kutambua muundo (PRR)

molekuli juu ya macrophages na seli dendritic kwamba kumfunga saini Masi ya vimelea na kukuza pathogen enulfment na uharibifu

perforin

protini yenye uharibifu ambayo inajenga pore katika kiini cha lengo; hutumiwa na seli za NK na seli za T za muuaji

Kiini cha T

lymphocyte kwamba kukomaa katika tezi ya kongosho; moja ya seli kuu kushiriki katika adaptive mfumo wa kinga