Introducere
Sistemul imunitar al vertebratelor, inclusiv cel uman, este un sistem complex, multistratificat, destinat apărării integrității corpului împotriva amenințărilor externe și interne. Sistemul imunitar uman este un sistem de apărare a gazdei, adică este capabil, pe de o parte, să țină majoritatea agenților patogeni potențiali în afara organismului iar, pe de altă parte, să-i distrugă rapid pe cei care reușesc să intre. Un agent patogen este un organism care poate îmbolnăvi oamenii dacă reușește să le intre în corp. Majoritatea agenților patogeni sunt microorganisme, dar există și patogeni de dimensiuni mai mari. Gazdele umane se întâlnesc în mod obișnuit cu următoarele categoriile de agenți patogeni prezentate în Tabelul 10.1: bacterii, virusuri, ciuperci și protozoare.
| Tipul de patogen | Descrierea patogenului | Boala provocată |
|---|---|---|
| Bacterii Exemplu: Escherichia coli | organisme unicelulare fără nucleu | infecție streptococică, infecție stafilococică, tuberculoză, intoxicație alimentară, tetanos, pneumonie, sifilis |
| Virusuri Exemplu: Herpes simplex | entități acelulare fără viață care se reproduc prin preluarea controlului unor celule vii | răceală obișnuită, gripă, herpes genital, coș dureros, rujeolă, SIDA, negi genitali, varicelă, variolă |
| Ciuperci Exemplu: Buretele viperei | organisme simple, precum ciupercile și drojdia, care sunt unicelulare sau pluricelulare cu o structură filamentoasă lungă și ramificată | dermatofitoză, tinea pedis („piciorul atletului”), dermatofitie, candidoză, histoplasmoză, intoxicație cu ciuperci |
| Protozoare Exemplu: Giardia lamblia | organisme unicelulare cu nucleu | malarie, „diareea călătorului”, giardioză, tripanosomiază africană („boala somnului”) |
Tabel 10.1: Tipuri de patogeni cauzatori de boli.
Sistemul imunitar cuprinde o multitudine de structuri biologice – de la leucocite individuale la organe întregi – și numeroase procese biologice complexe. Funcția sistemului imunitar este de a proteja gazda de agenți patogeni și de boli precum celulele tumorale (canceroase). Pentru a funcționa corect, sistemul imunitar trebuie să fie capabil să detecteze o varietate mare de agenți patogeni. De asemenea, el trebuie să poată face distincție între celulele agenților patogeni și celulele proprii ale gazdei, precum și între celulele canceroase sau deteriorate ale gazdei și celulele ei sănătoase.
În functie de tipul de apărare furnizat, sistemul imunitar poate fi împărțit în două subsisteme. Primul dintre acestea se numește sistemul imunitar înnăscut, produce imunitatea înnăscută și răspunde tuturor agenților patogeni, altfel spus este nespecific față de aceștia. Al doilea subsistem se numește sistemul imunitar adaptiv. produce imunitatea adaptivă și este specific pentru un anumit tip de agent patogen.
Imunitatea înnăscută nu este cauzată de o infecție sau de vaccinare. Ea acționează în primă fază prin așa-numita primă linie de apărare, care este constituită din bariere fizice și chimice ce funcționează împotriva tuturor agenților patogeni. Apoi intră în acțiune a doua linie de apărare a sistemului înnăscut, care cuprinde, pe lângă semnalele chimice ce produc răspunsuri precum inflamația și febra, mobilizarea celulelor protectoare și a altor mijloace chimice de apărare.
Sistemul imunitar adaptiv oferă un răspuns foarte specific la substanțele și organismele care nu aparțin corpului. Sistemul adaptiv are nevoie de mai mult timp pentru a răspunde și are un sistem de memorie care îi permite să răspundă cu o intensitate crescută atunci când corpul se confruntă cu un agent patogen cunoscut, chiar la mulți ani după ce au făcut cunoștință.
Sistemul imunitar înnăscut
Atunci când agenții patogeni intră în organism, sistemul imunitar înnăscut răspunde prin variate bariere și mecanisme interne de apărare. Barierele puse în calea agenților patogeni sunt de obicei clasificate în două categorii: anatomice și celulare. Mecanismele interne de apărare sunt: răspunsul inflamator, fagocitoza, sistemul complement și celulele ucigașe naturale.
Bariere anatomice
Bariere mecanice
Corpul are bariere mecanice semnificative în fața potențialilor agenți patogeni. Pielea conține o proteină numită keratină care opune rezistență intrării fizice a patogenilor în celulele ei. Alte suprafețe ale corpului, în special cele asociate cu orificii, sunt protejate de membrane mucoase. Mucusul lipicios este o capcană fizică pentru agenții patogeni, prevenind pătrunderea lor în corp în adâncime. Deschideri ale corpului precum nasul și urechile sunt protejate de fire de păr care capturează agenții patogeni. Membranele mucoase ale căilor respiratorii superioare au cili vibratori care deplasează către gură agenții patogeni captați în stratul de mucus.
Bariere chimice
Barierele chimice protejează, de asemenea, împotriva infecției cu agenți patogeni. Prin crearea unui mediu chimic ostil agenților patogeni, barierele chimice distrug patogenii de pe suprafața exterioară a corpului, din jurul orificiilor și de pe mucoasa interioară a corpului.
Transpirația, mucusul, lacrimile ochiului, saliva și laptele matern conțin substanțe antimicrobiene (cum ar fi enzima lizozimă) care descompun pereții celulelor bacteriene.
În stomac, acidul gastric și enzimele digestive numite proteaze (care descompun proteinele) creează un mediu extrem de acid, care ucide majoritatea agenților patogeni din alimente sau din apă care reușesc să pătrundă în tractul gastro-intestinal.
Glandele sebacee din epiderma pielii secretă acizi care formează un film foarte fin, ușor acid, pe suprafața pielii. Acest film acționează ca o barieră pentru bacterii, viruși și alți potențiali contaminanți care, în mod normal, pătrund prin piele.
Secrețiile de urină și vaginale sunt, de asemenea, prea acide pentru a fi tolerate de mulți agenți patogeni. Sperma conține zinc, pe care majoritatea agenților patogeni nu îl pot tolera, precum și niște proteine antimicrobiene numite defensine, care acționează în principal prin distrugerea membranelor celulare bacteriene.
Bariere biologice
Barierele biologice sunt organisme vii care contribuie la protejarea organismului împotriva agenților patogeni. Suprafața corpului, aparatele urinar și reproducător, și aparatul digestiv inferior sunt dotate cu o comunitate de microorganisme, precum bacterii, arhee și ciuperci, care coexistă fără a afecta corpul gazdă. Există dovezi că aceste organisme sunt extrem de benefice pentru gazda lor, participând la lupta împotriva organismelor cauzatoare de boli și întrecându-se cu acestea în competiția pentru resursele nutriționale furnizate de corpul gazdă. În ciuda existenței acestor mijloace de apărare, agenții patogeni pot pătrunde în corp prin abraziuni ori puncții ale pielii sau prin acumulări masive pe suprafețe mucoase astfel încât protecția oferită de mucus sau de cili să fie depășită.
Bariere celulare
Barierele celulare ale sistemului imunitar înnăscut presupun prezența unei varietăți de tipuri de leucocite. Leucocitele sau globulele albe sunt celule albe produse în măduva osoasă care circulă prin sânge și prin țesutul limfatic. Ele au capacitatea de a recunoaște agenții patogeni ca fiind obiecte străine corpului. O celulă albă din sânge este mai mare decât o celulă roșie din sânge, este nucleată și, de obicei, este capabilă să se miște singură folosind locomoția amoeboidă. Datorită acestei mobilități, leucocitele pot părăsi sângele pentru a se stabili în țesuturile infectate.
Multe leucocite care circulă prin sânge acționează ca niște organisme unicelulare independente, care caută și distrug agenții patogeni pătrunși în gazda umană. Împreună cu celelalte celule specifice sistemului imunitar înnăscut, leucocitele identifică mai întâi agenții patogeni și/sau resturile celulare, apoi participă la eliminarea acestora folosind strategii variate. În Figura 10.1 sunt prezentate mai multe tipuri de celule implicate în imunitatea înnăscută.
Figura 10.1: Celulele implicate în răspunsul imun înnăscut sunt: mastocitele, celulele ucigașe naturale și anumite leucocite (celule albe din sânge): monocitele, macrofagele și neutrofilele.
Monocitele
Monocitele sunt un tip de leucocite care circulă prin sânge și prin limfă și se pot diferenția în celule macrofage și în celule dendritice convenționale. Monocitele sunt cele mai mari leucocite și reprezintă între 2% și 10% din toate leucocitele din corpul uman. Monocitele îndeplinesc următoarele roluri în exercitarea funcției imunitare: reînnoirea în condiții normale a macrofagelor existente in corpul uman; migrarea de la locul unei infecții către țesuturi în decurs de aproximativ 8-12 ore de la producerea inflamației; și diferențierea, în timpul unui răspuns imun, în macrofage și celule dendritice. Jumătate din monocitele unui om adult sunt depozitate în splină. După intrarea în țesutul infectat, aceste monocite se transformă în macrofage, care ulterior se pot transforma în celule de spumă.
Neutrofilele
Neutrofilele sunt leucocite care circulă prin tot corpul uman prin intermediul sângelui. Ele sunt de obicei primele celule imune care ajung la locul unei infecții. Neutrofilele sunt cea mai numeroasă categorie de fagocite și, în mod normal, reprezintă cel puțin jumătate din numărul total de leucocite circulante. În condiții normale, măduva osoasă a unui adult sănătos produce mai mult de 100 de miliarde de neutrofile pe zi. În timpul unei inflamații acute, aceeași măduvă osoasă poate produce în fiecare zi de cel puțin zece ori mai multe neutrofile. Pentru a combate o infecție sunt necesare foarte multe neutrofile, deoarece în general, o neutrofilă moare după fagocitarea doar a câtorva agenți patogeni.
Macrofagele
Macrofagele sunt leucocite fagocitare mari care se dezvoltă din monocite. Macrofagele își petrec o mare parte a vieții lor în fluidul interstițial din țesuturile corpului. Ele sunt cele mai eficiente fagocite, putând înghiți și digera un număr considerabil de agenți patogeni și componente celulare. Macrofagele sunt niște celule foarte versatile care, pe lângă acțiunea lor fagocitară, produc o gamă bogată de substanțe chimice, printre care enzime, proteine de complement și citokine. Din rolul lor de fagocite, macrofagele acționează ca niște gunoieri care curăță țesuturile de celule moarte și resturi celulare, precum și de agenți patogeni. În plus, macrofagele joacă și rolul unor celule prezentatoare de antigen care activează răspunsul imun adaptiv.
Celulele dendritice
Similar macrofagelor, celulele dendritice se dezvoltă din monocite. Celulele dendritice își stabilesc reședința în țesuturi care vin în contact cu mediul extern, adică sunt localizate mai ales în piele, nas, plămâni, stomac și intestine. Pe lângă înghițirea și digerarea agenților patogeni, celulele dendritice joacă și rolul unor celule prezentatoare de antigen care activează răspunsul imun adaptiv.
Eozinofilele
Eozinofilele sunt leucocite nefagocitare care sunt înrudite cu neutrofilele. Ele sunt specializate în apărarea împotriva paraziților. Atunci când sunt activate, eozinofilele sunt foarte eficiente în activitatea de distrugere a paraziților mari (precum viermii), operație care este realizată prin secreția unei game de substanțe foarte toxice. Eozinofilele pot deveni hiperactive, situație în care ele pot provoca alergii sau astm.
Bazofilele
Bazofilele sunt, de asemeni, leucocite nefagocitare înrudite cu neutrofilele. Ele sunt cea mai puțin numeroasă categorie de leucocite din sânge. Bazofilele participă la apărarea organismului prin secreția a două tipuri de substanțe chimice: histamină și heparină. Histamina este responsabilă cu dilatarea și creșterea permeabilității vaselor de sânge în cazul unei inflamații. Heparina inhibă coagularea sângelui și facilitează deplasarea leucocitelor către zona unei infecții.
Mastocitele
Mastocitele sunt leucocite nefagocitare care participă la inițierea procesului de inflamație prin secretarea de histamine. Aceste histamine pot declanșa reacții alergice la unele persoane. Mastocitele sunt, de asemeni, responsabile de eliberarea unor substanțe chimice ca răspuns la vătămările fizice. În plus, mastocitele secretă niște substanțe chimice care ajută organismul în lupta împotriva paraziților. Spre deosebire de majoritatea leucocitelor, care circulă prin sânge și prin limfă, mastocitele își stabilesc reședința în țesuturi – conjunctive și, mai ales, mucoase.
Referințe:
- Fowler, Samantha, et al. Concepts of Biology. OpenStax College, Rice University, 2013. Download for free at: https://openstax.org/details/books/concepts-biology.
- Miller, Christine, Human Biology, 2020. Terms of use: This work is licensed under a Creative Commons Attribution NonCommercial. The original version can be found here.