Prof. dr hab. Jacek M. Witkowski, Prezes Polskiego Towarzystwa Immunologii Doświadczalnej i Klinicznej, Przewodniczący Komitetu Immunologii i Etiologii Zakażeń Człowieka PAN, Kierownik, Katedra i Zakład Fizjopatologii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.

 

przypadku infekcji górnych dróg oddechowych powiększają się migdałki i lokalne węzły chłonne, a po pewnym czasie, gdy infekcja zostanie opanowana, zmniejszają się. Jest to znany chyba wszystkim, prawidłowy objaw działania zdrowego układu odpornościowego.

Odporność organizmu ludzkiego (i ogólnie wszystkich zwierząt wielokomórkowych) to zdolność do rozpoznania i neutralizacji tzw. patogenu – czyli czegoś żywego, co może wywołać objawy chorobowe – zanim do tych objawów dojdzie albo przynajmniej na tyle szybko, aby były one jak najmniejsze i nie spowodowały znacznego upośledzenia działania organizmu. Patogenami są niektóre bakterie, wirusy, grzyby, pierwotniaki i wielokomórkowe pasożyty, które wnikając do organizmu mnożą się w nim, produkują enzymy i toksyny, a w konsekwencji mogą uszkadzać i zabijać nasze komórki, prowadząc do zaburzeń czynności narządów, a nawet śmierci. Wiadomo, że całkowity wrodzony brak odporności – na szczęście bardzo rzadka choroba genetyczna – prowadzi do śmierci w ciągu godzin lub dni po urodzeniu z powodu właśnie powikłań infekcji. Podobnie i z tym samym ostatecznym skutkiem, chociaż w dłuższym czasie, paraliżuje odporność nieleczona infekcja wirusem HIV, który niszczy komórki odpornościowe. Układ odpornościowy to zespół narządów, w których powstają i „pracują” komórki odpornościowe (limfocyty, monocyty/makrofagi, granulocyty i komórki dendrytyczne), mające rozpoznać i zneutralizować patogen (węzły chłonne, migdałki, grudki chłonne w błonach śluzowych, śledziona; pierwotnymi „centralnymi” narządami odpornościowymi są także szpik kostny i grasica) oraz system łączących je naczyń krwionośnych i limfatycznych.

Bardzo pierwotnym (obecnym już u bezkręgowców, a w ewolucyjnie wysublimowanej formie istniejącym także w organizmie człowieka) mechanizmem obronnym jest tzw. fagocytoza – zdolność kilku typów komórek do pochłaniania bakterii i ich zabijania w swoim wnętrzu, a także do wydzielania zabójczych dla bakterii substancji. Warto przypomnieć, że nieco ponad rok temu, 15 lipca 2016, minęło równo sto lat od śmierci odkrywcy zjawiska fagocytozy, Ilji Iljicza Miecznikowa, rosyjskiego i francuskiego zoologa, który za to odkrycie i inne prace związane z odpornością otrzymał w 1908 roku Nagrodę Nobla. Najważniejszymi fagocytami są obecne we krwi tak zwane granulocyty obojętnochłonne (neutrofile) oraz monocyty (i pochodzące od nich, a rezydujące w tkankach makrofagi), a także komórki dendrytyczne. Rozpoznają one i pożerają bakterie w zainfekowanych tkankach, zabijając je głównie przy pomocy agresywnych enzymów i innych bakteriobójczych substancji, a także tzw. reaktywnych form tlenu (wolnych rodników). Potrafią też rozpoznać i wchłonąć inne patogeny. Skutkiem tych działań fagocytów jest stan zapalny – obronny proces, który toczy się w naszych organizmach przez cały czas bez objawów, ale który (jeśli ulegnie nadmiernemu nasileniu, albo przedłużeniu poza czas niezbędny do eliminacji patogenu) może stać się ostrą lub przewlekłą chorobą zapalną.

Nie wiadomo dokładnie kiedy na Ziemi pojawiły się wirusy – już nie kompletne, zdolne do niezależnego życia mikroorganizmy, ale otoczone białkiem cząsteczki kwasów nukleinowych. Ich „sposób na życie” to wniknięcie do wnętrza żywej komórki i jej „przeprogramowanie” tak, aby zaczęła masowo produkować ich kopie. Niestety, aby nowo wyprodukowane wirusy mogły się uwolnić i zarażać kolejne komórki, ich „producent” musi ulec rozpadowi, któremu towarzyszy proces zapalny… W procesie ewolucji powstały z jednej strony tzw. cytotoksyczne, czyli zabójcze dla innych komórek limfocyty T (tzw. CD8+) i NK – „narzędzie” do niszczenia komórek już zainfekowanych, zanim wirus się w nich namnoży, a z drugiej strony – wyspecjalizowane białka (tzw. przeciwciała albo immunoglobuliny (Ig), produkowane przez limfocyty B i komórki plazmatyczne), które wiążą się z wirusem zapobiegając jego wnikaniu do komórek. Komórki cytotoksyczne stanowią też pierwszą linię obrony przeciwko nowotworom – zabijając większość powstajacych w nas komórek nowotworowych zanim zdążą się przekształcić w guz. Wspomniane przeciwciała mogą także w zależności od tzw. swoistości rozpoznawać i neutralizować toksyny bakteryjne, wiązać się z powierzchnią bakterii ułatwiając ich fagocytozę lub z komórkami nowotworowymi ułatwiając ich rozpoznanie i zniszczenie. Przeciwciała powstają także w przypadku szczepień ochronnych – wtedy już przed pierwszym w życiu kontaktem z bakterią czy wirusem organizm jest „uzbrojony” przeciw niemu i dzięki aktywacji komórek tzw. pamięci immunologicznej neutralizuje infekcję w zarodku, zanim powstaną objawy choroby.

Ponieważ skutkiem niszczenia komórek (bakteryjnych czy naszych własnych, zmienionych przez wirusa lub nowotworowe mutacje) jest zawsze potencjalnie niebezpieczny proces zapalny, wyewoluowały immunologiczne mechanizmy ochronne – tzw. pomocnicze (określane jako CD4+) limfocyty T i komórki regulatorowe, wywodzące się zarówno z limfocytów T jak i B. Pierwsze z nich mają wspomagać inne komórki układu odpornościowego, aby jak najszybciej zneutralizowały patogen, drugie natomiast – zahamować cały proces zapalny/odpornościowy, gdy przestaje być potrzebny (z pozostawieniem wspomnianych komórek pamięci). Kilkadziesiąt typów znanych (jak dotychczas) komórek odpornościowych współpracuje, komunikując się bezpośrednio albo za pomocą wydzielania sygnalizacyjnych białek, tzw. cytokin (a tych znamy już ponad 200!), aby procesy odpornościowe przebiegały kompleksowo, szybko i agresywnie wobec patogenu, ale z jak najmniejszym uszczerbkiem dla naszego zdrowia. Warto tu wspomnieć, że większość klinicznych objawów infekcji i zapalenia to bezpośredni efekt działania (prawidłowego lub nie) systemu odpornościowego.

Zaburzenia…

Truizmem jest stwierdzenie, że im bardziej skomplikowany jest system, tym łatwiej (i częściej) może ulec uszkodzeniu. Nasz układ odpornościowy nie jest tu wyjątkiem. Zaburzenia jego działania mogą polegać na wrodzonych lub nabytych niedoborach o różnych przyczynach i nasileniu (co daje niebezpieczną przewagę patogenom), lub na nadmiernym i/lub nieprawidłowo skierowanym działaniu (wtedy mówimy o tzw. nadwrażliwościach i chorobach autoimmunologicznych).

Nadwrażliwości to stany chorobowe, w trakcie których jakiś element układu odpornościowego jest nadmiernie aktywny lub produkowany w nadmiarze. Nadwrażliwością pierwszego typu jest alergia – sytuacja, gdy organizm produkuje nadmiar przeciwciał należacych do tzw. klasy E (IgE), które „uzbrajają” jeden z typów komórek odpornościowych – tzw. mastocyty (komórki tuczne). Te z kolei przy każdym kolejnym kontakcie z uczulającym antygenem (alergenem) wyrzucają z siebie duże ilości histaminy; objawy jej działania w organizmie znane są każdemu alergikowi, ale pewne (niewielkie) ilości histaminy są wydzielane i obecne (np. we krwi) u niealergików. Histamina jest jednym z inicjatorów (jak wspomniano wyżej pożytecznego) procesu zapalnego. Nadprodukcja przeciwciał należących do innych klas (IgG, IgA, np. w odpowiedzi na silną infekcję) i ich wiązanie się z antygenami pozakomórkowo lub na powierzchni komórek może być przyczyną „ataku” komórek odpornościowych na tak „oznakowane” komórki i ich niszczenia, a w konsekwencji zapalenia zajętego narządu. Przykładem nadwrażliwości tego typu są m.in. konflikt serologiczny i toczeń układowy, a także kłębuszkowe zapalenia nerek i niektóre zapalenia stawów. Wreszcie w czwartym typie nadwrażliwości dochodzi do nadprodukcji i nadmiernej aktywności limfocytów T, a także makrofagów. W konsekwencji powstaje niszcząca tkanki ziarnina, a przykładem choroby są tutaj gruźlica płuc, trąd, a także zapalenie jelit, znane jako choroba Leśniowskiego-Crohna.

Choroby autoimmunologiczne to niezwykła, ale liczna (złożona z ponad 100 jednostek) grupa chorób, w których układ odpornościowy atakuje własne tkanki prowadząc do ich zapalenia i zniszczenia. W tym przypadku błąd (będący przyczyną choroby) może dotyczyć nieprawidłowej identyfikacji (własne białka rozpoznane jako obce), nadmiernej aktywacji systemu odpornościowego i wreszcie niedoboru czynności wspomnianych wyżej komórek regulatorowych. Ewolucyjnie my, ludzie, wywodzimy się podobnie jak inne organizmy ze wspólnego pnia. Skutkiem tego w naszych organizmach istnieją białka (lub ich fragmenty) podobne do białek niektórych patogennych mikroorganizmów. U niektórych osób (prawdopodobnie w zależności od genetycznego „tła”) infekcja przez dany patogen prowadzi do zasadniczo prawidłowej, neutralizującej odpowiedzi, tyle że w jej trakcie powstają także limfocyty i przeciwciała (tzw. autoprzeciwciała) rozpoznające te „wspólne” fragmenty białek. W konsekwencji dochodzi do immunologicznego ataku na komórki zawierające te białka i ich zniszczenia. Przykładem takej choroby może być cukrzyca typu 1, w której autoprzeciwciała i cytotoksyczne komórki oraz proces zapalny niszczą wydzielające insulinę komórki beta w trzustce.

Nie zawsze wiadomo, co prowokuje powstanie autoprzeciwciał. Przykładem może tu być tzw. nabyta hemofilia A – rzadka, ostra choroba krwotoczna dotycząca w odróżnieniu od wrodzonej, genetycznie uwarunkowanej hemofilii A zarówno kobiet, jak i mężczyzn i mogąca wystąpić u dorosłego. Autoprzeciwciała hamujące działanie tzw. czynnika krzepnięcia VIII mogą tu powstawać np. w skojarzeniu z pobieraniem różnych leków, w obecności guzów nowotworowych czy innych chorób autoimmunologicznych.

Własne białka mogą stać się „obcym”, jeśli u zdrowej osoby są one „schowane” przed układem odpornościowym w specjalnych, „uprzywilejowanych immunologicznie” miejscach, takich jak wnętrze gałki ocznej, wnętrze pęcherzyków tworzących tarczycę, czy męskie jądra. W takim przypadku w trakcie swego rozwoju układ odpornościowy nie „uczy się” ich (czyli nie nabywa tzw. tolerancji immunologicznej wobec tych białek). Uszkodzenie ww narządów (np. uraz mechaniczny czy wirusowa infekcja) uwalnia z nich te uprzednio nieznane komórkom odpornościowym białka; w odpowiedzi powstają autoprzeciwciała i zaczyna się proces zapalnego uszkodzenia danego narządu. Konsekwencją może być jego przejściowa lub trwała niedoczynność – choroba Hashimoto w przypadku tarczycy, bezpłodność, czy niedowidzenie.