Co to jest odporność? Podstawy funkcjonowania układu immunologicznego

Co to jest odporność? Podstawy funkcjonowania układu immunologicznego

utworzone przez | paź 1, 2022 | Układ immunologiczny

Przewlekłe choroby o podłożu zapalnym stanowią duży problem medyczny- występują coraz częściej, są trudne do zdiagnozowania i trwałego wyleczenia. Żeby jednak wyjaśnić mechanizmy leżące u podłoża przewlekłych stanów zapalnych, należy poznać (lub odświeżyć) podstawy funkcjonowania układu immunologicznego oraz odpowiedzieć na pytanie: co to jest odporność?

Co to jest odporność?

Odporność w ujęciu biologicznym oznacza brak podatności na szkodliwe działanie czynników infekcyjnych, jak bakterie, wirusy, grzyby oraz nieinfekcyjnych, jak składniki środowiska, komórki nowotworowe czy nawet elementy własnego organizmu. Komórki, tkanki oraz cząsteczki, które uczestniczą w tych procesach tworzą układ immunologiczny (inaczej nazywany odpornościowym), a skoordynowaną odpowiedź tych komórek i cząsteczek nazywamy odpowiedzią immunologiczną.

Odporność jest wynikiem wspólnego działania mechanizmów odporności wrodzonej i nabytej.

Odporność wrodzona- szybka i nieswoista

Odporność wrodzona dysponuje mechanizmami wykrywającymi zagrożenie szybko i identycznie przy każdorazowym kontakcie z danym patogenem (dlatego to ramię układu immunologicznego nazywamy nieswoistym). Podstawową reakcją komórek odporności wrodzonej na inwazję patogenu jest ostry odczyn zapalny. Jego celem jest eliminacja szkodliwego czynnika i naprawa uszkodzonych tkanek.

Elementy odporności wrodzonej to:

  • bariery anatomiczne, np. skóra, błony śluzowe, bariera jelitowa, bariera krew- mózg
  • odruchy obronne, np. kaszel, odruch wymiotny
  • aktywność dopełniacza i białek ostrej fazy
  • wydzielanie substancji bakteriobójczych i bakteriostatycznych, jak lizozym, laktoferyna, defensyny
  • aktywność fagocytarna
  • mikrobiota przewodu pokarmowego

Gdy patogen pokona bariery anatomiczne dochodzi do:
1. rozpoznania (faza indukcyjna odpowiedzi immunologicznej)
2. eliminacji/neutralizacji (faza efektorowa) przez antygenowo swoiste limfocyty.

Odporność nabyta- powolna, swoista, pamiętliwa i skuteczniejsza

Tutaj zaangażowane są już elementy odporności nabytej. Stymulacja układu immunologicznego prowadzi do odpowiedzi typu humoralnego z udziałem limfocytów B, które produkują przeciwciała lub do odpowiedzi typu komórkowego z udziałem limfocytów T.

Odpowiedź typu humoralnego chroni głównie przed patogenami zewnątrzkomórkowymi, a odpowiedź typu komórkowego przed patogenami wewnątrzkomórkowymi.

Odpowiedź immunologiczna (siła, czas trwania, nasilenie odpowiedzi) jest regulowana przez limfocyty T regulatorowe (Treg).

Odporność nabyta, nazywana także odpornością swoistą:

  • odróżnia nawet subtelne różnice między antygenami należącymi do różnych patogenów
  • rozwija się wolniej w czasie infekcji (w porównaniu z układem wrodzonym, który działa szybko)
  • wykazuje większą skuteczność przy kontakcie z danym antygenem dzięki zjawisku tzw. pamięci immunologicznej

Funkcje układu immunologicznego

Najważniejszą fizjologiczną funkcją układu immunologicznego jest zapobieganie lub walka infekcjami.

Inne funkcje układu immunologicznego to :

  • ochrona przed rozwojem nowotworów: np. defensyny są bezpośrednio zaangażowane w zabijanie nowotworów, a TNF (tumor necrosing factor- czynnik martwicy nowotworów) hamuje proliferację komórek nowotworowych oraz rozwój naczyń krwionośnych zaopatrujących guz i dostarczających mu składniki odżywcze
  • naprawa uszkodzonych tkanek- ich uszkodzeniom towarzyszą zjawiska związane z ostrym odczynem zapalnym, jak rozszerzenie i zwiększenie przesiąkliwości naczyń krwionośnych, napływ z krążenia komórek fagocytarnych (neutrofilii i makrofagów) oraz mediatorów zapalenia, dzięki którym dochodzi do eliminacji uszkodzonych komórek; z kolei makrofagi i fibroblasty uwalniają mediatory przeciwzapalne i regeneracyjne (jak kolagen), sprzyjające wyciszeniu stanu zapalnego
  • indukowanie patologicznego stanu zapalnego i niszczenie komórek- czasami odpowiedź układu immunologicznego jest nieprawidłowa i stanowi źródło licznych patologii:
  1. nieskuteczna odpowiedź immunologiczna (czyli stan obniżonej odporności)- w przypadku pierwotnych lub wtórnych niedoborów odporności lub rozrostu nowotworowego komórek układu odpornościowego
  2. nadmierna odpowiedź immunologiczna- są to reakcje nadwrażliwości, gdzie potencjalnie niegroźny antygen powoduje nadmierną reakcję układu odpornościowego (przykładem są alergie lub nadwrażliwości pokarmowe IgG- zależne)
  3. nieprawidłowa reakcja na własne antygeny- zjawisko to leży u podstaw autoimmunizacji i chorób autoimmunologicznych
  • rozpoznawanie i reagowanie na przeszczepy tkankowe

Cele, dzięki którym układ immunologiczny rozwinął się w toku ewolucji, mogą być realizowane dzięki generowaniu ogromnego repertuaru receptorów limfocytów i przeciwciał, co pozwala na rozpoznanie i eliminację różnorodnych obcych/wrogich struktur o praktycznie nieskończonej liczbie (bakterie, wirusy, grzyby, pasożyty, toksyny, jady, uszkodzone komórki własne, obce białka).

Komórki układu odpornościowego

Komórki układu odpornościowego to limfocyty T i B. Są one odpowiedzialne za unikatowe atrybuty odporności nabytej (zróżnicowanie klonalne, swoistość antygenową, pamięć immunologiczną, wykrywanie i rozpoznawanie antygenu).

Limfocyty B są centralnymi komórkami układu humoralnego, prekursorami plazmocytów- komórek produkujących przeciwciała.

Limfocyty T są populacją komórek bardzo zróżnicowanych funkcjonalnie. Do najważniejszych należą:

  • limfocyty T pomocnicze CD4
  • limfocyty T cytotoksyczne CD8
  • limfocyty T regulatorowe (Treg)

Do limfocytów zalicza się też komórki NK (natural killers), które pełnią funkcję we wrodzonej odporności przeciwwirusowej i przeciwnowotworowej.

Układ immunologiczny dysponuje też dużym asortymentem komórek mieloidalnego szlaku hematopoezy. Należą do niego:

  • komórki odporności wrodzonej- granulocyty, makrofagi i komórki tuczne
  • komórki odporności nabytej- pełnią funkcje komórek prezentujących antygen (APC- antigen presenting cell), jak makrofagi i komórki dendrytyczne lub funkcje komórek eliminujących antygen w fazie efektorowej odpowiedzi immunologicznej, jak makrofagi

Co to jest pamięć immunologiczna?

Zdolność do swoistego rozpoznania obcej struktury (antygenu) i tzw. pamięci immunologicznej, pozwalającej na szybkie i sprawne rozpoznanie i eliminowanie przy ponownym kontakcie z tym samym antygenem, stanowi wyjątkową cechę układu immunologicznego. Ma to szczególne znaczenie w odporności przeciwzakaźnej. Dzięki tej unikalnej funkcji układ immunologiczny jest odpowiedzialny za stan odporności i razem z układem nerwowym i hormonalnym zapewnia utrzymanie homeostazy ustroju w zmiennym środowisku.

Mechanizmy odporności humoralnej mogą być aktywne w każdym miejscu, gdzie potencjalny antygen może wniknąć do ustroju. Przeciwciała są produkowane w szpiku kostnym i wyspecjalizowanych narządach, skąd drogą krwi rozprowadzane są do tych miejsc.

Przeciwciała pełnią szczególną rolę ochronną w tzw. odporności śluzówkowej.

Odporność śluzówkowa- co to jest?

Immunoglobulina A (IgA) produkowana jest w tkance limfatycznej błon śluzowych. Następnie transportowana jest przez błony śluzowe, gdzie wiąże i neutralizuje drobnoustroje obecne w świetle narządów pokrytych błoną śluzową, np. dróg oddechowych, przewodu pokarmowego, dróg moczowo- płciowych. Ten rodzaj odporności nazywamy wydzielniczą lub śluzówkową. IgA stanowią 2/3 z 3 gram dziennej produkcji przeciwciał u zdrowego człowieka, co odzwierciedla olbrzymią powierzchnię i duże znaczenie błon śluzowych. W przewodzie pokarmowym ten mechanizm skierowany jest przeciw patogennym drobnoustrojom, wobec mikrobioty komensalnej, czyli fizjologicznej, utrzymywany jest stan tolerancji.

Na czym polega tolerancja układu immunologicznego?

Ważną funkcją układu odpornościowego jest zapewnienie stanu tolerancji w obrębie przewodu pokarmowego. Dzięki niej pokarm, który jest obcym elementem, nie jest atakowany przez komórki układu immunologicznego. Gdy jednak dochodzi do utraty tolerancji pokarmowej, pojawiają się przeciwciała skierowane przeciw konkretnym antygenom pokarmowym. Gdy przeciwciała rozpoznają w przewodzie pokarmowym te antygeny, uruchamiają kaskadę reakcji zapalnych, które mogą być przyczyną chorób przewlekłych. W zachowaniu tolerancji na pokarmy kluczowa jest funkcja limfocytów T regulatorowych, których duże ilości (w porównaniu z innymi częściami organizmu) znajdują się pod błoną śluzową jelit. Wykazano, że nieprawidłowa funkcja T reg jest cechą chorób autoimmunologicznych, a przywrócenie ich działania jest niezbędne, aby zapobiec chorobom z kręgu autoagresji. Dla utrzymania stanu tolerancji konieczna jest także obecność IgA- dyskretnie otaczają one i neutralizują antygeny bez wywoływania nadmiernej reakcji zapalnej. Ale w stanach zaburzenia równowagi w układzie immunologicznym możemy zaobserwować, że poziom tych przeciwciał spada. Osłabia się także tolerancja pokarmowa, pojawiają alergie pokarmowe oraz nadwrażliwości na niestrawione pokarmy.

Gdy równowaga w systemie obronnym się załamuje, staje się on nadaktywny i atakuje wszystko, co dostaje się do przewodu pokarmowego: składniki jedzenia, substancje chemiczne, suplementy, alergeny środowiskowe. Okazuje się, że tolerowanych jest niewiele pokarmów, pojawiają się niepożądane reakcje na suplementy, biżuterię czy sierść kota.

Wiele czynników może zaburzać tę delikatną równowagę w układzie odpornościowym, ale to już temat na zupełnie inny wpis 🙂

Jeśli podobał Ci się wpis i chcesz otrzymywać informacje o innych wpisach na blogu, a także informacje dotyczące zdrowia i odżywiania, zapisz się do co dwutygodniowego newslettera:

Wątrobowy układ immunologiczny, czyli o tolerancji wątroby

Wątrobowy układ immunologiczny, czyli o tolerancji wątroby

utworzone przez | gru 28, 2020 | Układ immunologiczny

Wątroba jest ważnym organem pełniącym funkcje metaboliczne i detoksyfikacyjne. Jest też magazynem składników odżywczych oraz miejscem produkcji żółci.
Mało kto z nas jednak pamięta, że wątroba pełni funkcję regulacyjną w układzie immunologicznym. I o tym właśnie będzie dzisiejszy wpis.

Wątroba- jak to wygląda w środku?

Wątroba stanowi jedyny w swoim rodzaju bufor między jelitami a krążeniem układowym- 80% krwi dopływającej do wątroby pochodzi z jelit, a łącznikiem między nimi jest krążenie wrotne. W wątrobie krew z jelit miesza się z bogatą w tlen krwią z tętnicy wątrobowej (należącej do krążenia ogólnego) i wspólnie opływają zatoki wątrobowe. Zatoki wątrobowe (tzw. sinusoidy) zapewniają działanie podstawowej jednostki czynnościowej wątroby- przepuszczają dopływającą do nich krew przez miąższ wątroby, zanim zostanie odprowadzona systemem żył.
Od hepatocytów (czyli komórek wątrobowych) zatoki wątrobowe oddzielone są przestrzeniami Dissego, które stanowią pozanaczyniowe przestrzenie płynowe, do których hepatocyty kierują swoje kosmki.
Zatoki pokryte są wyspecjalizowanymi komórkami nabłonkowymi, które nie mają połączeń ani błony podstawnej. Posiadają natomiast szereg okienek pozwalających zaopatrywać w krew niżej leżące komórki wątrobowe. Taka budowa pozwala na szybką wymianę substancji z krwi do hepatocytów oraz odwrotnie, tworząc olbrzymi układ filtracyjny. Umożliwia też usuwanie i degradację cząsteczek immunogennych, takich jak endotoksyny bakteryjne czy antygeny pokarmowe.

Zjawiska immunologiczne w wątrobie

Wątroba jest nieustannie narażona na działanie licznych obcych cząsteczek, które dostają się z jelit do wątroby poprzez krążenie wrotne. Mogą to być nie tylko składniki i metabolity bakterii, ale też antygeny pokarmowe, które przenikają nieszczelną barierę jelitową, leki czy toksyny. Rolą wątroby jest z jednej strony tolerowanie tych cząsteczek, ale z drugiej- obrona przed patogenami, toksynami i komórkami nowotworowymi. Mogą one w pewnych okolicznościach wpływać na immunologiczną odpowiedź wątroby, prowadzić do jej zapalenia i zwłóknienia.
Zatoki wątrobowe oraz przestrzeń Dissego są miejscem zamieszkania licznych komórek układu immunologicznego, swoistego i nieswoistego, zdolnych do szybkich reakcji w odpowiedzi na obecność antygenów: fagocytozy, prezentacji antygenu, produkcji cytokin i chemokin, programowania komórek T oraz komunikacji z krążącymi komórkami immunologicznymi. Różnorodność odpowiedzi immunologicznej determinuje równowagę między stanem tolerancji a obroną przed infekcjami, uszkodzeniami tkanek, powstawaniem przerzutów nowotworowych oraz procesami autoimmunologicznymi dotyczącymi wątroby.

Tolerancja wątroby

Wątroba jest organem wysoce immunotolerogennym z licznymi mechanizmami, które aktywnie chronią przed indukcją odpowiedzi immunologicznej. Z jednej strony musi utrzymywać środowisko sprzyjające tolerancji immunologicznej, ale też wątrobowy układ immunologiczny musi szybko reagować na niebezpieczne antygeny lub uszkodzenie tkanki wątrobowej różnego pochodzenia.
Komórki prezentujące antygen (APC- antigen-presenting cells) odpowiedzialne są za stworzenie środowiska sprzyjającego tolerancji na antygeny. Należą do nich makrofagi zamieszkujące wątrobę, nazywane komórkami Kupffera, komórki dendrytyczne oraz komórki śródbłonka zatok wątrobowych. Komórki Kupffera stanowią swoisty rodzaj filtra, który nieustannie usuwa antygeny z krążenia.
Receptory rozpoznające wzorce (PRR- pattern recognition receptors) na powierzchni hepatocytów oraz komórek Kupffera wiążą się z cząsteczkami wzorców związanych z patogenami (microbial associated molecular patterns- MAMP) lub uszkodzonymi komórkami (damage-associated molecular patterns -DAMP), które obecne są w dużej ilości we krwi dopływającej z żyły wrotnej. Po związaniu, MAMP i DAMP zostają sfagocytowane i stopniowo degradowane przez hepatocyty i komórki Kupffera. Odbywa się to bez produkcji mediatorów stanu zapalnego, który zwykle towarzyszy szlakowi PPR. Takie oczyszczanie krwi pochodzącej z jelit chroni resztę organizmu przed nadmierną aktywacją układu immunologicznego i tworzy wyjątkowe środowisko immunologiczne.

Wątrobowy układ immunologiczny

W wątrobie jest także liczna reprezentacja komórek układu odpornościowego nieswoistego, jak komórki NK (natural killer), które rozpoznają antygeny związane z patogenami, komórki uszkodzone przez patogeny oraz komórki nowotworowe. Mogą je albo od razu  unicestwić, albo aktywować inne elementy układu immunologicznego, jak limfocyty Th1, 2, 17 oraz odpowiedź immunologiczną realizowaną przy pomocy przeciwciał. Poza wyspecjalizowanymi komórkami APC wiele innych komórek także wspiera regulację układu immunologicznego na poziomie lokalnym i układowym oraz zapalenie.

Zapalenie bez zapalenia

Można powiedzieć, że w wątrobie na porządku dziennym toczy się  przewlekły, ale ściśle kontrolowany stan zapalny.  Wpływa on na zmiany w przepływie krwi przez wątrobę, przesiąkliwość naczyń, przechodzenie komórek zapalnych do tkanki oraz wydzielanie przez nie mediatorów zapalenia. Jeśli ten stan zapalny pozostanie pod wpływem mechanizmów kontrolujących, sprzyja regeneracji i naprawie tkanek.  Jeśli jednak ulega dysregulacji, prowadzi do patologii. Ulega on nasileniu wówczas, gdy wątroba musi pozbyć się dodatkowego ładunku patogenów, komórek nowotworowych czy toksycznych produktów przemiany materii. Niewydolność tych mechanizmów oczyszczających oraz wygaszających zapalenie prowadzi do przewlekłej infekcji, autoimmunizacji albo rozwoju nowotworu. Jest to związane z przewlekłym patologicznym stanem zapalnym, które prowadzi do włóknienia, marskości oraz niewydolności wątroby.

Przewlekłe choroby wątroby i włóknienie

Przewlekłe choroby wątroby pochodzenia infekcyjnego (wywołane wirusami zapalenia wątroby), toksycznego (leki lub nadmiar alkoholu), metabolicznego, cholestatycznego (związanego z zastojem żółci) oraz autoimmunologicznego, jak autoimmunologiczne zapalenia wątroby (AIH), pierwotna żółciowa marskość wątroby (PBC) oraz pierwotne stwardniające zapalenie dróg żółciowych (PSC), cechują się ciągłą aktywacją szlaku nieswoistego układu immunologicznego i zwykle prowadzą do uszkodzenia komórek śródmiąższu wątrobowego.
Sygnały przewlekłego zapalenia produkowane przez komórki układu immunologicznego utrzymują wątrobowe miofibroblasty (komórki aktywne w procesach naprawczych, sprzyjające włóknieniu) w stanie aktywacji. To hamuje ich starzenie się oraz zdolność komórek NK do indukowania apoptozy miofibroblastów. To dlatego wiele przewlekłych stanów zapalnych w wątrobie związanych jest z jej włóknieniem. Ponadto wraz z ich rozwojem wątroba traci swoje tolerogenne właściwości. Przykładem takiej sytuacji jest zdekompensowana marskość wątroby, której następstwem jest wyciek metabolitów bakteryjnych i sztorm cytokin prozapalnych prowadzące do niewydolności narządu. To dlatego w leczeniu stosuje się strategie nacelowane w przywrócenie mechanizmów związanych z prawidłową tolerancją prowadzące do wyleczenia zapalenia, cofnięcia włóknienia i regenerację komórek wątrobowych.

Wpływ antygenów pokarmowych na wątrobę

Około 1-2 % antygenów pokarmowych dostaje się do krążenia i jest zdolne aktywować układ odpornościowy. Wątroba natomiast może odpowiedź układu immunologicznego na ich obecność wygaszać. Ale wiele składników diety oraz ich metabolitów może nasilać patologiczną aktywację wątrobowego układu immunologicznego. Dotychczasowe badania oceniające potencjalny wpływ różnych witamin, tłuszczów i aminokwasów na wątrobowy układ immunologiczny nie dostarczyły spójnych danych.
Warto natomiast w tym kontekście zwrócić uwagę na te elementy diety lub nawyki żywieniowe, które uszkadzają funkcję bariery jelitowej, jak gliadyna, transglutaminaza bakteryjna, emulsyfikatory, nadmiar soli, alkohol, dieta wysoko węglowodanowa czy wysoko tłuszczowa, stany zapalne jelit (niezależnie od przyczyny), infekcje, toksyny, leki (np. niesterydowe przeciwzapalne czy inhibitory pompy protonowej), niedokrwienie jelit, zaburzenia mikrobioty. One także, pośrednio, będą przyczyną rozregulowania wątrobowego układu immunologicznego, co możemy zaobserwować choćby u pacjentów z celiakią, u których zapalenie wątroby czy autoimmunologiczne choroby wątroby nie są zjawiskiem rzadkim (więcej przeczytasz TUTAJ). Ale to już jest temat na zupełnie inny wpis.
Jeśli podobał Ci się wpis, zapisz się do newslettera, a co dwa tygodnie otrzymasz informacje o najnowszych artykułach wraz z garścią informacji na tematy związane ze zdrowiem i odżywianiem

Literatura:

1.Hoffmanová, I.; Sánchez, D.; Tučková, L.; Tlaskalová-Hogenová, H. Celiac Disease and Liver Disorders: From Putative Pathogenesis to Clinical Implications. Nutrients 2018, 10, 892.
2.Robinson, M.W.; Harmon, C.; O’Farrelly, C. Liver immunology and its role in inflammation and homeostasis. Cell. Mol. Immunol. 2016, 13, 267–276. 
3. Shetty S, Lalor PF, Adams DH. Liver sinusoidal endothelial cells – gatekeepers of hepatic immunity. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2018 Sep;15(9):555-567.
4. Arrese M, Cabrera D, Kalergis AM, Feldstein AE. Innate Immunity and Inflammation in NAFLD/NASH. Dig Dis Sci. 2016 May;61(5):1294-303.
5. Shuai Z, Leung MW, He X, Zhang W, Yang G, Leung PS, Eric Gershwin M. Adaptive immunity in the liver. Cell Mol Immunol. 2016 May;13(3):354-68.
6. Li B, Selmi C, Tang R, Gershwin ME, Ma X. The microbiome and autoimmunity: a paradigm from the gut-liver axis. Cell Mol Immunol. 2018 Jun;15(6):595-609.
7. Peng H, Wisse E, Tian Z. Liver natural killer cells: subsets and roles in liver immunity. Cell Mol Immunol. 2016 May;13(3):328-36.
8. Chen D, Le TH, Shahidipour H, Read SA, Ahlenstiel G. The Role of Gut-Derived Microbial Antigens on Liver Fibrosis Initiation and Progression. Cells. 2019 Oct 27;8(11):1324.
Jelitowy układ odpornościowy i tolerancja pokarmowa

Jelitowy układ odpornościowy i tolerancja pokarmowa

utworzone przez | sie 24, 2020 | Układ immunologiczny

W moich wpisach na blogu oraz na kanałach społecznościowych, często powołuję się na podstawy budowy i funkcji układu odpornościowego. Dzieje się tak nieprzypadkowo: chociaż zwykle piszę o odżywianiu jako źródle problemów ze zdrowiem lub przeciwnie- skutecznym lekarstwie, to właśnie w przewodzie pokarmowym znajduje się 80% naszego układu odpornościowego. Przewód pokarmowy i odporność są ze sobą ściśle powiązane, o czym pisałam niedawno w e-booku, którego fragment dzisiaj prezentuję .

Bariera jelitowa i bariera immunologiczna

Zlokalizowana między światłem jelita a układem odpornościowym bariera jelitowa stanowi pierwszą linię obrony przed zakażeniami. Śluz produkowany przez komórki kubkowe oraz białka antybakteryjne AMP produkowane przez komórki Penetha zabezpieczają barierę nabłonkową przed działaniem drobnoustrojów. AMP niszczą integralność błony bakterii Gram (+) i (-). Komórki Penetha wydzielają też duże ilości innych substancji o działaniu antybakteryjnym, jak lizozym czy fosfolipaza A2. Komórki plazmatyczne w lamina propria produkują wydzielnicze IgA (sIgA), które trafiają do światła jelita. Blokują one receptory na patogenach, przez co zabezpieczają przed ich wiązaniem do komórek nabłonka. Stanowią one barierę immunologiczną.

Gdy zostanie ona pokonana przez patogeny, indukowana jest odpowiedź immunologiczna. Jest to reakcja limfocytów na kontakt z antygenem i składa się z dwóch etapów: rozpoznania antygenu i jego eliminacji. Stymulacja układu immunologicznego prowadzi do odpowiedzi typu humoralnego z udziałem limfocytów B, które produkują przeciwciała lub typu komórkowego z udziałem limfocytów T. Odpowiedź immunologiczna jest regulowana przez limfocyty T regulatorowe.

Wykrywanie i rozpoznawanie obcych struktur odbywa się dzięki obecności na komórkach układu immunologicznego odpowiednich receptorów.

Układ odpornościowy nieswoisty

Układ nieswoisty (wrodzony) stanowi pierwszą linę obrony immunologicznej przeciw patogenom w świetle jelit. Cechuje go brak pamięci immunologicznej. Komórkowymi elementami tego układu są enterocyty, komórki Penetha i kubkowe, komórki dendrytyczne, makrofagi, neutrofile, komórki tuczne, eozynofile.

Makrofagi i komórki dendrytyczne maja zdolność fagocytozy, czyli pożerania bakterii, które próbują przedostać się na drugą stronę nabłonka. Wypełnione antygenami, migrują do wyspecjalizowanych skupisk tkanki chłonnej zwanych kępkami Peyera. Tutaj komórki dendrytyczne prezentują antygen limfocytom T i B, co indukuje ich dojrzewanie i proliferację.

Receptory rozpoznające patogeny

Odpowiedź układu wrodzonego jest indukowana przez specjalne receptory rozpoznające patogeny (PRRs), które odczytują wzory molekularne określonej grupy drobnoustrojów, tzw. wzorce molekularne budowy patogennej (pathogen-associated molecular patterns PAMP), np. LPS czyli lipopolisacharydy ściany komórkowej bakterii Gram- ujemnych. Nie odróżniają one jednak wzorców poszczególnych gatunków.

Komórki nabłonka jelitowego posiadają różne receptory rozpoznające patogeny czy uszkodzenia PRRs, jak na przykład receptory Toll- podobne  (TLRs). Ich aktywacja przez bakterie czy produkty bakteryjne informuje komórki Penetha o potrzebie zwiększenia wydzielania białek antybakteryjnych AMP. Aktywacja TLRs w enterocytach powoduje odpowiedź zapalną charakteryzującą się aktywacją drogi NFκβ, produkcją cytokin, oraz aktywacją komórek układu odpornościowego. Ta droga odgrywa rolę w zmniejszeniu ilości patogenów oraz utrzymaniu funkcji bariery jelitowej. W odpowiedzi na obecność patogenów w świetle jelita, makrofagi, eozynofile, komórki tuczne uwalniają mediatory, jak histaminę, rodniki azotowe czy czynniki martwicy nowotworów alfa (TNF-α) o działaniu proapalnym. Neutrofile uwalniają defensyny i enzymy takie jak lizozym i peroksydazy o działaniu toksycznym dla mikroorganizmów. Mimo wszystko ta odpowiedź nie wystarczy, aby zapobiec penetracji antygenów przez barierę jelitową. Aktywowany zostaje układ swoisty, czyli nabyty.

Układ odpornościowy swoisty

Antygeny obecne w świetle jelita stymulują układ immunologiczny swoisty (nabyty). Charakteryzuje się on pamięcią immunologiczną i zapewnia długotrwałą ochronę przed patogenem, który już chociaż raz pobudził układ immunologiczny. Odporność swoista jest także kluczowa dla wytworzenia stanu tolerancji na pokarmy- dzięki niej nasz układ odpornościowy wie, że ogórek jest nieszkodliwy i można obok niego przejść obojętnie. Odpowiedź ta jest realizowana za pomocą różnych populacji komórek układu immunologicznego, jak makrofagi, komórki dendrytyczne, komórki tuczne (mastocyty) czy limfocyty T i B. Obejmuje ona mechanizmy takie jak przetworzenie i prezentacja antygenu oraz produkcja cząsteczek o działaniu regulatorowym i efektorowym. Te cząsteczki to cytokiny, chemokiny i immunoglobuliny.

Większość dużych antygenów ze światła jelita przedostaje się na drugą stronę nabłonka za pośrednictwem komórek M. Tutaj, w blaszce właściwej, zostają dostarczone komórkom dendrytycznym. Zarówno komórki dendrytyczne, jak i niektóre makrofagi z wyłapanymi antygenami migrują do odpowiednich trzewnych węzłów chłonnych, gdzie aktywują limfocyty T. Albo te antygeny zostają rozpoznane jako nieszkodliwe, co odpowiada stanowi tolerancji, albo jako szkodliwe, co inicjuje odpowiedź immunologiczną.

Limfocyty B i wydzielnicze IgA

Limfocyty B związane z błoną śluzową jelit są to głównie plazmocyty produkujące przeciwciała IgA. Pobudzone przez komórki dendrytyczne wędrują do blaszki właściwej i tu wydzielają swoje przeciwciała. Wydzielnicze IgA są transportowane poprzez nabłonek do światła jelita, gdzie wiążą się z patogenami uniemożliwiając ich przyleganie do nabłonka.

Limfocyty T

Limfocyty T są rozrzucone w blaszce właściwej, ale szczególnie dużo jest ich w kępkach Peyera. Wśród nich obecne są także limfocyty o funkcji regulatorowej Treg. Duża obecność Treg w jelitach w porównaniu do innych części organizmu jest kluczowa dla zachowania tolerancji na pokarmy. Funkcje różnych typów komórek T w jelicie wynikają z ich pochodzenia i rozwoju, a także z ich interakcji z komórkami prezentującymi antygen w lamina propria lub tkance limfatycznej związanej z jelitami (GALT gut-associated lymphoid tissue). Po zaprezentowaniu antygenu przez komórki dendrytyczne dziewicze limfocyty T mogą różnicować w limfocyty pomocnicze (Th) lub Treg. Różnicowanie Th w kierunku Th1, Th2, Th17 zależy od aktywacji przez odpowiednie cytokiny.

Tolerancja pokarmowa- co to jest?

Aby utrzymać stan równowagi w jelicie, konieczne jest uniknięcie odpowiedzi zapalnej, gdy nie jest ona konieczna. Odpowiedź taka bowiem upośledza integralność bariery jelitowej, co pozwala na rozwój infekcji wywołanymi przez drobnoustroje, które w normalnych warunkach pozostają niegroźne (tzw. zakażenia oportunistyczne). W takim stanie także antygeny pokarmowe mogą stać się szkodliwe. Dlatego tak ważne jest, aby układ odpornościowy umiał odróżniać antygeny szkodliwe od nieszkodliwych. Musi nauczyć się tolerancji.

Jednym z mechanizmów zapewniających utrzymanie takiego stanu tolerancji jest właściwe zróżnicowanie tkankowo specyficznych komórek układu odpornościowego. Np. jelitowe makrofagi cechuje mała ilość PRRs, co zabezpiecza przed indukowaniem reakcji zapalnej pod wpływem bakterii komensalnych. Z kolei aktywowane bodźcami o działaniu prozapalnym nie produkują tak wielu cytokin, jak makrofagi obecne w krążeniu. Podobne różnice dotyczą komórek dendrytycznych z kępek Peyera i śledziony. U myszy pozbawionych kępek Peyera nie rozwijał się stan tolerancji na antygeny pokarmowe.

Znaczenie limfocytów T regulatorowych dla tolerancji pokarmowej

Dla utrzymania tolerancji doustnej kluczowa jest także rola antygenowo specyficznych limfocytów Treg. Ale sygnał, który powoduje że komórki dendrytyczne pobudzą do rozwoju komórki Treg czy zapalne Th pozostaje nieznany. Być może to towarzyszący bodziec pochodzący od komensalnych bakterii sprzyja różnicowaniu limfocytów w kierunku Treg. Brak więc jednego elementu tej wielkiej układanki może zaburzyć delikatny stan równowagi i doprowadzić do sytuacji, gdy ogórek zaczyna być postrzegany jako nieprzyjaciel.

Promocja zakończy się za: