תחום האימונולוגיה עוסק במערכת שתפקידה להתחסן בפני גורמים מחוללי מחלה כמו כמו חיידקים וירוסים פטריות וטפילים, מערכת החיסון קשורה במערכת הלימפטית ובכדוריות דם לבנות שנוצרות כחלק מתהליך ההתמחות של תאי גזע במח העצם. כל התהליכים של הבשלת המערכת הם חלק מהנושא וגם תהליכים כמו פיתוח נוגדנים ויכולתו של האדם להתערב בתהליכים אלו על ידי מתן חיסון. תחום האימונולוגיה עוסק כמובן גם מחלות שמביאות לכשל של של מערכת החיסון על ידי ירידה במספר תאי דם לבנים, פעילות יתר בהתקף אלרגיה, מחלות אוטואימיוניות בהן הגוף תוקף את עצמו ועוד.
מיקרו ביולוגיה מורחבת בעמוד נוסף ענף זה מקביל לאימונולוגיה משום שהוא מתאר את המושא אליו מערכת החיסון מתייחסת במהלך פעילותה.
ההיסטוריה של החיסונים הגילוי הראשון של (Edward Jenner (1796 :
Emil Adolf von Behring חיסונים לדיפטיריה וטטנוס
קו הגנה ראשון של מערכת החיסון
קו הגנה ראשון כולל את התאים שבאים במגע עם סביבה חיצונית כמו העור כמו רירית הקיבה רירית דרכי נשימה, דופן חלל הקיבה, דפנות המעי ודרכי השתן (כל אלו נחשבים חיצוניים לגוף),
קו הגנה שני כולל תאי חיסון אשר מסוגלים להילחם בפלישה בתגובה שאיננה ספציפית למשל לזהות פוליסקרידים שנמצאים אצל חיידקים לבלוע ולעכל אותם על ידי פגוטיצים ובמידה או להרוג תא שהודבק על ידם על ידי natural killer cells. קו הגנה זה כולל גם את תהליך הדלקת.
הקו השלישוני כולל תגובה ספציפית על ידי פיתוח נוגדנים תהליך אשר כולל תאים שמסמנים מה לתקוף עבור תאים שמבשילים, תהליך זה כרוך בתהליך כדי שהוא יוכל להתרחש ונחשב מערכת שמסתגלת, חלק מהנוגדנים מגיעים בהורשה על ידי חלב אם. ועל ידי תהליך דלקתי שקורה לתגובה מוגברת באזור מסוים ועוד אשר יפורטו בהמשך.
מערכת החיסון מכילה איברים (מערכת הלימפה אשר מופיעה בדף שמציג את נושא האנטומיה), רקמת מח עצם, תאים, ומולקולות שונות כגון חלבוני משלים, תחילה נושא התאים יוצג:
תאים לבנים – לויקוציטים
לויקוציטים זה שם כולל לתאים לבנים שמשמשים לתפקודה של מערכת החיסון.
מח העצם כולל תאי אב אלו ממיינים לתאים אדומים, טסיות, תאים לבנים, התאים הלבנים. התאים הלבנים הם הנושא המורחב כעת.
מערכת החיסון מאד מתוחכמת, מסוגלת לרכוש באופן מולד יכולת להגן על הגוף מפני מחוללי מחלה שונים, וגם לייצר נוגדנים שנוצרים באופן ספציפי לגורמי מחלה אשר נוצרים ומשתנים באופן אקראי מתמיד, חשוב להכיר את הסוגים של תאי חיסון (ליקוציטים) כדי לדעת לזהות מצבי מחלה.
גרנולוציט הוא שם כולל לשלושה סוגים של תאי דם לבנים: נויטרופילים, באזופילים ואאוזינופילים.
מונוציטים אשר מצויים בדם עוברים התמיינות והופכים למאקרופאגים אשר מצויים ברקמה יש להם שמות שונים על פי סוג הרקמה בה הם ממוקמים ביניהם גם הדנדריטים, לימפוציטים זהו שם כולל לתאי B וT, ולNK cell.
במסגרת ישנו פירוט של הרכב מערכת החיסון לפי אחוזים של תאים מסוגים שונים
| Neutrophil – נויטרופילים |
| אחראים על טיפול בזיהומים חיידקיים 54%-28% מסך התאים הלבנים (WBC) |
| Eosinophiles – אאוזינופילים |
| זיהומים, אלרגיה, אסתמה, מחלות רקמת חיבור, זאבת אדמתית (לופוס), ספחת (פסוריאזיס). טווח תקין: 3%-1% מסך התאים הלבנים (WBC) |
| Basophils – באזופילים |
| האחראים על תהליכים אלרגיים. 1%-0% מסך התאים הלבנים (WBC) קשורים באלרגיה |
| Monocytes – מונוציטים |
| התמודדות עם זיהומים נגיפיים, פטרייתים וחיידקים. במחלת הנשיקה מופיעים מונוציטים בעלי צורה לא אופיינית. נקראים מונוציטים אטיפיים. 9%-2% מסך התאים הלבנים (WBC) |
| Lymphocytes – לימפוציטים |
| אחראים על טיפול בנגיפים או בזיהומים חיידקיים ממושכים או שחוזרים 52%-36% מסך התאים הלבנים (WBC) עליהם יורחב בהמשך עם העיסוק בנוגדנים. |
תא דנדריט- מבין המקרופאגים יש לו תפקיד להוביל רעלנים מאיזורים רחוקים לטימוס
תפקידם העיקרי הוא בליעה של אנטיגנים שמקורם בפתוגנים (מיקרואורגניזמים מעוררי מחלות) והצגתם של האנטיגנים ללימפוציטים, ובייחוד לתאי T.
התאים הדנדריטיים משתייכים למערכת החיסון המולדת. פירוש הדבר הוא שהם מסוגלים לבלוע כל אנטיגן שהוא, ללא אבחנה. מנגנון פעולתם אינו ספציפי. התאים הדנדריטיים מגשרים, למעשה, בין מערכת החיסון המולדת ומערכת החיסון הלומדת (הנרכשת); בזכותם, בעיקר, מתחילה המערכת הלומדת (תאי ה-T) להכיר בנוכחותו של פולש או זיהום, ונוקטת צעדים לחיסולו.
תאי מסט
תאים אלו מפרישים היסטמינים ומרחיבים כלי דם כתבגובה לאנטיגנים, הרחבה בסוף הדם בנושא אלרגיה
סרטון זה סוקר בקצרה את הרכב מערכת החיסון.
פגוציטוזה ויכולת להבדיל בין עצמי לזר
ישנם תאים שיכולים לבצע פגוציטוזה הם פגוציטים, המונוציט שהופך למקרופג' ונכנס לרקמות, דנדריט ונויטרופיל,
תהליך הפגוציטוזה כולל זיהוי, בליעה, התמזגות עם ליזוזום שבתוך התא פירוקו, ופליטה של חלק ממנו או הצגתו לתאים אחרים, הנויטרופיל עובר מוות מתוכנן לאחר שבולע גוף זר, השיארים שלו נאכלים על ידי מאקרופג'ים
זיהוי של סוכנים פולשים לגוף באופן שאיננו ספציפי
שלב הזיהוי הוא אחד השלבים הכי מתוחכמים מתבסס על זיהוי של תבניות קבועות שחוזרות על עצמן בחיידקים, פטריות, פרזיטים ווירוסים ולא מצויות בגופנו על ידי קולטנים שנקראים PRRs , זיהוי יותר ספציפי על ידי קולטנים שונים: TLR, CLR, NLR, RLR. על התאים ובתוך התאים על הליזוזום.
לאחר זיהוי- יצירת אתר קישור לנוגדנים.
ישנם רצפטורים לנוגדנים FC, רצפטורים לחלבוני משלים (אופסונים)
תקשורת במערכת החיסון.
ציטוקינים
תקשורת באמצעות חלבוני המשלים מוזכרת בהמשך. הציטוקינים הינם משפחה של חלבונים/ גליקופרוטאינים שמשמשים לתקשורת בין תאים מאפשרים להם להיכנס לפעילות ולהגביר את קצב השכפול העצמי משפחת הציטוקינים כוללת תת משפחות:
אינטרלוקינים- לתקשורת בין לבנים לתאים לבנים אחרים
אינטרפרונים- תקשורת בין תאים נגועים לתאים סמוכים בכדי לאפשר לתא לייצר חומר אנטי ויראלי.
גורמי גדילה– CSF שמשמשים לעודד שכפול תאים: M-CSF, GM-CSF,
כימוקינים- משפיעים על תנועה של תאים לבנים
אינטרפרונים
משמשים תקשורת בין תאים שכנים ובין תאים של מערכת החיסון לבין תא אשר נפרץ ונפגע על ידי וירוסים חיידקים פרזיטים או שהפך לתא סרטני
אינטרלוקינים
הם חלבונים שמשמשים לאיתות לצורך הפעלת מערכת החיסון וגם לצורך הפסקת פעולתה חלקם יכולים גם להאיץ תהליך של חלוקת תאי אב, הם כוללים 35 סוגים: IL1-IL35 בעלי תפקידים מגוונים.
תהליך הדלקת, ושלביה
תאי פיטום
Mast cell, תא מאסט) הוא תא דם לבן המהווה חלק מרקמות חיבור בגוף ומכיל מספר רב של גרנולות העשירות בהיסטמינים והפארין. על אף שתאים אלה ידועים בעיקר בתפקיד שהם ממלאים באלרגיה ובתגובות אנפילקטיות, תאי פיטום ממלאים תפקיד חשוב בהגנה על הגוף, כיוון שהם מעורבים באופן מעמיק בריפוי פצעים ובהגנה מפני פתוגנים.
מערכת החיסון הנרכשת
מערכת החיסון הנרכשת (קו הגנה שלישי) מתאפיינת בזיכרון חיסוני, ספציפיות ומגוון יותר רחב של תבניות שמאתחלות פעילות חיסונית. זה מתאפשר הודות למנגנון של נוגדנים ספציפיים. ישנן 2 משפחות B, T.
תאי T קרויים על שם הטימוס, האיבר בו הם מבשילים.
שלבי הפעלה והבשלה של תאי T ותאי B
תאי T
תאי T יכולים לזהות: חלבונים רק לאחר שהם נחתכו לפפטידים בעזרתם של חלבוני MHC תאים שמסווגים בקבוצת CD4 וCD8, הם מכילים רצפטורים מיוחדים אשר מכונים TRC ויכולים להיקשר לפפטיד שנמצא על חלבוני MHC, לאחר שתאי T מקבלים פפטיד אם צריכים גם תהליך שתומך בהמרצתם מציטוקינים, או מולקולות פלזמה שחשובה שבהם B7, שנקשרת לCD28. גם מולקולות CD2, CD8 ממריצות הפעלה. IL2 ממריץ פרולפרציה.
עוברים הפעלה הם הופכים מתאים נאיביים (TN) לתאי עזרה (TH) או לתאים ציטוטוקסיים (TC),
תאי T Help
תאי עזרה יכולים להפעיל תאי NK, להפעיל אצל מאקרופג' תהליך עיכול לתאים שהוא בלע , לעצור תהליך דלקת, דוגמה לתאים כאלו: TH1, TH2, TH17, THreg. , להפעיל ולהתחיל פרולפרציה של תאי TC (יצירת עותקים זהים עד לכמות של שבט ואז הפעלתם) של תאי B ו T, ישנם מסלולים שונים של תאי Helpers שמושפעים מאותות של ציטוקינים אשר הוזכרו קודם, ואלו יכולים לאותת על סוג הזיהום אם הוא חיידקי, פטריתי, טפילי או וירלי ולהתאם לאותת לאיברי מטרה ותמרץ היערכות לויקוציטים שונה.
תאי B
ותאי B נותנים למערכת את השם מערכת חיסון הומורלית כאשר המילה הומור מקבילה ביוונית למילה נוזל, משום שתאי B שמופעלים משחררים נוגדנים אל נוזל הדם והופכים לתאי פלזמה.
תאי B יכולים לזהות: חלבונים, חומצות גרעין, שומנים ופוליסכרידים.
כפי שתאי B עוברים שינויים כך כל התאים של מערכת החינון הנרכשת (T, B) ממשיכים לעבור שינויים רבים ולהבשיל, ישנה דרך להגדיר נוגדנים שנקראת: Cluster of differentiation- זה (CD) קידומת שניתנת לתאים עם מספר סידורי כדי לקבוע באיזה כוון ושלב הם הבשילו. הסידור נועד להקל לזהות אותם משום שלא ניתן לזהותם בהגדלה מיקרוסקופית ומה שנותר והדרך לזהותם באמצעות צימוד אנטיגנים ספציפיים שיודעים להיצמד לסוג מסוים. הנוגדנים של תאי B יקבלו התייחסות נרחבת בהמשך…..
תאים מושהים שמהווים תאי זיכרון
חלק מתאים T, B שמשחקים תפקיד התקפי לא פועלים אלא נאגרים עם השהייה של פעילות כך שהם תאי זיכרון שיכולים להגיב מהר בחשיפות עתידיות.
יצירת נוגדנים ממקטע DNA Immunogenicity
נוגדנים נוצרים באופן שמאפשר שלכל חומר בטבע יהיה נוגדן, התחומים של Antigenicity, Immunogenicity עוסקים בהבנת המנגנון אשר מאפשר למקטע מסוים של גנים ליצור antiboody כך שלכל חומר בטבע יהיה נוגדן , מכיוון שהמנגנון מתוחכם מאד הוא ממשיך כל הזמן להתגלות, Susumu Tonegawa תרם לפענוח האופן בו מקטע של גנים מקודד מספר גדול של נוגדנים (antigen) , המושג Epitope מתייחס למקטע החלבון אותו הנוגדן מזהה. החומר שמהווה סוכן של אנטיגן יכול להימצא בבקטריות בחיות צמחים ובני אדם, בכדי שלאנטיגן יהיה אנטי בודי הוא צריך להיות מספיק גדול (מעל 10,000 דלטון) כמו במקרה של חלבון, וגם ניתן לפירוק, לכן פולימר של סיליקון לא מעורר תגובה חיסונית למרות גודלו.
בסטון הבא ישנו תיאור מנגנון של יצירת נוגדנים ממקטע DND.
Susumu Tonegawa הודותיו וראיון.
ההבחנה בין עצמי לזר: הגנה אינטרה-צלולרית
MHC- Major Histocompatibility Complex: מערך ראשי של התאמה רקמתית") הוא שמה של מערכת שאפשרת למערכת החיסון להבחין בין עצמי לזר על מנת שהנוגדנים יכילו תכונה של "סבלנות" ויתקיפו באופן סלקטיבי רקמות שאינן חלק מהגוף.
קיימים כ-200 גני MHC המקודדים לחלבונים. חלבונים אלו מצויים כמעט בכל התאים בעלי הגרעין בגוף משם החלבונים מגיעים לממברנה. חלבונים אלו יכולים ללכוד חלבונים שמקורם זר (כלומר, שמקורם בחיידקים, נגיפים ופולשים אחרים) הם נחלקים לסוגים כאשר הסוג הראשון מבצע בקרה על תקינותם של תאים ומכיל תבנית שתאי T מסוג CD8 יכולים להיקשר אליה לזהותם בכדי לזהות שהתא נגוע.
הסוג השני מופיע בתאים שמבצעים פגוציטוזה (בליעה ועיכול תאים) מפרקים את הגורם הזר ומציגים באמצעות חלבונים אלו את המעטפת שלו לתאי T מסוג CD4
הצגת אנטיגנים, סוכנים זרים שפלשו הגנה אקסטרה-צלולרית
מכיוון שנוצרים נוגדנים לכל החומרים מספרם מועט והם צריכים טריגר כדי להגדיל את מספרם בהתאם להימצאותם של החומרים שהם אמורים לפרק, הדבר קורה כאשר תאים אלו פוגשים את אותו סוכן, ישנם תאים שמסיעים לתאי חיסון בלכידת סוכן הצגת אנטיגן, למשל: מקרופג' או דנדריט עד להצגתו.
הרחבה על נוגדנים והמבנה הבסיסי שלהם
סוגים של תאי T
נוגדנים של תאי B
מבנה בסיסי של נוגדן: נוגדנים מורכבים משתי שרשראות כבדות HC ביניהן 2 קשים דיסולפידים ושתי שרשראות קלות LC שלכל אחת קשר דיסולפידי לשרשרת ארוכה סמוכה, ישנו חלק קבוע FC וחלק משתנה FV שנמצא בקצה של הY הפונה מעלה במקטע הרביעי של שרשרת ארוכה ושני של שרשרת קצרה
פעולתם של הנוגדנים שהבשילו.
ניטרול- הנוגדנים מתאגדים סביב גורם הזר וכך מקטינים את שטח הפנים שלו כך שהוא לא יכול להזיק.
אוספנציה- ניגדנים עוטפים ומקלים על פגוציטוזה.
ADCC- Antibodi dependent cell midiated citotoxicity יכולים להוות אתר קישור לNK או אזונופילים.
הפעלת חלבון משלים- נוגדנים מאפשרים לחלבוני משלים להיקשר ולבצע הרס של דפנות החיידק.
משפחות של נוגדנים
IGG- נפוץ בפריטונאום, נוזל CSF, ובלימפה, שומר על עובר גם נכנס לרקמות , 23 ימים זמן מחצית חיים.
IGA- בחלב אם, ריר, דמעות, כשהוא מכיל שרשרת J שני נוגדנים עם 3 יחידות מתאגדים לפולימר עם פעמיים Y אחת פונה למטה ואחת למעלה. מגן על ריריות 6 ימים זמן מחצית חיים. נמצא בחלב אם.
IGM- מחומש של קשרים דיסולפידים כפולים ו5 נוגדנים בצורת Y שמתאגדים כשהבסיס פונה למרכז ושני הענפים למרחב, נוגדן שמצוי בדם ומהראשונים להגיב לזיהום חיידקי. מכיל 5 מקטעים בכל שרשרת ולא 4 כמו קודמיו.
IGD- תפקידו לא לגמרה ידוע זמן מחצית חיים 3 ימים והוא ככל הנראה קשור ליכולת של תאי B להתאים עצמם לסביבה.
IGE- לא משתתף באופסונציה אבל משחק תפקיד באלרגיות והתנגדות לטפילים שמן מחצית חיים קצר מורכב מ6 מקטעים בכל שרשרת. כאשר הוא נצמד לטפילים ומאפשר לאזונופילים להתחבר אליו (מהווה גשר), הוא גם מהווה גשר לתאי מסט.
תיאוריית השבט של Macfarlane Burnet
Macfarlane Burnet אוסטרליה (1899 – 1985) זוכה פרס נובל ב1960 על תרומתו לתורת החיסון – ביוגרפיה
ב-1954 הציג האימונולוג נילס ירנה תאוריה שטענה כי יש מגוון רחב של לימפוציטים בגוף לפני כל הדבקה. חדירתו של אנטיגן לגוף מסתיימת בהתאמתו של סוג אחד בלבד של לימפוציטים, ואותו לימפוציט מתחיל להתרבות ולייצר נוגדנים כנגד האנטיגן הפולש.
בחירה זו של סוג אחד בלבד של לימפוציט גורמת לכך שהוא ישובט (כלומר, ייצור קבוצה גדולה של תאי בת הזהים לו מבחינה גנטית) על מנת להבטיח כמות מספיקה של נוגדנים הדרושה כדי למנוע ולעכב את ההדבקה.
האימונולוג האוסטרלי פרנק מקפארלן בארנט השתמש במודל זה, והיה הראשון שכינה אותו "תאוריית ברירת השבטים". בארנט הסביר שהזיכרון החיסוני הוא שיבוט של שני סוגים של לימפוציטים. שבט אחד מגיב מיידית ונלחם בהדבקה, בעוד שהשבט השני הוא בעל כושר שרידות גבוה יותר, ונשאר במערכת החיסון למשך זמן ארוך יותר, מה שגורם בסופו של דבר לחסינות כלפי האנטיגן. ב-1958 הראו גוסטב נוסאל וג'ושוע לנדרברג שתא B אחד מייצר תמיד רק סוג נוגדן אחד, וממצא זה היה הראיה הראשונה לקיומה של תאוריית ברירת השבטים.
c, תהליך פיתוח נוגדנים: IGG, IGE בתגובה לחשיפה ראשונה וחשיפה שניה
מערכת המשלים
מערכת המשלים מבוססת על חלבוני משלים C1-C9, כל אחד מהם יכול להישבר ל2 חלקים A,B המספר מופיע לאחר שמם: C1A וC1B.
כאשר הם נצמדים לגוף זר הם יכולים להיקשר לחלבון הבא בשרשרת ולפעמים הקשר משחרר חלק מהם A או B לפלזמה זה מאפשר להם גם להשפיע על האתר אליו הם נצמדו באופן שיכול להרוס את הדופן שלו להקל על תאי חיסון להיצמד אליו וגם החלק שמשתחרר לפלסמה יכול לאותת לתאים נוירטופילים ומקרופאג'ים להגיע למקום ולחולל דלקת.
Jules Bordet ביוגרפיה
תהליך אלרגיה
אלרגיה היא תהליך שמערכת החיסון מושפעת מגורם זר באופן שמשבש את פעילותה, הסוג הכי שכיח של אלרגיה סוג 1- שמתבטא בנפיחות ואדמומיות תגובת יתר לאלרגן מעבר לצורך ללא תיאום בין הפוטנציאל שלו להזיק לבין מידת התגובה החיסונית, סוג 2 פוגע גם ברקמות אשר סמוכות לאלרגן, סוג 3 פועל על תאים גם ללא נוכחות אלרגן ומאתחל מוות מתוכנן כך פוגם בסוג מסוים של רקמה כמו תאי בטא בלבלב עד לכדי סוכרת סוג1, סוג 4 מתבטא בפעילות שתוקפת מערכות בגוף המו בזאבת. כל סוגי האלרגיה יכולים להסב נזקים בדרגות שונות, כל אחד מבוסס על מנגנון מתוחכם ושונה מהאחר.
כשל של מערכת החיסון להתמודד עם גורמי מחלה שונים
כיצד גידול סרטני מצליך לחמוק ממערכת החיסון וכיצד מערכת החיסון נערכת מחדש
כיצד וירוס איידס מ מערים על מערכת החיסון