Odporność organizmu i jej ciekawe zastosowania

Dzisiaj już jest ciepło, ale jeszcze kilka dni temu było zimno. Ludzie kaszleli i byli przeziębieni. Skrajne wahania temperatury spowodowały infekcje, najczęściej górnych dróg oddechowych. Jednym z objawów jest gorączka. Usłyszałam kiedyś, że to ona jest sygnałem, iż organizm zaczął się „bronić”. Według mnie słowo „bronić” jest nieprecyzyjne, bo w naszym ciele, zaiste, toczy się walka, którą kiedyś przegrywaliśmy, a teraz dzięki rozwojowi medycyny, jesteśmy w stanie zetrzeć w pył przeciwnika. Jednak czy każdego tak łatwo się pozbędziemy?

Odporność – nasza broń

Odpornością nazywamy zdolność naszego organizmu do zwalczania przeciwciał. Umiejętność tę bardzo przejrzysto pogrupowano. Możemy wyróżnić odporność nieswoistą (wrodzoną) oraz swoistą (nabytą).

Odporność nieswoista zwalcza większość mikroorganizmów bez względu na ich strukturę – nie wiąże się ze specyficznymi dla siebie mikrobami. To ona jako pierwsza jest uruchamiana, kiedy dochodzi do infekcji. Atakuje od razu i nie musi być aktywowana. Rozwija się niezależnie od odpowiedzi swoistej. Jest selektywna, czyli nie atakuje własnych cząsteczek. Nie zapamiętuje konkretnych antygenów (antygenem jest cząsteczka, która uruchamia odpowiedź immunologiczną). Należą do niej makrofagi, eozynofile oraz neutrofile, czyli komórki posiadające właściwości żerne.

Limfocyt th

Do odporności swoistej zaliczamy przeciwciała, limfocyty B i limfocyty T cytotoksyczne. Cząsteczki te są specyficzne, czyli skierowane przeciwko konkretnym antygenem. Mechanizm tej odporności nie jest aktywowany od razu po zakażeniu, ale rozwija się powoli, nawet do kilku dni. Zapamiętywane są konkretne patogeny, a informacja o ich budowie może być przechowywana nawet do kilku lat w naszym organizmie, dzięki czemu po zaatakowaniu organizmu przez konkretnego mikroba, od razu uruchamiamy specyficzne przeciwciała, które niszczą w sposób celowany dany patogen. Odporność ta nie może rozwinąć się de novo, ponieważ do jej uruchomienia potrzebna jest odporność nieswoista.

http://www.irgon.com/niedoboryodpornosci/opis-choroby.html

Na pierwszy rzut oka nie widać podobieństw między nimi, ale są ze sobą związane za pośrednictwem sieci białek – cytokiny i chemokiny. To one regulują odpowiedź immunologiczną.

Organizm ma specyficzne linie obrony, które w odpowiedniej kolejności są uruchamiane w trakcie infekcji w sposób kaskadowy. I linią obrony jest: śluz, w którym znajdują się mucyny, kichanie, kiedy to pozbywamy się patogenów, wymioty, kaszel, łzawienie, skóra oraz naturalna flora bakteryjna. Do II linii obrony zaliczymy makrofagi, neutrofile oraz eozynofile. Wszystkie wymienione wyżej komórki posiadają właściwości żerne należą i należą do odporności wrodzonej niespecyficznej. Ostatnią, III linią obrony jest odporność swoista, czyli limfocyty B, T oraz przeciwciała.

Co może wywołać odpowiedź immunologiczną?

Antygenem jest wszystko, co dla naszych komórek jest „obce”, czyli kwasy nukleinowe, białka, cukry, ale i wirusy oraz bakterie. Nasze komórki otacza błona komórkowa, która jest zbudowana z dwuwarstwy lipidowej. W niej zanurzone są glikoproteiny i glikolipidy, które z cukrami prostymi współtworzą glikokaliks. Glikoproteiny produkują interferon, jest to białko uwalniane podczas odpowiedzi immunologicznej. Należy ono do cytokin i stymuluje odpowiedź immunologiczną. Bóle mięśni i gorączka podczas infekcji są spowodowane produkcją interferonu podczas infekcji. Jednak białko to ma jeszcze inny, bardzo ciekawy zakres działania – są środkami antywirusowymi i mogą uczestniczyć w niszczeniu komórki nowotworowej. Interferon zapoczątkowuje syntezę enzymów, które hamują rozprzestrzenianie się wirusów poprzez zwiększenie aktywności białka p53, które uruchamiając apoptozę (samobójczą śmierć komórki), niszczy zainfekowane komórki przez zwiększenie aktywności proteasomu oraz podnosi poziom MHC. Proteasom to kompleks enzymatyczny, który jest komorą straceń dla cząsteczek, które zostały oznaczone ubikwityną, natomiast MHC to specyficzny układ zgodności tkankowej, dzięki temu nasze cytotoksyczne limfocyty T oraz komórki NK łatwiej mogą wykryć kom. nowotworową, bo wysyła ona mocniejszy sygnał „Hej, tu jestem!”.   Dodatkowo białko p53 samo w sobie chroni nas przed nowotworem, ponieważ jest jego supresorem – w odpowiedzi na sygnał pozakomórkowy, jest w stanie hamować podziały, dzięki temu zapobiega niekontrolowanemu namnażaniu się komórki. Szacuje się, że w ponad 50% przypadków nowotworów zauważa się mutacje w białku p53. Tę informację można bardzo łatwo połączyć z naciekami nowotworów na zdrowe tkanki. Przez brak kontroli nad proliferacją, komórka może spokojne cały czas się dzielić, dodatkowo komórki te mogą się odrywać, tworząc przerzuty. Ja nadal pamiętam, że artykuł jest na temat przeciwciał, ale według mnie, nie da się nie powiedzieć o nowotworach, kiedy mówimy o walce naszego organizmu i mechanizmów z nią związanych.

Przeciwciała – wiedza w dużej pigułce

Przeciwciała to specyficzny rodzaj białek, które są wydzielane w trakcie odpowiedzi immunologicznej. Dzięki swojej budowie mają zdolność do swoistego rozpoznawania antygenów. Kształtem przypominają literę „Y”. Zbudowane są z 4 łańcuchów –  2 ciężkich oraz 2 lekkich. Łańcuchy ciężkie są dłuższe i powiązane ze sobą mostkami disiarczkowymi. Łańcuchy lekkie oraz ciężkie również łączą się ze sobą mostkami dwusiarczkowymi. 

1. fragment Fab, 2. fragment Fc, 3. łańcuch ciężki (zawiera VH, CH1, zawias, rejony CH2 i CH3, licząc od końca N), 4. łańcuch lekki (zawiera rejony VL i CL, licząc od końca N), 5. miejsce wiązania antygenu, 6. rejony zawiasowe, (*) −S−S− oznacza mostki dwusiarczkowe

Dzięki papainie można rozciąć przeciwciało i otrzyma się 3 rejony: Fab (ramię Y)i Fc (trzon Y). Fragment Fab odpowiada za specyficzne wiązanie się przeciwciała z antygenem, a część Fc odpowiada na reakcję związania się z antygenem. Rejon Fc zapoczątkowuje reakcje chemiczne, które towarzyszą reakcji związania przeciwciała z antygenem. Każde przeciwciało posiada część stałą, która jest identyczna we wszystkich ich klasach, natomiast część zmienna jest specyficzna dla danej klasy.

Wśród przeciwciał wyróżniamy 5 klas:

• IgM (immunoglobuliny M) – mogą wiązać 10 antygenów (dookreślenie ich wartościowości – przeciwciało ma taką wartościowość, ile jest w stanie związać antygenów). Kształtują się najszybciej po wniknięciu antygenu do organizmu. Mają małą swoistość oddziaływania przeciwciała z antygenem.

• IgG (immunoglobuliny G) – podstawowy typ przeciwciał, są najistotniejszymi przeciwciałami. Mają zdolność do przenikania przez łożysko.

• IgA (immunoglobuliny A) – bardzo duża ilość w mucynach oraz łzach.

• IgD (immunoglobuliny D) – bardzo dużo we krwi.

• IgE (immunoglobuliny E) – powstają w reakcjach alergicznych.

https://labhome.pl/czym-sa-przeciwciala/przeciwciala-igm-igg-ige/

Przeciwciała możemy podzielić na poliklonalne i monoklonalne.

Poliklonalne rozpoznają wiele epitopów (fragment antygenu łączący się bezpośrednio z wolnym przeciwciałem, receptorem limfocytu B lub receptorem limfocytu T) a monoklonalne są skierowane przeciwko 1 epitopowi, przez to wykazują wyższą specyficzność.

Przeciwciała poliklonalne otrzymamy wstrzykując antygen do krwi królika, następnie czeka się na reakcje autoimmunologiczną – antygen aktywuje limfocyty B, które produkują przeciwciała poliklonalne. Ostatnim krokiem jest izolacja z pobranej surowicy wytworzonych przeciwciał poliklonalnych.  

Otrzymywanie przeciwciał poliklonalnych
http://laboratoria.net/artykul/25023.html&pn=3

Przeciwciała monoklonalne otrzymuje się w troszkę inny sposób. Do krwi myszy wstrzykuje się antygen. Izoluje się limfocyt B, który zostaje unieśmiertelniony przez fuzję, z pomocą tworzy się hybrydomę, czyli limfocyt B wytwarzający przeciwciało połączony z kom. nowotworową (szpiczakiem). Kolejnym krokiem jest namnażanie się owych hybryd, a gdy otrzyma się ich odpowiednią ilość, izoluje się przeciwciała monoklonalne.

Otrzymywanie przeciwciał monoklonalnych

Przeciwciała monoklonalne i poliklonalne bardzo często wykorzystuje się w medycynie. Dodatkowo w terapii można wykorzystać fragmenty przeciwciał. Najczęściej wykorzystywane są przeciwciała monoklonalne. Dzięki nim jesteśmy w stanie wykryć i określić stężenie leków, hormonów oraz enzymów w organizmie. Stosowane są w leczeniu: 

1. Nowotworów
2. Wrzodziejącego zapalenia jelita grubego
3. Łuszczycy
4. Chorób sercowo-naczyniowych
5. GVHD - przeciwdziałanie odrzuceniu przeszczepu
6. Chorób o podłożu autoimmunologicznym: reumatoidalnego zapalenia stawów, stwardnienia rozsianego, tocznia rumieniowatego układowego, choroby Crohna

Realne nadzieje

Obecnie prowadzi się wiele badań n.t. zastosowania przeciwciał terapeutycznych. Naukowcy wiążą ogromne nadzieje z ich zastosowaniem w leczeniu nowotworów oraz innych chorób. Wynika to z tego, ponieważ humanizowane przeciwciała (otrzymane od zwierzęcia, ale przetworzone, aby nie wywoływały reakcji immunologicznej w organizmie biorcy) cechuje:

1. Specyficzność = terapia celowana
2. Niska immunogenność
3. Bezpieczeństwo stosowania
4. Długi czas półtrwania (można rzadko podawać)
5. Podawanie w kombinacji ze standardową terapią (brak interakcji lekowych)

http://slideplayer.pl/slide/8613403/

Jednak wśród wielu zalet, w przypadku chociażby wirusów, istnieją i wady. Jedną z  nich jest to, że kom. nowotworowa może uodpornić się na lek z dawkowanym przeciwciałem. Zatem na początku terapia będzie skuteczna, jednak przez klonowanie i zmiana kombinacji mat. genetycznego, prowadzą do oporności na dany lek. Czy to jest przyszłość? Czy to jest jutro? To już jest dzisiaj.