Humoralna imunost

Humoralna imunost je komponenta opće imunosti organizma, koji posreduju makromolekule koje se nalaze u vanćelijskoj tečnosti poput izlučenih antitijela, proteinskih komplemenata, i određenih antimikrobnih peptida. Humoralna imunost je tako nazvan jer uključuje tvari koje se nalaze u humoralnim ili tjelesnim tekućinama. Druga je ćelijska imunost. Njegovi aspekti koji uključuju antitijela često se nazivaju i antitijelima posredovana imunost.

Proučavanje molekulskog i ćelijskih komponenti koji formiraju imunski sistem, uključujući njihovu funkciju i interakciju, obuhvata centralna nauka imunologija. Imunski sistem je podijeljen na primitivniji

• urođeni imunski sistem, i
• stečeni ili adaptivni imunski sistem kičmenjaka, od kojih svaki sadrži humoralne i ćelijske komponente.

Humoralna imunost odnosi se na proizvodnju antitijela i pridružene procese koji ga prate, uključujući: Th2 aktivaciju i proizvodnju citokina, formiranje germ-centra i promjene izotipa, sazrevanje afiniteta i generiranje memorijskih ćelija generacija. Također se odnosi na efektorne funkcije antitijela, koje uključuju neutralizaciju patogena i toksina, aktivaciju klasičnog komplementnog sistema i opsonina, promociju fagocitoze i eliminaciju patogena.^[1]

Historija

Koncept humoralne imunosti razvio se na osnovu analize antibakterijskog djelovanja komponenata seruma. Za početak razvoja humoralne teorije zaslužan je Hans Buchner.^[2] U 1890. opisao je aleksine ili "zaštitne supstance", koje postoje u krvnom serumu i drugim tjelesnim tečnostima i sposobne su ubiti mikroorganizme. Pokazalo se da su aleksin, kasnije redefinirani kao „komplementi“ (Paul Ehrlich), rastvorljive komponente urođenog odgovora koji dovodi do kombinacije ćelijske i humoralne imunosti, i premoštavaju karakteristike urođene i stečene imunosti.^[2]

Nakon otkrića 1888. da bakterija koje uzrokuju difteriju i tetanus, Emil von Behring i Kitasato Shibasaburō pokazali su da bolesti ne moraju uzrokovati sami mikroorganizmi. Otkrili su da su filtrati bez ćelija dovoljni da izazovu bolest. U 1890., filtrati difterije, kasnije nazvani difterijski toksin, koristili su za vakcinaciju životinja u pokušaju da dokažu da imunizirani serum sadrži antitoksin koji može neutralizirati aktivnost toksina i da bi mogao prenijeti imunost na neimune životinje.^[3] Paul Ehrlich je 1897. pokazao da se antitijela formiraju protiv biljnih toksina ricina i abrina i predložio je da su ta antitijela odgovorna za imunost. Ehrlich je sa svojim prijateljem Emilom von Behringom nastavio razvijati antitoksin protiv difterije, koji je postao prvi veliki uspjeh moderne imunoterapije.^[3] Prisustvo i specifičnost kompatibilnih antitijela postala su glavni alat za standardizaciju stanja imunostI i identifikaciju prisutnosti prethodnih infekcija.^[3]

Glavna otkrića u proučavanju humoralne imunosti^[3]

Supstanca	Activnost	Otkriće
Aleksin(i) Komplement	Rastvorive komponente u serumu, sposobne za ubijanje mikroorganizama	Buchner (1890), Ehrlich (1892)[2]
Antitoksini	Supstance u serumu koje mogu neutralizirati aktivnost toksine, omogućavajući pasivnu imunizaciju	von Behring and Kitasato (1890)[4]
Bakteriolizini	Serumske supstance koje djeluju sa komplementnim proteinima za izazivanje razgradnje bakterija	Richard Pfeiffer (1895)[5]
Bakterijski aglutinini i precipitin	Serumske supstance koje aglutiniraju bakterije I precipitatiraju bakterijske toksine	von Gruber and Durham (1896),[6] Kraus (1897)[7]
Hemolizini	Serumske supstances koje djeluju sa komplementom u razgradnji eritrocita	Belfanti and Carbone (1898)[8] Jules Bordet (1899)[9]
Opsonini	Serumske supstances koje prekrivaju vanjsku membranu stranih supstanci i pojačavaju brzinu fagocitoze makrofaga	Wright and Douglas (1903)[10]
Antitijelo	Formiranje (1900), hipoteze antigen-antitijelo (1938), proizvedeno od B-ćelija (1948), struktura (1972), imunoglobulinski geni (1976)	Founder: P Ehrlich[2]

Mehanizam ^[11]

U humoralnom imunskom odgovoru, prvo B-ćelije sazrevaju u koštanoj srži i dobijaju B-ćelijski receptori (BCR's) koji se u velikom broju prezentiraju na ćelijskoj površini. Ovi proteinski kompleksi, vezani za membranu, imaju antitijela koja su specifična za detekciju antigena. Svaka B-ćelija ima jedinstveno antitijelo koje se veže sa antigenom. Zrele B-ćelije migriraju iz koštane srži do limfnih čvorova ili drugih limfnih organa, gdje počinju tražiti patogene.

1. korak: Makrofag zahvata patogen.
2. korak: Makrofag probavlja bakteriju i prezentira antigene patogena.
3. korak: T-pomoćna ćelija veže se za makrofag i postaje aktivirana T-pomoćna ćelija.
4. korak: Aktivirana T-pomoćna ćelija veže se za B-ćeliju kako bi je aktivirala.
5. korak: Kada su B-ćelije aktivirane, neke se pretvaraju u plazma-ćelije i oslobađaju se u krvi, dok ostale B-ćelije postaju memorijske B-ćelije koje ubrzavaju odgovor na drugo izlaganje.
6. korak: Plazma-ćelije zatim luče antitela, koja se vežu na antigene da bi se borila protiv invazivnih patogena.

Aktivacija B-ćelija

Kad se B-ćelija sretne s antigenima, ona se veže za receptor i endocitozom ih uzima unutra. Antigen se prerađuje i predstavlja na površini B-ćelije pomoću MHC-II proteina.

Proliferacija B-ćelija

B-ćelija čeka da se pomoćna T-ćelija (T_H) veže za kompleks. Ovo vezanje aktivira ćeliju T_H koja zatim oslobađa citokine koji induciraju B-ćelije da se brzo dijele, čineći hiljade identičnih klonova B-ćelije. Te ćelije kćeri postaju plazma-ćelije ili ćelije memorije. Memorijske B-ćelije ostaju ovdje neaktivne; kasnije, kad se ove memorijske ćelije nađu s istim antigenom u ponovnoj infekciji, one se dijele i formiraju plazma-ćelije. S druge strane, plazma-ćelije proizvode veliki broj antitijela koja se slobodno oslobađaju u krvotok.

Reakcija antitijelo-antigen

Proizvedena antitijela će naići na antigene i vezati se sa njima. To će ili ometati hemijsku interakciju između ćelija domaćina i stranih supstanci ili će stvoriti mostove između njihovih antigenih lokacija koji ometaju njihovo pravilno funkcioniranje, ili će njihovo prisustvo privući makrofage ili ćelije ubice da napadnu i fagocitiraju ih.

Sistem komplemenata

Glavni članak: Sistem komplementa

Sistem komplementa je biohemijska kaskada urođenog imunskog sistema koji pomaže uklanjanju patogenih organizama. Dobija se od mnogih malih proteina krvne plazme, koji djeluju zajedno, kako bi poremetili plazma membranu ciljne ćelije što dovodi do citolize ćelije. Sistem komplementa se sastoji od više od 35 topivih i ćelijskih vezanih proteina, od kojih je 12 direktno uključeno u puteve komplementa. Sistem komplementa je uključen u aktivnosti i urođene i stečene imunosti.

Aktivacija ovog sistema dovodi do citolize, hemotaksije, opsonizacija, imunog klirensa i upale, kao i do obilježavanja patogena za fagocitozu. Proteini čine 5% frakcije serumskih globulina. Većina ovih proteina cirkulira kao zimogeni, koji su neaktivni do proteolitskog cijepanja.

Tri biohemijska puta aktiviraju sistem komplementa:

• klasični put komplementa,
• alternativni put komplementa i
• lektinski put koji veže manozu. Klasični put komplementa obično zahtijeva antitijela za aktivaciju i specifičan je imunski odgovor, dok se alternativni put može aktivirati bez prisustva antitijela i smatra se nespecifičnim imunskim odgovorom.^[1] Antitijela, posebno klasa IgG1, također može "popraviti" komplement.

Aktivacija B-ćelije veliki je dio humoralnog imunskog odgovora.

Antitijela

Glavni članak: Antitijelo

Imunoglobulini su glikoproteini u super porodici imunoglobulinua, koji djeluju kao antitijela. Termini antitijelo i imunoglobulin često se upotrebljavaju alternativno. Nalaze se u krvi i tkivnim tečnostima, kao i mnogim izlučevinama. U strukturi su to veliki globularni proteini u obliku slova Y. U sisara postoji pet vrsta antitijela: IgA, IgD, IgE, IgG i IgM. Svaka klasa imunoglobulina razlikuje se po svojim biološkim svojstvima i razvila se za suočavanje sa različitim antigenima. Antitijela sintetiziraju i izlučuju plazma-ćelije, koje su izvedene iz B-ćelija imunskog sistema.^[12] Stečeni imunski sistem koristi antitijela da identificira i neutralizira strane objekte poput bakterija i virusa. Svako antitijelo prepoznaje specifični antigen jedinstven za svoju metu. Vezanjem njihovih specifičnih antigena, antitela mogu izazvati aglutinaciju i taloženje proizvoda reakcije antitelo-antigen, napredovati za fagocitozu makrofazima i drugim ćelijama, blokirati virusne receptore i stimulirati druge imunske odgovore, kao što je put komplementa.

Nekompatibilna transfuzija krvi uzrokuje transfuzijsku reakciju koja je posredovana humoralnim imunskim odgovorom. Ova vrsta reakcije, koja se naziva akutna hemolitska reakcija, rezultira brzim uništenjem (hemoliza]) donora crvenih krvnih zrnaca s antitijelom domaćina. Uzrok je obično neka službena greška, poput pogrešne jedinice krvi koja se daje pogrešnom pacijentu. Simptomi su vrućica i groznica, ponekad s bolovima u leđima i ružičastim ili crvenom mokraćom (hemoglobinurija). Glavna komplikacija je da hemoglobin oslobođen uništavanjem crvenih krvnih zrnaca može izazvati akutno zatajenje bubrega.

Također pogledajte

• Imunski sistem
• Imunost

Reference

1. Charles Janeway (2001). Immunobiology (5th izd.). Garland Publishing. ISBN 0-8153-3642-X.
2. Elie Metchnikoff (1905) Immunity in infectious disease (Full Text Version) Cambridge University Press
3. Gherardi E. The experimental foundations of Immunology Arhivirano 30. 5. 2011. na Wayback Machine Immunology Course Medical School, University of Pavia.
4. von Behring E, Kitasato S. (1890) On the acquisition of immunity against diphtheria and tetanus in animals (German). Dtsch. Med. Wochenschr. 16: 1145-1148
5. Peer biography by Paul Fildes Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, Vol. 2, Nov., 1956 (Nov., 1956), pp. 237-247
6. hygiene of the sexual life (German, fulltext)
7. Mentioned in On the Formation of Specific Anti-Bodies in the Blood, Following Upon Treatment with the Sera of Different Animals, George H. F. Nuttall American Naturalist, Vol. 35, No. 419 (Nov., 1901), pp. 927-932
8. BELFANTI, S. AND CARBONE, T.: Produzione di sostanze tossiche mmcl siero di animale inoculati con sangue eterogeneo. Gior. d.r. Accad. di. med. di Torino, Series 4, 46: 321, 1898.
9. Bordet, J. 1898. Sur l'agglutination et la dissolution des globules rouges par le serum d'animaux injectes de sang defibrine. Ann. De l'Inst. Pasteur. xii: 688-695.
10. Wright, A. E., and S. R. Douglas. 1904. An experimental investigation of the role of the body fluids in connection with phagocytosis. Proc. R. Soc. London 72:357-370.
11. Boundless (26. 5. 2016). "Humoral Immune Response". Boundless (jezik: engleski). Arhivirano s originala, 12. 10. 2016. Pristupljeno 29. 12. 2019.
12. Pier GB, Lyczak JB, Wetzler LM (2004). Immunology, Infection, and Immunity. ASM Press. ISBN 1-55581-246-5.

Bibliografija

• The following article reviews some of the early experiments that laid the foundations of the humoral theory: Orji Theddeus C, S. J. and Charles Norris (1897) The Bactericidal Action of Lymph Taken From the Thoracic Duct of the Dog. (Full Text-pdf) Journal of Experimental Medicine Vol. 2, Issue 6, 701-709.