Потребителски вход

Запомни ме | Регистрация
Постинг
26.06.2021 14:30 - Имунната система за простосмъртните: 8 въпроса и отговора
Автор: powersport Категория: Други   
Прочетен: 1292 Коментари: 0 Гласове:
3

Последна промяна: 26.06.2021 14:34

Постингът е бил сред най-популярни в категория в Blog.bg

Имунната система за простосмъртните: 8 въпроса и отговора

Цялата статия с картинките можете да свалите във word dokument от линка долу.

https://www.transfernow.net/dl/20210626EepukIlR

 /превод от руски/ оригинален текст тук https://mdubakov.medium.com/immune-system-for-mere-mortals-74de44bdb733

В тази статия искам да ви дам представа какво представлява имунната система и как тя се справя с някои доста сложни проблеми. Тук няма да има много подробности, а само някои общи принципи и модели. Можете сами да намерите подробностите.

 

Като начало, малък преглед и основните герои. Нека се запознаем с патогени, ограничавайки се до вируси и бактерии.

Патогени

Патогенът е микроорганизъм, който може да причини заболяване.

Вируси

Вирусите са много малки патогени (много по-малки от клетките) и много учени вярват, че вирусите съществуват на границата между живите и неживите. Те не могат да се размножават извън клетките.

Целта на вируса е да проникне в клетката, нарушавайки всички защитни бариери, и да установи там конвейерна линия за производството на себе си, използвайки индустриалните мощности на клетката. Обикновено клетката след това се унищожава.

Бактерии

Бактерии

Бактериите са най-често едноклетъчни организми. Те са много по-големи от вирусите и обикновено живеят извън клетките на човешкото тяло (въпреки че някои могат да влязат вътре).

Стрептококите са заели сливиците. Възпалено гърло и така нататък.

В човешкото тяло бактериите се съревновават за хранителни вещества (като пример, желязо).

Бактериите често убиват клетките ни в преследването на нещо хранително. Освен това те отделят токсини като страничен продукт от жизнените им функции. Накратко, неприятни същества.

Със сигурност имате въпрос: колко са по-малки вирусите от бактериите? Много. На снимката по-долу бактерията Е. coli е в пъти по-малка от еритроцитите, но вирусите са още по-малки, дори в сравнение с бактериите.

image

Бърз преглед на имунната система

Накратко се запознахме с патогени, сега нека разгледаме защитниците на нашето тяло.

I. Вродена имунна система

В горния ляв ъгъл агресивна бактерия прониква в малка рана в кожата и среща негостоприемния вътрешен свят на човешкото тяло. За начало, тя се сблъсква с вродената имунна система:

image

Основната характеристика на вродената имунна система е бързата реакция.

 

     Помните ли книгата на Канеман Thinking, Fast and Slow? В мозъка също имаше две системи, бързата интуитивна и бавната аналитична. Имунната система работи по подобен начин. Вродената имунна система реагира бързо, но не е в състояние да се справи сама с някои патогени. Адаптивната имунна система реагира бавно, но е в състояние да се справи с почти всеки противник.

Вродената имунна система разполага с достоен арсенал за среща с вредни бактерии и вируси (всички в лявата част на фигурата):

·         Фагоцити (по-специално макрофаги / макрофаги, които могат да ядат бактерии)

·         Система / комплемент/ complement (протеинови молекули, които могат да направят дупки в бактериите)

·         Естествени клетки-убийци / NK-cell (лимфоцити, които могат да инжектират разрушителни химикали в бактериите)

Засега нека си представим, че бактерия е открита и изядена от зъл макрофаг. Той е много умен човек и задейства аларма - той освобождава сигнални протеини в околното пространство: цитокини. Те навлизат в кръвта и левкоцитите мигрират към мястото на инфекцията от кръвта. Обикновено има много бактерии и макрофагите могат да изядат няколко дузини, докато им омръзне. Следователно са необходими по-многобройни бойни единици и левкоцитите са точно това.

Първо, малък авангард е изправен пред заразата, след това се изтеглят основните войски и след това се включва бавната, но тежка артилерия.

Фагоцит

Доста голяма клетка от вродената имунна система, която абсорбира бактерии, лоши клетки и всякакви отпадни продукти. Прилича на амеба.

image

Система complement

Сложен комплекс от протеинови молекули. Той може да се прикрепи към бактериите и да направи дупки в тях. Изглежда, как може да бъде това? Защо не правят дупки на други места, например в клетките на тялото? Отговорът на този въпрос ще бъде даден малко по-късно.

image

Естествен убиец (NK)

Лимфоцит на вродената имунна система, който основно унищожава клетките, заразени с вируси.

image

 

Левкоцити

Бели кръвни клетки (неутрофили и други). Те знаят как да абсорбират патогени и дори да създават невероятни капани за тях.

image


Антиген-презентиращи клетки (APC)

 

Най-важните от антиген-презентиращи клетки са дендритните клетки. APC знаят как да изкарат навън и покажат антигени на всички. Не винаги се откриват антигени. Грубо казано, APC изкарват навън пептиди, които са парчета от вирус или бактерии.

Може да се каже, че APC са основната връзка между двете имунни подсистеми.

image

Цитокини

Сигнализиращи протеинови молекули, чрез които информацията за възпаление или инфекция се разпространява навсякъде.

image

I. Адаптивна имунна система

 

Адаптивната система (adaptive system) работи много по-бавна (и по-сложно). Механизмът на неговото действие е съвсем накратко от дясната страна на фигурата. Ще се опитам да дам обща представа без огромен брой технически термини.

image

Като начало, антиген-презентиращите клетки на имунната система (APC) вземат парчета от патогена и пътуват до лимфните възли, където се срещат с Т-лимфоцити / Т-клетки. Когато се срещнат, те казват „вижте какво имам!“. Т-лимфоцитите виждат, че патогенната бучка не е естествена част от тялото и се превръщат в един от двата типа:

 

·         или в Т-убийци (цитотоксични cytotoxic T-cell, които могат да убият)

·         или в Т-помощни клетки (T-helper cell, които активират В-лимфоцити / В- cell).

В-лимфоцитите са способни да произвеждат огромно количество антитела / antibody). Антителата се доставят до мястото на инфекцията и са много полезни за подпомагане на други клетки на имунната система да откриват и унищожават патогени. Процесът на производство на антитела не е много бърз, концентрацията достига своя връх за 10-15 дни.

T-убийци

Лимфоцити на адаптивната имунна система, които също унищожават клетките в тялото, които не се справят добре.

image

В лимфоцити

Клетки от адаптивната имунна система, които са способни да произвеждат антитела (повече за тях по-долу). Разнообразието от произведени антитела е огромно (~ 100 милиона вида), така че тялото ни по принцип може да се справи с повечето патогени. Ако поради мутация, разнообразието намалее поне с порядък, тогава всичко е много лошо за човека.

image В-лимфоцит

В допълнение, след инфекция, някои от В-лимфоцитите, специфични за него, остават в тялото за дълго време, значително ускорявайки имунния отговор в случай на повторно заразяване със същата инфекция.

Антитела

Протеинови молекули, които се синтезират от В-лимфоцитите. Обикновено човешкото тяло е в състояние да синтезира 100 милиона различни антитела - това огромно разнообразие е необходимо за разпознаване на постоянно променящите се вируси и други патогени.

image

Защо нямаме имунитет, например, срещу респираторни заболявания? Всъщност имаме, просто тези вируси мутират много бързо, така че В-лимфоцитите, които помнят вируса, са напълно безполезни. Тялото трябва да рестартира процеса, когато влезе в контакт с нов подвид на вируса. Но затова ние рядко се разболяваме два пъти от един и същ специфичен подвид на вируса, именно заради В-лимфоцитите с правилните антитела. Да се ​​разболееш два пъти от грип през зимата, би било твърде много!

Ще приемем, че сте малко запознати с героите и вече сте напълно объркани.

 

 

 

Ето една заплашителна обща картина, която трябва да се разбере.

image

Ще прегледам отново съвсем накратко целия процес. Патогенът попада в тялото и е атакуван по всякакъв начин от вродената имунна система (фагоцити, левкоцити, комплементна система). Информацията за патогена влиза в специални органи (например лимфни възли през антиген-представящи клетки), където клетките на адаптивната имунна система (Т-лимфоцити) активно се запознават с нея. Производството на антитела започва от В-лимфоцитите. Антителата идват на помощ и значително опростяват работата на вродената имунна система.

Нека започнем да разплитаме тази плетеница, като задаваме много разумни и прости въпроси.

1. Как тялото различава клетките си от другите?

 

Всъщност разнообразието от необходими и полезни неща в тялото е огромно. Как да различа своя от чужда? Нека започнем с бактериите.

Разхождайки се през тялото ни, фагоцитът влиза в контакт с различни бактерии. Някои са полезни и необходими, но някои трябва да бъдат унищожени.

Оказва се, че фагоцитите и бактериите участват активно в надпреварата във въоръжаването. Фагоцитите се стремят да си отгледат рецептори, които разпознават молекули, които са критични и специфични за вредните бактерии. Бактериите се стремят да се отърват от тези специфични молекули и да ги заменят с нещо друго, така че рецепторите да спрат да работят.

 

image

В този случай фагоцитът успешно разпознава манозата, която е част от гликопротеините на много бактерии. Както се оказа, за бактериите не е толкова лесно да се отърват от този мембранен компонент и фагоцитът успешно ще унищожи тази бактерия. Очевидно полезните бактерии нямат такъв мембранен компонент.

 2. Как тялото знае дали клетката има проблем вътре?

Добре, отвън има рецептори и това е доста просто. Но как да разпознаем патоген, който е проникнал в клетката и извършва своите тъмни дела там под покритието на клетъчната мембрана?

Накратко, процесът работи по този начин. Вътре в клетката има неща, които постоянно раздробяват всичко, което им попадне, на малки парченца. Клетката ги изкарва навън тези малки парченца, на всички заинтересовани страни, чрез специален комплекс от протеинови молекули (MHC). Заинтересованите лица (като убиеца Т) търсят тези парчета за антигени. Ако антигенът съвпада с рецептора, веднага става ясно, че вътре в клетката се случва нещо лошо. Е, ако не съвпада, тогава клетката се счита за здрава. Все едно им преглеждат акитата – сравнение от преводача на статията.

image

За педантичните, по-подробно. В процеса на жизнената дейност в клетката се образуват протеини, протеинови парченца и други вериги от аминокиселини. Е, там нещо се е събрало погрешно, или вирусът е колабирал и останките му се носят там. Тези остатъци рано или късно попадат в протеазомата, която безмилостно ги нарязва на малки пептиди. Освен това транспортният протеин TAP поема тези пептиди и ги влачи в ендоплазмения ретикулум. В него пептидът се натоварва върху MHC (основен комплекс за хистосъвместимост), който във везикула се доставя безопасно до клетъчната повърхност и се включва в мембраната.

По този начин клетката постоянно излага съдържанието си навън чрез MHC. Природата е положила канали за наблюдение на клетките!

За съжаление, някои вируси са в състояние да блокират MHC (или значително да намалят техния брой, намалявайки вероятността от откриване на проблеми). Естествените убийци знаят как да се справят с тези хитри. Тъй като на повърхността няма MHC, клетката може да се счита за нездравословна и елиминирана. Много елегантно.

3. Как тялото произвежда такова разнообразие от антитела?

Може би най-трудният за обяснение въпрос. Като начало нека разгледаме по-отблизо какво е антиген.

Антигенът е всяко вещество, което тялото счита за чуждо. Както можете да си представите, има огромно количество такива вещества. Следователно тялото трябва да може да произвежда около 100 милиона вида антитела, за да може да разпознае всички тези антигени.

Антителатата обикновено са сходни, но имат много разнообразни части. Всъщност тази части са в състояние да разпознава антигените.

image

Добре, защо се нуждаем от антитела? Това са само протеинови молекули, на какво са способни? Основната задача на антителата е: да се прикрепят към патогените (този процес се нарича специална дума опсонизация) и да сигнализират на клетките на имунната система, че „тук съм привързан към нещо лошо, може да бъде унищожено“. В допълнение, бактериите, покрити с антитела, губят своята подвижност, което улеснява фагоцитите да ги ловуват.

Антителата радикално помагат на клетките на имунната система да откриват и унищожават патогени. Без тях всички отдавна бихме били мъртви.

image

Нека да преминем към най-трудната част. Нека ви напомня, че видовете протеини, които клетката може да синтезира, са кодирани в ДНК. Как да получим 100 милиона различни конфигурации на антитела? Напълно невъзможно е да се кодира всичко това в ДНК, защото тя ще стане неприлично голяма. Включва се изключително елегантен модулен процес на дизайн, наречен V (D) J рекомбинация.

Антителата се произвеждат от зрели В лимфоцити. В-лимфоцитите биват незрели (immature) и зрели (mature). Така, че ДНК на единичен зрял В-лимфоцит, се събира от произволно избрани парчета ДНК на незрял В-лимфоцит.

image

V, D, J и C са сегменти на гени в ДНК. Например, V сегментът има 40 различни копия от себе си, които са малко по-различни един от друг. D - 25 копия и т.н. Можете да мислите за всички тези копия като за модули. Когато се изгражда ДНК на зряла клетка, тези модули се вземат на случаен принцип и се залепват един за друг. Това разнообразие все още не е достатъчно, така че случайни нуклеотиди се вмъкват в тази част от ДНК, които увеличават разнообразието с още един порядък.

За съжаление, тези произволни вмъквания в 90% от случаите водят до нефункционална В-клетка, която се унищожава от тялото. Така че само 10% от В клетките оцеляват. Процесът на рекомбинация е доста скъп, както можете да видите. Трябва да се отървем от много бракове. Но това е чудесен пример за модулен дизайн и генериране на разнообразие от малко количество съхранявана информация!

По-нататък ще стане по-лесно. Прекосихме върха.

4. Как се разпространява сигналът от мястото на инфекцията?

Представете си, че сте бели кръвни клетки-левкоцити и че се носите в кръвотока по капилярите и артериите с доста прилична скорост. И сега, някъде по периметъра, има атака на бактерии! Вашата задача е да излезете от капиляра и да се втурнете на помощ. Как да го направим?

image

Да приемем, че бактериите вече са открити от макрофагите, изядоха дузина бактерии и сигнализираха с цитокини, че всичко не е много добре. Цитокините се разпространяват във всички посоки и рано или късно достигат до капиляра, през който левкоцитите бързо „плуват“. Сигнал от цитокини в капилярната стена активира двойка протеини - селектин и интегрин. Селектинът инхибира левкоцита и заедно с интегрин левкоцитът спира напълно. Тогава стената на капиляра се отделя, левкоцитът се освобождава и се втурва по цитокиновата пътека към мястото на възпалението.

Както можете да видите, сигналът е локален и работи чрез градиента на концентрацията. Това е много често срещан модел при живите организми. Всичко това работи без никаква координация от страна на мозъка или други важни центрове. Самоорганизация в действие.

5. Как макрофагът убива бактериите?

Макрофагите са невероятни същества. Най-вероятно те са продукт на симбиоза на амеби и по-развити организми (като нашия). На първо място, макрофагът открива бактерията, използвайки нейните рецептори или използвайки антитела, които обичат да се залепват около бактериите. Какво тогава? Той няма стомах, както и отвор за уста. Как тогава ще се получат нещата?

Макрофагът обгражда бактерията и я поглъща. Жива бактерия плава в специален балон вътре в макрофага и тя трябва да бъде унищожена. Случва се така. Вътре в макрофага има ензимни мехурчета. Ензимите отлично разграждат протеините, така че лесно могат да унищожат самия макрофаг. Следователно те трябва да се съхраняват в лизозомни везикули.

image

Мисля, че вече сте се досетили какво ще се случи с бактериите по-нататък. Остава само да се слеят заедно с лизозомата. Ензимите и бактериите се събират заедно, след което бактериите се унищожават.

Трябва да кажа, че макрофагът не обича особено да изхвърля нещо просто така. Следователно унищожените части се излагат на публично изложение, така че другите молекули на имунната система да могат да видят какво е ял там макрофагът и да реагират по-бързо на проблемите (най-умните забелязват, че макрофагът е APC, тоест антиген-презентираща клетка ). Удивителна многозадачност!

6. Как още се унищожават бактериите и клетките?

Помните ли системата на комплемента/ complement ? Време е да ви разкажа как работи.

     Първо, антителата се прикрепят към обречените бактерии.

     Системата на комплемента е проектирана по такъв начин, че обича да се прикрепя към антитела, които са наблизо.

     След това започва доста сложен процес, в който няма да се задълбочаваме. В резултат на това протеините на комплемента се включват в бактериалната мембрана.

     Постепенно те перфорират мембраната и съдържанието на бактериите изтича навън. Бактериите се разпадат, накратко.

image

Антителата, както вече казах, опсонизират бактерията, като по този начин намаляват нейната подвижност и я правят изключително привлекателна за макрофагите.

image

Нека разгледаме и Т-убийците (това вече са клетки на адаптивната имунна система). Т-клетките-убийци работят много елегантно. Например имаме вирус в нашата клетка. Тя изложи парчета от вируса навън и Т-убиецът успешно се прикрепи към тази клетка. Какво следва? Как да го унищожа?

Като начало Т-убиецът освобождава протеина перфорин, който прави дупка в клетъчната мембрана. След това се изхвърля гранзимът, който през тази дупка влиза в клетката.

Може би сте чували, че клетките могат да инициират процес на самоубийство, наречен апоптоза. Всъщност гранзимът стартира този процес.

image

Всъщност убиецът Т нарежда на клетката да се самоубие! Трябва да кажа, че апоптозата е много по-безопасна за организма от всеки друг процес на клетъчно унищожаване, тъй като в случай на апоптоза вирусите вътре в клетката се унищожават, а в случай на спонтанно унищожаване те могат безопасно да оцелеят.

7. Как работи паметта на адаптивната имунна система?

Както знаете, тялото по някакъв начин помни преминалите инфекции и след това реагира на тях много по-бързо. Как става това? За това са отговорни В-лимфоцитите.

Досега съм говорил само за В-лимфоцити, които могат да произвеждат антитела (плазмени В-клетки), но някои от В-лимфоцитите се превръщат в клетки на паметта (В-клетки на паметта). Те носят рецептори на повърхността си, които са в състояние да разпознаят този антиген. Клетките на паметта живеят дълго време.

image

Нека си представим, че патоген, с който вече сме се справили, е влязъл в тялото. Представят го на клетката на паметта, тя се активира, размножава се и започва да произвежда антитела в много по-големи количества.

Например, ако имуният отговор, при първата среща с патогена и прилична концентрация на антитела ще бъдат след 15 дена, тогава при втората среща - скоростта на производство на антитела е 100 пъти по-висока и след няколко дни концентрацията е достатъчна за бърза и смазваща победа.

8. Защо майките целуват децата си?

Сега вие най-вероятно можете сами да отговорите на този въпрос. Помислете малко, преди да прочетете повече.

При кърмачетата адаптивната имунна система не работи особено добре, поради което те получават антитела с майчиното мляко (по-специално, следователно, кърменето е изключително полезно за децата, те се разболяват по-малко).

Но как имунната система на майката може да определи с кои патогени детето има работа в даден момент? Целувката работи добре! След целувка патогени, които детето има, попадат в тялото на майката. Имунната система на майката реагира на тях, В-клетките с памет се активират и произвеждат голям брой желани антитела. Бебето смуче мляко заедно с антитела и успешно се бори с патогените.

 

Така че, майки, целувайте бебетата си по-често, докато кърмите.

 

Почти края на статията

 

Можете да зададете още много интересни и важни въпроси:

 

    Как имунната система се бори с рака?

    Защо не може ефективно да разпознава раковите клетки?

    Как най-обещаващите лекарства срещу рак са свързани с имунната система?

    Как имунните клетки се научават да не убиват собствените си клетки?

    Какво се случва, когато се случи?

    Как тялото се бори с гъбичките?

 

Може би ще се заинтересувате и ще влезете по-дълбоко в този проблем (или помолете да напиша продължение). За съжаление, повечето добри и относително достъпни материали са само на английски език.

 

Така стоят нещата.

 Цялата статия с картинките можете да свалите във word dokument от линка долу.

https://www.transfernow.net/dl/20210626EepukIlR




Гласувай:
3



Няма коментари
Търсене

За този блог
Автор: powersport
Категория: Спорт
Прочетен: 125612
Постинги: 106
Коментари: 20
Гласове: 223
Архив
Календар
«  Март, 2024  
ПВСЧПСН
123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031