Wszystkie żywe istoty podlegają atakom ze strony czynników chorobotwórczych. Nawet bakterie, tak małe, że więcej niż milion zmieściłoby się na główce szpilki, mają systemy obrony przed infekcjami wirusowymi. Ten rodzaj ochrony staje się bardziej wyrafinowany, gdy organizmy stają się bardziej złożone.
Wielokomórkowe zwierzęta mają dedykowane komórki lub tkanki do radzenia sobie z zagrożeniem infekcji. Niektóre z tych odpowiedzi zachodzą natychmiast, tak że czynnik infekujący może być szybko opanowany. Inne odpowiedzi są wolniejsze, ale są bardziej dostosowane do czynnika infekującego. Wspólnie te mechanizmy ochronne określane są mianem układu odpornościowego. Układ odpornościowy człowieka jest niezbędny do naszego przetrwania w świecie pełnym potencjalnie niebezpiecznych mikrobów, a poważne upośledzenie nawet jednego ramienia tego układu może predysponować do poważnych, nawet zagrażających życiu infekcji.
Odporność nieswoista (wrodzona)
Układ odpornościowy człowieka ma dwa poziomy odporności: odporność swoistą i nieswoistą. Poprzez odporność nieswoistą, zwaną też wrodzoną, ludzkie ciało chroni się przed obcym materiałem, który jest postrzegany jako szkodliwy. Atakowane mogą być mikroby tak małe jak wirusy i bakterie, a także większe organizmy, takie jak robaki. Wspólnie organizmy te nazywane są patogenami, gdy wywołują chorobę u gospodarza.
Wszystkie zwierzęta mają wrodzone mechanizmy obronne przed wspólnymi patogenami. Te pierwsze linie obrony obejmują bariery zewnętrzne, takie jak skóra i błony śluzowe. Kiedy patogeny naruszają zewnętrzne bariery, na przykład przez nacięcie skóry lub wdychane do płuc, mogą wyrządzić poważne szkody.
Niektóre białe krwinki (fagocyty) zwalczają patogeny, które ominęły zewnętrzne linie obrony. Fagocyt otacza patogen, wchłania go i neutralizuje.
Odporność swoista
Choć zdrowe fagocyty są niezbędne dla dobrego zdrowia, nie są w stanie zająć się pewnymi zagrożeniami zakaźnymi. Odporność swoista jest uzupełnieniem funkcji fagocytów i innych elementów wrodzonego układu odpornościowego.
W przeciwieństwie do odporności wrodzonej, odporność swoista pozwala na ukierunkowaną odpowiedź przeciwko konkretnemu patogenowi. Tylko kręgowce mają swoistą odpowiedź immunologiczną.
Dwa rodzaje białych krwinek zwanych limfocytami są niezbędne do swoistej odpowiedzi immunologicznej. Limfocyty są produkowane w szpiku kostnym i dojrzewają do jednego z kilku podtypów. Dwa najczęściej spotykane to limfocyty T i limfocyty B.
Antygen jest obcym materiałem, który wywołuje odpowiedź komórek T i B. Ludzkie ciało posiada komórki B i T specyficzne dla milionów różnych antygenów. Zwykle myślimy o antygenach jako części mikrobów, ale antygeny mogą być obecne w innych środowiskach. Na przykład, jeśli osoba otrzymała transfuzję krwi, która nie pasowała do jej grupy krwi, może to wywołać reakcje komórek T i B.
Przydatny sposób myślenia o komórkach T i B jest następujący: Komórki B mają jedną właściwość, która jest niezbędna. Mogą one dojrzewać i różnicować się w komórki plazmatyczne, które produkują białko zwane przeciwciałem. Białko to jest specyficznie ukierunkowane na konkretny antygen. Jednakże, same komórki B nie są zbyt dobre w wytwarzaniu przeciwciał i polegają na limfocytach T, które dają im sygnał, że powinny rozpocząć proces dojrzewania. Kiedy prawidłowo poinformowana komórka B rozpoznaje antygen, do którego odpowiedzi została zakodowana, dzieli się i wytwarza wiele komórek plazmatycznych. Komórki plazmatyczne wydzielają następnie duże ilości przeciwciał, które zwalczają specyficzne antygeny krążące we krwi.
Komórki T są aktywowane, gdy określony fagocyt znany jako komórka prezentująca antygen (APC) wyświetla antygen, do którego komórka T jest specyficzna. Ta mieszana komórka (przeważnie ludzka, ale wyświetlająca antygen komórce T) jest wyzwalaczem dla różnych elementów swoistej odpowiedzi immunologicznej.
Podtyp komórki T znany jako komórka T pomocnicza wykonuje szereg ról. Komórki T pomocnicze uwalniają substancje chemiczne, aby
- Pomóc w aktywacji komórek B do podziału na komórki plazmatyczne
- Wezwać fagocyty do zniszczenia drobnoustrojów
- Aktywować zabójcze komórki T
Po aktywacji zabójcze komórki T rozpoznają zakażone komórki ciała i niszczą je.
Regulacyjne komórki T (zwane również supresorowymi komórkami T) pomagają kontrolować odpowiedź immunologiczną. Rozpoznają one, kiedy zagrożenie zostało opanowane, a następnie wysyłają sygnały w celu powstrzymania ataku.
Organy i tkanki
Komórki, które tworzą swoistą odpowiedź immunologiczną, krążą we krwi, ale znajdują się również w różnych narządach. W obrębie narządów tkanki odpornościowe umożliwiają dojrzewanie komórek odpornościowych, wychwytują patogeny i zapewniają miejsce, w którym komórki odpornościowe mogą wchodzić w interakcje ze sobą i montować specyficzną odpowiedź. Organy i tkanki zaangażowane w układ odpornościowy obejmują grasicę, szpik kostny, węzły chłonne, śledzionę, wyrostek robaczkowy, migdałki i płaty Peyera (w jelicie cienkim).
Infekcja i choroba
Infekcja występuje, gdy patogen najeżdża na komórki ciała i rozmnaża się. Infekcja zwykle prowadzi do odpowiedzi immunologicznej. Jeśli odpowiedź jest szybka i skuteczna, infekcja zostanie wyeliminowana lub opanowana tak szybko, że choroba nie wystąpi.
Niekiedy infekcja prowadzi do choroby. (Tutaj skupimy się na chorobie zakaźnej i zdefiniujemy ją jako stan zakażenia, który charakteryzuje się objawami lub dowodami choroby). Choroba może wystąpić, gdy odporność jest niska lub upośledzona, gdy zjadliwość patogenu (jego zdolność do uszkadzania komórek gospodarza) jest wysoka i gdy liczba patogenów w organizmie jest duża.
W zależności od choroby zakaźnej, objawy mogą być bardzo różne. Gorączka jest powszechną reakcją na infekcję: wyższa temperatura ciała może nasilić odpowiedź immunologiczną i zapewnić wrogie środowisko dla patogenów. Zapalenie, czyli obrzęk spowodowany zwiększeniem ilości płynu w zakażonym obszarze, jest oznaką, że białe krwinki są w natarciu i uwalniają substancje biorące udział w odpowiedzi immunologicznej.
Szczepienie działa w celu pobudzenia specyficznej odpowiedzi immunologicznej, która wytworzy komórki pamięci B i T specyficzne dla danego patogenu. Te komórki pamięci utrzymują się w organizmie i mogą prowadzić do szybkiej i skutecznej odpowiedzi, jeśli organizm ponownie zetknie się z patogenem.
Więcej informacji na temat szczepień znajduje się w części Jak działają szczepionki.
.