იმუნური სისტემა: როგორ ებრძვის ორგანიზმი მიკრობებს და როგორ იმახსოვრებს მათ
კომენტარები
მუდმივი დარაჯობის ქვეშ მყოფი ორგანიზმი
ყოველ ჩასუნთქვასთან, ყოველ ლუკმასთან და ყოველი საგნის შეხებისას მიკრობებს ვხვდებით. მათი უმეტესობა უვნებელია, ბევრი სასარგებლოც კი, მაგრამ ზოგი მათგანი პათოგენია, ანუ დაავადების გამომწვევი: ვირუსები, ბაქტერიები, სოკოები და პარაზიტები. ის, რომ მუდმივად ავად არ ვართ, იმუნური სისტემის დამსახურებაა. ეს არის ორგანოების, უჯრედებისა და მოლეკულების ქსელი, რომელიც ორგანიზმს დაავადებებისგან იცავს.
იმუნური სისტემის ამოცანები საოცრად მრავალფეროვანია. მან უნდა ამოიცნოს ერთმანეთისგან ძალიან განსხვავებული დამპყრობლები, მაგალითად, პაწაწინა ვირუსი და პარაზიტი ჭია, რომელიც ადამიანის უჯრედზე ბევრჯერ დიდია. ის ასევე ზრუნავს ორგანიზმის საკუთარ უჯრედებზე, როცა ისინი კიბოს უჯრედებად გარდაიქმნება, და უცხო სხეულებზე, როგორიცაა ხის ხიწვი. ყველაზე მთავარი კი ისაა, რომ ყოველივე ეს ორგანიზმის ჯანმრთელი ქსოვილისგან უნდა გაარჩიოს, რათა საშიშს შეუტიოს, დანარჩენს კი თავი დაანებოს.
ადამიანსა და ბევრ სხვა ცხოველს იმუნური სისტემის ორი დიდი ნაწილი აქვს. თანდაყოლილი იმუნური სისტემა სწრაფად რეაგირებს და საფრთხეთა ფართო ჯგუფებს წინასწარ მზა პასუხით ხვდება. შეძენილი (ადაპტაციური) იმუნური სისტემა უფრო ნელა ამოქმედდება, მაგრამ თითოეულ კონკრეტულ დამპყრობელზე მორგებულ პასუხს ქმნის და იმახსოვრებს მათ, ვისაც ადრე უკვე შეხვედრია. ორივე სპეციალიზებულ უჯრედებსა და მოლეკულებს ეყრდნობა და ისინი მუდმივად ერთად მუშაობენ.
თავდაცვის პირველი ხაზი: ბარიერები
ინფექციის თავიდან აცილების უმარტივესი გზა ისაა, რომ მიკრობები საერთოდ არ შემოუშვა. ორგანიზმს გარს აკრავს ფიზიკური, ქიმიური და ბიოლოგიური ბარიერები, რომლებიც სწორედ ამას აკეთებენ.
- კანი მტკიცე, წყალგაუმტარი კედელია. მისი გარეთა შრე მკვდარი უჯრედებისგან შედგება, რომლებიც განუწყვეტლივ სცილდება და თან მიკრობებიც მიაქვს. კანის ზედაპირი ოდნავ მჟავეა, რაც ბევრ ბაქტერიას არ მოსწონს.
- ლორწოვანი გარსები ფარავს ცხვირს, პირის ღრუს, სასუნთქ გზებსა და ნაწლავებს. წებოვანი ლორწო ნაწილაკებს იჭერს, სასუნთქ გზებში კი პაწაწინა თმისებრი წარმონაქმნები, წამწამები, მას ზემოთ მიაცურებს, რათა ის გადაიყლაპოს ან ხველით გამოიდევნოს.
- ქიმიურ თავდაცვას განეკუთვნება კუჭის ძლიერი მჟავა, რომელიც ბევრ გადაყლაპულ მიკრობს კლავს, და ფერმენტები, მაგალითად, ცრემლსა და ნერწყვში არსებული ლიზოციმი, რომელსაც ზოგიერთი ბაქტერიის კედლის დაშლა შეუძლია.
- მეგობრული მიკრობები, რომლებიც კანზე და ნაწლავებში ცხოვრობენ, ადგილსა და საკვებ ნივთიერებებს იკავებენ, ამიტომ მავნე სახეობებს უჭირთ იქ დამკვიდრება.
არასასურველი სტუმრების მოშორებას ეხმარება ისეთი რეფლექსებიც, როგორიცაა ხველა და ცემინება, და შარდის გამრეცხი მოქმედებაც კი. როცა პათოგენი ამ ბარიერებს მაინც გადალახავს, მაგალითად, ჭრილობის გავლით, საქმეში თავდაცვის შემდეგი ხაზი ერთვება.
თანდაყოლილი იმუნიტეტი: სწრაფი და მუდამ მზად
თანდაყოლილი იმუნური სისტემა ორგანიზმის სწრაფი რეაგირების რაზმია. ის დაბადებიდანვე არსებობს, რამდენიმე წუთიდან რამდენიმე საათამდე პერიოდში მოქმედებს და გარკვეული სახის საფრთხესთან ყოველი შეხვედრისას თითქმის ერთნაირად რეაგირებს.
საფრთხის ამოცნობა
თანდაყოლილი იმუნიტეტის უჯრედებს აქვთ რეცეპტორები, რომლებიც ცნობენ მიკრობების დიდი ჯგუფებისთვის საერთო, ჩვენს უჯრედებში კი არარსებულ მოლეკულურ ნიშნებს, მაგალითად, ბაქტერიის უჯრედის კედლის შემადგენელ ნაწილებს ან ვირუსის გენეტიკური მასალის გარკვეულ ფორმებს. ამ სენსორებიდან ყველაზე ცნობილია Toll-ის მსგავსი რეცეპტორები. უჯრედებს შეუძლიათ ორგანიზმის დაზიანებული ან მომაკვდავი უჯრედების გამოყოფილი სიგნალების აღქმაც, რაც მათ აფრთხილებს, რომ რაღაც რიგზე არ არის, ჯერ კიდევ მანამ, სანამ მიკრობს ამოიცნობენ.
უჯრედები, რომლებიც დამპყრობლებს ჭამენ
სისხლის ზოგიერთი თეთრი უჯრედი ფაგოციტია. ეს სახელი ბერძნული სიტყვებიდან მომდინარეობს და „მჭამელ უჯრედებს“ ნიშნავს. ისინი მიკრობებსა და უჯრედულ ნარჩენებს შთანთქავენ და უჯრედის შიგნით ანადგურებენ. ნეიტროფილები, ადამიანის სისხლში ყველაზე გავრცელებული თეთრი უჯრედები, ინფიცირებულ ადგილებს დიდი რაოდენობით მიაშურებენ. მაკროფაგები უფრო დიდია და უფრო დიდხანს ცოცხლობს; ისინი მკვდარ უჯრედებს ასუფთავებენ და ქიმიურ სიგნალებს გზავნიან, რომლებიც სხვა დამცველებს უხმობენ. დენდრიტული უჯრედებიც ყლაპავენ დამპყრობლებს, მაგრამ მათი ყველაზე მნიშვნელოვანი ამოცანაა, ამ დამპყრობლების ნაწილები ლიმფურ კვანძებში მიიტანონ და შეძენილ იმუნურ სისტემას უჩვენონ.
თანდაყოლილი იმუნიტეტის კიდევ ერთი უჯრედი, ბუნებრივი მკვლელი (NK) უჯრედი, მიკრობებს არ ჭამს. სამაგიეროდ, ის ორგანიზმის საკუთარ უჯრედებს ამოწმებს და ანადგურებს მათ, რომლებიც არანორმალურად გამოიყურება, მაგალითად, ვირუსით ინფიცირებულ უჯრედებს ან ზოგიერთ სიმსივნურ უჯრედს.
ანთება და ცხელება
როცა ქსოვილი დაზიანდება ან ინფიცირდება, იმუნური უჯრედები ქიმიურ შუამავლებს გამოყოფენ, რომლებიც ანთებას იწვევენ. სისხლძარღვები ფართოვდება და უფრო განვლადი ხდება, ამიტომ დაზიანებულ ადგილას მეტი სისხლი, სითხე და დამცველი უჯრედი აღწევს. ასე ჩნდება ანტიკური ხანიდან ცნობილი კლასიკური ნიშნები: სიწითლე, სიცხე, შეშუპება და ტკივილი. რაც არ უნდა უსიამოვნო იყოს, ანთება იმის ნიშანია, რომ თავდაცვა მუშაობს.
ამ შუამავალთაგან ზოგი თავის ტვინზეც მოქმედებს და სხეულის ტემპერატურას ზრდის, რაც ცხელებას იწვევს. მაღალ ტემპერატურას შეუძლია ზოგიერთი პათოგენის ზრდის შენელება და ის ზოგიერთ იმუნურ რეაქციას აჩქარებს.
კომპლემენტის სისტემა
სისხლში ასევე არის ცილების ჯგუფი, რომელსაც კომპლემენტის სისტემა ეწოდება. გააქტიურებისას ეს ცილები ჯაჭვურ რეაქციას იწყებენ: ფარავენ მიკრობებს, რათა ფაგოციტებმა ისინი უფრო ადვილად დაიჭირონ, იზიდავენ იმუნურ უჯრედებს და ზოგიერთი ბაქტერიის მემბრანის გახვრეტაც კი შეუძლიათ.
შეძენილი იმუნიტეტი: ორგანიზმი სწავლობს
სწორედ შეძენილი იმუნური სისტემა ხდის იმუნიტეტს ჭეშმარიტად ინდივიდუალურს. მისი მთავარი მოქმედი პირები სისხლის თეთრი უჯრედებია, რომლებსაც ლიმფოციტები ეწოდება. ისინი ორი ძირითადი სახისაა: B ლიმფოციტები და T ლიმფოციტები. ორივე ძვლის ტვინში წარმოიქმნება. B ლიმფოციტები იქვე მწიფდება, T ლიმფოციტები კი განვითარების დასასრულებლად თიმუსში, მკერდის არეში მდებარე პატარა ორგანოში, გადაინაცვლებს; „T“ სწორედ აქედან მომდინარეობს.
თითოეულ ლიმფოციტს აქვს რეცეპტორები, რომლებიც ერთ კონკრეტულ მოლეკულურ ფორმას ცნობენ. ამ ფორმას ანტიგენი ეწოდება. რადგან თითოეული უჯრედის განვითარებისას ამ რეცეპტორების გენები იჭრება და ხელახლა ერწყმის ერთმანეთს, ორგანიზმს საბოლოოდ ლიმფოციტების უზარმაზარი მრავალფეროვნება აქვს და თითოეულს განსხვავებული რეცეპტორი აქვს. ერთად მათ შეუძლიათ ფორმების უსაზღვროდ ფართო სპექტრის ამოცნობა, მათ შორის ისეთების, რომლებსაც ორგანიზმი არასოდეს შეხვედრია. როცა ლიმფოციტი თავის ანტიგენს ხვდება, ის სწრაფად მრავლდება და ერთსა და იმავე სამიზნეზე მიმართულ იდენტურ უჯრედთა არმიას ქმნის. ამ პროცესს კლონური სელექცია ჰქვია.
ლიმფოციტები სისხლსა და ლიმფურ სისტემაში მოძრაობენ. ლიმფური სისტემა არის სადინრებისა და ასობით პატარა, ლობიოს ფორმის ლიმფური კვანძის ქსელი. ელენთა და ლიმფური კვანძები შეხვედრის ადგილებად გამოიყენება, სადაც ლიმფოციტებს შეუძლიათ დენდრიტული უჯრედების მიერ მოტანილ ანტიგენებს გადააწყდნენ. სწორედ ამიტომ შეიძლება ყელის ტკივილის დროს კისრის ლიმფური კვანძები გადიდდეს და მტკივნეული გახდეს: იქ იმუნური უჯრედები მრავლდება.
B ლიმფოციტები და ანტისხეულები
გააქტიურებული B ლიმფოციტები პლაზმურ უჯრედებად გარდაიქმნება, რომლებიც დიდი რაოდენობით გამოყოფენ ანტისხეულებს, Y-ის ფორმის ცილებს, რომლებიც სისხლსა და ორგანიზმის სხვა სითხეებში დაცურავენ. Y-ის ბოლოები კონკრეტულ ანტიგენს ისე ერგება, როგორც გასაღები საკეტს. ანტისხეულებს შეუძლიათ ხელი შეუშალონ ვირუსს უჯრედებში შეღწევაში, ბაქტერიები ერთმანეთს შეაწებონ, ტოქსინები გააუვნებელყონ და დამპყრობლები მონიშნონ, რათა ისინი ფაგოციტებმა და კომპლემენტის სისტემამ გაანადგურონ. ძუძუმწოვრებს ანტისხეულების ხუთი ძირითადი კლასი აქვთ: IgG, IgA, IgM, IgD და IgE. თითოეული მათგანი ორგანიზმში განსხვავებული ამოცანებისა და ადგილებისთვისაა გამიზნული.
T ლიმფოციტები
T ლიმფოციტებს თავისუფლად მოცურავე ანტიგენების ამოცნობა არ შეუძლიათ. სამაგიეროდ, ისინი ათვალიერებენ ცილების ფრაგმენტებს, რომლებსაც სხვა უჯრედები თავიანთ ზედაპირზე განსაკუთრებული მოლეკულების, ჰისტოთავსებადობის მთავარი კომპლექსის (MHC), მეშვეობით გამოფენენ. T ჰელპერები კოორდინატორების როლს ასრულებენ: ისინი გამოყოფენ სიგნალებს, რომლებიც B ლიმფოციტებს, მაკროფაგებსა და სხვა T ლიმფოციტებს ააქტიურებს. ციტოტოქსიკური T ლიმფოციტები მკვლელები არიან: ისინი პოულობენ ვირუსით ინფიცირებულ ორგანიზმის უჯრედებს ან ზოგიერთ კიბოს უჯრედს და აიძულებენ მათ, თავი გაინადგურონ. სხვა T ლიმფოციტები ეხმარებიან იმუნური პასუხის დამშვიდებას, როცა საფრთხე უკვე გადავლილია.
იმუნოლოგიური მეხსიერება
ინფექციის დაძლევის შემდეგ გამრავლებული ლიმფოციტების უმეტესობა იღუპება, თუმცა ზოგი მათგანი რჩება, როგორც ხანგრძლივად მცხოვრები მეხსიერების უჯრედები. თუ იგივე პათოგენი დაბრუნდება, ეს უჯრედები პირველ ჯერთან შედარებით გაცილებით სწრაფად და ძლიერად რეაგირებენ და ხშირად ანადგურებენ მას ჯერ კიდევ რაიმე სიმპტომის გამოჩენამდე. ამიტომაც ავადდებიან ადამიანები ჩვეულებრივ მხოლოდ ერთხელ ისეთი დაავადებებით, როგორიცაა ჩუტყვავილა. მიკრობთან პირველი შეხვედრისას სრულფასოვანი შეძენილი პასუხის ჩამოყალიბებას, როგორც წესი, რამდენიმე დღე სჭირდება; მეორე შეხვედრისას ორგანიზმი გაცილებით სწრაფად უმკლავდება მას.
ვაქცინები: ვარჯიში დაავადების გარეშე
ვაქცინაცია იმუნოლოგიურ მეხსიერებას შეგნებულად იყენებს. ვაქცინა იმუნურ სისტემას აცნობს პათოგენის უვნებელ ვერსიას ან ნაწილს, მაგალითად, დასუსტებულ ან მოკლულ მიკრობს, ერთ ცალკეულ ცილას ან ამ ცილის დამზადების გენეტიკურ ინსტრუქციას. ორგანიზმი მეხსიერების უჯრედებს ისე ქმნის, რომ თავად დაავადების გადატანა არ უწევს.
ამ ისტორიის სათავედ ხშირად ინგლისელ ექიმ ედვარდ ჯენერს მიიჩნევენ. 1796 წელს მან აჩვენა, რომ ძროხის ყვავილის, მსუბუქი დაავადების, მასალას შეუძლია ადამიანი დაიცვას ყვავილისგან, რომელიც ისტორიაში ერთ-ერთი ყველაზე მომაკვდინებელი დაავადება იყო. სიტყვა „ვაქცინა“ ლათინური სიტყვიდან vacca მომდინარეობს, რაც ძროხას ნიშნავს. თითქმის ორი საუკუნის შემდეგ მსოფლიო მასშტაბის ვაქცინაციის კამპანიის წყალობით ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაციამ 1980 წელს ყვავილი აღმოფხვრილად გამოაცხადა. ეს იყო ადამიანის პირველი დაავადება, რომელიც სრულად აღმოიფხვრა.
ვაქცინები იცავს მათაც, ვისი აცრაც შეუძლებელია, მაგალითად, სულ პატარა ჩვილებს ან დასუსტებული იმუნური სისტემის მქონე ადამიანებს. როცა საზოგადოებაში საკმარისი რაოდენობის ადამიანს აქვს იმუნიტეტი, პათოგენს გავრცელება უჭირს. ამ მოვლენას კოლექტიური იმუნიტეტი ეწოდება.
როცა იმუნური სისტემა ცდება
ასეთ ძლიერ თავდაცვას ფრთხილი კონტროლი სჭირდება. ლიმფოციტების განვითარებისას ის უჯრედები, რომლებიც ორგანიზმის საკუთარ მოლეკულებზე ძლიერად რეაგირებს, ძირითადად ნადგურდება ან ითიშება. ამ პროცესს იმუნოლოგიური ტოლერანტობა ჰქვია. პრობლემები მაშინ ჩნდება, როცა სისტემა ზედმეტად ძლიერად, არასწორ სამიზნეზე ან ზედმეტად სუსტად რეაგირებს.
- ალერგია ვითარდება, როცა იმუნური სისტემა ზედმეტად ძლიერად რეაგირებს უვნებელ ნივთიერებებზე, როგორიცაა ყვავილის მტვერი, მტვრის ტკიპები ან ზოგიერთი საკვები. IgE ანტისხეულები აიძულებს უჯრედებს, გამოყონ ჰისტამინი და სხვა ნივთიერებები, რომლებიც იწვევს ცემინებას, ქავილს, შეშუპებას, იშვიათ მძიმე შემთხვევებში კი საშიშ რეაქციას, რომელსაც ანაფილაქსია ჰქვია.
- აუტოიმუნური დაავადებები ჩნდება, როცა იმუნური სისტემა ორგანიზმის საკუთარ ქსოვილებს უტევს. მაგალითად, პირველი ტიპის დიაბეტის დროს ის ანადგურებს კუჭქვეშა ჯირკვლის ინსულინის გამომმუშავებელ უჯრედებს, რევმატოიდული ართრიტის დროს კი სახსრებს უტევს.
- იმუნოდეფიციტი ვითარდება, როცა იმუნური სისტემის რომელიმე ნაწილი აკლია ან დასუსტებულია. ზოგი ადამიანი მას თანდაყოლილად ატარებს, ზოგს კი ცხოვრების განმავლობაში უვითარდება. მაგალითად, აივ-ი აინფიცირებს და ანადგურებს T ჰელპერებს და მკურნალობის გარეშე ეს შიდსამდე მიდის, როცა ორგანიზმი ინფექციებს კარგად ვეღარ ებრძვის.
ექიმებს იმუნური სისტემის მართვა ორგანოს გადანერგვის შემდეგაც უწევთ. რადგან ახალ ორგანოს უცხო MHC მოლეკულები აქვს, რეციპიენტის T ლიმფოციტებმა შეიძლება მას შეუტიონ, ამიტომ პაციენტები იღებენ წამლებს, რომლებიც იმუნურ პასუხს ასუსტებს.
საოცარი ფაქტები იმუნიტეტის შესახებ
- ზღვის ვარსკვლავი და ეკალი. ზოოლოგმა ილია მეჩნიკოვმა ფაგოციტოზი XIX საუკუნის 80-იან წლებში აღმოაჩინა: მან ზღვის ვარსკვლავის გამჭვირვალე ლარვებს პატარა ეკლები ჩაასო და დააკვირდა, როგორ გროვდებოდა მათ გარშემო მოძრავი უჯრედები. 1908 წელს ფიზიოლოგიისა და მედიცინის დარგში ნობელის პრემია მან პაულ ერლიხთან ერთად გაიყო, რომელიც ანტისხეულებს იკვლევდა.
- იმუნიტეტი დაბადებამდე იწყება. ზოგიერთი ანტისხეული (IgG) პლაცენტის გავლით დედიდან ბავშვს გადაეცემა, დედის რძე კი ბავშვს IgA ანტისხეულებით ამარაგებს, რომლებიც მის ნაწლავებს იცავს. ეს ნასესხები დაცვა მხოლოდ სიცოცხლის პირველ თვეებში გრძელდება.
- თიმუსი ასაკთან ერთად პატარავდება. ის ყველაზე აქტიური ბავშვობაშია, სქესობრივი მომწიფების შემდეგ კი თანდათან მცირდება და ცხიმით ჩანაცვლდება. მიუხედავად ამისა, ზრდასრულებს ადრე წარმოქმნილი T ლიმფოციტების დიდი მარაგი რჩებათ.
- ბაქტერიებსაც კი აქვთ იმუნური სისტემა. ბევრი ბაქტერია ვირუსული დნმ-ის ნაწყვეტებს ინახავს და მათ იყენებს, რათა ეს ვირუსები ამოიცნოს და დაჭრას, თუ ისინი ხელახლა შეუტევენ. მეცნიერებმა ეს სისტემა, რომელსაც CRISPR ჰქვია, გენების რედაქტირების ცნობილ ინსტრუმენტად აქციეს.
- ყველა ხერხემლიანი ანტისხეულებს არ იყენებს. უყბო თევზებს, მაგალითად, მინოგებს, აქვთ შეძენილი იმუნური სისტემა, რომელიც სრულიად განსხვავებული ტიპის რეცეპტორებს ეყრდნობა. ეს იმას ნიშნავს, რომ ბუნებამ შეძენილი იმუნიტეტი არაერთხელ „გამოიგონა“.
- კიბოსთან ბრძოლა იმუნიტეტის დახმარებით. იმუნოთერაპიის თანამედროვე წამლები T ლიმფოციტებს „მუხრუჭებს“ უხსნის, რათა მათ სიმსივნეებს შეუტიონ. ჯეიმზ ელისონმა და ტასუკუ ჰონჯომ 2018 წელს ფიზიოლოგიისა და მედიცინის დარგში ნობელის პრემია მიიღეს აღმოჩენებისთვის, რომლებმაც ასეთი მკურნალობა შესაძლებელი გახადა.
როგორ შევინარჩუნოთ ძლიერი თავდაცვა
იმუნური სისტემა საუკეთესოდ მაშინ მუშაობს, როცა მთელი ორგანიზმი ჯანმრთელია. მას ხელს უწყობს საკმარისი ძილი, დაბალანსებული კვება საკმარისი ვიტამინებითა და მინერალებით, ფიზიკური აქტიურობა და რეკომენდებული აცრების დროულად გაკეთება. გარდა ამისა, ისეთი მარტივი ჩვევები, როგორიცაა ხელების დაბანა, ამცირებს იმ მიკრობების რაოდენობას, რომლებსაც იმუნურ სისტემას საერთოდ უწევს დახვედრა.
კუჭის მჟავიდან ათწლეულობით შენარჩუნებულ მეხსიერების უჯრედებამდე, იმუნური სისტემა მრავალშრიანი თავდაცვაა, რომელიც განუწყვეტლივ სწავლობს. ის ცნობს საფრთხეების თითქმის უსასრულო მრავალფეროვნებას, ახსოვს წარსული ბრძოლები და მაინც ახერხებს, უმეტეს შემთხვევაში ორგანიზმის საკუთარ უჯრედებს თავი დაანებოს.
