Imunitný systém človeka

Transkript

1 Gymnázium Jozefa Gregora Tajovského, Banská Bystrica Imunitný systém človeka Marianna Švecová, 3.L 2011/2012

2 Obsah Úvod Imunitný systém definícia Časti imunitného systému (orgány, tkanivá, bunky) Primárne lymfatické orgány Sekundárne lymfatické orgány Lymfatický obeh Bunky imunitného systému Fungovanie imunitného systému Nešpecifická imunita Špecifická imunita Reakcia imunitného systému Poruchy imunitného systému a očkovanie

3 Úvod Otázka, ako vlastne funguje naše ľudské telo zaujíma ľudí uţ od nepämati. Dnes ho uţ poznáme takmer dokonale, no niektoré procesy v našom tele sú ešte stále tak trochu záhadou. Jedným z nich je práve fungovanie imunitného systému. Na niektoré otázky o ňom nedokáţu odpovedať ani vedci. A my, beţní ľudia, hoci vieme, ţe ho máme, všade sa dozvedáme, ako ho treba chrániť, ale koľko z nás vie ako v skutočnosti? Ktoré bunky vyrábajú nášmu telu protilátky, ktoré orgány tieto bunky zabíjajúce votrelcov v našom tele? Ako naše telo bojuje s chorobou? Odpovede na tieto a ďalšie podobné otázky sú ľuďom známe len v malej miere. A práve toto bol dôvod výberu témy. Snaha ľuďom priblíţiť fungovanie imunitného systému, o ktorom sa dozvedáme len málo, ale ktorý má v organizme nezastupiteľnú úlohu, pretoţe bez neho by sme neţili. Cieľom práce bolo ľudí upútať touto zaujímavou témou a podať im aspoň základné informácie o fungovaní tohto dôleţitého systému v ľudskom tele. Pri spracovaní témy som sa nestretla so ţiadnymi väčšími problémami. Pri práci som pouţívala najmä internetové zdroje, dva pouţité zdroje boli kniţné. Práca je rozdelená na štyri kapitoly a je vypracovaná na siedmych stranách. Je obohatená o obrázkové prílohy, tabuľku a graf. Verím, ţe po prečítaní práce táto téma neostane zaujímavá len pre mňa, ale osloví aj ďalších ľudí, ktorých zaujíma fungovanie nášho tela. 2

4 1 Imunitný systém definícia Imunitný systém (IS) je komplex mechanizmov a reakcií v organizme, ktoré ho ochraňujú proti chorobám, spôsobených baktériami, vírusmi, jednobunkovcami, hubami či tumorovými bunkami. Úlohou IS je rozoznávať vlastné bunky od antigénov (cudzorodé látky schopné navodiť v organizme imunitnú odpoveď), ktorými je telo napadnuté, bojovať voči nim a odolávať im. Nato slúţi rozvinutý komplex buniek, chemických protilátok (imunoglobulínov), mechanických a chemických reakcií a bariér. Vznikol u takmer všetkých organizmov ako reakcia na vonkajšie prostredie so snahou preţiť. IS bol a je nesmierne dôleţitý systém vďaka ktorému sa organizmy mohli vystaviť vonkajšiemu nehostinnému prostrediu a konkurovať iným organizmom (zdroj č.6). IS človeka sa skladá z dvoch zloţiek: nešpecifická imunita (vrodená) a špecifická (získaná) imunita. Špecifická imunita sa ďalej delí na prirodzenú a umelú. Veda zaoberajúca sa imunitným systémom a imunitou sa nazýva imunológia. 2 Časti imunitného systému (orgány, tkanivá, bunky) Prvú obrannú líniu v boji proti cudzorodým látkam v tele tvorí koţa, pretoţe tvorí prirodzenú anatomickú bariéru. Okrem nej tvoria prvú bariéru a tieţ hlavnú bránu vstupu neţiaducich látok sliznice, inak povedané mukózy (napr. mukóza v nose, hrdle pošve, močových cestách atď.), ktoré oddeľujú vonkajšie prostredie od vnútorného. Imunitný systém slizníc je relatívne nezávislý od systémového, preto sa slizničný imunitný systém označuje ako MALT (angl. mucosa associated lymphatic tissue), skrátene mukózna membrána (zdroj č.11). Imunitný systém sa chápe ako difúzny orgán, ktorý u dospelého človeka váţi pribliţne 1 kg. Bunky imunitného systému cirkulujú v krvi a lymfe (miazge) a sú organizované v niekoľkých tkanivách a orgánoch. Tie delíme na primárne lymfatické orgány, kde lymfocyty vznikajú a dozrievajú (kostná dreň a týmus) a sekundárne lymfatické orgány, kde bunky prichádzajú do kontaktu s antigénom (slezina, lymfatické uzliny a k nim patriace nosné a krčné mandle, Peyerove plaky v tenkom čreve, slepé črevo) (zdroj č.11). 2.1 Primárne lymfatické orgány Kostná dreň (medulla ossium) je tkanivo, ktoré vypĺňa dreňovú dutinu v tele dlhých kostí a všetky priestory medzi kostnými trámčekmi spongióznej kosti. Krvotvorné tkanivo sa nachádza konkrétne v červenej kostnej dreni. Tá obsahuje krvotvorné bunky a podporné bunky (tukové, endotelové bunky, fibroblasty, makrofágy). Červená kostná dreň sa u dospelého človeka nachádza v plochých a krátkych kostiach a v epifýzach dlhých kostí. Tvoria sa tu všetky krvné bunky (pre imunitný systém dôleţité najmä biele krvinky) a dozrievajú tu B-lymfocyty. 3

5 Týmus, detská ţľaza (thymus) je dvojlaločný orgán umiestnený v hornej časti hrudníka, priamo za hrudnou kosťou. Dozrievajú tu T-lymfocyty, ktoré získavajú imunitnú toleranciu - schopnosť rozoznávať vlastné a cudzie antigény. Najlepšie je vyvinutý v detstve, vtedy je táto ţľaza nevyhnutná pre správne fungovanie celého imunitného systému. V období puberty má týmus pribliţne 8 cm a odvtedy sa postupne začne scvrkávať aţ kým v starobe takmer úplne nezmizne. Produkciu lymfocytov postupne prevezme kostná dreň a lymfatické uzliny. 2.2 Sekundárne lymfatické orgány Slezina (lien, splenis) je orgán brušnej dutiny umiestnený pod ľavou bránicou, naľavo od ţalúdka (zdroj č.10). Tvoria ju biele ostrovčeky lymfatického tkaniva, ktoré je popretkávané krvnými kapilárami. Je to imunologický filter krvi a hlavné miesto obrany proti baktériám a vírusom. Slúţi na tvorbu lymfocytov, ako rezervná nádrţ pre červené krvinky a tieţ na zachytávanie a ničenie opotrebovaných červených krviniek. Odvádza z tela chemické látky a farbivá z potravín. Poranenie sleziny sprevádza rozsiahle krvácanie a pri ochorení sa zväčší. Človek bez sleziny dokáţe preţiť. Lymfatické uzliny (nodi lymphatici) sú malé zhluky lymfoidného tkaniva umiestnené v zhlukoch do priebehu lymfatických ciev v celom organizme. Sú to útvary fazuľovitého tvaru s veľkosťou asi pol cm v normálnom stave. Ak sa objaví antigén, uzlina sa aktivuje a zväčší sa. Vnútro uzliny je vyplnené sieťovitým väzivom, v ktorom sú uloţené biele krvinky z radu lymfocytov (B aj T), ktoré sa podieľajú na obranyschopnosti organizmu (zdroj č.2). Obrázok č. 1 Zdurené uzliny v krku počas angíny Zdroj: Peyerove plaky sú lymfoepiteliálne štruktúry v tenkom čreve, ktoré predstavujú prvotné miesto vychytanie a najmä oprocesovania antigénov (zdroj č.13). Apendix je 7-10 cm dlhý červovitý prívesok na začiatku hrubého čreva (na konci slepého čreva). Má obrannú funkciu a zachytáva choroboplodné zárodky, no jeho presná funkcia v organizme ešte nie je úplne prebádaná. Pri jeho zapálení (apendicitíde) väčšinou dochádza k jeho odstráneniu. 4

6 2.3 Lymfatický obeh Lymfatický obeh pozostáva z lymfatických ciev, ktorý tvoria miazgové vlásočnice a miazgové uzliny. Tieto cievy sú tenké, pruţné a v porovnaní s krvnými cievami sú jemnejšie a početnejšie. Nachádzajú sa takmer vo všetkých tkanivách v tele (s výnimkou centrálneho nervového systému). Lymfa vzniká v medzibunkových priestoroch z tkanivového moku. Lymfatické cievy sa postupne spájajú do tzv. ductus thoracicus, ktorý lymfu odvádza do ţilového systému. Lymfa teda necirkuluje v uzavretom obehu, ako je to napríklad u krvi. (zdroj č.8). Zloţenie lymfy (miazgy) nie je všade rovnaké (závisí od toho, v ktorom orgáne vzniká) a je podobné zloţeniu krvnej plazmy. Lymfa obsahuje bunky aţ po prechode lymfatickou uzlinou; 99% jej buniek tvoria lymfocyty. Tak ako krv, aj lymfa má schopnosť zráţať sa. Rozmiestnenie všetkých častí IS (z kapitol 2.1, 2.2, a 2.3) môţeme vidieť na obrázku č.1. Obrázok č. 1 Rozmiestnenie lymfatických ciev, orgánov a tkanív v tele Bunky imunitného systému Granulocyty sa vyvíjajú v kostnej dreni. Majú granulový vzhľad a členité jadro. Delíme ich na: Neutrofily (50-60% leukocytov) - terminálne diferencované bunky. Ţijú krátko, dôleţitá je pre ne schopnosť fagocytózy. Obsahujú baktericídne látky a proteolytické enzýmy. 5

7 Eozinofily (2-5% leukocytov) bunky, ktoré v nezrelom stave putujú z kostnej drene do sleziny, kde sa úplne vyvinú. Majú schopnosť fagocytózy a funkciou je obrana proti parazitom, pretoţe obsahujú pre parazity vysoko toxický bázický proteín. Bazofily (0,5-2% leukocytov) - bunky, ktoré sa v normálnom stave v tkanivách nenachádzajú, pri patologických stavoch migrujú do zápalového loţiska. Obsahujú histamín. Lymfocyty zabezpečujú špecifickú imunitu. Patria k nim: B-lymfocyty bunky zabezpečujúce protilátkovú odpoveď. Protilátky sa z nich týčia ako anténky v tvare Y. Kvôli týmto výbeţkom sa označujú ako vlasaté bunky. T-lymfocyty bunky vznikajúce v kostnej dreni, ale dozrievajúce v týmuse. Sú podstatou špecifickej imunity (môţu sa uchovať ako pamäťové bunky), napádajú nádorové bunky a bunky napadnuté vírusom. Existujú rôzne typy T-lymfocytov : cytotoxické T-lymfocyty (T C) zabezpečujú bunkovú imunitu, pomocné T-lymfocyty (T H ) aktivujú B-lymfocyty a posilňujú funkcie ďalších buniek IS, supresorové T-lymfocyty (T s ) regulujú reakciu IS NK bunky (z angl. natural killer cell - prirodzený zabíjač ) - veľké bunky imunitného systému schopné zabiť nádorové bunky a bunky napadnuté vírusmi. Radia sa k nešpecifickej imunite. Makrofágy - bunky charakteristické svojou schopnosťou fagocytózy (pohlcovanie a spracovanie neţiaducich látok v tele). K ich ďalším funkciám patria napr. prezentácia antigénu T-lymfocytom, riadenie hojenia rán, regulácia zápalu atď. Vznikajú vyzretím monocytov. Makrofágy sa môţu deliť a plnia funkcie špecifickej aj nešpecifickej imunity. Usmrcujú a pohlcujú baktérie, syntetizujú elastázu a kolagenázu, enzýmy, ktoré rozkladajú spojivové tkanivo a podporujú rast nových ciev. Ţírne bunky (mastocyty, heparinocyty) sa nenachádzajú v krvi, ale v tkanivách, najčastejšie v koţi a v tráviacej sústave v spojivovom tkanive. Majú podobnú funkciu ako bazofilné granulocyty v krvi, obsahujú mnoţstvo zrnitých vreciek (granúl) obsahujúcich heparín a histamín. Dendritové bunky bunky s výbeţkami podobnými dendritom neurónov, ktoré prezentujú antigén. Graf č.1 Pribliţný pomer jednotlivých buniek imunitného systému v krvi zdroj: 6

8 3 Fungovanie imunitného systému 3.1 Nešpecifická imunita Nešpecifická imunita (vrodená, prirodzená, neadaptívna) predstavuje prirodzenú odolnosť organizmu proti pôvodcom infekcií a iným cudzorodým bunkám. Je staršia ako špecifická imunita. Je charakterizovaná rýchlou, ale vţdy tou istou odpoveďou voči patogénom t.j. nemá pamäť (na rozdiel od špecifickej imunity). Nešpecifickú imunitu reprezentujú dve zloţky: bunková zloţka zabezpečujúca fagocytózu a humorálna zloţka komplement - vytvorenie kanálov v terčových bunkách, čím porušujú ich osmotickú rovnováhu a spôsobujú ich zánik. Nešpecifická imunita bojuje voči invazívnym organizmom pomocou nasledovných zloţiek: Mechanické bariéry a mechanické reakcie ide najmä o koţu a sliznice na povrchu dutín (napr. prirodzená mikroflóra tenkého čreva). Medzi mechanické reakcie zaraďujeme napr. kašľanie a kýchanie, ale aj tvorbu sĺz, moču a výkalov. Chemické bariéry - sú to antimikrobiálne látky (enzýmy) vylučované napr. koţou a dýchacím systémom. Môţeme ich nájsť aj v slinách, slzách, materskom mlieku, pošvových výlučkoch, semene a v ţalúdočných kyselinách. Chemické látky - špecializované chemické látky, zväčša peptidovej povahy ovplyvňujúce činnosť patogénov. Patria medzi ne kompletné proteíny (spôsobujú zápal, podporujú fagocytózu atď.), interferón (proteín chrániaci ešte nenapadnuté bunky), histamín (amín vylučovaný zo ţírnych buniek počas alergickej reakcie spôsobujúci rozšírenie ciev, zápal, spuchnutie atď.), pyrogény (látky vyvolávajúce horúčku a teda nevhodné prostredie pre šírenie patogénov) Bunky tie, ktoré sú schopné fagocytózy (neutrofily, eozinofily), po vniknutí škodlivej látke ihneď reagujú týmto spôsobom v snahe zneškodniť ju. Zápal zloţitý proces skladajúci sa z niekoľkých krokov, ktorého funkciou je zamedzenie rozmnoţovania sa patogénov s cieľom ich zničenia alebo vypudenia. Spôsobuje ho vylúčenie látok (napr. pyrogénov, histamínov), kvôli ktorým nastáva sčervenanie, opuch alebo bolesť. Zápal spôsobuje vazodolatáciu (rozšírenie) ciev, zvýšenie teploty a slúţi na lokáciu miesta infekcie. 3.2 Špecifická imunita Špecifická imunita sa formuje v priebehu ţivota na základe kontaktu s cudzorodými látkami, ktoré neodstránila prvá, nešpecifická imunita. Na rozdiel od nej reaguje len s tým antigénom, ktorý vyvolal jej vznik. Je to vďaka imunitnej pamäti; pri stretnutí z antigénom sa B-lymfocyty premenia na pamäťové bunky a teda pri druhom stretnutí s rovnakým antigénom dokáţu vyvolať rýchlejšiu a silnejšiu imunitnú odpoveď. Tento jav je podkladom pre očkovanie (imunizáciu). Má humorálnu aj bunkovú zloţku. Špecifická imunita usmerňuje a zosilňuje zloţky nešpecifickej imunity. 7

9 3.3 Reakcia imunitného systému Po vniknutí škodlivej látky do tela na miesto ako prvé prídu neutrofily, eozinofily alebo monocyty. Tieto bunky majú schopnosť diapedézy t.j. prenikať z krvných vlásočníc do tkanív. Procesom zvaným fagocytóza (spôsob prijímania tuhých látok do do bunky) potom votrelcov obalia a postupne absorbujú. Biele krvinky však musia rozoznať cudzie látky od vlastných, čo vedia určiť z molekulárnych plášťov buniek. Proti škodlivinám B-lymfocyty vyrábajú protilátky imunoglobíny, tvorené bielkovinovými reťazcami. Imunoglobulíny sa týčia z B-lymfocytov ako anténky v tvare Y, vďaka ktorým ľahko zapadnú do antigénnych determinantov nepriateľského organizmu a zneškodnia ho. Keď tieto lymfocyty stretnú antigén, nalepia sa naň a začne prudká reakcia, pri ktorej sa B-lymfocyty začnú deliť z niekoľkých desiatok na niekoľko miliónov. Keď ich je dostatočný počet z B-lymfocytoch sa stanú bunky plazmy produkujúce voľné protilátky. V tomto procese bunkám pomáha aglutinácia zhlukovanie antigénov tak, ţe spoja dva antigény prichytením ich na kaţdé rameno protilátky (v tvare Y). Po uchytení sa na antigéne protilátka zmení tvar tak, aby sa na nej mohol makrofág ľahšie prichytiť. Uvoľňovaním protilátok teda pomáhajú B- lymfocyty makrofágom poţierať a zabíjať invazívne organizmy (zdroj č.4). Obrázok č.3 Fungovanie nešpecifickej a špecifickej imunity zdroj: 4 Poruchy imunitného systému a očkovanie Alergia je prehnaná, neprimeraná reakcia imunitného systému organizmu na látky, s ktorými sa beţne stretávame v našom prostredí. Je spôsobená nesprávnou aktiváciou protilátok vplyvom daného alergénu. Alergia sa môţe prejavovať vo forme miernych reakcií, ako nádcha, či svrbenie, ale môţe nastať aj ţivot ohrozujúca reakcia prerastajúca do šokového stavu (anafylaxia), keď 8

10 človeka zlyháva krvný obeh a dýchanie. Najčastejšími alergénmi (látky, ktoré vyvolávajú alergickú reakciu) sú peľ, plesne, huby, roztoče, zvieratá a potraviny. Autoimunitné ochorenie vzniká, keď je imunitný systém nadmerne aktívny a bunky zabezpečujúce obranu organizmu proti infekcii začnú nekontrolovateľne napádať a ničiť vlastné tkanivá. K autoimunitným ochoreniam zaraďujeme napr. sklerózu multiplex, psoriázu, Gravesovu chorobu štítnej ţľazy a ďalšie. Očkovanie alebo odborne vakcinácia je podanie očkovacej látky (vakcíny) do organizmu, ktorý si následne vytvorí ochranné protilátky proti antigénom obsiahnutým vo vakcíne. Vakcíny môţu obsahovať ţivé oslabené mikroorganizmy (aktívna imunizácia) alebo neţivé mikroorganizmy (pasívna imunizácia), anatoxín prípadne len niektoré antigénne štruktúry mikroorganizmov. Vďaka vakcinácii sa veľmi výrazne zníţil počet rôznych infekčných ochorení čo zachránilo ţivot miliónom ľudí. Niektoré infekčné choroby ako pravé kiahne vďaka vakcinácii úplne zanikli. Rozdiel vo výskyte vybraných chorôb pred a po očkovaní môţeme vidieť v nasledujúcej tabuľke. Tabuľka č. 1 - Ročný výskyt vybraných ochorení pred a po zavedení očkovania v USA zdroj: V súčasnosti je očkovanie povaţované za najúčinnejší prostriedok prevencie voči infekčným ochoreniam, no napriek tomu sa objavujú mnohé negatívne názory na povinné očkovanie. Na Slovensku sú povinné tri vakcinácie: hexavalentná (šesťzloţková) vakcína (záškrt, tetanus, čierny kašeľ, invazívne hemofilové infekcie, detská obrna a hepatitída typu B), pneumokoková konjugovaná vakcína a MMR vakcína (osýpky, mumps a rubeola). 9

11 Záver Imunitný systém je komplex mechanizmov a reakcií prebiehajúcich v našom tele, ochraňujúce ho pred napadnutím baktériami, vírusmi, či ďalšími škodlivými látkami. Je to nesmierne dôleţitý systém, ktorý vznikol ako reakcia na vonkajšie prostredie zo snahou preţiť. Imunitný systém tvoria lymfatické orgány, tkanivá a cievy, ktorými preteká lymfa. V nej ale i v krvi a v ďalších častiach tela môţeme nájsť bunky, ktoré sú za boj voči škodlivinám v tele zodpovedné. K nim patria skupiny granulocytov a lymfocytov a ďalšie bunky NK bunky, ţírne bunky, dendritové bunky a makrofágy, z ktorých kaţdá pri fungovaní imunitného systému určitú úlohu. Tieto bunky reagujú na škodlivú látku v tele imunitnou odpoveďou. Prebiehajúce procesy sa však líšia podľa toho či ide o nešpecifickú imunitu, ktorá je vrodená, alebo o špecifickú, ktorú si telo buduje počas ţivota. Pri vrodenej imunite telo reaguje vţdy rovnako, najdôleţitejší proces je pre ňu fagocytóza. Tento druh imunity telo ochraňuje pomocou mechanických bariér a reakcií, chemických bariér a látok a tieţ komplikovaným procesom zápalom. Pri špecifickej imunite však majú bunky výhodu imunitnej pamäte, pri prvom stretnutí s cudzou látkou antigénom si ho zapamätajú, vytvoria si proti nemu protilátky a pri ďalšom stretnutí uţ vedia podať rýchlejšiu a silnejšiu odpoveď. Imunitný systém však môţu postihnúť niekoľké poruchy a ochorenia. Medzi najbeţnejšie ochorenie patrí alergia a teda prehnaná, neprimeraná reakcia imunitného systému organizmu na látky, s ktorými sa beţne stretávame v našom prostredí. Ďalšie porucha imunitného systému, hoci menej beţná, ale veľmi nebezpečná je autoimunitné ochorenie. To nastáva keď bunky imunitného systému reagujú nadmerne a začnú napádať vlastné bunky a tkanivá. Kvôli ochrane ľudí pred chorobami sú v súčasnosti zavedené očkovania (vakcinácie). Pri nich zavedú do tela oslabené alebo mŕtve mikroorganizmy, prípadne len časti z nich. Telo si tak vybuduje protilátky a vie voči týmto chorobám bojovať. Imunitný systém je teda veľmi zloţitý systém, ktorý ma pre nás nezastupiteľnú úlohu. Mali by sme poznať aspoň základné informácie o jeho fungovaní, aby sme lepšie poznali naše telo, ktoré nás chráni pred všadeprítomnými votrelcami, spôsobujúcimi neraz zákerné choroby. Práca splnila svoj cieľ, vysvetľuje a opisuje základné fakty a procesy týkajúce sa imunitného systému. Verím, ţe jej prečítanie obohatilo čitateľov o nové informácie o našom ľudskom tele. 10

12 Zoznam pouţitej literatúry 1. ( ) 2. ( ) 3. Ľudské telo: Preklad z anglického originálu vydaného Marshall Editions Ltd.: Human Body, s. 4. Ľudské telo: Preklad z anglického originálu vydaného Time Life Books: Human Body, s ( ) 6. (13.,14., ) 7. ( ) 8. ( ) 9. ( ) ( ) (13.,14.,15., ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 11