Biologi 2-Immunförsvaret

B-lymfocyter

B-lymfocyter är celler i det specifika immunförsvaret som känner igen specifika antigen via sina B-cellsreceptorer (membranbundna antikroppar). När en B-lymfocyt aktiveras av en T-hjälparcell genomgår den klonal expansion och differentierar till plasmaceller och minnesceller.

Plasmaceller
Plasmaceller är differentierade B-lymfocyter som producerar och utsöndrar stora mängder antikroppar specifika mot ett visst antigen.

Minnesceller
Minnesceller är långlivade B-lymfocyter som bildas efter ett immunsvar och möjliggör ett snabbare och kraftigare immunsvar vid framtida exponering mot samma antigen.

Antikropp

Antikroppar är proteiner som produceras av plasmaceller och binder specifikt till antigen. De kan neutralisera toxiner, opsonisera patogener så att de lättare fagocyteras, aktivera komplementproteiner samt orsaka agglutination av patogener.

T-lymfocyter

T-lymfocyter är celler i det specifika immunförsvaret som aktiveras när de känner igen peptidfragment presenterade via MHC-molekyler (tillsammans med co-stimulering från antigenpresenterande celler). De delas in i T-mördarceller och T-hjälparceller.

T-mördarceller (cytotoxiska T-celler, CD8⁺)
T-mördarceller känner igen celler som presenterar främmande peptidfragment via MHC klass I och utlöser apoptos i dessa celler. De bekämpar virusinfekterade celler och tumörceller.

T-hjälparceller (CD4⁺)
T-hjälparceller aktiveras av antigenpresenterande celler via MHC klass II och koordinerar immunsvaret genom att frisätta cytokiner, till exempel interleukiner, som aktiverar både B-lymfocyter och T-mördarceller.

Vaccination

Vaccination är en metod för att bygga upp immunitet mot en specifik patogen utan att genomgå en faktisk infektion. Ett vaccin introducerar ett försvagat, avdödat eller delar av en patogen i kroppen, vilket aktiverar det specifika immunförsvaret och ger upphov till ett primärt immunsvar där minnesceller bildas. Vid framtida exponering utlöses ett snabbare och starkare sekundärt immunsvar.

Immunitet

Immunitet innebär att kroppen snabbt och effektivt kan bekämpa en specifik patogen tack vare minnesceller från ett tidigare immunsvar eller vaccination. Vid ny exponering känner minnescellerna igen antigenet och utlöser ett kraftigare immunsvar än vid första kontakten.

Allergi

Allergi är en överreaktion i immunförsvaret mot ett ofarligt ämne, ett allergen, som pollen, kvalster eller vissa livsmedel. Vid första exponeringen sker en sensibilisering där IgE-antikroppar bildas och binder till mastceller. Vid nästa exponering känner mastcellerna igen allergenet och frisätter histamin och andra inflammatoriska ämnen, vilket orsakar symtom som klåda, svullnad och nysningar.

NK cell

NK-celler är vita blodkroppar i det ospecifika immunförsvaret som identifierar och eliminerar virusinfekterade celler och tumörceller.

De känner igen celler med avvikande eller frånvarande MHC I – något virusinfekterade celler och tumörceller ofta uppvisar för att undvika T-mördarceller. NK-cellen utlöser då apoptos, där cellens innehåll fragmenteras och fagocyteras, vilket minimerar virusspridning.

NK-celler är därför även viktiga i kroppens försvar mot cancer.

Inflammation

Inflammation är en lokal försvarsreaktion på infektion eller vävnadsskada. Skadade celler frisätter inflammatoriska signalämnen, t.ex. histamin, som vidgar blodkärlen och ökar deras genomsläpplighet. Detta leder till ökat blodflöde och vätskeutträde i vävnaden. Den ökade genomsläppligheten gör det möjligt för fagocyter att ta sig ut i vävnaden, där de via kemotaxi kan röra sig mot infektionshärden och fagocytera patogener

Feber

Feber är en kontrollerad höjning av kroppens temperatur som en del av immunsvaret vid infektion eller inflammation. När patogener invaderar kroppen frisätter infekterade celler och fagocyter signalämnen kallade pyrogener. Dessa transporteras via blodet till hypothalamus i hjärnan, som fungerar som kroppens temperaturregulator, vilket leder till att kroppstemperaturen höjs.

Feber fyller två viktiga funktioner: den hämmar patogeners tillväxt, eftersom många mikroorganismer trivs sämre vid högre temperaturer, och den ökar immuncellernas aktivitet, vilket påskyndar immunförsvarets respons.

Interferoner

Interferoner är signalproteiner som frisätts av virusinfekterade celler för att varna och förbereda närliggande celler mot virusspridning. De är en del av det ospecifika immunförsvaret och utgör en viktig länk till det specifika immunförsvaret.

Komplementproteiner

Komplementproteiner är plasmaproteiner i blodet som normalt förekommer i inaktiv form. De aktiveras vid kontakt med patogener eller antigen-antikroppskomplex och ingår i både det ospecifika och specifika immunförsvaret.

De har tre huvudfunktioner:

1. Lysering – bildar hål i bakteriers cellmembran (membran attack complex), vilket får dem att spricka och dö

2. Kemotaxi – bildar signalämnen som lockar fagocyter till infektionshärden

3. Opsonisering – fäster på patogeners yta och märker dem så att fagocyter lättare kan känna igen och fagocytera dem

Mastcell

Mastceller är vita blodkroppar som främst finns i slemhinnors vävnader, särskilt i luftvägarna. De ingår i det ospecifika immunförsvaret och utsöndrar inflammatoriska signalämnen, framför allt histamin, som vidgar blodkärlen och ökar deras genomsläpplighet. Detta rekryterar andra immunceller till infektionshärden och är en central del av inflammationssvaret.

Mastceller aktiveras även vid allergiska reaktioner där immunförsvaret överreagerar mot ofarliga ämnen som pollen eller kvalster, vilket kan orsaka symtom som nysningar, klåda och svullnad.

Monocyt och Makrofag

Monocyter är vita blodkroppar som cirkulerar i blodet innan de vandrar ut i vävnader och mognar till makrofager. Makrofager fagocyterar patogener och skadad vävnad som en del av det ospecifika immunförsvaret. De rör sig mot infektionshärdar via kemotaxi och frisätter signalämnen som rekryterar fler immunceller. Efter fagocytos presenterar de peptidfragment via MHC II för T-hjälparceller och aktiverar därmed det specifika immunförsvaret.

Dendritisk cell

Dendritiska celler är vita blodkroppar med grenarliknande utskott som finns i vävnader som hud och slemhinnor, där de ofta är bland de första cellerna som möter patogener. De är kroppens mest effektiva antigenpresenterande celler (APC:er).

När dendritiska celler har fagocyterat patogener transporterar de sig till lymfknutor. Där presenterar de peptidfragment via MHC II för T-hjälparceller och aktiverar därmed det specifika immunförsvaret. På så sätt fungerar dendritiska celler som en viktig länk mellan det ospecifika och det specifika immunförsvaret.

granulocyt (Neutrofil)

Neutrofila granulocyter utgör den största delen av de vita blodkropparna och är viktiga i det ospecifika immunförsvaret. De tar sig till infektionshärdar genom kemotaxi och fagocyterar bakterier och vissa svampar.

granulocyt (Basofil)

Basofila granulocyter deltar i inflammationssvaret genom att utsöndra histamin. Histamin gör att blodkärl vidgas och blir mer genomsläppliga, vilket ökar blodflödet och gör att fler immunceller kan nå det infekterade området.

granulocyt (Eosinofil)

Eosinofila granulocyter finns i mindre mängd och har framför allt betydelse vid infektioner orsakade av flercelliga parasiter, till exempel maskar. Eftersom parasiter är för stora för att fagocyteras utsöndrar eosinofiler toxiska proteiner direkt på parasitens yta.

Patogen

samlingsnamn för organismer (t.ex. bakterier, eukaryota parasiter, svampar) eller icke-levande smittämnen (t.ex. virus) som genom interaktion med en värd kan orsaka sjukdom.

MHC

MHC (Major Histocompatibility Complex), hos människan kallat HLA, är cellyteproteiner som presenterar peptidfragment av antigen för T-celler.

MHC klass I finns på alla kroppens celler som har en cellkärna och presenterar peptidfragment från intracellulära hot (t.ex. virus) för T-mördarceller (CD8⁺), medan MHC klass II endast finns på APC:er och presenterar peptidfragment från fagocyterat material för T-hjälparceller (CD4⁺).

MHC möjliggör immunförsvarets igenkänning av kroppsegna och främmande strukturer och är avgörande vid organtransplantation.

Första försvarsnivån

Fysiska barriärer: Huden är tätt packad genom att de yttre hudcellerna är förhornade, dvs. fyllda med det tåliga proteinet keratin. Slemhinnor i andningsvägar, mag-tarmkanal, urinsystem och könsorgan fångar in patogener i slem som transporteras bort av flimmerhår (cilier). Slemmet förhindrar även att epitelvävnaden torkar och spricker, vilket annars ger patogener direktåtkomst till underliggande vävnad.

Kemiska barriärer: Saltsyra (HCl) och pepsin i magsäcken dödar de flesta mikroorganismer som följer med föda. Tårvätska och saliv innehåller enzymet lysozym som bryter ner bakteriers cellväggar. Hudens och vaginans låga pH, som upprätthålls av talg- och svettkörtlar, skapar en sur miljö som hämmar bakterietillväxt.

Biologiska barriärer: Normalfloran på hud och i tarmen konkurrerar ut patogener om utrymme och näring.

Apoptos

Apoptos är en programmerad och kontrollerad celldöd där cellen aktivt bryter ner sig själv på ett ordnat sätt utan att orsaka inflammation. Apoptos triggas av exempelvis DNA-skada, virusinfektion eller signaler från T-mördarceller

Fagocyter

Fagocyter är vita blodkroppar (immunceller), däribland neutrofiler, makrofager och dendritiska celler, som kan omsluta, ta upp och bryta ner patogener. Makrofager och dendritiska celler fungerar även som antigenpresenterande celler (APC) och presenterar peptidfragment av antigen för T-celler i det specifika immunförsvaret

kemotaxi

Kemotaxi är en riktad rörelse hos celler, t.ex. fagocyter, där de förflyttar sig mot eller från kemiska signalämnen. Vid infektion eller vävnadsskada frisätts signalämnen från skadade celler och patogener som lockar fagocyter till infektionshärden. Kemotaxi är därmed en viktig del av inflammationssvaret.

Hur övervakar och hittar icke-specifika vita blodkroppar patogener?

Icke-specifika vita blodkroppar, såsom fagocyter, cirkulerar i blod och lymfa men kan även ta sig ut i kroppens vävnader genom att passera kapillärväggar. Där patrullerar de och övervakar omgivningen efter patogener och skadade celler.

Vid infektion eller vävnadsskada frisätts kemiska signalämnen från skadade celler och patogener. Fagocyterna reagerar genom kemotaxi och rör sig riktat mot högre koncentrationer av signalämnen vid infektionshärden.

Där kan fagocyterna omsluta och bryta ner patogener samt i vissa fall presentera peptidfragment av antigen för det specifika immunförsvaret.

Infektion

En infektion uppstår när patogener tar sig förbi kroppens yttre barriärer, etablerar sig i vävnader och börjar föröka sig. En infektion leder inte alltid till sjukdom – det beror på patogenens egenskaper och immunförsvarets förmåga att bekämpa den.

Vad är skillnaden mellan en infektion och en inflammation?

En infektion uppstår när patogener tar sig in i kroppen och börjar föröka sig. Den leder inte alltid till sjukdom eftersom immunförsvaret ibland kan stoppa dem direkt.

En inflammation är kroppens lokala försvarsreaktion på infektion eller vävnadsskada. Signalämnen som histamin frisätts, vilket vidgar blodkärlen och ökar deras genomsläpplighet så att immunceller kan ta sig ut i vävnaden. Klassiska symtom: rodnad, värme, svullnad och smärta.

Granulocyter

Granulocyter är en grupp vita blodkroppar som kännetecknas av en flerlobad kärna och granula – små blåsor med enzymer och kemiska ämnen som används för att bekämpa patogener. De ingår i det ospecifika immunförsvaret och delas in i tre typer: neutrofiler, eosinofiler och basofiler.

Förklara hur B-lymfocyt och T-hjälparceller samarbetar

En antigenpresenterande cell (APC), t.ex. en dendritisk cell, presenterar peptidfragment via MHC II för en T-hjälparcell, vilket aktiverar T-hjälparcellen.

2. En B-lymfocyt känner igen samma antigen via sina B-cellsreceptorer (membranbundna antikroppar), tar upp det genom receptorbunden endocytos och presenterar peptidfragment via MHC II.

3. Den aktiverade T-hjälparcellen känner igen antigenet på B-lymfocyten och binder till den. T-hjälparcellen frisätter cytokiner (t.ex. interleukiner) som aktiverar B-lymfocyten.

4. B-lymfocyten genomgår klonal expansion och differentierar till plasmaceller som producerar stora mängder antikroppar mot det specifika antigenet.

5. Vissa B-celler utvecklas till minnesceller, vilket möjliggör ett snabbare och starkare immunsvar vid framtida exponering.

Antigen

Ett antigen är en molekyl, oftast ett protein eller en kolhydrat, som finns på patogener eller infekterade celler och som immunförsvaret känner igen som främmande. Antigen fungerar som ett igenkänningsmärke genom att binda specifikt till receptorer på B- och T-lymfocyter och därigenom aktivera det specifika immunförsvaret. B-lymfocyter kan då bilda antikroppar som binder specifikt till antigenet, vilket märker patogenen för destruktion.

Människans tre försvarsnivåer

1. Yttre barriärer – fysiska, kemiska och biologiska hinder som förhindrar patogener från att ta sig in i kroppen, t.ex. hud, slemhinnor och normalflora.

2. Ospecifika immunförsvaret – reagerar snabbt och på allt främmande utan att känna igen specifika patogener. Inkluderar fagocyter, NK-celler, inflammation och feber.

3. Specifika immunförsvaret – långsammare men mer precist försvar som känner igen specifika antigen. Inkluderar T- och B-lymfocyter som bildar antikroppar och immunologiskt minne.

Nk celler vs T-mördarceller

NK-celler och T-mördarceller dödar båda infekterade celler och tumörceller via apoptos, men på olika sätt:

NK-celler ingår i det ospecifika immunförsvaret och känner igen celler med avvikande eller frånvarande MHC I – något virusinfekterade celler och tumörceller ofta uppvisar. De behöver ingen tidigare exponering för att agera och reagerar därför snabbt.

T-mördarceller ingår i det specifika immunförsvaret och känner igen ett specifikt antigen presenterat via MHC I. De aktiveras av T-hjälparceller och kräver att immunförsvaret tidigare exponerats för antigenet. De är långsammare men mer precisa.

Spink i fingret, beskriv det icke-specifika försvaret

När patogener tar sig förbi hudbarriären via spinken sker följande:

1. Skadade celler frisätter signalämnen, däribland histamin från mastceller, som vidgar blodkärlen och ökar deras genomsläpplighet i området.

2. Detta orsakar de klassiska inflammationssymtomen – rodnad, värme, svullnad och smärta – i fingret.

3. Signalämnen lockar via kemotaxi fagocyter, framför allt neutrofiler, till infektionshärden.

4. Neutrofiler tar sig ut genom kapillärväggar och fagocyterar patogenerna.

5. Om infektionen inte stoppas rekryteras även makrofager som fagocyterar patogener och döda neutrofiler. Ansamlingen av döda celler bildar var.

Allergisk reaktion och bistick

Vid första bisticket känner immunförsvaret igen giftet som ett antigen. B-celler aktiveras och bildar IgE-antikroppar specifika mot bistiftsgiftet. Dessa antikroppar binder till mastceller runt om i kroppen – kroppen är nu sensibiliserad. Inga kraftiga symtom uppstår vid första sticket.

Mellan första och andra sticket måste alltså sensibilisering ske – IgE-antikroppar måste ha bundits till mastceller så att kroppen är förberedd att överreagera.

Vid andra bisticket känner IgE-antikropparna på mastcellerna igen giftet omedelbart. Mastcellerna aktiveras och frisätter stora mängder histamin och andra inflammatoriska ämnen snabbt och kraftigt – en allergisk reaktion uppstår med symtom som klåda, svullnad och rodnad.