ما الجهاز المناعي الفطري، وكيف يعمل؟ دوره الحاسم في عدوى فيروس كورونا
في هذا المقال
الجهاز المناعي أحد فرعيه هو الجهاز المناعي الفطري، وهو نظام دفاع مشترك ضد كل كائن دقيق، يوجد لدى كل إنسان.
نشرح في مقالنا أولًا ماهية الجهاز المناعي الفطري وكيف يعمل وخلاياه، ثم علاقته بـ فيروس كورونا الجديد (SARS-CoV-2) في هذا السياق.
الاستجابات المناعية الفطرية (وتُسمى أحيانًا «الطبيعية») هي أول استجابة مناعية للعوامل الممرضة لمنع العدوى، وهي في مسار التطور أقدم جهاز دفاعي. ورغم أن الجهاز المناعي الفطري يتعرف إلى الممرضات ببُناها العامة جدًا ويعطي استجابات متشابهة، فإن ميزته الأساسية هي الاستجابات السريعة التي يقدمها. وندين بذلك لانتقال المعلومات الجينية للمناعة الفطرية جاهزةً بالوراثة. وتستطيع الخلايا الدفاعية المشاركة في المناعة الفطرية التمييز بين خلايا الفرد نفسه والعوامل الممرضة، وبذلك لا تتضرر خلاياه السليمة.
الجدول 1: في الدفاع بالمناعة الفطرية يوجد عمومًا خياران: 1. حواجز بنيوية (تشريحية)، 2. حواجز وظيفية (فسيولوجية).
بأي خلايا يقتل الجهاز المناعي الفطري العوامل الممرضة؟
كما ذُكر أعلاه، تشكل المناعة الفطرية خط الدفاع الأول ضد الميكروبات. ومع ذلك، فإن تسبب هذه الممرضات في مرض الشخص يرتبط بمقاومتها الجزئية لآليات المناعة الفطرية. وخلايا الجهاز المناعي الفطري مبرمجة للقضاء على المهاجم، وتترك الدورة الدموية وتتدفق إلى موضع الهجوم.
يوجد في الجهاز المناعي الفطري 2 من السلالات الخلوية:
- الخلايا النقوية (الخلايا المحببة والبلعميات والخلايا المتغصنة)
- الخلايا اللمفاوية (الخلايا القاتلة الطبيعية = naturel killer)
الشكل 1: يمكن مشاهدة خلايا الدم والخلايا المناعية الأساسية، والخلية الجذعية الدموية التي تنشأ منها، أدناه:
الشكل 2: يمكن مشاهدة خلايا المناعة «الفطرية» و«التكيفية / النوعية / المكتسبة» أدناه:
1. الخلايا النقوية للمناعة الفطرية (الخلايا المحببة والبلعميات والخلايا المتغصنة)
وظائف الخلايا النقوية الرئيسية هي التعرف إلى العامل الممرض وإدخاله إليها (البلعمة) وتفكيكه. وبسبب قدرتها على البلعمة تُسمى اختصارًا «الخلايا البالعة» أيضًا.
النقوي خلاياه القادرة على البلعمة في هذا النظام تنجذب إلى المنطقة التي غزاها العامل الممرض بواسطة الكيموتاكسينات ، وهي جزيئات كيميائية خاصة بهذا الاسم. وقد تكون الكيموتاكسينات جزيئات تابعة للبكتيريا أو الفيروس، أو إشارات استغاثة خاصة تفرزها خلايا الجسم في تلك المنطقة. وتفرز الخلايا النقوية أيضًا كيموتاكسيناتها، فتستدعي مزيدًا من الخلايا الشقيقة إلى موقع العدوى. وتحمل الخلايا النقوية، أي الخلايا البالعة، مستقبلات تعرف خاصة على سطحها. وإذا اكتشفت بها جزيئًا أو خلية لا ينبغي وجودها هناك عادة، تبتلعها. وتتم عملية الابتلاع بحويصلة تتشكل بانغلاف غشاء الخلية نحو الداخل، وتُسمى الجسيم البلعمي . ويتحد هذا الجسيم مع العضية الموجودة داخل الخلية والمحتوية على مواد كيميائية للهضم داخل الخلية، وهي الجسيم الحالّ ، مما يتيح القضاء على العامل الممرض.
الشكل 3: يمكن مشاهدة مراحل البلعمة.
من الأشكال الخاصة للبلعمة الالتهام الذاتي. وقد مُنحت جائزة نوبل للطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 2016 إلى يوشينوري أوسومي لاكتشافاته بشأن آليات الالتهام الذاتي. وهو نوع من إعادة التدوير الخلوي ، وفي آليته يعمل إنزيم الليزوزيم مجددًا، وتُستعاد مثلًا أجزاء الخلايا المتقدمة في السن بواسطة حويصلات تسمى الجسيمات البلعميّة الذاتية.
الجدول 2: تنقسم الخلايا المحببة في ما بينها إلى العدلات والخلايا القاعدية والحمضات.
البلعميات
تنشأ من نخاع العظم، وتتكون بتمايز خلية مناعية أخرى تسمى الوحيدة. وتتمركز البلعميات في نقاط استراتيجية قد تدخل منها الميكروبات إلى الجسم، فتتعرف إلى الغرباء بسرعة وتعطي استجابة قاتلة. والمهم هنا ألا تعتبر خلايا الفرد السليمة عدوًا وألا تستجيب ضدها. ولذلك تتعرف البلعميات بواسطة مستقبلاتها السطحية إلى المواد الغريبة وبقايا الخلايا المتضررة أو الهرمة أو التي قتلها الجسم، وتقضي عليها. وتشبه هذه الخلايا العدلات في نواحٍ كثيرة، لكنها تختلف عنها بالبقاء فترة أطول في موضع الالتهاب وبعمر أطول. ومن خصائصها الأخرى المختلفة عن العدلات ما تفرزه من سيتوكينات ، وهي منبهات كيميائية تؤدي بها دورًا منظمًا للالتهاب، ثم تتيح بدء الفرع الآخر للمناعة الذي سنتناوله لاحقًا، أي المناعة النوعية / المكتسبة وانطلاقها.
الجدول 3: أهم السيتوكينات التي تفرزها البلعميات وتأثيراتها
الخلايا المتغصنة
تشارك الخلايا المتغصنة، مثل البلعميات، في بدء الاستجابة المناعية بتفكيك الممرضات ثم عرضها على خلايا مناعية أخرى. ويمكن القول إنها الخطوة الأولى خصوصًا لبدء الاستجابة المناعية النوعية (انظر الخلايا المتغصنة ولقاح السرطان بالخلايا المتغصنة).
2. الخلايا اللمفاوية للمناعة الفطرية (الخلايا القاتلة الطبيعية = naturel killer)
الخلايا NK (natural kilelr = القاتلة الطبيعية) خلايا لمفاوية كبيرة تحتوي حبيبات كثيرة. وأهم أدوارها الفسيولوجية الدفاع عن الجسم ضد العدوى التي تسببها الممرضات التي تعيش داخل الخلية، ولا سيما الفيروسات، وقتل الخلايا السرطانية. ولا يلزم أن تكون خلايا الاستجابة المناعية الطبيعية هذه قد واجهت العامل الممرض سابقًا، إذ تستطيع قتل الخلايا الغريبة التي تلتقيها لأول مرة.
الخلايا القاتلة الطبيعية (Natural Killer Cells، NK) تستطيع قتل الخلايا المصابة بالعدوى والخلايا الورمية. وتُميت هذه الخلايا الخلايا المستهدفة بواسطة الاستماتة ، وهي آلية الموت الخلوي المبرمج. وتفرز الخلايا NK مواد كيميائية خاصة تسمى الإنترفيرون . ومن هذه المواد يمنع الإنترفيرون-ألفا والإنترفيرون-بيتا تكاثر الفيروس داخل الخلية، بينما ينشط الإنترفيرون-غاما البلعميات والخلايا المناعية الأخرى. ويُستخدم الإنترفيرون-ألفا في سرطان الكلى و علاج الميلانوما الخبيثة أيضًا.
الشكل 4: رُسمت بصورة مبسطة كيفية مهاجمة الخلايا الدفاعية القاتلة الطبيعية للخلايا السرطانية الموسومة بالأجسام المضادة.
الأنسجة المصابة بالعدوى أو المتضررة تحفز الالتهاب ، وهو الاستجابة الالتهابية. وهدفها جذب الكريات البيضاء وبروتينات البلازما إلى المنطقة. وللاستجابة الالتهابية ثلاث وظائف رئيسية: استدعاء الخلايا المناعية والمنظمات الكيميائية إلى موضع العدوى، وتشكيل حاجز مادي لمنع انتشارها، وإتاحة تجدد النسيج. وللسيتوكينات المفرزة عند أذية النسيج أو العدوى تأثيرات عديدة؛ فهي مثلًا تحفز إفراز الهيستامين من الخلايا البدينة. ويسبب الهيستامين توسع الوعاء الدموي مع ظهور الحرارة والاحمرار، كما يجعل الأوعية أكثر نفاذية لخلايا الدم البيضاء.
كيف تتعرف الخلايا المناعية إلى العوامل الممرضة التي تستهدفها؟
تستخدم الخلايا الدفاعية مستقبلاتها السطحية للتمييز بين الصديق والعدو. وتشكل الممرضات، كالبكتيريا مثلًا، بُنى جزيئية خاصة بنوعها على سطحها. وتُسمى هذه الجزيئات «الأنماط / السمات الجزيئية المرتبطة بالممرضات» (PAMP). وقد حُفظت خصائصها البنيوية خلال التطور. وعلى سطح خلايا المناعة الفطرية مستقبلات تتعرف إلى هذه السمات الجزيئية، وتُسمى «مستقبلات التعرف إلى الأنماط الجزيئية المحددة» (PRR). ولأن السمات المسماة PAMP لا توجد على خلايا الجسم البشري، فإن خلايا الجهاز المناعي الفطري الحاملة لـPRR لا تستطيع إيذاء أنسجتها الخاصة.
الجدول 4: أمثلة للسمات الجزيئية الخاصة بالممرضات المستهدفة في الاستجابات المناعية الفطرية، والمستقبلات التي تتعرف إليها، والاستجابات المناعية
العلاقة بين فيروس كورونا الجديد (SARS-CoV-2) والجهاز المناعي الفطري
في ضوء كل هذه المعلومات، لنفحص كيفية استجابة جهازنا المناعي الفطري لـSARS-CoV-2.
يجب التأكيد أولًا على أن البشر يلتقون فيروس كورونا الجديد لأول مرة في حياتهم ، ولذلك فإن سلاحنا الطبيعي الوحيد المتاح هو جهازنا المناعي الفطري.
عدوى COVID-19 وما يستجيب به جهازنا المناعي لها لم يتضح بعد بكل تفاصيله. لكن تقارير بعض الدراسات وجدت لدى المصابين بـSARS-CoV-2 (في دراسة على 99 شخصًا) زيادة في العدد الكلي للعدلات بنسبة %38، وفي مجموع الخلايا اللمفاوية (التي نتناول في مقالنا التالي جهازها، أي الجهاز المناعي النوعي / المكتسب والخلايا المشاركة فيه) انخفاضًا بنسبة %35، وزيادة في IL-6 المصلي والبروتين المتفاعل-C (CRP) بنسبة %52 و%84 على التوالي. لنتحدث باختصار عن وظائف هذه البروتينات؛
IL-6: لهذا البروتين الذي تفرزه خلايا مختلفة كثيرة (البلعميات والخلايا المحببة واللمفاويات وغيرها) وظائف عديدة. ويبدأ إفراز IL-6 عند هجوم عامل ممرض، فيرتفع مستواه في النسيج والدم، وتُرسل الرسائل اللازمة إلى الخلايا المستهدفة، ويتوقف إفرازه بانتهاء الهجوم. وتزيد العدوى الفيروسية خصوصًا إفراز IL-6. وله أيضًا دور مهم في ظهور الاستجابة المناعية النوعية، أي IL-6.
البروتين المتفاعل-C (CRP): أحد بروتينات الطور الحاد التي ينتجها الكبد أثناء الالتهاب فتزداد كميتها في الدم. ووظيفته الأساسية الالتصاق بأسطح العوامل الممرضة لتسهيل القضاء عليها بالبلعمة.
الإنترفيرون من النوع 1 (IFN-1): من أهم مراحل الاستجابة المناعية الطبيعية / الفطرية الفعالة ضد الفيروس إفراز الإنترفيرون من النوع 1 (IFN-1) ومسارات الإشارة التي يحفزها هذا البروتين. وتضم إنترفيرونات النوع 1 مجموعتين فرعيتين، هما IFN-alfa وIFN-beta. ويُحفَّز إفراز هذا النوع من الإنترفيرونات بالفيروسات والكائنات الدقيقة الأخرى وRNA مزدوج السلسلة. وإفراز IFN-beta أساسًا استجابة مناعية للعدوى الفيروسية، وله أيضًا وظائف مهمة في تنظيم الاستجابة المناعية النوعية. وتبدأ الخطوة الأولى اللازمة لإفراز IFN من النوع-1 بتعرف خلايا المناعة الطبيعية إلى بُنى PAMP الخاصة بالفيروسات. ثم ينشط هذا النظام سلسلة من مسارات الإشارة، ويحفز أخيرًا إفراز IFN من النوع-1، فيثبط تكاثر الفيروسات في المراحل المبكرة. لكن فيروسي SARS-CoV وMERS-CoV يمنعان إفراز IFN من النوع-1 الذي يبدأه الجسم، ويتناسب ذلك مع شدة المرض. ومن طرائقهما تخريب بنية الجزيئات المشاركة في استشعار RNA الفيروس. ويُعتقد أن SARS-CoV-2، الذي يشبه SARS-CoV وMERS-CoV جينيًا، يستخدم أيضًا لدى المضيف آليات مشابهة للإفلات من الاستجابة المناعية الطبيعية بحسب هذا الاعتقاد.
لوحظ ارتفاع كبير في مستويات العدلات والبلعميات لدى المصابين بعدوى SARS-CoV وMERS-CoV الشديدة والقاتلة. وأدت الزيادة الكبيرة في عدد هذه الخلايا والإفراز المرتفع لـIFN من النوع-1، خلافًا للمتوقع، إلى آثار سلبية، منها الالتهاب الرئوي أو متلازمة الضائقة التنفسية الحادة، وإلى أذية الرئة . ويُعتقد أن تسلسلًا مشابهًا قد ينطبق على ما يسببه SARS-CoV-2 من مرض COVID-19. ولدى مرضى COVID-19 في المراحل المبكرة، يُعتقد أن الفيروس يؤخر استجابة IFN من النوع-1، وأن الجهاز المناعي يكون غير كافٍ لمنع تكاثره.
موضوعات ذات صلة
- كيف لا يسبب الفيروس نفسه أي عرض لشخص، بينما يسبب وفاة شخص آخر؟
- ما مدى تأثير تركيبنا الجيني في شدة عدوى SARS-CoV-2 (COVID-19)؟
تُظهر كل هذه المعلومات مدى أهمية الاستجابة المناعية الفطرية في عدوى فيروس كورونا.
الشكل 5: يمكن مشاهدة بنية SARS-CoV-2 والمسار السريري لمرض COVID-19 ودورة حياة الفيروس وكيف يستجيب الجهاز المناعي في الإنفوغراف أدناه.
الشكل 6: يمكن مشاهدة الأعضاء المتأثرة في مرض COVID-19 وآلية الضرر في الإنفوغراف أدناه
*
- جميع مقالاتنا عن فيروس كورونا -
*
الجهاز المناعي – ملخص رسومي
الشكل 7: يمكن مشاهدة الفرعين الرئيسيين للجهاز المناعي، «الفطري» و«المكتسب»، وكيف يعمل كل منهما، أدناه.
المصادر
Immunobiology, 5th edition
The Immune System in Health and Disease
هل كان هذا المقال مفيدًا لك؟
تساعدنا ملاحظاتك على تحسين المحتوى.
تعليقات القراء
شارك تعليقك
لا يُنشر اسمك وتعليقك إلا بعد موافقة المسؤول. لا يُعرض بريدك الإلكتروني للزوار مطلقًا.
كن أول من يعلّق.