دستگاه ایمنی ذاتی چیست و چگونه کار می‌کند؟ نقش حیاتی آن در عفونت کروناویروس
در این مقاله
دستگاه ایمنی دو شاخه دارد که یکی از آن‌ها، دستگاه ایمنی ذاتی، سامانه دفاعی مشترکی در برابر همه میکروارگانیسم‌ها است و در هر انسانی وجود دارد.
در این نوشته ابتدا ماهیت دستگاه ایمنی ذاتی، عملکرد و سلول‌های آن و سپس ارتباطش با کروناویروس جدید (SARS-CoV-2) توضیح داده می‌شود.
پاسخ‌های ایمنی ذاتی (که گاهی «طبیعی» نیز نامیده می‌شوند) نخستین پاسخ ایمنی علیه عوامل بیماری‌زا برای پیشگیری از عفونت‌اند و در فرایند تکامل، قدیمی‌ترین سامانه دفاعیهستند. اگرچه دستگاه ایمنی ذاتی عوامل بیماری‌زا را با ساختارهای بسیار عمومی آن‌ها شناسایی و پاسخ‌های مشابه ایجاد می‌کند، ویژگی اصلی آن، پاسخ‌های سریع است. این را مدیون انتقال ارثیِ اطلاعات ژنتیکی آماده ایمنی ذاتی هستیم. سلول‌های دفاعیِ دخیل در ایمنی ذاتی، می‌توانند سلول‌های خود فرد را از عوامل بیماری‌زا تشخیص دهند، بنابراین سلول‌های سالم فرد آسیب نمی‌بینند.
جدول 1: در دفاع ایمنی ذاتی به‌طور کلی دو گزینه وجود دارد: 1. سدهای ساختاری (آناتومیک)، 2. سدهای عملکردی (فیزیولوژیک).
دستگاه ایمنی ذاتی با کدام سلول‌ها عوامل بیماری‌زا را می‌کشد؟
همان‌طور که گفته شد، ایمنی ذاتی نخستین خط دفاع علیه میکروب‌ها است. با این حال، ایجاد بیماری توسط این عوامل با مقاومت نسبی آن‌ها در برابر سازوکارهای ایمنی ذاتی ارتباط دارد. سلول‌های دستگاه ایمنی ذاتی برای نابودی مهاجم برنامه‌ریزی شده‌اند و با ترک گردش خون، به ناحیه حمله سرازیر می‌شوند.
در دستگاه ایمنی ذاتی 2 رده سلولی وجود دارد:
- سلول‌های میلوئیدی (گرانولوسیت، ماکروفاژ و سلول دندریتیک)
- سلول‌های لنفوئیدی (کشنده طبیعی = سلول‌های natural killer)
شکل 1: در زیر، سلول‌های خون و سلول‌های اصلی دستگاه ایمنی و سلول بنیادی خونیِ منشأ آن‌ها دیده می‌شوند:
شکل 2: در زیر سلول‌های دستگاه ایمنی «ذاتی» و «تطبیقی / اختصاصی / اکتسابی» دیده می‌شوند:
1. سلول‌های میلوئیدی ایمنی ذاتی (گرانولوسیت، ماکروفاژ و سلول دندریتیک)
وظایف اصلی سلول‌های میلوئیدی، شناسایی عامل بیماری‌زا، وارد کردن آن به درون خود (فاگوسیتوز) و تجزیه آن است. به دلیل توان فاگوسیتوز، این سلول‌ها به‌اختصار «فاگوسیت» نیز نامیده می‌شوند.
میلوئیدی سلول‌های قادر به فاگوسیتوز این سامانه، به ناحیه مورد تهاجم عامل بیماری‌زا با کمکِ کموتاکسین جذب می‌شوند که مولکول شیمیایی ویژه‌ای است. کموتاکسین‌ها ممکن است مولکول متعلق به باکتری یا ویروس، یا پیام‌های کمک اختصاصی ترشح‌شده از سلول‌های بدن در همان ناحیه باشند. افزون بر این، سلول‌های میلوئیدی کموتاکسین‌های خود را ترشح می‌کنند و سلول‌های هم‌نوع بیشتری را به محل عفونت فرا می‌خوانند. سلول‌های میلوئیدی، یعنی فاگوسیت‌ها، روی سطح خود گیرنده‌های شناسایی ویژه دارند. اگر با این گیرنده‌ها مولکول یا سلولی را تشخیص دهند که معمولاً نباید آنجا باشد، آن را می‌بلعند. این بلع با فرورفتگی غشای سلول به درون آن و تشکیلِ فاگوزوم انجام می‌شود که یک وزیکول است. فاگوزوم با ساختار درون‌سلولیِ حاوی مواد شیمیایی هضم، یعنی لیزوزوم ترکیب می‌شود و نابودی عامل بیماری‌زا را ممکن می‌سازد.
شکل 3: مراحل فاگوسیتوز دیده می‌شوند.
شکل ویژه‌ای از فاگوسیتوز، اتوفاژیاست. جایزه نوبل پزشکی یا فیزیولوژی 2016 به دلیل کشف‌های مربوط به سازوکارهای اتوفاژی به Yoshinori Ohsumi داده شد. این فرایند نوعی بازیافت سلولی است که در آن نیز آنزیم لیزوزیم وارد عمل می‌شود و برای مثال، بخش‌های پیر سلول با وزیکول‌هایی به نام اتوفاگوزوم بازیافت می‌شوند.
جدول 2: گرانولوسیت‌ها به نوتروفیل، بازوفیل و ائوزینوفیل تقسیم می‌شوند.
ماکروفاژها
از مغز استخوان منشأ می‌گیرند و با تمایز نوع دیگری از سلول ایمنی به نام مونوسیت تشکیل می‌شوند. ماکروفاژها در نقاط راهبردی ورود میکروب‌ها به بدن مستقر می‌شوند و با شناسایی سریع بیگانه، پاسخ کشنده می‌دهند. مهم آن است که سلول‌های سالم خود فرد را دشمن نشناسند و علیه آن‌ها پاسخ ندهند. به همین دلیل، با گیرنده‌های سطحی خود مواد خارجی و بقایای سلول‌های آسیب‌دیده، پیر یا کشته‌شده توسط بدن را شناسایی و نابود می‌کنند. این سلول‌ها از بسیاری جهات شبیه نوتروفیل‌اند، اما برخلاف آن‌ها مدت بیشتری در محل التهاب می‌مانند و عمر طولانی‌تری دارند. ویژگی متمایز دیگرشان ترشحِ سیتوکین است؛ با این محرک‌های شیمیایی، التهاب را تنظیم می‌کنند و شاخه دیگر ایمنی که بعداً به آن می‌پردازیم، یعنی ایمنی اختصاصی / اکتسابی را آغاز می‌کنند.
جدول 3: سیتوکین‌های مهم ترشح‌شده از ماکروفاژ و اثرات آن‌ها
سلول‌های دندریتیک
سلول‌های دندریتیک مانند ماکروفاژها، پس از تجزیه عامل بیماری‌زا، آن را به دیگر سلول‌های دستگاه ایمنی ارائه می‌کنند و در شروع پاسخ ایمنی نقش دارند. می‌توان گفت به‌ویژه نخستین گام شروع پاسخ ایمنی اختصاصی‌اند (بنگرید به سلول‌های دندریتیک و واکسن سرطان سلول دندریتیک).
2. سلول‌های لنفوئیدی ایمنی ذاتی (کشنده طبیعی = سلول‌های natural killer)
سلول‌های NK (natural killer = کشنده طبیعی) لنفوسیت‌های بزرگی با گرانول‌های فراوان‌اند. نقش‌های فیزیولوژیک اصلی آن‌ها دفاع بدن در برابر عفونتِ عوامل بیماری‌زای درون‌سلولی، به‌ویژه ویروس‌ها، و کشتن سلول‌های سرطانی است. این سلول‌های پاسخ ایمنی طبیعی لازم نیست قبلاً با عامل بیماری‌زا روبه‌رو شده باشند و می‌توانند سلول بیگانه را در نخستین برخورد بکشند.
سلول‌های کشنده طبیعی (Natural Killer Cells، NK)، می‌توانند سلول‌های آلوده و توموری را بکشند. آن‌ها مرگ سلول هدف را با سازوکارِ آپوپتوز که مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلولی است، ممکن می‌سازند. سلول‌های NK مواد شیمیایی ویژه‌ای به نامِ اینترفرون ترشح می‌کنند. از این مواد، اینترفرون آلفا و بتا مانع تکثیر ویروس درون سلول می‌شوند. اینترفرون گاما ماکروفاژها و دیگر سلول‌های ایمنی را فعال می‌کند. اینترفرون آلفا در سرطان کلیه و درمان ملانوم بدخیماستفاده می‌شود.
شکل 4: چگونگی حمله سلول‌های دفاعی کشنده طبیعی به سلول‌های سرطانی علامت‌گذاری‌شده با پادتن، به‌سادگی نشان داده شده است.
بافت‌های آلوده یا آسیب‌دیده، التهاب را به‌عنوان پاسخ التهابی تحریک می‌کنند. هدف این پاسخ جذب لکوسیت‌ها و پروتئین‌های پلاسما به ناحیه است. پاسخ التهابی سه وظیفه اصلی دارد: جذب سلول‌های ایمنی و تنظیم‌کننده‌های شیمیایی به محل عفونت، ایجاد سد فیزیکی برای جلوگیری از انتشار عفونت و بازسازی بافت. سیتوکین‌های ترشح‌شده در آسیب یا عفونت بافتی اثرات بسیاری دارند؛ برای مثال ترشح هیستامین از ماست‌سل‌ها را تحریک می‌کنند. هیستامین با گشاد کردن رگ، گرمی و قرمزی ایجاد می‌کند و نفوذپذیری رگ‌ها را برای گلبول‌های سفید افزایش می‌دهد.
سلول‌های ایمنی چگونه عوامل بیماری‌زای هدف را شناسایی می‌کنند؟
سلول‌های دفاعی برای تشخیص دوست از دشمن، از گیرنده‌های سطحی خود استفاده می‌کنند. عوامل بیماری‌زا مانند باکتری‌ها ساختارهای مولکولی ویژه نوع خود را بر سطحشان ایجاد می‌کنند. به این مولکول‌ها «الگوها / نقش‌مایه‌های مولکولی متعلق به عوامل بیماری‌زا» (PAMP) می‌گویند. ویژگی ساختاری این نقش‌مایه‌ها در تکامل حفظ شده است. بر سطح سلول‌های ایمنی ذاتی، گیرنده‌هایی وجود دارند که این نقش‌مایه‌های مولکولی را می‌شناسند. آن‌ها «گیرنده‌های شناسایی الگوهای مولکولی معین» (PRR) نامیده می‌شوند. چون نقش‌مایه‌های PAMP روی سلول‌های بدن انسان نیستند، سلول‌های دستگاه ایمنی ذاتی حامل PRR نمی‌توانند به بافت خود آسیب بزنند.
جدول 4: نقش‌مایه‌های مولکولی اختصاصی عوامل بیماری‌زا که هدف پاسخ ایمنی ذاتی‌اند، گیرنده‌های شناسایی آن‌ها و نمونه پاسخ‌های ایمنی
ارتباط کروناویروس جدید (SARS-CoV-2) و دستگاه ایمنی ذاتی
با توجه به همه این اطلاعات، بررسی کنیم دستگاه ایمنی ذاتی ما به SARS-CoV-2 چگونه پاسخ می‌دهد.
ابتدا باید تأکید کرد که، انسان‌ها برای نخستین بار در زندگی با کروناویروس جدید روبه‌رو می‌شوند و بنابراین تنها سلاح طبیعی ما دستگاه ایمنی ذاتی است.
عفونت COVID-19و چگونگی پاسخ دستگاه ایمنی ما به آن هنوز با همه جزئیات روشن نشده است. اما گزارش برخی مطالعات در افراد آلوده به SARS-CoV-2 (در مطالعه‌ای با 99 نفر) نشان داد تعداد کل نوتروفیل‌ها %38 افزایش داشت و تعداد کل لنفوسیت‌ها (سلول‌های دخیل در شاخه‌ای که در نوشته بعدی می‌گوییم، یعنی دستگاه ایمنی اختصاصی / اکتسابینقش دارند) %35 کاهش داشت و سطح سرمی IL-6 و پروتئین واکنشی C (CRP) به ترتیب %52 و %84 افزایش داشت. به‌اختصار وظایف این پروتئین‌ها را بگوییم؛
IL-6: این پروتئین که از سلول‌های گوناگون (ماکروفاژ، گرانولوسیت، لنفوسیت و غیره) ترشح می‌شود، وظایف بسیاری دارد. ترشح IL-6 با حمله عامل بیماری‌زا آغاز می‌شود، سطحش در بافت و خون افزایش می‌یابد، پیام‌های لازم به سلول هدف می‌رسند و با پایان حمله ترشح متوقف می‌شود. به‌ویژه عفونت ویروسی ترشح IL-6 را افزایش می‌دهد. IL-6 در ایجاد پاسخ ایمنی اختصاصی نیز نقش مهمی دارد.
پروتئین واکنشی C (CRP): یکی از پروتئین‌های فاز حاد است که هنگام التهاب توسط کبد تولید می‌شود و مقدارش در خون افزایش می‌یابد. وظیفه اصلی آن چسبیدن به سطح عوامل بیماری‌زا و آسان کردن نابودی آن‌ها با فاگوسیتوز است.
اینترفرون نوع 1 (IFN-1): یکی از مهم‌ترین مراحل پاسخ ایمنی طبیعی / ذاتی مؤثر علیه ویروس، ترشح اینترفرون نوع 1 (IFN-1) و مسیرهای پیام‌رسانی تحریک‌شده توسط آن است. اینترفرون‌های نوع 1 دو زیرگروه IFN-آلفا و IFN-بتا دارند. ترشح این اینترفرون‌ها با ویروس‌ها، دیگر میکروارگانیسم‌ها و RNA دو‌رشته‌ای تحریک می‌شود. ترشح IFN-بتا اساساً پاسخ ایمنی به عفونت ویروسی است. همچنین IFN-بتا در تنظیم پاسخ ایمنی اختصاصی نقش‌های مهمی دارد. نخستین مرحله لازم برای ترشح IFN نوع-1 با شناسایی ساختارهای PAMP اختصاصی ویروس توسط سلول‌های ایمنی ذاتی آغاز می‌شود. این سامانه سپس مجموعه‌ای از مسیرهای پیام‌رسانی را فعال و در نهایت ترشح IFN نوع-1 را تحریک می‌کند و تکثیر ویروس‌ها را در مراحل اولیه مهار می‌کند. اما ویروس‌های SARS-CoV و MERS-CoV ترشح IFN نوع-1 آغازشده در بدن را مسدود می‌کنند و این وضعیت با شدت بیماری تناسب دارد. یکی از روش‌هایشان تخریب ساختار مولکول‌های دخیل در تشخیص RNA ویروس است. تصور می‌شود SARS-CoV-2 که با SARS-CoV و MERS-CoV شباهت ژنتیکی دارد، در میزبان، برای فرار از پاسخ ایمنی طبیعی از سازوکارهای مشابه استفاده می‌کند و این فرض مطرح است.
در افراد دارای عفونت شدید و کشنده SARS-CoV و MERS-CoV، افزایش بزرگی در سطح نوتروفیل و ماکروفاژ دیده شده است. افزایش بسیار زیاد تعداد این سلول‌ها و ترشح بالای IFN نوع-1 برخلاف تصور اثرات منفی داشته و از جمله پنومونی (ذات‌الریه) یا سندرم دیسترس حاد تنفسی، به آسیب ریه انجامیده است. تصور می‌شود روند مشابهی برای SARS-CoV-2 و بیماری ناشی از آن، COVID-19، نیز مطرح باشد. در بیماران COVID-19، فرض می‌شود ویروس در مراحل اولیه پاسخ IFN نوع-1 را به تأخیر می‌اندازد و دستگاه ایمنی برای جلوگیری از تکثیر ویروس کافی نیست.
موضوعات مرتبط
- چگونه یک ویروس در فردی هیچ علامتی ایجاد نمی‌کند اما در دیگری باعث مرگ می‌شود؟
- ساختار ژنتیکی ما در شدید شدن عفونت SARS-CoV-2 (COVID-19) چقدر مؤثر است؟
همه این اطلاعات نشان می‌دهند پاسخ ایمنی ذاتی در عفونت‌های کروناویروس چقدر مهم است.
شکل 5: در اینفوگرافیک زیر، ساختار SARS-CoV-2، سیر بالینی COVID-19، چرخه زندگی ویروس و چگونگی پاسخ دستگاه ایمنی دیده می‌شود.
شکل 6: در اینفوگرافیک زیر، اندام‌های درگیر در COVID-19 و سازوکار آسیب دیده می‌شود
*
- همه نوشته‌های ما درباره کروناویروس -
*
دستگاه ایمنی – خلاصه تصویری
شکل 7: در زیر دو شاخه اصلی دستگاه ایمنی، یعنی ایمنی «ذاتی» و «اکتسابی»، و چگونگی عملکردشان دیده می‌شود.
منابع
Immunobiology, 5th edition
The Immune System in Health and Disease
آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بازخورد شما به بهبود محتوای ما کمک می‌کند.
نظرهای خوانندگان
نظر خود را بنویسید
نام و دیدگاه شما فقط پس از تأیید مدیر منتشر می‌شود. نشانی ایمیل شما هرگز به بازدیدکنندگان نمایش داده نمی‌شود.
اولین نظر را شما بنویسید.