© Copyright by Wydawnictwo Naukowe PWN S.A., Warszawa 2022

Wszystkie prawa zastrzeżone.
Przedruk i reprodukcja w jakiejkolwiek postaci całości bądź części książki bez pisemnej zgody wydawcy są zabronione.

Autorzy i Wydawnictwo dołożyli wszelkich starań, aby wybór i dawkowanie leków oraz wybór i metodyka zabiegów terapeutycznych w tym opracowaniu były zgodne z aktualnymi wskazaniami i praktyką kliniczną. Mimo to, ze względu na stan wiedzy, zmiany regulacji prawnych i nieprzerwany napływ nowych wyników badań dotyczących podstawowych i niepożądanych działań leków oraz zabiegów terapeutycznych, Czytelnik musi brać pod uwagę informacje zawarte w ulotce dołączonej do każdego opakowania leku oraz informacje producenta sprzętu lub autorów metod, aby nie przeoczyć ewentualnych zmian we wskazaniach i dawkowaniu leku oraz we wskazaniach i zasadach stosowania zabiegów terapeutycznych. Dotyczy to także specjalnych ostrzeżeń i środków ostrożności. Należy o tym pamiętać, zwłaszcza w przypadku nowych lub rzadko stosowanych substancji oraz nowych lub rzadko stosowanych metod terapeutycznych.

Recenzent: prof. dr hab. n. med. Henryk Skarżyński

Wydawca: Joanna Szejba

Redaktor prowadzący: Agata Kołacz

Redaktor: Zespół

Producent: Grzegorz Mosieniak

Projekt okładki i stron tytułowych: Grzegorz Lipka

Ryciny, o ile nie oznaczono inaczej, pochodzą ze zbiorów autora.

PZWL Wydawnictwo Lekarskie

ISBN 978-83-01-22697-8

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2022r. (Wydanie I)

Warszawa 2022

DOI: https://doi.org/10.53271/2022.094

Wydawnictwo Naukowe PWN S.A.

ul. G. Daimlera 2, 02-460 Warszawa

tel. 22 695 43 21

www.pwn.pl

Księgarnia wysyłkowa:

tel. 42 680 44 88; infolinia: 801 33 33 88

e-mail: wysylkowa@pzwl.pl

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwo Naukowe PWN S.A.: Michał Latusek

Informacje w sprawie współpracy reklamowej: BR.PZWL@pwn.pl

Prof. dr hab. n. med. Jurek Olszewski (ur. w 1955 r.) ukończył Wojskową Akademię Medyczną w Łodzi z wyróżnieniem w 1980 r., uzyskując kolejno specjalizację I stopnia z zakresu otolaryngologii (1984 r.), II stopnia z otolaryngologii (1987 r.), tytuł specjalisty medycyny sportowej (2000 r.), tytuł specjalisty rehabilitacji medycznej (2002 r.), tytuł specjalisty w zakresie audiologii i foniatrii (2005 r.).

Stopień doktora nauk medycznych uzyskał w 1984 r., doktora habilitowanego nauk medycznych w 1996 r. i tytuł profesora w 2001 r. W latach 2002–2008 zajmował stanowisko Dziekana Wydziału Fizjoterapii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Kierownik Kliniki Otolaryngologii, Onkologii Laryngologicznej, Audiologii i Foniatrii w latach 2003–2021, od 2003 r. kieruje II Katedrą Otolaryngologii tegoż Uniwersytetu.

W latach 2012–2020 Dziekan Wydziału Wojskowo-Lekarskiego. Doskonały dydaktyk o dużym doświadczeniu, uczestniczący w licznych krajowych (170) i zagranicznych konferencjach (49), na których wygłosił 622 doniesienia naukowe. Charyzmatyczny długoletni Dziekan i Kierownik Kliniki Otolaryngologii, Onkologii Laryngologicznej, Audiologii i Foniatrii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Posiada bogaty dorobek naukowy, na który składa się 468 publikacji. Promotor 36 doktoratów, 101 prac magisterskich, 12 dyplomowych oraz redaktor 22 książek i autor 12 rozdziałów.

Przedmowa

Podręcznik Zakażenia w otorynolaryngologii – nowoczesne i aktualne postępowanie to oczekiwana pozycja do kształcenia podyplomowego specjalistów wielu dziedzin, w tym: otolaryngologii, audiologii i foniatrii, geriatrii, rehabilitacji medycznej, fizjoterapii, farmakologii, neurologii, medycyny rodzinnej.

Górne drogi oddechowe i ucho środkowe (narządy ORL) są najbardziej narażone na kontakt ze środowiskiem zewnętrznym, dlatego ich zakażenia są jedną z najczęstszych przyczyn wizyt u lekarza pacjentów wszystkich kategorii wiekowych; stanowią 50–60% wszystkich porad ambulatoryjnych, u dzieci są najczęstszą przyczyną hospitalizacji, a u osób dorosłych dominują jako przyczyna absencji chorobowej.

Zakażenia układu oddechowego są problemem klinicznym, z którym stykają się lekarze większości specjalności. Ponadto bardzo często stanowią one powikłania leczenia zarówno zachowawczego, jak i zabiegowego lub występują jako schorzenia współistniejące, zwłaszcza u osób w starszym wieku.

Postępy w naukach biologicznych i medycznych przyczyniły się do rozwoju nowoczesnych metod diagnostycznych i potrzeby opracowania rekomendacji do stosowania antybiotykoterapii w zakażeniach górnych dróg oddechowych.

Jest to podręcznik nowoczesny i dostosowany do realizowanych strategii postępowania po przebytej pandemii COV-2, w którym wskazuje się na potrzebę wielospecjalistycznej opieki u osób z problemami laryngologicznymi w podeszłym wieku.

Rozdziały zostały opracowane w sposób syntetyczny według jednolitego schematu. Wskazano na nowe możliwości diagnostyczne zakażeń górnych dróg oddechowych i rekomendacje do stosowania antybiotykoterapii. Zadbano również o aspekt praktyczny publikacji w postaci ciekawych przypadków klinicznych przedstawionych w wybranych rozdziałach.

Dlatego też kompleksowe omówienie złożonej problematyki zakażeń w otorynolaryngologii, przeznaczone dla szeroko rozumianego środowiska medycznego, jest jak najbardziej celowe. Książka, która trafi do Państwa rąk, jest właśnie takim opracowaniem. Serdecznie polecam Państwu ten podręcznik.

Prof. dr hab. n. med. Jurek Olszewski

Wykaz skrótów

AAO-HNSF – American Academy of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Amerykańska Akademia Otolaryngologii – Chirurgii Głowy i Szyi

AIDS – Acquired Immunodeficiency Syndrome, zespół nabytego niedoboru odporności

APTT – czas kaolinowo-kefalinowy

BALT – Bronchus-Associated Lymphoid Tissue, tkanka limfatyczna umiejscowiona w błonie właściwej oskrzeli

CMV – cytomegalowirus

CRP – białko C-reaktywne

DC – Dendritic Cells, komórki dendrytyczne

EBV – Ebstein-Barr virus, wirus Ebsteina-Barr

EIA – Enzyme Immunoassay, metody immunoenzymatyczne

ELISA – Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, test immunoenzymatyczny

EMA – European Medicines Agency, Europejska Agencja Leków

EOS – eozynofile

EUCAST – European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing

FDC – Follicular Dendritic Cells, komórki dendrytyczne grudki

FESS – Functional Endoscopic Sinus Surgery, czynnościowa chirurgia endoskopowa zatok przynosowych

GALT – Gut-Associated Lymphoid Tissue, błony śluzowe przewodu pokarmowego

HCT – hematokryt

HGB – hemoglobina

HSC – Hematopoietic Stem Cell, komórka macierzysta krwiotworzenia

ICS – Immotile Cilia Syndrome, zespół nieruchomych rzęsek

IDC – Interdigitating Dendritic Cells, splatające się komórki dendrytyczne

IEL – Intraepithelial Lymphocytes, limfocyty śródnabłonkowe

IIFT – Indirect Immunofluorescence Technique, immunofluorescencja pośrednia

LYM – limfocyty

MALT – Mucosa Associated Lymphoid Tissue, tkanka limfatyczna błony śluzowej

MBC – Minimum Bactericidal Concentration, minimalne stężenie antybiotyku działającego bójczo na drobnoustroje

MIC – Minimum Inhibitory Concentration, minimalne stężenie antybiotyku hamującego wzrost drobnoustrojów

MR – rezonans magnetyczny

MRSA – Methicyllin-Resistant Staphylococcus Aureus, mechanizm oporności na metycylinę

NALT – Nasal-Associated Lymphoid Tissue, błona śluzowa dróg oddechowych

NICE – National Institute for Health and Care Excellence

NK limfocyty – Natural Killer, naturalne komórki cytotoksyczne

NLPZ – niesteroidowe leki przeciwzapalne

OAS – Oral Allergy Syndrom, ustny zespół uczuleniowy

OMA – łac. Otits Media Acuta, ostre zapalenie ucha środkowego

ORL – narządy otorynolaryngologiczne (uszy, nos, gardło, krtań)

PBDC – Peripheral Blood Dendritic Cells, komórki dendrytyczne krwi obwodowej

PBP – Penicillin Binding Protein, białka wiążące penicylinę

PCD – Primary Ciliary Dyskinesia, pierwotna dyskineza rzęsek

PLT – płytki krwi

PML – Polymorphonuclear Leukocytes, polimorfojądrowe leukocyty

PT – czas protrombinowy

RAS – Recurrent Aphtous Stomatitis, afty nawracające

RBC – erytrocyty

RR – ciśnienie tętnicze

RSV – Respiratory Syncytial Virus, syncytialny wirus oddechowy

SARS-CoV – Severe Acute Respiratory Syndrome, zespół ciężkiej niewydolności oddechowej

SARS-CoV-2 – Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2, ciężki ostry zespół oddechowy

TK – tomografia komputerowa

VISA – Vancomycin Intermediate-Resistant Staphylococcus Aureus, mechanizm zmniejszonej wrażliwości na wankomycynę

WBC – leukocyty

1

Rola błony śluzowej w systemie odpornościowym

Układ odpornościowy (inaczej układ immunologiczny) osiąga pełną sprawność u osób w wieku 18–20 lat. W organizmie powstają komórki pamięci immunologicznej, które przechowują informacje o wirusach i bakteriach, z którymi dana osoba miała kontakt.

Można zatem powiedzieć, że układ odpornościowy dba o bezpieczeństwo naszego organizmu. Po 1. roku życia (po zakończeniu działania odporności przejętej od matki) każdy z nas musi pracować na zbudowanie własnej odporności poprzez szczepienie się przeciw konkretnej chorobie lub przez nią przechodząc. Gdy organizm ludzki raz zostanie zakażony przez chorobotwórczy drobnoustrój (np. wirus, bakterię), powstaną w nim tzw. komórki pamięci immunologicznej. Jeżeli z danym drobnoustrojem spotkamy się kolejny raz, to wówczas powinien on zostać rozpoznany i zniszczony przez układ odpornościowy.

Dzięki budowie anatomicznej i fizjologicznej umożliwiającej działanie silnym barierom ochronnym organizm człowieka jest zabezpieczony przed chorobami. Układ odpornościowy nie znajduje się w jednym miejscu w organizmie. Przede wszystkim dlatego, żeby mógł reagować szybciej i w odpowiedni sposób na różnego rodzaju zagrożenia, a poza tym żeby trudniej go było zniszczyć. Jego komórki znajdują się w: grasicy, śledzionie, węzłach chłonnych, migdałkach, jelitach, szpiku kostnym i w tych narządach są produkowane różne rodzaje białych ciałek krwi. Białe krwinki przemieszczają się po całym organizmie wraz z krwią i chłonką, która płynie w naczyniach podobnych do krwionośnych. Naczynia te w wielu miejscach się rozszerzają i tworzą węzły chłonne. Ponadto skupiskami tkanki chłonnej są: pierścień Waldeyera, wyrostek robaczkowy jelita grubego oraz kępki Peyera w jelicie cienkim. Aby nie osłabiać układu immunologicznego, odstąpiono od profilaktycznego usuwania migdałków podniebiennych i wyrostka robaczkowego.

Gdy wraz z wiekiem maleje i zanika grasica, w której dojrzewają i różnicują się limfocyty, stopniowo jej zadania przejmują szpik kostny oraz węzły chłonne.

Część limfocytów (limfocyty T) rozpoznaje własne komórki nowotworowe jako obce. Wchodzą wówczas z nimi w bezpośredni kontakt i niszczą je bez udziału przeciwciał. Chroni nas to przed rozwojem nowotworów. To ważne, bowiem dziennie w naszym organizmie powstaje około 4 tysięcy takich komórek.

Niestety, jako obce limfocyty traktują również komórki przeszczepianych narządów (np. nerki). W przypadku przeszczepów takie zachowanie jest fatalne w skutkach. Limfocyty T niszczą bowiem komórki transplantowanego narządu i przeszczep, który miał ratować życie, zostaje przez organizm odrzucony. Stąd też limfocyty T są hamowane przez podawanie pacjentom po transplantacji wysokich dawek specjalistycznych leków immunosupresyjnych. Mają one na celu obniżenie odpowiedzi odpornościowej organizmu, czyli mówiąc najprościej – osłabienie układu odpornościowego. Leki immunosupresyjne stosowane są w celu zapobieganiu odrzucenia przeszczepu w transplantologii, ale także w leczeniu alergii czy w chorobach autoimmunologicznych.

Innym przykładem niepożądanych działań układu odpornościowego są alergie. Gdy różne alergeny (np. pyłki roślin) dostaną się do organizmu, wówczas uruchomiona jest cała machina obronna powodująca przykre objawy uczulenia, m.in. katar, łzawienie, duszność.

Rycina 1.1.
Budowa układu odpornościowego u człowieka. Objaśnienia: A – migdałki, B – węzły limfatyczne, C – grasica, D – szpik kostny, E – śledziona.

1.1. Budowa układu odpornościowego MALT (ang. Mucosa Associated Lymphoid Tissue)

Błony śluzowe znajdujące się w różnych częściach organizmu człowieka stanowią dużą ich powierzchnię i przez to są narażone na ciągły kontakt z czynnikami zewnętrznymi, w tym licznymi drobnoustrojami. W ten sposób w organizmie człowieka został wykształcony odrębny system obronny, określany jako tkanka limfatyczna błony śluzowej (ang. Mucosa Associated Lymphoid Tissue, MALT).

Stanowi ona pierwszą linię obrony, której zadaniem jest m.in. inicjowanie miejscowej odpowiedzi immunologicznej oraz produkcja immunoglobulin sIgA i częściowo sIgM.

Według ustaleń Towarzystwa Immunologii Błon Śluzowych tkankę MALT tworzą zorganizowane elementy układu limfatycznego, takie jak: grudki chłonne pojedyncze lub zorganizowane w agregaty, a także rozsiane limfocyty błony właściwej (łac. lamina propria) i nabłonka podstawowego.

Wśród tej tkanki możemy wyróżnić:

■ o-MALT – zorganizowaną tkankę limfatyczną związaną z błonami śluzowymi, obejmującą agregaty tkanki limfatycznej błon śluzowych;

■ d-MALT – rozsianą tkankę limfatyczną związaną z tymi błonami, którą tworzą rozproszone elementy tkanki.

Z kolei w skład MALT wchodzi część indukcyjna, obejmująca pierwotne i wtórne grudki limfocytów B i międzygrudkowe regiony z limfocytami T, oraz część efektorowa, składająca się z limfocytów śródbłonka i błony właściwej.

W części indukcyjnej MALT dziewicze komórki układu odpornościowego nabywają kompetencji komórek efektorowych bądź pamięci. Tutaj dochodzi do transportu (z udziałem komórek M) antygenów z warstwy nabłonkowej do grudek chłonnych zlokalizowanych poniżej tej warstwy, gdzie są „przekazywane” komórkom prezentującym antygen (APC), by te przedstawiły je limfocytom, które ulegają aktywacji.

Zaktywowane limfocyty, migrując do lokalnych węzłów chłonnych, mogą być dodatkowo aktywatorami w zakresie odpowiedzi immunologicznej przeciwko tym antygenom. Z kolei w części efektorowej MALT „wytwarzane” są komórki pamięci oraz komórki efektorowe, które krążą we krwi, by później powrócić do błon śluzowych m.in. jako komórki plazmatyczne i syntetyzujące immunoglobuliny.

W skład MALT wchodzą trzy zasadnicze części: GALT (ang. Gut Associated Lymphoid Tissue), NALT (ang. Nasal Associated Lymphoid Tissue) oraz BALT (ang. Bronchus Associated Lymphoid Tissue), które wykazują w zasadzie podobną budowę, a różnice między nimi związane są z ich lokalizacją i przynależnością gatunkową.

Rycina 1.2.
Reakcja układu odpornościowego na czynniki zewnętrzne.

1.1.1. GALT (ang. Gut-Associated Lymphoid Tissue)

Błony śluzowe przewodu pokarmowego stanowią miejsce kontaktu organizmu ze środowiskiem zewnętrznym, m.in. poprzez przyjmowany pokarm, dlatego też są szczególnie narażone na wpływ różnych czynników zewnętrznych, w tym zarazków chorobotwórczych. W skład tego układu wchodzi tkanka limfatyczna związana z błonami śluzowymi, w których występują skupiska grudek limfatycznych oraz pojedyncze limfocyty.

Bardzo ważną barierę tkanki GALT stanowi nabłonek cylindryczny z enterocytami, komórkami kubkowymi i leukocytami śródnabłonkowymi oraz komórkami Panetha występującymi w dnach gruczołów jelitowych. Zaznaczyć należy, że ważną barierę odpornościową GALT stanowią połączenia komórek nabłonkowych błony śluzowej typu zamykającego – occludentes i zwierającego – adherentes.

Przyjmuje się, że poza błoną śluzową przewodu pokarmowego miejscami efektorowymi GALT są śródnabłonkowe limfocyty, a także zorganizowane struktury limfatyczne, takie jak: kępki Peyera, węzły chłonne, izolowane grudki chłonne, ukryte krypty.

W obrębie błony śluzowej przewodu pokarmowego znajdują się komórki układu odpornościowego, w tym liczne limfocyty T (łac. thymus – grasica), grasiczozależne, odpowiedzialne za komórkową odpowiedź odpornościową, i limfocyty B (łac. bursa Fabricii – torebka Fabrycjusza), szpikozależne, odpowiedzialne za humoralną odpowiedź odpornościową, a także w mniejszej liczbie makrofagi, komórki tuczne, granulocyty oraz komórki plazmatyczne produkujące przeciwciała.

Wśród przeciwciał szczególną rolę odgrywają wydzielnicze immunoglobuliny IgA (S-IgA), a ich funkcja polega na opłaszczaniu i aglutynacji antygenów różnego pochodzenia (w tym bakterii flory komensalicznej) i zapobieganiu ich adhezji do nabłonka w pierwszym etapie ich wnikania w głąb błon śluzowych oraz na neutralizowaniu toksyn bakteryjnych.

Wśród limfocytów śródnabłonkowych (IEL, Intraepithelial Lymphocytes) ze względu na różną ekspresję receptorów na ich powierzchni wyodrębnia się komórki typu „a” i „b”. Komórki IEL wydzielają wiele cytokin, w tym: czynnik martwicy nowotworów alfa (TNF-alfa, Tumor Necrosis Factor alfa), interferon gamma (IFN-gamma) oraz interleukiny 2, 4 i 5 (IL-2, IL-4, IL-5), których głównym zadaniem jest funkcja regulatorowa.

Kępki Peyera w przewodzie pokarmowym rozwijają się u człowieka w życiu płodowym w okresie prenatalnym i z wiekiem zanikają. Stanowią one miejsce indukcji odpowiedzi immunologicznej i występują jako skupiska białych ciałek krwi w postaci skupionej i nieotorbionej, głównie w jelicie krętym, czczym oraz dwunastnicy. Zbudowane są ze skupisk limfocytów B, znajdujących się pod blaszką mięśniową błony śluzowej, obszarów międzygrudkowych, składających się głównie z limfocytów T oraz kopuły wytworzonej z nabłonka towarzyszącego grudkom (FAE), w którym znajdują się komórki M. Te ostatnie komórki mają pofałdowaną powierzchnię, służącą do wychwytywania antygenów ze światła przewodu pokarmowego, do transportowania ich przez nabłonek w głąb przewodu pokarmowego i prezentowania limfocytom T. Stwierdzono, że komórki M wykazują dużą porowatość błony podstawnej, co powoduje, że w zagłębieniach ich cytoplazmy umiejscowione są limfocyty, makrofagi i neutrofile. Liczba komórek M może selektywnie wzrastać pod wpływem różnych mikroorganizmów (np. Salmonella spp. czy Streptococcus spp.). Badania dotyczące rozwoju i funkcji kępek Peyera wykazały także, że istnieją pewne różnice w zakresie tych struktur u ludzi i myszy.

Węzły chłonne są elementem odporności przewodu pokarmowego i strukturami, które filtrują dostające się do nich „płyny” poprzez wychwytywanie i zatrzymywanie zarazków.

Przyjmuje się, że obecność węzłów chłonnych krezkowych i/lub izolowanych grudek chłonnych jest podstawowym warunkiem indukcji tolerancji pokarmowej.

Izolowane grudki chłonne to kolejna struktura GALT, która została opisana po raz pierwszy jako skupiska 100–200 limfocytów zlokalizowanych wzdłuż jelita cienkiego. Swoją budową przypominają kępki Peyera, bo aż 70% populacji komórek stanowią w nich limfocyty B, choć nie ma w nich strefy limfocytów T.

Ukryte krypty, tzw. kryptokępki, to ważny nowo odkryty element GALT, który tworzą zorganizowane skupiska białek o charakterze receptorów interleukiny 7 (IL7R), zlokalizowane u podstawy krypt jelitowych, głównie w jelicie cienkim (około 1500) i okrężnicy (około 150).

Należy dodać, że ważnym faktem związanym z tkanką GALT jest występowanie na jej strukturach receptorów TLR, których rola jest istotna w kontekście ich wpływu na odporność lokalną.

1.1.2. NALT (ang. Nasal-Associated Lymphoid Tissue)

Błona śluzowa dróg oddechowych u człowieka, podobnie jak drogi przewodu pokarmowego, narażona jest na inwazję wielu czynników zewnętrznych, w tym różnych patogenów.

Wyodrębniono dwa rodzaje tkanki: NALT, która występuje w początkowym odcinku układu oddechowego, i BALT, która znajduje się w dalszych jego odcinkach, głównie oskrzelach.

Tkanka NALT w porównaniu z BALT i GALT została opisana w literaturze stosunkowo najsłabiej, a opis jej budowy wydaje się niejednoznaczny. Mianem NALT pierwotnie określano tkankę limfatyczną zlokalizowaną u wejścia do kanału gardłowego u gryzoni i naczelnych (z wyjątkiem człowieka).

Według ustaleń Towarzystwa Immunologii Błon Śluzowych do tkanki NALT u człowieka należą:

■ pierścień Waldeyera, obejmujący migdałek gardłowy i językowy oraz migdałki trąbkowe i podniebienne;

■ grudki chłonne rozproszone w błonie śluzowej gardła oraz boczne pasma tkanki chłonnej, umiejscowione na tylnej ścianie gardła.

U małych dzieci opisano dodatkowe struktury tkanki NALT w postaci grudek chłonnych oraz pojedynczych limfocytów umiejscowionych w nabłonku, głównie w górnej ścianie jamy nosowej i środkowej małżowinie nosowej.

Badania śluzówki gardła zmarłych z różnych przyczyn dzieci poniżej 2. roku życia wskazują na występowanie u 38% z nich typowej tkanki NALT, analogicznej do tej opisywanej u gryzoni, chociaż różniącej się nieznacznie rozmieszczeniem agregatów limfatycznych.

W NALT u myszy, jak również u ludzi, 40% komórek stanowią limfocyty T, wśród których CD4+ to około 80%, a komórki CD8+ około 20%.

Analiza komórek tkanki NALT na podstawie profilu cytokin wykazała, że obecne są w niej dziewicze komórki T, kompetentne do przejścia w efektorowe komórki Th1, Th2, Treg, CTL czy Th17.

Ponadto ponad 50% komórek w NALT stanowią limfocyty B, wśród których są komórki produkujące sIgA oraz sIgM.

W wyniku badań na myszach odkryto także w NALT obecność komórek dendrytycznych (DC) oraz makrofagów o fenotypie CD11b+Ia+.

1.1.3. BALT (ang. Bronchus-Associated Lymphoid Tissue)

Tkanka limfatyczna BALT związana jest z oskrzelami; została opisana w 1973 roku, lecz pierwsze doniesienia na temat agregatów limfatycznych w górnych drogach oddechowych pojawiły się już pod koniec XIX wieku.

Obecnie mianem BALT określa się:

■ grudki tkanki limfatycznej umiejscowionej w błonie właściwej oskrzeli;

■ nabłonek pokrywający grudki (FAE);

■ pojedyncze limfocyty przechodzące przez ten nabłonek.

Tkanka limfatyczna BALT występuje u większości ssaków, z wyjątkiem psów, kotów i chomików syryjskich. U człowieka tkanka ta jest obecna jedynie w dzieciństwie, chociaż pewne czynniki, takie jak przewlekłe choroby układu oddechowego czy palenie papierosów, sprawiają, że może ona występować także u osób dorosłych. W odróżnieniu od NALT tkanka limfatyczna BALT u człowieka powstaje już w życiu płodowym i przypuszcza się, że jej rozwój jest powiązany z ekspozycją organizmu na antygeny wziewne. Nie poznano jednak dokładnie mechanizmów rozwoju BALT, ale badania wskazują na udział w tym procesie komórek Treg.

Do tkanki BALT zaliczono izolowane grudki chłonne, jak też większe agregaty zbudowane z grudkowatej tkanki chłonnej, umiejscowione głównie przy rozwidleniu drzewa oskrzelowego.

Wykazano także, że izolowane grudki chłonne tkanki BALT położone są w nabłonku (nad błoną właściwą) i otoczone nabłonkiem towarzyszącym grudkom (FAE), który posiada komórki M.

Stwierdzono ponadto, że skupiska komórek (agregaty tkanki limfatycznej), podobnie jak w tkance NALT, również w przypadku BALT zbudowane są głównie z limfocytów B, natomiast limfocyty T umiejscowione są w obszarach międzygrudkowych.

W tkance BALT limfocyty B stanowią około 60%, a limfocyty T około 40%. W badaniach wykazano, że większość komórek B w BALT wykazuje ekspresję powierzchniową immunoglobuliny A. Zarejestrowano również, że w tej tkance występują komórki DC, choć nie zostały one jeszcze scharakteryzowane pod względem fenotypowym, a także fibroblasty, retikulocyty oraz makrofagi.

U człowieka podczas ostrej infekcji płuc w obrębie BALT opisano także indukowaną tkankę BALT (iBALT) i przyjęto dla niej nazwę trzeciorzędowej tkanki limfatycznej.

1.2. Rola błony śluzowej pierścienia Waldeyera w systemie odpornościowym

Pierścień gardłowy Waldeyera, czyli układ chłonny gardła, to najważniejszy element systemu odpornościowego. Pełni on funkcję ochronną przed bakteriami, wirusami, grzybami i innymi czynnikami chorobotwórczymi, uniemożliwiając ich penetrację do dalszych odcinków układów oddechowego i pokarmowego.

Pojęcie limfatycznego pierścienia gardłowego wprowadził do anatomii niemiecki patolog von Waldeyer-Hartz w 1884 roku. W skład pierścienia Waldeyera wchodzą:

■ migdałki podniebienne znajdujące się w części ustnej gardła;

■ migdałek językowy zlokalizowany na podstawie języka (może być miejscem rozwoju stanów zapalnych, np. anginy migdałka językowego, oraz nowotworów złośliwych, np. chłoniaków);

■ migdałek gardłowy (migdałek trzeci) występujący w części nosowej gardła; największy jest w wieku dziecięcym, a następnie zanika (niektórzy dorośli mają jego resztki w postaci wyrośli adenoidalnych);

■ migdałki trąbkowe leżące w ujściu gardłowym trąbki słuchowej (niekiedy przerastają, upośledzając słuch).

Migdałek gardłowy pełni szczególną funkcję w systemie odpornościowym u dzieci do około 6. roku życia, a następnie zwykle zanika.

Migdałki podniebienne stanowią zaś drugą barierę immunologiczną przed drobnoustrojami w dalszych latach życia człowieka. Dlatego też dla naszej odporności nie pozostaje bez wpływu pochopne wycięcie migdałków. Należy ściśle przestrzegać wskazań do ich usunięcia, które dzielimy na bezwzględne (sepsa, rak migdałka, krwawienie z migdałka) i względne (częste anginy i ropnie okołomigdałkowe, choroby odogniskowe, takie jak: reumatyczne zapalenie mięśnia sercowego, reumatoidalne zapalenie stawów, kłębuszkowe zapalenie nerek i pląsawica mniejsza).

Podsumowując, należy stwierdzić, że migdałki stanowią barierę dla czynników chorobotwórczych, ale niekiedy dochodzi do ich zapalenia, najczęściej na skutek chorobowego zakażenia organizmu paciorkowcami powodującymi anginy. W przypadku częstych angin albo przerostu migdałków z upośledzeniem oddychania wskazane jest ich operacyjne wycięcie.

Ze względu na funkcję immunologiczną wycięcie migdałka gardłowego z reguły przeprowadza się dopiero po 3. roku życia. Przypuszcza się, że przerosty migdałków mają związek z infekcjami, dietą oraz z zaburzeniami hormonalnymi i metabolicznymi.

Piśmiennictwo

1. Barman N.N., Bhattacharyya R., Upadhyaya T.N. i wsp.: Development of bronchus-associated lymphoid tissue in goats. Lung, 1996; 174: 127–131.

2. Bienenstock J., McDermott M.R.: Bronchus- and nasal-associated lymphoid tissues. Immunol. Rev., 2005: 206: 22–31.

3. Brandtzaeg P., Kiyono H., Pabst R. i wsp.: Terminology: nomenclature of mucosa-associated lymphoid tissue. Mucosal. Immunol., 2008; 1: 31–37.

4. Casteleyn C., Broos A.M.C., Simoens P. i wsp.: NALT (Nasal-Associated Lymphoid Tissue) in the rabbit. Vet. Immunol. Immunopathol., 2010; 133: 212–218.

5. Cesta M.F.: Normal structure, function, and histology of mucosa-associated lymphoid tissue. Toxicol. Pathol., 2006; 34: 599–608.

6. Debertin A.S., Tschernig T., Tonjes H. i wsp.: Nasal-associated lymphoid tissue (NALT): frequency and localization in young children. Clin. Exp. Immunol., 2003: 134: 503–507.

7. Działo J., Niedźwiedzka-Rystwej P., Mękal A. i wsp.: Charakterystyka tkanki limfatycznej błon śluzowych przewodu pokarmowego i układu oddechowego. Alergia Astma Immunologia, 2010; 15(4): 197–202.

8. Elmore S.A.: Enchanced histopathology of mucosa-associated lymphoid tissue. Toxicol. Pathol., 2006: 34: 687–696.

9. Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W. i wsp.: Immunologia. PWN, Warszawa 2007.

10. Górska S., Jarząb A., Gamian A.: Bakterie probiotyczne w przewodzie pokarmowym człowieka jako czynnik stymulujący układ odpornościowy. Post. Hig. Med. Dośw., 2009; 63, 653–667.

11. Hayday A., Theodoridis E., Ramsburg E. i wsp.: Intraepithelial lymphocytes: exploring the third way in immunology. Nature Immunol., 2001; 2: 997–1003.

12. Hamada H., Hiroi T., Nishiyama Y. i wsp.: Identification of multiple isolated lymphoid follicles on the antimesenteric wall of the mouse small intestine. J. Immunol., 2002; 168: 57–64.

13. Hiller A.S., Tschernig T., Kleemann W.J. i wsp.: Bronchus-Associated Lymphoid Tissue (BALT) and Larynx-Associated Lymphoid Tissue (LALT) are found at different frequencies in children, adolescents and adults. Scand. J. Immunol., 1998; 47: 159–162.

14. Jónsdóttir I.: Maturation of mucosal immune responses and influence of maternal antibodies. J. Comp. Path., 2007; 137: 20–26.

15. Kocks J.R., Davalos-Misslitz A.C.M., Hintzen G. i wsp.: Regulatory T cells interfere with the development of bronchus-associated lymphoid tissue. J. Exp. Med., 2007; 204: 723–734.

16. Kunisawa J., Nochi T., Kiyono H.: Immunological commonalities and distinctions between airway and digestive immunity. Trends Immunol., 2008; 29: 505–514.

17. Lorenz R.G., Chaplin D.D., McDonald K.G. i wsp.: Isolated lymphoid follicle formation is inducible and dependent upon lymphotoxin-sufficient B lymphocytes, lymphotoxin beta receptor, and TNF receptor I function. J. Immunol., 2003; 170: 5475–5482.

18. Lorenz R.G., Newberry R.D.: Isolated lymphoid follicles can function as sites for induction of mucosal immune responses. Ann. NY Acad. Sci., 2004; 1029: 44–57.

19. Makala L.H., Suzuki N., Nagasawa H.: Peyer’s patches: organized lymphoid structures for the induction of mucosal immune responses in the intestine. Pathobiol., 2002; 70: 55–68.

20. McCracken V.J., Lorenz R.G.: The gastrointestinal ecosystem: a precarious alliance among epithelium, immunity and microbiota. Cell Microbiol., 2001; 3: 1–11.

21. Newberry R.D. Lorenz R.G.: Organizing a mucosal defense. Immunol. Rev., 2005; 206: 6–21.

22. Niedźwiedzka-Rystwej P., Mękal A., Deptuła W.: Peptydy przeciwdrobnoustrojowe- ważny element odporności naturalnej. Alergia Astma Immunol., 2010; 15: 35–41.

23. Olszewski J., Biały E.: Rola błony śluzowej w systemie odpornościowym. Medycyna po Dyplomie, 2020; 2: 85–88.

24. Sosa G.A., Roux M.E.: Development of T lymphocytes in the nasal-associated lymphoid tissue (NALT) from growing Wistar rats. Clin. Develop. Immunol., 2004; 11: 29-34.

25. Tamura S., Iwasaki T., Thompson A.H. i wsp.: Antibody-forming cells in the nasal-associated lymphoid tissue during primary influenza virus infection. J. Gen. Virol., 1998; 79: 291–299.

2

Mechanizmy obronne w zakażeniach górnych dróg oddechowych

Za obronę górnych dróg oddechowych przed zakażeniami odpowiedzialne są mechanizmy odpornościowe miejscowe, w skład których wchodzą bariery mechaniczne i narządy limfatyczne, oraz mechanizmy ogólne, obejmujące komórki układu odpornościowego zdolne do rozpoznawania antygenów, syntezy cytokin i wytwarzania swoistych przeciwciał, powodujących zniszczenie drobnoustroju.

2.1. Miejscowe mechanizmy obronne

Nabłonek wraz z rzęskami i warstwą śluzu górnych dróg oddechowych odgrywają podstawowe role obronną i oczyszczającą przed drobnoustrojami oraz czynnikami zewnętrznymi.

Mechanizm transportu śluzowo-rzęskowego sprawia, że błona śluzowa nosa, zatok przynosowych, gardła i krtani pokryta jest w warunkach fizjologicznych stale świeżą i wilgotną warstwą śluzu. Ruch rzęsek jest dwufazowy i przypomina uderzenie bicza, z czego pierwsza faza jest trzykrotnie szybsza od drugiej. W pierwszej fazie rzęski mają kontakt z warstwą zewnętrzną śluzu, natomiast w drugiej obserwuje się jego brak. Dzięki temu mechanizmowi dochodzi do przesuwania się zewnętrznej warstwy śluzu wzdłuż warstwy surowiczej w określonym kierunku, na zasadzie pasa transmisyjnego.

Rycina 2.1.
Budowa jamy nosowej u człowieka.

Rzęski to cienkie wypustki cytoplazmatyczne, osadzone na ciałkach podstawowych. Występują one w niektórych komórkach eukariotycznych. Pod względem budowy niewiele różnią się od wici, są jednak od nich proporcjonalnie krótsze i inny jest mechanizm ich ruchu. Jednak w przeciwieństwie do wici organizmów prokariotycznych, które są wytworem cytoplazmy, ale powstają na powierzchni komórki, rzęski są wypustkami cytoplazmy. Wewnątrz wypustek znajdują się mikrotubule o wzorze 9*2+2, to znaczy, że dwie mikrotubule znajdują się w centrum rzęski, a dziewięć dwójek w części peryferycznej. Mikrotubule połączone są między sobą białkiem neksyną lub nektyną.

Rzęski swoją kurczliwość, a przez to zdolność wykonywania ruchu zawdzięczają dyneinie (kurczliwe białko o właściwościach ATP-azy zależnej od wapnia i magnezu). Dyneina pełni funkcje motorowe.

Na aktywność rzęskową ogromny wpływ mają dwie cechy śluzu:

■ lepkość, zależna od sekrecyjnych IgA;

■ elastyczność, związana z mucyną, w skład której wchodzą glikoproteidy o dużej zawartości kwasu sialowego.

Badania dowiodły, że transport śluzówkowo-rzęskowy przebiega prawidłowo przy zachowanej lepkości i elastyczności, niezależnie od budowy chemicznej śluzu.

Transport śluzu najlepiej poznany jest w obrębie jam nosowych. I tak odbywa się on od nozdrzy przednich w kierunku części nosowej gardła. Przy czym szlak transportu z bocznej ściany jam nosowych przebiega równolegle, przechodząc w części nosowej gardła na boczną ścianę, biegnąc głównie nad ujściem gardłowym trąbki słuchowej. Z kolei śluz z dna jamy nosowej kierowany jest częściowo na boczną ścianę gardła, poniżej ujścia trąbki słuchowej i częściowo na podniebienie miękkie, gdzie podczas ruchów połykania przenoszony jest na tylną ścianę gardła. Wreszcie śluz z przegrody nosowej kierowany jest na strop części nosowej gardła i na podniebienie miękkie.

Przemieszczanie wydzieliny w zatokach przynosowych w kierunku ujść naturalnych odbywa się po ściśle wyznaczonych szlakach.

W zatoce szczękowej system śluzowo-rzęskowy transportuje wydzielinę w kierunku ujścia naturalnego, a następnie przesuwana jest ona przez układ szczelinowatych przestrzeni bocznej ściany nosa (lejek sitowy) i ponad górną powierzchnię małżowiny nosowej dolnej do części nosowej gardła. Wytworzenie operacyjne dodatkowego ujścia w przyśrodkowej ścianie zatoki szczękowej nie wpływa na zmianę kierunku transportu.

To samo zjawisko odbywa się okrężnie w zatoce czołowej. Śluz spływa z przyśrodkowej ściany zachyłka czołowego, przez ujście i przegrodę międzyzatokową do góry, a następnie bocznie wzdłuż stropu oraz z powrotem przyśrodkowo, przez dno zatoki. Wydzielina opuszcza zatokę czołową po bocznej ścianie ujścia, przy czym część śluzu kierowana jest na ścianę przyśrodkową, natomiast większa część śluzu do zachyłka czołowego, a następnie do lejka sitowego.

W komórkach sitowych kierunek transportu zależny jest od umiejscowienia ujść. Gdy ujścia umiejscowione są na dolnej powierzchni, wówczas wydzielina kierowana jest do nich bezpośrednio, natomiast w przypadku ich lokalizacji na ścianie bocznej ruch odbywa się spiralnie do ujścia. Transport śluzu z komórek sitowych przednich odbywa się bezpośrednio do przewodu nosowego środkowego, natomiast z sitowia tylnego przebiega przez przewód nosowy górny do zachyłka klinowo-sitowego, podobnie jak w przypadku zatoki klinowej.

W części nosowej gardła nabłonek wielowarstwowy rzęskowy zmienia się w wielowarstwowy płaski i wówczas śluz przemieszczany jest do przewodu pokarmowego siłą ciężkości podczas aktu przełykania.

Drugim oprócz rzęsek bardzo ważnym składnikiem biorącym udział w transporcie śluzowo-rzęskowym, a jednocześnie chroniącym przed czynnikami zewnętrznymi jest śluz.

Koncepcję dwuwarstwowej budowy śluzu (aktualnej do dzisiaj) przedstawili w 1934 roku Lucas i Douglas, według której wewnętrzna międzyrzęskowa warstwa płynu surowiczego wytwarzana jest przez gruczoły surowiczo-śluzowe lub powstaje w wyniku przesączania i resorpcji bezpośrednio przez błony komórkowe, natomiast śluz tworzący warstwę zewnętrzną jest w komórkach kubkowych i gruczołach surowiczo-śluzowych. Rola śluzu zewnętrznego sprowadza się do usuwania zanieczyszczeń z błony śluzowej, natomiast wewnętrzna warstwa śluzu jest rzadsza i pozwala na prawidłową pracę rzęsek.

Rycina 2.2.
Histologia błony śluzowej nosa.

Wydzielina dróg oddechowych składa się z mieszaniny glikoprotein, pochodzących z komórek nabłonka, gruczołów surowiczych i śluzowych oraz osocza.

Lizozym, laktoferryna i sIgA znajdują się wyłącznie w komórkach surowiczych oraz w przewodach wyprowadzających gruczołów podśluzowych.

Najważniejszymi czynnikami ochronnymi błon śluzowych nosa i zatok przynosowych są immunoglobuliny IgA i IgG. Immunoglobulina A występuje na powierzchni błon śluzowych, jako postać wydzielnicza, natomiast IgG działa we wnętrzu błony śluzowej, zapobiegając inwazji bakteryjnej przez błonę podstawną.

Zawarte w śluzie nosa i zatok przynosowych substancje stanowią barierę odpornościową, niszcząc wirusy i bakterie dzięki swoim właściwościom chemicznym i biologicznym.

Na czynność rzęskową wpływa wiele czynników, w tym:

■ temperatura;

■ wilgotność;

■ pH;

■ roztwory hipo- i hipertoniczne;

■ niedotlenienie;

■ zanieczyszczenia przemysłowe;

■ promieniowanie jonizujące i ultrafioletowe;

■ dym tytoniowy;

■ alkohol;

■ infekcje wirusowe (uszkodzenie komórek rzęskowych) i bakteryjne (hamowanie ruchów rzęsek);

■ alergiczne nieżyty nosa;

■ zaburzenia hormonalne;

■ urazy;

■ niedobory immunologiczne;

■ mukowiscydoza;

■ nieprawidłowości w budowie anatomicznej.

Zespół nieruchomych rzęsek (ang. Immotile Cilia Syndrome, ICS; pierwotna dyskineza rzęsek, Primary Ciliary Dyskinesia, PCD) jest to rzadka, genetycznie uwarunkowana choroba dziedziczona w sposób autosomalny recesywny, w której objawy chorobowe wywołane są przez nieprawidłową budowę rzęsek pokrywających nabłonki urzęsione organizmu człowieka. Zespół nieruchomych rzęsek należy, razem z innymi chorobami spowodowanymi dysfunkcją rzęsek, do grupy ciliopatii. Najpoważniejsze objawy wynikają z upośledzenia funkcji nabłonka oddechowego górnych i dolnych dróg oddechowych. Choroba ta jest również przyczyną bezpłodności u mężczyzn, ponieważ defekt budowy dotyczy także witek plemników.

Zespół Kartagenera (ang. Kartagener’s syndrome) stanowi około połowy przypadków chorych z pierwotną dyskinezą rzęsek. W zespole tym, opisanym po raz pierwszy w 1904 roku, występuje klasyczna triada objawów, zwana triadą Kartagenera: zapalenie zatok przynosowych (łac. sinusitis), rozstrzenie oskrzeli (łac. bronchiectases) i odwrócenie trzewi (łac. situs inversus). Postuluje się wpływ nieprawidłowej funkcji rzęsek w patogenezie zaburzenia embriogenezy, jakim jest situs inversus. Nazwa „zespół nieruchomych rzęsek” stosowana wcześniej wymiennie z terminem „pierwotna dyskineza rzęsek” nie powinna być używana, ponieważ nieprawidłowo zbudowane rzęski posiadają zdolność do ruchu, jednak nie wystarcza ona do tego, aby nabłonek urzęsiony mógł prawidłowo pełnić swoją funkcję.

Wszystkie narządy limfatyczne są czynnościowo i anatomicznie powiązane za pomocą naczyń odprowadzających do węzłów chłonnych.

Kontakt antygenu drobnoustroju z komórką immunokompetentną odbywa się za pośrednictwem komórek prezentujących antygen. Limfocyty znajdujące się w kryptolimfonie mają zdolność do rozpoznawania antygenu i odpowiedzi immunologicznej. W migdałkach występują zarówno limfocyty T, jak i B odpowiedzialne za odpowiedź typu komórkowego i humoralnego. Powstają tu też komórki pamięci immunologicznej pozwalające rozpoznać antygen przy ponownym kontakcie.

Ocenia się, że ze wszystkich narządów limfatycznych aktywność limfocytów B jest największa w migdałkach, natomiast limfocyty T gromadzą się w tkance międzygrudkowej. Ponad 90% limfocytów przechodzi z migdałków do węzłów chłonnych i naczyń limfatycznych, a następnie do krwiobiegu. Po krótkiej obecności we krwi limfocyty opuszczają układ krwionośny przez żyły pozawłośniczkowe i wracają do węzłów chłonnych. Proces recyrkulacji limfocytów ma istotne znaczenie w czynności obronnej organizmu, zapewniając ich obecność w każdym miejscu ustroju człowieka.

2.2. Ogólnoustrojowe mechanizmy obronne

Układ odpornościowy jest stymulowany w sposób ciągły przez bakterie, tworzące florę fizjologiczną człowieka, jak również przez drobnoustroje pochodzenia egzogennego.

Drobnoustroje komensalne błon śluzowych, zasiedlające przewód pokarmowy, układ oddechowy czy układ moczowo-płciowy, przyczyniają się do rozwoju struktur limfoidalnych układu odpornościowego błon śluzowych i obwodowego układu limfoidalnego.

Komensale (np. Lactobacillus) kształtują czynnościowy profil układu odpornościowego i syntezę immunoglobulin IgA, IgM i IgG w obrębie błon śluzowych.

Reakcje ogólnoustrojowe możemy podzielić na dwa typy odporności:

■ nieswoistą (naturalną), gdzie mechanizmy rozwinęły się na ogół wcześniej w filogenezie (reakcja następuje szybko, stanowiąc pierwszą linię obrony);

■ swoistą (nabytą).

2.2.1. Odporność nieswoista (naturalna)

Typem odporności, który posiadamy już od pierwszych dni życia, jest odporność nieswoista. Jak sama nazwa wskazuje, ten typ odporności nie wykazuje swoistości w stosunku do konkretnego antygenu. Jest to swego rodzaju pierwsza linia obrony, która zapobiega wtargnięciu drobnoustrojom do organizmu. Ten typ odporności jest dziedziczony z pokolenia na pokolenie, dlatego też receptory rozpoznające antygen pozostają niezmienione. W przeciwieństwie do odporności swoistej ten typ odporności nie przyczynia się do wytworzenia pamięci immunologicznej.

Celem ataku mechanizmów odporności nieswoistej nie są własne komórki, dlatego też ten typ odporności nie odpowiada za powstawanie chorób autoimmunizacyjnych. Rozwój odporności nieswoistej nie jest zależny od odporności swoistej. Najważniejszą cechą tego typu odporności jest fakt, że reakcja odpornościowa rozpoczyna się bardzo szybko i nie wymaga wstępnej aktywacji. Odporność nieswoista nie jest również zależna od wcześniejszego kontaktu bądź też braku uprzedniej ekspozycji na dany antygen.

Odporność nieswoista obejmuje swoim zakresem wiele elementów, do których zaliczamy skórę oraz błony śluzowe dróg oddechowych, przewodu pokarmowego i układu moczowo-płciowego.

Na barierę skóry i błon śluzowych składają się elementy:

■ mechaniczne (ciągłość nabłonków i spłukiwanie ich powierzchni przez śluz i ruch rzęsek);

■ chemiczne, poprzez niskie pH skóry (wydzielanie potu i kwasów tłuszczowych, enzymy; lizozym w łzach, ślinie i pocie oraz pepsyna w przewodzie pokarmowym);

■ mikrobiologiczne (antybakteryjne działanie mikroflory komensalnej).

Ta podstawowa bariera ma za zadanie uniemożliwić przedostanie się drobnoustrojów do wnętrza organizmu. Kolejnym elementem odporności nieswoistej są bariery czynnościowe, czyli wszystkie te czynności organizmu, które mają na celu usunięcie drobnoustrojów z organizmu. Można tu więc wymienić odruch kaszlu, kichanie, perystaltykę jelit, aktywność aparatu rzęskowego dróg oddechowych, biegunkę, wymioty, łzawienie, wydzielanie śluzu przez nabłonek.

W skład nieswoistego systemu obronnego wchodzą liczne substancje czynne, a także wiele komórek efektorowych, w tym:

■ komórki żerne, czyli fagocyty (makrofagi, granulocyty i monocyty);

■ układ dopełniacza;

■ naturalne przeciwciała klasy IgM;

■ naturalne komórki cytotoksyczne (limfocyty NK – ang. Natural Killer).

Fagocyty

W sensie bardziej ścisłym są to komórki wyspecjalizowane, których zadaniem jest fagocytowanie pobranego materiału. W immunologii za fagocyty uważa się makrofagi i neutrofile, w mniejszym stopniu monocyty. Poruszają się w miejsca zaatakowane przez mikroorganizmy ruchem ameboidalnym.

Makrofagi to komórki fagocytujące, które zaliczamy do tkanki łącznej. Pochodzą one z komórek szpiku kostnego (monocytów), które powstają z komórek macierzystych hemopoezy.

Z komórki takiej powstaje CFU-GEMM, tworząca dalej CFU-GM, a więc jednostkę skupiającą kolonie dla granulocytów i makrofagów. Na tym etapie drogi prowadzące do powstania tych rodzajów komórek rozdzielają się na CFU-M (monoblasty, z których powstaną monocyty) oraz CFU-G, które różnicują się do granulocytów. Te pierwsze najpierw różnicują się do promonocytów, a te z kolei przeistaczają się w monocyty.

Proces przechodzenia CFU-M w monocyty trwa około 6 dni, podczas których zachodzą 2–3 podziały komórki. Powstałe w omówiony sposób monocyty dostają się do krwi, gdzie spędzają 2–3 dni. Po czym makrofagi dzielą się dalej na dwie grupy: do jednej należą komórki osiadłe w tkankach, do drugiej – wędrujące. Wygląd komórki ma związek z przynależnością do jednej z tych populacji. Z kolei makrofagi osiadłe pod wpływem stymulacji przeistaczają się w makrofagi wędrujące.

Makrofagi wędrujące są bardzo polimorficzne i osiągają rozmiary większe od makrofagów osiadłych. Cechują się zmiennym kształtem, podobnym do ameby, z krótkimi, tępymi wypustkami, które potrafią tworzyć komórki wielojądrzaste zwane komórkami ciał obcych (wielojądrzastymi komórkami olbrzymimi).

Po aktywacji w makrofagach zachodzą zmiany dostrzegalne pod mikroskopem świetlnym. Zwiększa się ilość siateczki śródplazmatycznej szorstkiej, lepiej rozwinięty jest ich aparat Golgiego, jak też lizosomy. Użycie mikroskopu elektronowego ujawnia dalsze szczegóły, a mianowicie ich błona komórkowa tworzy liczne wypustki. Z kolei w obwodowej cytoplazmie uwidaczniają się liczne filamenty aktynowe, filamenty pośrednie oraz mikrotubule.

Makrofagi osiadłe, czyli spoczynkowe, cechuje znaczny polimorfizm. Mają one długie i wąskie wypustki oraz odznaczają się nieznaczną ruchliwością. Ich jądra komórkowe są kształtu okrągłego bądź owalnego, zbite bardziej niż u fibroblastów. Komórkę wypełnia kwasochłonna cytoplazma, uboga w organella komórkowe, z wyjątkiem lizosomów, których jest dużo – tak pierwotnych, jak i wtórnych.

Po opuszczeniu krwiobiegu różnicują się dalej, tworząc dwie populacje. Główną rolą jednej z nich jest prezentowanie antygenów, druga zaś specjalizuje się w fagocytozie (makrofagi). W tej postaci żyją one 2–3 miesiące, nim zginą na skutek apoptozy.

Granulocyty (PMN lub PML, ang. Polymorphonuclear Leukocytes, polimorfojądrowe leukocyty) to rodzaj leukocytów, które w cytoplazmie zawierają liczne ziarnistości oraz mają podzielone na segmenty (segmentowane) jądro komórkowe.

W zależności od pochłaniania określonych barwników wyróżnia się trzy rodzaje granulocytów:

■ neutrofile, czyli granulocyty obojętnochłonne;

■ eozynofile, czyli granulocyty kwasochłonne;

■ bazofile, czyli granulocyty zasadochłonne.

Pochłanianie barwników o określonej kwasowości lub zasadowości jest cechą różnicującą te komórki nie tylko morfologicznie, lecz także funkcjonalnie. Stąd też każda z subpopulacji granulocytów pełni także określone, odmienne od pozostałych, funkcje w odpowiedzi immunologicznej organizmu.

Ich liczba w rozmazie krwi przed 4. dniem życia i po 4. roku życia powinna przewyższać liczbę limfocytów. Zwiększenie liczby granulocytów obojętnochłonnych we krwi i w tkance świadczy zwykle o infekcji bakteryjnej, zwłaszcza jeśli wzrasta liczba białych krwinek pałeczkowatych (powyżej 5%).

Granulocyty obojętnochłonne, a w nieco mniejszym stopniu kwasochłonne, zdolne są do fagocytozy i z tego względu bywają nazywane mikrofagami (w odróżnieniu od makrofagów).

Prawidłowy skład procentowy w rozmazie krwi obwodowej przedstawia się następująco:

■ granulocyty obojętnochłonne pałeczkowate (3–5%);

■ granulocyty obojętnochłonne segmentowane (57–65%);

■ granulocyty kwasochłonne (2–4%);

■ granulocyty zasadochłonne (0–1%).

Układ dopełniacza

Układ dopełniacza tworzy kilkadziesiąt białek obecnych w osoczu oraz w innych płynach ustrojowych, wraz z powiązanymi z nimi funkcjonalnie licznymi receptorami i regulatorami. Układ dopełniacza odgrywa ważną rolę we wrodzonych, humoralnych mechanizmach nieswoistej odpowiedzi odpornościowej, ale także wiąże się ściśle z niektórymi mechanizmami odpowiedzi swoistej. Jego działanie polega na aktywacji kaskady enzymatycznej, doprowadzającej do szeregu zjawisk mających istotne znaczenie w przebiegu odpowiedzi immunologicznej i reakcji zapalnej. Pomimo istnienia układu białek regulujących działanie dopełniacza nadmierne jego pobudzenie lub defekty białek regulacyjnych mogą być przyczyną powstawania pewnych chorób.

Do głównych zadań układu dopełniacza należą:

■ liza komórek bakteryjnych i niektórych wirusów, a także zmodyfikowanych lub uszkodzonych komórek organizmu;

■ opsonizacja bakterii, wirusów, grzybów i pasożytów (immunofagocytoza);

■ działanie chemotaktyczne i aktywujące na fagocyty;

■ ogólna aktywacja odpowiedzi odpornościowej (reakcji zapalnej);

■ udział w usuwaniu kompleksów immunologicznych.

Pod koniec XIX wieku Nuttall, Ehrlich i Bordet zajmowali się badaniem zawartego w surowicy czynnika termolabilnego, który wykazywał własności bakteriobójcze. Czynnik ten nazwano początkowo aleksyną. W 1890 roku Bordet przeprowadził badania, które wykazały, że dochodzi do bakteriolizy komórek przecinkowca cholery przy udziale surowicy odpornościowej (zawierającej przeciwciała) i dodatkowego czynnika. W 1899 roku Ehrlich, przedstawiając szerszą teorię systemu odpornościowego, wprowadził dla tego dodatkowego czynnika nazwę dopełniacz (ang. complement), ponieważ dopełnia on działanie komórek układu odpornościowego.

Według Ehrlicha system odpornościowy składa się z komórek, które na swojej powierzchni posiadają swoiste receptory rozpoznające antygeny. Po immunizacji antygenem powstaje większa ilość tych receptorów, które są uwalniane i krążą we krwi. Te receptory, które dziś nazywamy przeciwciałami, określane były przez Ehrlicha „amboceptorami”, dla podkreślenia ich podwójnej roli: rozpoznają i łączą się ze swoistym antygenem, ale również rozpoznają i łączą się z termolabilnym składnikiem osoczowym.

Na początku XX wieku istniał spór, który polegał na tym, że według Ehrlicha każdy amboceptor stanowił swój dopełniacz, a Bordet uważał, że jest tylko jeden rodzaj dopełniacza. Ostatecznie odkryto, że dopełniacz działa zarówno na drodze klasycznej (ze swoistymi przeciwciałami), jak i na drodze alternatywnej oraz lektynowej.

Białka dopełniacza noszą nazwy składające się z litery C, cyfry arabskiej oraz małej litery lub liter alfabetu łacińskiego. W ten sposób możemy wyróżnić białka o symbolach od C1 do C9, które były nazywane w kolejności odkrywania, zatem ich nazwa nie jest związana z kolejnością udziału w reakcjach dopełniacza, choć w znacznym stopniu się z nią pokrywa. Ta konwencja nazewnicza odnosi się jedynie do tzw. klasycznej drogi aktywacji dopełniacza, dlatego po odkryciu kolejnych dwóch dróg poznano następne białka, które jednak nie zostały oznaczone numerami. W ten sposób dwa dodatkowe białka drogi alternatywnej uzyskały nazwy czynnika B i czynnika D, w drodze lektynowej biorą zaś udział kolektyny (zwłaszcza MBL) oraz proteazy MASP-1 i MASP-2.

Tworzone w wyniku aktywacji dopełniacza kompleksy są nazywane poprzez podanie części składowych w kolejności ich przyłączania się, z tym jednak zastrzeżeniem, że litera C pojawia się jedynie na początku nazwy kompleksu, np. C4b i C2a po połączeniu się utworzą kompleks C4b2a, a nie C4bC2a. Ponadto jeśli dany kompleks wykazuje aktywność enzymatyczną, to taką aktywną formę oznaczamy poziomą kreską przeciągniętą nad nazwą kompleksu. Jeżeli kompleks jest utworzony ze składników o kolejnych, wzrastających numerach, jego nazwa jest odpowiednio skracana, np. C5b-8 oznacza kompleks zawierający składniki C5b, C6, C7 i C8.

Białka regulujące układ dopełniacza nie są nazywane w żaden systematyczny sposób, tym bardziej, że większość z nich została już wcześniej poznana i w związku z pełnionymi funkcjami białka te noszą mniej lub bardziej adekwatne dla ich roli nazwy.

Układ dopełniacza może być aktywowany trzema drogami: klasyczną, alternatywną i lektynową.

Aktywacja dopełniacza polega na serii enzymatycznych i nieenzymatycznych reakcji o charakterze kaskadowym, co oznacza, że każdy uaktywniony składnik aktywuje z kolei następny. W przypadku każdej z trzech dróg aktywacji dochodzi do utworzenia dwóch istotnych enzymów: konwertazy C3 i konwertazy C5, które bardzo silnie wzmacniają efekt dopełniacza. Niezależnie jednak od sposobu aktywacji końcowe etapy wszystkich tych reakcji są identyczne i doprowadzają do utworzenia kompleksu atakującego błonę (ang. Membrane-Attacking Complex, MAC), który składa się z C5b, C6, C7, C8 i polimerycznego C9.

Klasyczna droga aktywacji dopełniacza została poznana najwcześniej. Najważniejszą jej cechą jest niewątpliwie zależność od przeciwciał, które związały epitopy na antygenie (np. epitop antygenu Escherichia coli i przeciwciało skierowane przeciw niemu). Przeciwciała jako takie nie mogą wpływać niszcząco na komórkę patogennego mikroorganizmu lub pasożyta, ale mogą uruchomić dopełniacz, który tego dokona. Z tą właściwością związana jest także nazwa dopełniacza, jest on bowiem dopełnieniem (ang. complement, dopełnienie zadania) obronnej funkcji przeciwciał.

Droga alternatywna była drugą w kolejności odkrytą drogą aktywacji dopełniacza. Rozpoczyna się ona spontanicznie od hydrolizy C3 bezpośrednio na powierzchni i atakuje każdą dostępną błonę biologiczną, jednak na komórkach własnego organizmu jest unieszkodliwiana. W przeciwieństwie do pozostałych dróg aktywacji nie zależy od białek wiążących się z patogenami.

Droga lektynowa jest w ogólnych zarysach podobna do drogi klasycznej, różnią się one tylko pierwszymi etapami. W przypadku drogi lektynowej antygen nie musi być rozpoznany przez przeciwciała, są one bowiem zastąpione nieswoiście wiążącymi cukry kolektynami, czyli białkami mającymi domeny lektynowe oraz długie ogonki o strukturze przypominającej kolagen. Do kolektyn należą białka A i D surfaktantu płucnego oraz lektyna wiążąca mannozę (MBL), występująca w osoczu.

Lektyna wiążąca mannozę jest głównym czynnikiem zapoczątkowującym drogę lektynową. Podobnie jak C1q ma ona sześć główek umieszczonych na długim styliku, który może wiązać proteazy serynowe MASP-1 i MASP-2. Gdy nastąpi związanie MBL do powierzchni antygenu, MASP-1 zostaje aktywowana na skutek zmiany konformacyjnej trzonka MBL, po czym, podobnie jak C1r aktywuje C1s, MASP-1 może dokonać proteolitycznego cięcia MASP-2. Ten enzym z kolei jest odpowiednikiem C1s i może rozkładać C2 i C4. Dalsze etapy są identyczne jak w klasycznej drodze aktywacji dopełniacza. Kompleks kolektyna–MASP-1–MASP-2 zastępuje więc zarówno przeciwciało, jak i C1q, C1r i C1s drogi klasycznej.

Obrzęk naczynioruchowy (obrzęk Quinckego)

Dziedziczny obrzęk naczynioruchowy jest schorzeniem dziedziczonym w sposób autosomalny dominujący i związanym z defektem genu odpowiedzialnego za produkcję inhibitora składnika C1 dopełniacza (C1-INH). Powoduje to występowanie niskich stężeń tego inhibitora w surowicy.

Jest to choroba skóry i błon śluzowych charakteryzująca się występowaniem ograniczonych obrzęków, które są niebolesne, niezapalne, bez świądu, nie poddają się uciskowi i najczęściej obejmują twarz, kończyny i okolice stawów. Zdarzają się także obrzęki w obrębie błon śluzowych dróg oddechowych i przewodu pokarmowego. Obrzęki ustępują samoistnie lub pod wpływem leczenia w ciągu 24–72 godzin.

Obrzęk naczynioruchowy pojawia się w różnym wieku, najczęściej w wieku dziecięcym lub okresie pokwitania, ale zdarza się też początek w wieku dorosłym. Częstość występowania objawów jest różna, od 1–2 razy na tydzień do kilku w ciągu całego życia.

Obrzęk naczynioruchowy może być groźny dla życia, gdy zlokalizowany jest w gardle lub krtani i gdy grozi zamknięciem dróg oddechowych. Może wówczas dojść do asfiksji, a w konsekwencji do śmierci.

W leczeniu ostrych napadów obrzęku naczynioruchowego stosuje się koncentraty inhibitora składnika C1. Przed zabiegami operacyjnymi stosowane jest świeżo mrożone osocze lub androgeny.

W leczeniu przewlekłym (zapobieganie napadom) stosuje się atenuowane androgeny (danazol, stanozolol), poza tym kwas epsilon-aminokapronowy i traneksamowy, a w przypadkach o tle alergicznym leki przeciwhistaminowe (cetyryzynę, cynaryzynę) oraz kortykosteroidy.

Naturalne przeciwciała klasy IgM

Aktywują one reakcje cytolityczne dopełniacza oraz niektóre komórkowe reakcje cytotoksyczne.

Immunoglobuliny M (IgM) to globuliny produkowane przez plazmocyty; stanowią klasę przeciwciał zawierających łańcuch ciężki o wzorze domen: VH + CH1 + CH2 + CH3 + CH4 + ogon (przeciwciała te nie zawierają regionu zawiasowego).

IgM praktycznie nie występują w formie monomerycznej, nie wykazują też zmienności izotopowej, więc nie można wydzielić podklas. Typowa cząsteczka IgM jest pentamerem mającym kształt płatka śniegu, który po połączeniu zmienia się w kształt kraba. Dzięki tej formie IgM bardzo dobrze aktywują dopełniacz, chociaż wykazują niskie powinowactwo do antygenu. Przeciwciała te występują praktycznie tylko w odpowiedzi pierwotnej lub w przypadku pobudzenia antygenami grasiczoniezależnymi, pełnią także funkcję przeciwciał wielospecyficznych. Około 5% IgM występuje w postaci heksamerów, które aktywują układ dopełniacza około 20-krotnie efektywniej od pentamerów.

Były to prawdopodobnie pierwsze przeciwciała, które pojawiły się w filogenezie i jako pierwsze pojawiają się także w ontogenezie. Wzrost miana IgM u człowieka świadczy o ostrym procesie chorobowym (np. borelioza, toksoplazmoza).

Naturalne komórki cytotoksyczne (limfocyty NK – ang. Natural Killer)

Limfocyty NK (ang. Natural Killer – „urodzeni” zabójcy) stanowią podstawową populację komórek układu odpornościowego posiadającą własności naturalnej cytotoksyczności. Chociaż są ważnym składnikiem przeciwzakaźnej i przeciwnowotworowej odporności nieswoistej, to wiele ich cech i funkcji wykazuje uderzające podobieństwo do limfocytów T. Według klasyfikacji opublikowanej w 2013 roku zaliczane są do nieswoistych komórek limfoidalnych.

W 1975 roku dokonano odkrycia, że u myszy, a także u ludzi istnieje szczególny rodzaj komórek, które odznaczają się występowaniem „naturalnej” czy inaczej spontanicznej (bez uprzedniej immunizacji), cytotoksyczności. Okazało się, że krew osób zdrowych, u których nie spodziewano się odpowiedzi przeciw komórkom nowotworowym, taką odpowiedź wykazuje i że jest ona silniejsza niż u osób chorych. Efekt cytotoksyczny jest widoczny już po 4 godzinach od kontaktu z antygenem.

Komórki NK pochodzą od komórki macierzystej krwiotworzenia (ang. Hematopoietic Stem Cell, HSC) w szpiku kostnym i przez złożony wielostopniowy proces, z udziałem licznych czynników transkrypcyjnych (NFIL3, TOX1, ETS1, ID2) i IL-15, ulegają przekształceniu w pełni funkcjonalną postać. Ustalono, że prekursory komórek NK mogą ulegać dalszemu różnicowaniu w tkankach i narządach poza szpikiem kostnym.

U ludzi od multipotencjalnego prekursora, który można powiązać z wspólną progenitorową komórką limfopoezy, pochodzą wszystkie klasy ILC. W następnej fazie powstaje CILCP, a potem NK-restricted. Dojrzałe komórki NK charakteryzują się ekspresją CD122, przy braku CD34 i CD127. Czynniki transkrypcyjne T-bet i Eomes konieczne są do uzyskania w pełni funkcjonalnych efektorowych komórek NK.

Ze względu na ekspresję białka powierzchniowego CD56 można wyróżnić dwie subpopulacje komórek NK: CD56dim (cytotoksyczne) i CD56bright. Dwa aktywujące cytotoksyczność receptory NKp46 i NKp80 są obecne w obu populacjach.

Głównymi funkcjami komórek NK jest udział we wczesnych fazach odpowiedzi nieswoistej oraz nadzorze immunologicznym. Poprzez działanie cytotoksyczne spełniają funkcję niszczenia nieprawidłowych komórek: uszkodzonych, zainfekowanych przez wirusy lub wewnątrzkomórkowe patogeny i nowotworowych.

W wyniku bezpośredniego kontaktu z docelowymi komórkami przez egzocytozę wyrzucona zostaje zawartość litycznych ziaren cytotoksycznych z cytoplazmy komórek NK, które zawierają liczne białka, m.in.: perforynę, granzymy, granulizynę (u ludzi), które doprowadzają do destrukcji komórki docelowej. Dochodzi do tego przez aktywację kaspaz i uruchomienie procesu apoptozy lub zniszczenie komórki bez udziału kaspaz. W inny sposób może dojść do pobudzenia receptorów śmierci na komórkach docelowych (Fas/CD95) przez ligandy będące „na wyposażeniu” komórek NK i zainicjowanie apoptozy.

Duży śmiercionośny potencjał komórek NK musi podlegać kontroli przez sprawne mechanizmy zarówno aktywujące je w odpowiednich sytuacjach, jak i hamujące je, jeśli jest to konieczne. Po ich aktywacji wydzielanych jest szereg cytokin, interferon-gamma (IFN-gamma), TNF-alfa, GM-CSF i chemokiny (CCL1, CCL2, CCL3, CCL4, CCL5 i CXCL8), których działanie może modulować dalszy przebieg zarówno odpowiedzi immunologicznej nieswoistej, jak i swoistej. Są w stanie zarówno pobudzać, jak i hamować, wpływając na komórki immunologiczne (np. na makrofagi czy limfocyty T).

Komórki NK podlegają aktywacji, gdy komórka nie ma na swojej powierzchni białek MHC klasy I bądź gdy ich stężenie jest obniżone. Taka sytuacja jest powszechna przy zakażeniach wirusowych oraz w przypadku komórek nowotworowych.

Komórki NK pod względem cech morfologicznych są podobne do dużych ziarnistych limfocytów (ang. Large Granular Lymphocyte, LGL), o nerkowatym jądrze, natomiast pod względem powierzchniowych markerów białkowych określa się je jako CD56+CD3, co oznacza, że posiadają marker CD56, przy jednoczesnym braku markera CD3.

Komórki NK silnie reagują na niektóre cytokiny: IL-2, IL-4, IFN-alfa i IFN-beta, a hamująco działają na prostaglandynę E.

2.2.2. Odporność swoista (nabyta)

Odporność swoista (układ swoistej odpowiedzi immunologicznej) to typ odporności zależny od rozpoznawania antygenów przez przeciwciała i receptory rozpoznające antygen limfocytów T i limfocytów B.

Na wytworzenie tego typu odporności potrzebne jest kilka dni, lecz mechanizmy raz uruchomione skutecznie zwalczają patogeny. Proces jest swoisty, czyli działa na konkretny czynnik patogenny.

Mechanizmy odpowiedzi swoistej (nabytej) to:

■ odporność humoralna (warunkowana przez przeciwciała, zależy od współdziałania limfocytów B), polegająca na wytwarzaniu przez limfocyty przeciwciał, których zadaniem jest niszczenie komórek patogennych;

■ odporność komórkowa, warunkowana przez komórki (limfocyty T), polegająca na bezpośrednim atakowaniu patogenów przez limfocyty.

Limfocyty T pochodzą z komórek macierzystych szpiku kostnego. W drodze do tkanki limfatycznej dojrzewają w grasicy, gdzie dochodzi do różnicowania się limfocytów, przez co stają się one immunologicznie kompetentne (zdolne do odpowiedzi immunologicznej). Reagują na specyficzne antygeny na powierzchni komórek zaatakowanych przez patogeny.

Rozróżniamy trzy główne klasy limfocytów T:

■ cytotoksyczne, które rozpoznają i niszczą komórki z obcym antygenem;

■ pomocnicze, uwalniające związki aktywujące odpowiedź immunologiczną lub ją wzmacniającą;

■ supresyjne, hamujące odpowiedź immunologiczną (uwalniają cytokiny hamujące aktywność innych limfocytów T i B).

Limfocyty B dojrzewają u ptaków w bursie Fabrycjusza (stąd nazwa), u ssaków w szpiku kostnym. Limfocyt B po rozpoznaniu antygenu dzieli się i powstaje populacja komórek plazmatycznych, które produkują przeciwciała (immunoglobuliny).

Odpowiedź humoralna

Podstawową cechą humoralnej odpowiedzi adaptacyjnej jest synteza swoistych przeciwciał ukierunkowanych na określony drobnoustrój.

Humoralna odpowiedź odpornościowa jest jedną z gałęzi odpowiedzi odpornościowej. Określenie to powstało z obserwacji, że czynnik odpowiedzialny za rozpoznanie antygenu i wyzwolenie ataku na niego znajduje się w bezkomórkowym płynie (łac. humor – płyn), np. w osoczu krwi czy płynie tkankowym.

Odporność humoralna to jeden z mechanizmów odporności swoistej. W reakcji odpornościowej humoralnej organizm wykorzystuje różne substancje chemiczne; najważniejszymi są w niej przeciwciała (białka odpornościowe), które są produkowane, a następnie uwalniane przez uczulone limfocyty B w odpowiedzi na pojawiający się w organizmie antygen.

Limfocyty T, makrofagi i antygeny działają na limfocyty B i następuje transformacja blastyczna i namnażanie. Część limfocytów T krąży we krwi jako komórki pamięci immunologicznej, a część ulega przekształceniu w plazmocyty (poprzez stadia plazmoblastów i proplazmocytów), które następnie wytwarzają przeciwciała.

Podstawowym celem przeciwciał, które są produkowane przez limfocyty B, jest specyficzne (odróżniające ich od wszystkich innych struktur znajdujących się w środowisku wewnętrznym) przyłączenie się do antygenu, a tym samym „oznakowanie” celów dla ataku przez różne mechanizmy efektorowe (komórki żerne, komórki K, dopełniacz) lub przynajmniej neutralizacja patogenu przez zablokowanie istotnych dla jego funkcjonowania struktur (blokowanie wirusów, przeciwadhezyjne działanie IgA w stosunku do bakterii, neutralizacja toksyn). Pojęcie „odpowiedź humoralna” jest o tyle mylące, że w rozpoznaniu antygenu oraz w wyprodukowaniu adekwatnego dla niego przeciwciała uczestniczy skomplikowany układ różnych komórek (komórki prezentujące antygen, limfocyty T, limfocyty B) połączonych ze sobą złożoną siecią zależności.

Czynnik infekcyjny jest rozpoznawany przez receptory błonowe limfocytów B. Aktywowane przez antygen limfocyty B wchodzą w interakcje z komórkami T CD4+, które rozpoznają antygen prezentowany przez komórki B. Cytokiny uwalniane przez komórki, zwłaszcza IL-2, powodują wejście limfocytów B w cykl komórkowy i ich proliferację. Powstaje wówczas pula komórek B różnicujących się do plazmocytów, które syntetyzują przeciwciała IgG oraz IgA i IgE o określonej swoistości.

Obecność określonych cytokin wpływa na kierunek różnicowania komórek B. I tak np. IL-5 jest konieczna do syntezy IgA, a IL-4 determinuje syntezę określonych podklas IgG.

Najobficiej produkowaną immunoglobuliną (i prawdopodobnie najistotniejszymi przeciwciałami) jest IgG, która stanowi 80% wszystkich immunoglobulin.

Charakteryzuje je obecność łańcucha ciężkiego gamma opisanego następującym wzorem domenowym: VH + CH1 + region zawiasowy + CH2 + CH3. Przy czym ze względu na fakt, że łańcuch ten występuje w czterech odmianach izotopowych, w obrębie klasy IgG można wyróżnić cztery podklasy:

■ IgG1, wiążące zarówno białko A gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus), jak i białko G paciorkowca, pojawiają się jako pierwsze w odpowiedzi odpornościowej i najsilniej aktywują dopełniacz;

■ IgG2, wiążą te same białka, jak wyżej;

■ IgG3, wiążące jedynie białko G paciorkowca, mają najdłuższy region zawiasowy i najsilniej wiążą dopełniacz, choć aktywują go słabiej niż IgG1;

■ IgG4, wiążą zarówno białko A gronkowca, jak i białko G paciorkowca oraz dominują w późniejszych fazach odpowiedzi odpornościowej (w odróżnieniu od pozostałych podklas nie aktywują kaskady dopełniacza).

Znaczenie tych przeciwciał w obronie organizmu wynika głównie z ich wysokiego powinowactwa względem antygenu, udziału w opsonizacji oraz właściwości uruchamiania układu dopełniacza. Oprócz IgG właściwość ta jest charakterystyczna dla IgM. IgG jako jedyne immunoglobuliny przechodzą przez łożysko.

Immunoglobuliny IgA zwane są immunoglobulinami płynów ustrojowych i nie wiążą dopełniacza oraz nie przenikają przez łożysko. Główną rolą fizjologiczną IgA jest udział w reakcjach immunologicznych i odpornościowych w obrębie błon śluzowych.

Zawartość syntetyzowanej immunoglobuliny IgA w organizmie człowieka w ciągu doby jest większa niż wszystkich pozostałych immunoglobulin razem wziętych, natomiast jej stężenie w osoczu krwi jest niewielkie, gdyż zdecydowana jej większość wydzielana jest na powierzchni błon śluzowych i surowiczych.

W immunoglobulinie IgA występują dwa izotypy:

■ dominująca w osoczu podklasa IgA1 (obecna pod postacią monomerów, ale także dimerów, trimerów czy nawet tetramerów), mająca wydłużony region zawiasowy, zbudowany z 20 reszt aminokwasowych);

■ dominująca w przewodzie pokarmowym podklasa IgA2 (w większości formy dimeryczne, wydzielane na powierzchnię błon śluzowych), które mają skrócony region zawiasowy, zbudowany tylko z siedmiu reszt aminokwasowych, co czyni je bardziej odpornymi na trawienie przez proteazy.

Wydzielnicza forma immunoglobuliny A powstaje w wyniku współdziałania lokalnie występujących plazmocytów i szczególnej formy receptora dla fragmentu Fc tego przeciwciała – receptora dla polimerycznych form immunoglobulin (pIgR). Polimeryczne przeciwciała połączone za pomocą polipeptydowego łańcucha J, wiążącego części ogonowe IgA, są wydzielane na powierzchnię błon śluzowych ze specyficznym dla tych przeciwciał fragmentem wydzielniczym (SC). SC i pIgR uczestniczą w specjalnym procesie transportu IgA, transcytozie, z podstawnej i bocznej powierzchni komórek nabłonkowych na powierzchnię błon śluzowych.

Immunoglobulina IgA wydzielnicza znajduje się w wielu wydzielinach surowiczych i śluzowych (w ślinie, łzach, treści jelita, drogach moczowo-płciowych i oddechowych).

Immunoglobuliny klasy D to przeciwciała o masie cząsteczkowej 185 kDa, które stanowią mniej niż 1% immunoglobulin zawartych we krwi. Są to immunoglobuliny o budowie monomerycznej, zbudowane z czterech łańcuchów: dwóch ciężkich δ (delta) i dwóch łańcuchów lekkich, κ (kappa) albo λ (lambda). Immunoglobuliny D są najmniej zbadanymi immunoglobulinami i ich fizjologiczna funkcja nie została w pełni wyjaśniona. Cechują się największym regionem zawiasowym i występowaniem na niepobudzonych (dziewiczych) limfocytach B oraz w niewielkich ilościach w osoczu. Hipotetycznie przyjmuje się, że biorą udział w pobudzeniu limfocytów B i przysposobieniu ich do procesu przełączania klas.

Immunoglobuliny klasy E to przeciwciała zawierające łańcuch epsilon (ε), składający się z domen VH + CH1 + CH2 + CH3 + CH4 i niemający rejonu zawiasowego. Wcześniej określano je jako przeciwciała reaginowe.

Immunoglobulina IgE jest białkiem o masie 190 kDa, krążącym w surowicy w postaci monomeru, nie przenikając przez łożysko. Jest elementem swoistej odporności humoralnej, jedną z pięciu klas immunoglobulin występujących u człowieka. Immunoglobulina IgE stanowi poniżej 0,001% stężenia wszystkich pozostałych klas immunoglobulin. W przeciwieństwie do innych immunoglobulin nie jest opsoniną i nie aktywuje dopełniacza na drodze klasycznej.

W „naturalnej” reakcji immunologicznej IgE stanowią przeciwciała szczególnie istotne w obronie przeciwpasożytniczej, co wiąże się z indukcją wydzielania histaminy przez bazofile i eozynofile. Te same reakcje są odpowiedzialne za rozwój alergii, która powstaje, gdy IgE łączą się z nieszkodliwymi antygenami, czyli alergenami, i uruchamiają gwałtownie reakcje przeciwpasożytnicze. Z tego też wynika zainteresowanie badaczy immunoglobulinami IgE oraz próby leczenia alergii przez zahamowanie wydzielania samych przeciwciał lub zahamowania wywołanych przez nie skutków.

Badanie poziomu IgE może być także skuteczne w diagnostyce chorób alergicznych i pasożytniczych. Stężenie IgE jest niskie przy urodzeniu, stopniowo wzrasta, osiągając szczyt w 10.–15. roku życia. U osób z predyspozycją do atopii zwykle wykazuje wcześniejszy stopniowy wzrost. Od drugiej do ósmej dekady życia stężenie IgE stopniowo się obniża. Stężenie krążącej IgE nie odzwierciedla jednak jej prawdziwej aktywności. Uważa się, że około 50% całej puli przeciwciał IgE znajduje się w przestrzeni pozanaczyniowej.

W 1921 roku amerykańscy uczeni Cook i Coca wysunęli przypuszczenie, że w reakcji nadwrażliwości typu I według Gela-Coombsa biorą udział czynniki surowicze, które nazwali reaginami. Obecnie wiadomo, że przyczyną wystąpienia reakcji było przyłączenie się przeciwciał IgE, podanych biernie w surowicy, do komórek tucznych w skórze, co w konsekwencji doprowadziło do degranulacji mastocytów po wstrzyknięciu alergenu. W 1966 roku reaginy zostały zidentyfikowane przez dwa zespoły: Ishizaka i Ishizaka oraz Johanssona i Benicha jako kolejna klasa immunoglobulin, nadano jej nazwę E (IgE).

Odpowiedź komórkowa

W mechanizmie odpowiedzi odpornościowej główną rolę odgrywają uczulone limfocyty T, bezpośrednio znajdujące się w miejscu wstępowania antygenu i oddziałujące z komórkami efektorowymi (np. makrofagami różnych typów, granulocytami itp.) lub same biorące bezpośredni udział w likwidacji komórek niosących antygen, wobec którego jest wyzwolona reakcja limfocytu Tc.

Pojęcie odpowiedzi komórkowej zostało niegdyś zdefiniowane jako przeciwieństwo odpowiedzi humoralnej, gdzie elementem rozpoznającym antygen są przeciwciała. W związku z tym reakcja mogła być wyzwolona przez podanie bezkomórkowego płynu zawierającego przeciwciała, podczas gdy inne reakcje wymagały podania uczulonych wcześniej komórek. Jest to podział sztuczny, gdyż produkcja przeciwciał jest jednym z możliwych ramion odpowiedzi immunologicznej mediowanej przez te same mechanizmy, co odpowiedź komórkowa, tylko zastosowana „broń” (przeciwciało) ma możliwość rażenia na odległość.

Przykładami procesów odpornościowych o podłożu komórkowym mogą być reakcje głównie przeciw patogenom wewnątrzkomórkowym, jak: wirusy, prątki, oraz przeciw nowotworom. Przykładami spaczonej odpowiedzi typu komórkowego są: nadwrażliwości typu IV, niektóre choroby autoimmunizacyjne (stwardnienie rozsiane, cukrzyca typu 1).

Swoistymi markerami limfocytów T są receptory limfocytów T oraz CD3, natomiast dalszy podział na mniejsze populacje jest możliwy poprzez oznaczenie cząsteczek: CD4, CD5, CD7, CD8, CD28, CD154 (ligand dla CD40).

Aktywacja odpowiedzi cytotoksycznej obejmuje dwie fazy:

■ indukcyjną (zależną od limfocytów T o fenotypie CD3/CD4);

■ efektorową (zależną od limfocytów T o fenotypie CD3/CD8).

Receptor CD3 (ang. Cluster of Differentiation 3, dawniej także T3) to główny marker limfocytów T. Jest to złożony z kilku cząsteczek białkowych koreceptor tych komórek, składający się z czterech różnych łańcuchów peptydowych. U ssaków w skład kompleksu CD3 wchodzą: łańcuch CD3-gamma, łańcuch CD3-delta, dwa łańcuchy CD3-dzeta i dwa łańcuchy CD3-epsilon. Razem z receptorem komórek T tworzą one tzw. kompleks TCR, który jest odpowiedzialny za dostarczenie aktywującego sygnału do limfocytów T.

W 1979 roku, w wyniku prac nad izolacją przeciwciał monoklonalnych produkowanych na bazie limfocytów B uzyskiwanych od zwierząt immunizowanych ludzkimi leukocytami, zidentyfikowano przeciwciało oznaczone jako OKT3, które wiązało się z ludzkimi limfocytami T, ale nie z limfocytami B, granulocytami, monocytami i komórkami NK. Przeciwciało OKT3 okazało się istotne nie tylko ze względu na reaktywność względem określonej grupy leukocytów, lecz także ze względu na wywoływanie aktywacji limfocytów T. W 1980 roku wykazano, że przeciwciało OKT3 reaguje swoiście z limfocytami T wykrywanymi standardowo w stosowanym wówczas testem rozetkowym. Na podstawie przeprowadzonych badań przeciwciało OKT3 zostało uznane za cząsteczkę reagującą z molekułą swoistą dla limfocytów T i w ramach prac konferencji Human Leukocyte Differentiation Antigens (HLDA), która ustala nomenklaturę CD, antygen rozpoznawany przez przeciwciało OKT3 uzyskał oficjalną nazwę CD3.

Limfocyty T są komórkami, które w znacznej mierze odpowiadają za rozwój zapalenia. Z tego względu czynniki, których działanie w założeniu miałoby hamować aktywację CD3 (a w związku z tym limfocytów T), są testowane pod kątem właściwości przeciwzapalnych w chorobach autoimmunizacyjnych.

Ze względu na fakt, że białko CD3 jest charakterystyczne dla limfocytów T, jego oznaczanie znajduje szerokie zastosowanie w badaniach naukowych. Przeciwciała monoklonalne skierowane przeciwko CD3 i koniugowane z barwnikami fluorescencyjnymi lub enzymami umożliwiają oznaczenie frekwencji lub liczby tych komórek we krwi i tkankach przy użyciu metod cytometrycznych oraz immunohistochemicznych.

Receptor CD4 (ang. Cluster of Differentation 4, synonimy: Leu-3, L3T4, T4) to glikoproteina o masie cząsteczkowej 55 kDa, występująca na powierzchni komórek układu odpornościowego, takich jak: limfocyty T pomocnicze, monocyty, makrofagi i komórki dendrytyczne. U ludzi białko to jest kodowane przez gen CD4 zlokalizowany na chromosomie 12.

W latach 70. XX wieku nastąpił rozwój metod związanych ze stosowaniem przeciwciał monoklonalnych w celach identyfikacji białek swoistych dla różnych populacji komórek. Jedno z badanych przeciwciał o nazwie OKT4 wykazywało reaktywność względem antygenu obecnego na części limfocytów T. Antygen rozpoznawany przez wyżej wspomniane przeciwciało (od jego nazwy) oznaczono nazwą T4, funkcjonowała również alternatywna nazwa Leu-3. W roku 1984, w związku z utworzeniem nomenklatury CD, białko uzyskało oficjalną nazwę CD4.

Limfocyty T CD4+ rozpoznają MHC klasy II i najczęściej są to limfocyty Th (wspomagają odpowiedź humoralną i komórkową poprzez bezpośredni kontakt oraz wydzielanie cytokin).

CD4 jest białkiem rutynowo oznaczanym w testach naukowych i diagnostycznych związanych z funkcjonowaniem limfocytów T. W związku z tym, że w wielu białaczkach rozwijających się z limfocytów T ekspresja CD4 jest zachowana, białko to jest pomocne w diagnostyce tych nowotworów. Zwiększona liczba komórek wykazujących obecność CD4 jest również powiązana z niektórymi chorobami autoimmunizacyjnymi (np. cukrzycą typu 1).

Znaczenie CD4 polega również na tym, że jest to jeden z receptorów (oprócz koreceptorów, którymi są receptory chemokin: CXCR4 i CCR5) wiążących białka wirusa HIV (w tym wypadku glikoproteinę gp120) i umożliwiających wniknięcie wirusa do komórek, co skutkuje jego namnażaniem i rozwojem zakażenia. Ponieważ skutkiem działania wirusa HIV jest obniżenie liczby komórek wykazujących ekspresję CD4, oznaczanie komórek CD4-pozytywnych we krwi jest narzędziem diagnostycznym, wspomagającym terapię osób zarażonych wirusem, mimo że wskaźnik ten sam w sobie nie może być stosowany jako test na zakażenie HIV.

Receptor CD8 (ang. Cluster of Differentiation 8) to błonowa glikoproteina o masie cząsteczkowej 13,5 kDa, będąca koreceptorem cząsteczki TCR. CD8 wiąże się z białkami głównego układu zgodności tkankowej klasy I (MHC klasy I). Cząsteczka CD8 jest dimerem, a każda z podjednostek (CD8-alfa i CD8-beta) jest kodowana przez osobny gen. U człowieka obydwa geny CD8 są zlokalizowane na chromosomie 12. CD8 występuje przede wszystkim na limfocytach T cytotoksycznych, a także na komórkach dendrytycznych, komórkach NK oraz tzw. podwójnie dodatnich tymocytach. W odróżnieniu od cząsteczki CD4, której ekspresja jest zachowana w przypadku białaczek wywodzących się z limfocytów T, CD8 zwykle jest tracona przez komórki nowotworowe.

Limfocyty T CD8+ rozpoznają MHC klasy I i głównie limfocyty Tc (są odpowiedzialne za niszczenie komórek zakażonych przez drobnoustroje oraz za niszczenie komórek nowotworowych). Cechą charakterystyczną limfocytów T – zarówno CD4, jak i CD8 – jest rozpoznawanie antygenów związanych z błoną komórkową innych komórek, zwanych prezentującymi antygen.

Odpowiedź immunologiczna na obce białko

Odpowiedź immunologiczna na obce białko zależy od zdolności pochłaniania alergenu przez komórki przetwarzające i prezentujące antygen.

Aktualnie opisane są cztery zasadnicze mechanizmy odpowiedzi:

■ fagocytoza;

■ pinocytoza;

■ endocytoza;

■ wychwytywanie alergenu.

Do komórek prezentujących antygen zaliczamy: makrofagi, komórki dendrytyczne i limfocyty B.

Makrofagi syntetyzują i wydzielają liczne substancje, które można podzielić na kilka grup. Do interleukin pochodzenia makrofagowego zaliczamy: IL-1, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12. Razem z TNF oraz czynnikami wzrostu PDGF, FGF i TGF należą do regulatorów czynności innych komórek. Z kolei IFN i erytropoetyna stanowią czynniki wzrostu i różnicowania.

Inne białka wydzielane przez makrofagi to kwaśne hydrolazy lizosomowe, proteazy obojętne, takie jak: elastaza czy kolagenaza, aktywator plazminogenu, lizozym (rzadko), enzymy rozkładające proteoglikany, pewne składniki dopełniacza, inhibitory proteaz. Makrofagi tworzą też eikozanoidy, takie jak prostaglandyny i leukotrieny. Spośród związków niskocząsteczkowych tworzą też nadtlenek wodoru, tlenek azotu oraz wolne rodniki. Tylko część z tych substancji jest magazynowana (głównie lizosomalne enzymy). Wiele produktów makrofagi syntetyzują jedynie doraźnie na skutek aktywacji i zaraz wydzielają z komórki.

Makrofagi fagocytują, a następnie trawią to, co wchłoną i zdolne są do fagocytozy, zarówno niespecyficznej, jak i specyficznej. Ta pierwsza zdarza się jednak rzadko. Fagocytoza specyficzna wymaga już udziału specjalnych receptorów błonowych, rozpoznających cząsteczki na powierzchni pochłanianej treści (np. reszty węglowodanowe pokrywające komórki bakteryjne czy też immunoglobuliny, zazwyczaj klasy IgG, oraz składniki dopełniacza, jak C3). Tak więc komórkę patogenu najpierw pokryć mogą przeciwciała czy składniki dopełniacza w procesie opsonizacji, a następnie dzięki receptorom dla tych immunoglobulin czy dopełniacza zostanie ona sfagocytowana przez makrofag. Proces ten nazywa się immunofagocytozą. Zwiększa się dzięki niemu zarówno wydajność, jak i specyficzność fagocytozy. Z kolei pochłanianie własnych martwych komórek odbywa się podobnie, z tym że otacza je fibronektyna.

Po wchłonięciu sfagocytowana treść może ulec całkowitemu rozkładowi lub też zostać rozłożona tylko częściowo, a następnie zaprezentowana limfocytom. Makrofagi gorzej od neutrofilów radzą sobie z zabijaniem bakterii i rzadko posiadają lizozym oraz mają mniej peroksydazy w swym szorstkim retikulum. Enzymy lizosomów nie muszą być magazynowane, pod wpływem kompleksu antygen–przeciwciało czy dopełniacza mogą zostać uwalniane z komórki.

Komórki dendrytyczne (ang. dendritic cell, DC) są jedynymi, uznawanymi powszechnie za profesjonalne, komórkami prezentującymi antygen. Odgrywają podstawową rolę w pobudzaniu limfocytów, zwłaszcza dziewiczych. Nazwa komórki dendrytycznej pochodzi od charakterystycznego wyglądu, podobnego do komórki nerwowej, która posiada liczne, rozgałęziające się wypustki (dendryty).

Komórki dendrytyczne mają pochodzenie dwojakiego rodzaju:

■ DC1 (pochodzenie mieloidalne), są to komórki dendrytyczne wywodzące się z linii monocytarno-makrofagowej (powodują polaryzację odpowiedzi odpornościowej w kierunku limfocytów Th1);

■ DC2 (pochodzenie limfoidalne), które wywołują polaryzację odpowiedzi odpornościowej w kierunku Th2.

Główne funkcje komórek dendrytycznych to przechwycenie, przeniesienie do węzłów chłonnych i prezentacja antygenu limfocytom Th oraz udział w polaryzacji immunologicznej. Ze względu na występowanie DC w różnych tkankach i krwi są one rozproszonymi detektorami układu odpornościowego, za pomocą których patogen może być wykryty szybko, a odpowiednie komórki efektorowe pobudzone skutecznie i w jak najkrótszym czasie. Wcześniejsze przypuszczenia, jakoby DC pełniły funkcje nerwowe (ze względu na wygląd), nie znalazły żadnego potwierdzenia w późniejszych badaniach.

Wyróżniamy następujące podstawowe subpopulacje komórek dendrytycznych:

■ Komórki Langerhansa (nazwa pochodzi od nazwiska niemieckiego patologa, Langerhansa; nie mają nic wspólnego z komórkami wysepek trzustkowych ani z wielojądrowymi komórkami olbrzymimi typu Langhansa), są jednymi z najlepiej zbadanych komórek dendrytycznych. Zostały opisane po raz pierwszy w 1868 roku. Należą do komórek dendrytycznych wywodzących się z linii monocytarno-makrofagowej, występują w skórze (warstwa kolczysta), błonach śluzowych i narządach limfatycznych oraz biorą udział w procesach odpornościowych związanych z tymi narządami.

■ Splatające się komórki dendrytyczne (ang. Interdigitating Dendritic Cells, IDC) to rodzaj komórek dendrytycznych obecny w narządach limfatycznych. Ich cechą charakterystyczną jest wysoki poziom ekspresji białka HLA-DR (MHC klasy II) oraz antygenu RFD1. W niektórych chorobach skóry stwierdza się obecność dużych ilości komórek posiadających na powierzchni antygen RFD1, co sugeruje ich udział w prezentacji antygenu bezpośrednio w skórze. Splatające się komórki dendrytyczne bezpośrednio prezentują antygen limfocytom T i powstają z komórek welonowatych, gdy te dotrą do danego narządu limfatycznego.

■ Komórki dendrytyczne grudki (ang. Follicular Dendritic Cells, FDC) znajdują się w ośrodkach namnażania grudek chłonnych. Zostały odkryte w latach 60. XX wieku i od tamtej pory są dosyć intensywnie badane, zwłaszcza w kontekście ich udziału w procesach patologicznych, takich jak: infekcja HIV, choroby prionowe i nowotworzenie. Ich pochodzenie nie jest znane i w odróżnieniu od innych DC nie przywędrują one do węzła chłonnego z antygenem, lecz pozyskują go od innych komórek (tzw. komórek transportujących antygen, prawdopodobnie będących odmianą FDC).

■ Komórki dendrytyczne krwi obwodowej (ang. Peripheral Blood Dendritic Cells, PBDC) zostały odkryte na początku lat 80. XX wieku, ale nadal są one mało poznane ze względu na brak charakterystycznych dla nich markerów powierzchniowych i związane z tym trudności w izolacji. Informacje dotyczące dalszego ich podziału na subpopulacje także są dosyć skąpe, gdyż w zależności od użytych metod rozdziału uzyskuje się różne wyniki. Przyjmuje się obecnie, że PBDC dzielą się na dwie subpopulacje, opisywane za pomocą kilku białek markerowych, a najbardziej charakterystycznymi białkami dla wszystkich PBDC są CD83 i p55.

Limfocyty B prezentują antygen w węzłach chłonnych. Bezpośredni kontakt limfocytów T i limfocytów B jest niezbędny do stymulacji syntezy immunoglobulin, dlatego też prezentacja antygenów przez limfocyty B jest procesem powodującym znaczne nasilenie odpowiedzi odpornościowej. Limfocyty T po rozpoznaniu antygenu pobudzają limfocyty B do wytwarzania swoistych przeciwciał przeciwko tym antygenom.

Inne komórki biorące udział w reakcjach odpornościowych

Wśród komórek biorących udział w reakcjach odpornościowych należy ponadto wymienić: mastocyty, bazofile, eozynofile, neutrofile, komórki nabłonka dróg oddechowych.

Mastocyty (komórki tuczne) to komórki tkanki łącznej oraz błon śluzowych, mające okrągły lub owalny kształt, powstające z prekursorów szpikowych (do miejsca ostatecznego osiedlenia niedojrzałe docierają wraz z krwią). W tkankach docelowych ostatecznie dojrzewają.

Komórki tuczne są bardzo podobne zarówno pod względem wyglądu, jak i funkcji do bazofilów, innego rodzaju białych krwinek. Chociaż kiedyś uważano, że komórki tuczne są bazofilami występującymi w tkankach. Wykazano jednak, że te dwie komórki rozwijają się z różnych linii krwiotwórczych (prekursorów szpikowych), a zatem nie mogą być tymi samymi komórkami.

Mastocyty zostały odkryte i opisane po raz pierwszy przez Ehrlicha w 1876 roku. Są elementem układu immunologicznego i biorą udział w obronie organizmu przed pasożytami, bakteriami i innymi drobnoustrojami. Odgrywają one rolę zarówno w mechanizmach odpowiedzi immunologicznej wrodzonej, jak i nabytej. Ich zasadniczą funkcją jest wywoływanie lokalnego stanu zapalnego (m.in. alergie) w reakcji na czynniki egzogenne. Odgrywają istotną rolę w rozpoznawaniu antygenów patogenów (wirusy i bakterie), a ich rola w mechanizmach nabytej odpowiedzi immunologicznej opiera się na zdolności do prezentowania antygenu oraz różnorodnego działania uwalnianych cytokin i innych czynników humoralnych. W procesie rozwoju reakcji zapalnych, w tym alergicznych, substancje wydzielane w dużych ilościach (mediatory preformowane i syntetyzowane de novo) przez mastocyty (degranulacja) mogą wywoływać objawy układowe, w tym wstrząs anafilaktyczny. Bezpośredni sygnał do degranulacji (gwałtownego uwolnienia na zewnątrz zawartych ziarnistości) stanowi m.in. reakcja antygenu z przeciwciałami IgE znajdującymi się na powierzchni błony komórkowej komórki tucznej. Sygnałem indukującym degranulację może być też związanie wzorców drobnoustrojów przez inne receptory (w tym TLR).

Substancje uwolnione przez mastocyt powodują degradację składników macierzy pozakomórkowej, poszerzenie kapilar, napływ granulocytów, czego skutkiem jest powstawanie stanu zapalnego.

Bazofile (granulocyty zasadochłonne) to morfotyczne składniki krwi z grupy leukocytów (białych krwinek), których cytoplazma zawiera ziarnistości barwiące się barwnikami zasadowymi na kolor niebieski. Komórki te mają około 10 μm średnicy, kulisty kształt oraz wydłużone jądro z dwoma lub więcej przewężeniami (jądro segmentowane). Swoją fizjologią przypominają komórki tuczne (mastocyty). Stanowią do 1% wszystkich leukocytów oraz około 2% wszystkich granulocytów.

Komórki te powstają w czerwonym szpiku kostnym z nieukierunkowanych komórek macierzystych (CFU-GEMM), które pod wpływem odpowiednich cytokin (m.in. IL-3, IL-4, IL-10, SCF, NGF) przekształcają się w linię rozwojową bazofilów (CFU-Baso).

Granulocyty zasadochłonne mają zdolność do fagocytozy, choć mniejszą niż neutrofile. W swoich ziarnistościach magazynują: histaminę, która rozszerza naczynia krwionośne i zwiększa ich przepuszczalność, heparynę obniżającą krzepliwość krwi oraz serotoninę. Substancje te uwalniają pod wpływem immunoglobulin E, kiedy to bazofile zostają pobudzone do reakcji alergicznej lub anafilaktycznej.

Eozynofile (granulocyty kwasochłonne) to rodzaj krwinek białych zawierających w cytoplazmie ziarnistości, które przy barwieniu eozyną barwią się na kolor ceglastoczerwony. Granulocyty kwasochłonne należą do komórek układu odpornościowego, które odgrywają zasadniczą rolę w zwalczaniu pasożytów oraz reakcjach alergicznych.

Eozynofile powstają w szpiku kostnym z wielopotencjalnej komórki pnia CD34+ pod wpływem cytokin: IL-5, IL-3 oraz czynnika wzrostowego (GM-CSF). Gdy proces ich maturacji się zakończy, przemieszczają się do krwi i krążąc, docierają do tkanek, do których przechodzą pod działaniem IL-5 i chemokin z rodziny eotaksyn.

Na powierzchni błony komórkowej eozynofilów znajdują się liczne receptory dla cząsteczek biologicznie czynnych, z których szczególne znaczenie mają receptory dla IL-5, chemokin CC – CCR3 i SIGLEC-8. Liczba tych receptorów znacząco wzrasta w stanach chorobowych i z tego względu stanowi dobry cel interwencji terapeutycznych.

Eozynofile zostały odkryte we krwi obwodowej w 1879 roku przez Ehrlicha. Dopiero jednak od połowy lat 70. XX wieku udało się stopniowo poznać szczegóły ich budowy, funkcji i znaczenia w stanach zdrowia i choroby.

Podstawową funkcją granulocytów kwasochłonnych jest niszczenie obcych białek (alergennych), są także intensywnie wytwarzane w okresie zakaźnych chorób bakteryjnych i wirusowych. Ich liczba wzrasta w czasie infekcji pasożytniczych (biorą udział w neutralizacji antygenów wielokomórkowych). Z kolei ich zupełny brak obserwujemy w niektórych ciężkich infekcjach bakteryjnych, natomiast podwyższone stężenie w okresie rekonwalescencji.

Wykazują one właściwości żerne (fagocytoza). Zaburzenie współdziałania eozynofilów z komórkami tucznymi (mastocytami) prowadzi do reakcji alergicznych.

Neutrofile (granulocyty obojętnochłonne) to rodzaj komórek układu odpornościowego, które stanowią 50–75% leukocytów i najliczniejszą populację wśród granulocytów. Odgrywają one zasadniczą rolę w działaniu układu immunologicznego nieswoistego i są pierwszą linią obrony organizmu przed drobnoustrojami chorobotwórczymi. Ich znaczenie polega głównie na zdolności do szybkiego reagowania, dzięki obecności odpowiednich receptorów na powierzchni komórki i możliwości bezpośredniego uruchomienia szeregu mechanizmów niszczących patogeny.

Neutrofile są produkowane w szpiku kostnym i uwalniane do krwi oraz są fagocytami, które przede wszystkim występują w świetle naczyń krwionośnych. W odpowiedzi na szkodliwe dla organizmu czynniki, głównie infekcje bakteryjne, migrują szybko do miejsc zakażenia. Podążając za sygnałami chemotaktycznymi, przenikają przez ścianę naczyń i poprzez tkankę śródmiąższową docierają tam, gdzie znajdują się patogeny i niszczą je. Zaczynają działanie już w początkowej, ostrej fazie zapalenia i stanowią główny składnik ropy, nadając jej białawożółtawą barwę.

Zasadniczo neutrofile krążą we krwi do kilkunastu godzin, po czym ulegają apoptozie lub przechodzą do tkanek, gdzie mogą przeżyć jeszcze od kilkunastu do kilkudziesięciu godzin, po czym także ulegają apoptozie. Śmierć neutrofilów jest także nieuchronnym skutkiem ich aktywacji, zatem po wypełnieniu swych funkcji obronnych komórki te nie odnawiają zapasu białek bakteriobójczych, lecz giną.

W walce z drobnoustrojami neutrofile wykorzystują trzy główne mechanizmy działania:

■ fagocytozę;

■ degranulację (wydzielanie cząsteczek przeciwdrobnoustrojowych);

■ wyrzut zewnątrzkomórkowych sieci neutrofilowych (NET).

Komórki nabłonka dróg oddechowych mają zdolność do syntetyzowania i wydzielania wielu mediatorów zapalenia, takich jak: prostaglandyny, leukotrieny, fibronektyna, IL-1, IL-3, IL-6, IL-8, RANTES, TNF-alfa i GM-CSF. Ponadto badania wykazały, że komórki nabłonka dróg oddechowych mają także zdolność wydzielania substancji chemotaktycznych, pobudzających napływ różnych rodzajów komórek, takich jak: eozynofile, neutrofile, monocyty, limfocyty i fibroblasty.

Piśmiennictwo

1. Bojarska-Junak A., Mach A.: Oznaczenie alergenowo swoistych IgE. Alergia, 2013; 2: 21–5.

2. Chałubiński M., Kowalski M.L.: Mechanizmy regulacji syntezy immunoglobuliny E. Alergia Astma Immunologia, 2009; 14(1): 20–26.

3. Chaplin H.: Review: the burgeoning history of the complement system 1888–2005. Immunohematology, 2005; 3(21): 85–93.

4. Christopher B. i wsp.: Distinguishing mast cell and granulocyte differentiation at the single cell level. Cell Stem Cell, 2010; 6(4): 361–368.

5. Czarnecka-Operacz M., Jenerowicz D.: Obrzęk naczynioruchowy – aktualny stan wiedzy (cz. I). Alergia, 2004; 4: 1–4.

6. Datta P.K., Rappaport J.: HIV and Complement: Hijacking an immune defence. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2006; 60(9): 561–588.

7. Dzierżanowska D., Jurkiewicz D., Zielnik-Jurkiewicz B.: Zakażenia w otolaryngologii. α-medica press, Bielsko-Biała 2002.

8. Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W.: Immunologia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002.

9. Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W., Stokłosa T.: Immunologia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011.

10. Gołąb J., Jakóbisiak M.: Mechanizmy rozpoznawania drobnoustrojów. W: Immunologia (red. J. Gołąb i wsp.). Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.

11. Józefowski Sz.: Immunoregulacja w chorobach zakaźnych. W: Immunologia (red. K. Bryniarski). Edra, Wrocław 2017.

12. Klaska I., Nowak J.Z.: Rola układu dopełniacza w fizjologii i patologii. Postepy Hig. Med. Dośw., 2007; 61: 167–177.

13. Kowalski M.(red.): Immunologia kliniczna. Mediton, Łódź 2000.

14. Nika K., Soldani C., Salek M. i wsp.: Constitutively active Lck kinase in T cells drives antigen receptor signal transduction. Immunity, 2010; 32(6): 766–777.

15. Nowicka U.: Choroby i stany przebiegające z podwyższonym stężeniem immunoglobuliny E w surowicy. Pneumonologia i Alergologia Polska, 2009; 77: 533–40.

16. Penaranda C., Tang Q., Bluestone J.A.: Anti-CD3 therapy promotes tolerance by selectively depleting pathogenic cells while preserving regulatory T cells. J. Immunol., 2011; 187(4): 2015–2022.

17. Sochocka M., Błach-Olszewska Z.: Mechanizmy wrodzonej odporności. Postępy Hig. Med. Dośw., 2005; 59: 250–258.

18. Spits H. i wsp.: Innate lymphoid cells- a proposal for uniform nomenclature. Nature Reviews Immunology, 2013; 13(2): 145–149.

19. Świst K.: Wpływ czynników transkrypcyjnych na różnicowanie limfocytów T CD4+. Postępy Hig. Med. Dośw., 2011; 65: 414–426.

20. Thornton A.M.: Expression of Helios, an Ikaros transcription factor family member, differentiates thymic-derived from peripherally induced Foxp3+ T regulatory cells. J. Immunol., 2013; 184(7): 3433–3441.

21. Vivier E. et al.: Functions of natural killer cells. Nature Immunology, 2008; 5: 503–510.