17.2 المناعة الفطرية
أهداف التعلم
بنهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:- وصف الدفاعات الجسدية والكيميائية الفطرية للجسم
- شرح الاستجابة الالتهابية
- وصف الجهاز المتمم
الجهاز المناعي للفقاريات، بما في ذلك الإنسان، هو نظام معقد متعدد الطبقات للدفاع ضد التهديدات الخارجية والداخلية لسلامة الجسم. يمكن تقسيم النظام إلى نوعين من أنظمة الدفاع: الجهاز المناعي الفطري، وهو غير متخصص تجاه نوع معين من مسببات الأمراض، والجهاز المناعي التكيفي، وهو متخصص (شكل 17.8). المناعة الفطرية (innate immunity) لا تنتج عن عدوى أو تطعيم وتعتمد في البداية على حواجز فيزيائية وكيميائية تعمل على جميع مسببات الأمراض، وتُسمى أحيانًا خط الدفاع الأول. يتضمن خط الدفاع الثاني للنظام الفطري إشارات كيميائية تنتج استجابات التهابية وحمى، بالإضافة إلى حشد الخلايا الواقية والدفاعات الكيميائية الأخرى. يُطلق الجهاز المناعي التكيفي استجابة عالية التخصص للمواد والكائنات الحية التي لا تنتمي إلى الجسم. يستغرق النظام التكيفي وقتًا أطول للاستجابة ولديه نظام ذاكرة يسمح له بالاستجابة بكثافة أكبر إذا واجه الجسم مسببًا للمرض مرة أخرى حتى بعد سنوات.
الحواجز الخارجية والكيميائية
يحتوي الجسم على حواجز فيزيائية مهمة ضد مسببات الأمراض المحتملة. يحتوي الجلد على بروتين الكيراتين، الذي يقاوم الدخول الفيزيائي إلى الخلايا. تُحمى أسطح الجسم الأخرى، وخاصة تلك المرتبطة بفتحات الجسم، بواسطة الأغشية المخاطية. يوفر المخاط اللزج مصيدة فيزيائية لمسببات الأمراض، مما يمنع حركتها إلى عمق الجسم. تُحمى فتحات الجسم، مثل الأنف والأذنين، بشعيرات تلتقط مسببات الأمراض، وتحتوي الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي العلوي على أهداب تحرك باستمرار مسببات الأمراض المحتجزة في طبقة المخاط نحو الفم.
تخلق الأغشية المخاطية والجلد أيضًا بيئة كيميائية معادية للعديد من الكائنات الدقيقة. سطح الجلد حمضي، مما يمنع نمو البكتيريا. يحتوي اللعاب والمخاط ودموع العين على إنزيم يحلل جدران الخلايا البكتيرية. تخلق إفرازات المعدة بيئة شديدة الحموضة، مما يقتل العديد من مسببات الأمراض التي تدخل الجهاز الهضمي.
أخيرًا، يحتوي سطح الجسم والجهاز الهضمي السفلي على مجتمع من الكائنات الدقيقة مثل البكتيريا والعتائق والفطريات التي تتعايش دون إلحاق الضرر بالجسم. هناك أدلة على أن هذه الكائنات مفيدة للغاية لعائلها، حيث تحارب الكائنات المسببة للأمراض وتتفوق عليها في التنافس على الموارد الغذائية التي يوفرها جسم العائل. على الرغم من هذه الدفاعات، قد تدخل مسببات الأمراض الجسم عبر سحجات أو ثقوب الجلد، أو بالتجمع على الأسطح المخاطية بأعداد كبيرة تتغلب على حماية المخاط أو الأهداب.
الدفاعات الداخلية
عندما تدخل مسببات الأمراض الجسم، يستجيب الجهاز المناعي الفطري بمجموعة متنوعة من الدفاعات الداخلية. تشمل هذه الدفاعات الاستجابة الالتهابية، والبلعمة، والخلايا القاتلة الطبيعية، والجهاز المتمم. تتعرف خلايا الدم البيضاء في الدم واللمف على مسببات الأمراض كأجسام غريبة عن الجسم. خلية الدم البيضاء (white blood cell) أكبر من خلية الدم الحمراء، وتحتوي على نواة، وهي قادرة عادة على الحركة باستخدام الحركة الأميبية. ولأنها تستطيع التحرك بمفردها، يمكن لخلايا الدم البيضاء أن تغادر الدم لتتجه إلى الأنسجة المصابة. على سبيل المثال، وحيدة النواة (monocyte) هي نوع من خلايا الدم البيضاء التي تدور في الدم واللمف وتتطور إلى بلعمية كبيرة بعد انتقالها إلى الأنسجة المصابة. البلعمية الكبيرة (macrophage) هي خلية كبيرة تبتلع الجسيمات الغريبة ومسببات الأمراض. الخلايا البدينة (Mast cells) تُنتج بنفس طريقة خلايا الدم البيضاء، ولكن على عكس خلايا الدم البيضاء المنتشرة، تستقر الخلايا البدينة في الأنسجة الضامة وخاصة الأنسجة المخاطية. وهي مسؤولة عن إطلاق المواد الكيميائية استجابة للإصابة الجسدية. كما تلعب دورًا في الاستجابة التحسسية، والتي ستناقش لاحقًا في الفصل.
عندما يتم التعرف على مسبب مرض كجسم غريب، تُطلق مواد كيميائية تسمى السيتوكينات. السيتوكين (cytokine) هو رسول كيميائي ينظم تمايز الخلايا (الشكل والوظيفة)، وتكاثرها (الإنتاج)، والتعبير الجيني لإنتاج مجموعة متنوعة من الاستجابات المناعية. يوجد حوالي 40 نوعًا من السيتوكينات في البشر. بالإضافة إلى إطلاقها من خلايا الدم البيضاء بعد التعرف على مسبب المرض، تُطلق السيتوكينات أيضًا من الخلايا المصابة وترتبط بالخلايا غير المصابة المجاورة، مما يحفز تلك الخلايا على إطلاق السيتوكينات. تؤدي حلقة التغذية الراجعة الإيجابية هذه إلى زيادة سريعة في إنتاج السيتوكينات.
إحدى فئات السيتوكينات المبكرة هي الإنترفيرونات، التي تُطلقها الخلايا المصابة كتحذير للخلايا غير المصابة المجاورة. الإنترفيرون (interferon) هو بروتين صغير يشير إلى وجود عدوى فيروسية للخلايا الأخرى. تحفز الإنترفيرونات الخلايا غير المصابة على إنتاج مركبات تتداخل مع تكاثر الفيروسات. كما تنشط الإنترفيرونات البلعميات الكبيرة والخلايا الأخرى.
الاستجابة الالتهابية والبلعمة
تشجع السيتوكينات الأولى التي يتم إنتاجها الالتهاب (inflammation)، وهو احمرار موضعي، وتورم، وحرارة، وألم. الالتهاب هو استجابة للصدمة الجسدية، مثل جرح أو ضربة، والتهيج الكيميائي، والعدوى بمسببات الأمراض (الفيروسات، البكتيريا، أو الفطريات). تدخل الإشارات الكيميائية التي تحفز الاستجابة الالتهابية السائل خارج الخلوي وتتسبب في تمدد الشعيرات الدموية (توسعها) وتصبح جدران الشعيرات الدموية أكثر نفاذية، أو متسربة. يتسبب المصل والمركبات الأخرى المتسربة من الشعيرات الدموية في تورم المنطقة، مما يسبب الألم بدوره. تنجذب أنواع مختلفة من خلايا الدم البيضاء إلى منطقة الالتهاب. تعتمد أنواع خلايا الدم البيضاء التي تصل إلى موقع ملتهب على طبيعة الإصابة أو مسبب المرض المعدي. على سبيل المثال، الخلية المتعادلة (neutrophil) هي خلية دم بيضاء تصل مبكرًا وتبتلع وتهضم مسببات الأمراض. الخلايا المتعادلة هي أكثر خلايا الدم البيضاء وفرة في الجهاز المناعي (شكل 17.9). تتبع البلعميات الكبيرة الخلايا المتعادلة وتتولى وظيفة البلعمة وتشارك في حل الموقع الملتهب، وتنظيف حطام الخلايا ومسببات الأمراض.
ترسل السيتوكينات أيضًا تغذية راجعة إلى خلايا الجهاز العصبي لإحداث الأعراض العامة للشعور بالمرض، والتي تشمل الخمول، وآلام العضلات، والغثيان. كما تزيد السيتوكينات من درجة حرارة الجسم الأساسية، مسببة الحمى. تثبط درجات الحرارة المرتفعة للحمى نمو مسببات الأمراض وتسرع عمليات إصلاح الخلايا. لهذه الأسباب، يجب أن يقتصر قمع الحمى على تلك التي تكون مرتفعة بشكل خطير.
رابط للتعلم
شاهد هذا الفيديو بتقنية إيقاف الحركة الذي مدته 23 ثانية الذي يظهر خلية متعادلة تبحث عن أبواغ الفطريات وتبتلعها خلال فترة زمنية قدرها 79 دقيقة.
الخلايا القاتلة الطبيعية
الخلية اللمفاوية (lymphocyte) هي خلية دم بيضاء تحتوي على نواة كبيرة (شكل 17.10). ترتبط معظم الخلايا اللمفاوية بالاستجابة المناعية التكيفية، ولكن الخلايا المصابة يتم تحديدها وتدميرها بواسطة الخلايا القاتلة الطبيعية، وهي الخلايا اللمفاوية الوحيدة في الجهاز المناعي الفطري. الخلية القاتلة الطبيعية (NK) هي خلية لمفاوية يمكنها قتل الخلايا المصابة بالفيروسات (أو الخلايا السرطانية). تحدد خلايا NK العدوى داخل الخلايا، خاصة من الفيروسات، عن طريق التعبير المتغير لـ جزيئات معقد التوافق النسيجي الرئيسي من الصنف الأول (MHC I) على سطح الخلايا المصابة. جزيئات MHC من الصنف الأول هي بروتينات على أسطح جميع الخلايا ذات النواة توفر عينة من البيئة الداخلية للخلية في أي وقت معين. تعرض الخلايا غير الصحية، سواء كانت مصابة أو سرطانية، مكملاً متغيرًا من MHC من الصنف الأول على أسطح خلاياها.
بعد أن تكتشف خلية NK خلية مصابة أو ورمية، فإنها تحفز موت الخلية المبرمج، أو الاستماتة. ثم تأتي الخلايا البالعة وتهضم حطام الخلايا المتبقي. تقوم خلايا NK بدوريات مستمرة في الجسم وهي آلية فعالة للسيطرة على العدوى المحتملة ومنع تطور السرطان. تظهر الأنواع المختلفة من الخلايا المناعية في شكل 17.11.
الجهاز المتمم
تُنشّط أيضًا مجموعة من حوالي 20 نوعًا من البروتينات، تُسمى الجهاز المتمم (complement system)، عن طريق العدوى أو نشاط خلايا الجهاز المناعي التكيفي، وتعمل على تدمير مسببات الأمراض خارج الخلوية. تقوم خلايا الكبد والبلعميات الكبيرة بتخليق أشكال غير نشطة من بروتينات الجهاز المتمم باستمرار؛ هذه البروتينات وفيرة في مصل الدم وقادرة على الاستجابة فورًا للكائنات الدقيقة المسببة للعدوى. سُمي الجهاز المتمم بهذا الاسم لأنه مكمل للجهاز المناعي الفطري والتكيفي. ترتبط بروتينات الجهاز المتمم بأسطح الكائنات الدقيقة وتنجذب بشكل خاص إلى مسببات الأمراض التي تم تمييزها بالفعل بواسطة الجهاز المناعي التكيفي. يتضمن هذا "التمييز" ارتباط بروتينات محددة تسمى الأجسام المضادة (ستناقش بالتفصيل لاحقًا) بمسبب المرض. عندما ترتبط، تغير الأجسام المضادة شكلها، مما يوفر موقع ارتباط لأحد بروتينات الجهاز المتمم. بعد ارتباط البروتينات القليلة الأولى من الجهاز المتمم، يتبع ذلك تسلسل متتالي من الارتباط في سلسلة محددة من البروتينات حيث يصبح مسبب المرض مغطى بسرعة ببروتينات الجهاز المتمم.
تؤدي بروتينات الجهاز المتمم عدة وظائف، إحداها هي العمل كعلامة للإشارة إلى وجود مسبب مرض للخلايا البالعة وتعزيز عملية الابتلاع. يمكن لبعض بروتينات الجهاز المتمم أن تتحد لفتح مسام في أغشية الخلايا الميكروبية وتسبب تحلل الخلايا.