25.31 : Obrona przed patogenami bakteryjnymi

Ludzki układ odpornościowy to złożona sieć komórek, tkanek i narządów, które współpracują ze sobą, aby bronić organizm przed infekcjami bakteryjnymi. Składa się z różnych komórek odpornościowych, z których każda odgrywa określoną rolę w mechanizmie obronnym.

Fagocyty

Fagocyty to żołnierze pierwszej linii układu odpornościowego. Należą do nich neutrofile i makrofagi. Neutrofile są najliczniejszym rodzajem białych krwinek i są szybko mobilizowane do miejsca zakażenia. Makrofagi to większe komórki, które patrolują organizm, pochłaniając i niszcząc bakterie. Fagocyty rozpoznają bakterie za pośrednictwem specyficznych receptorów na ich powierzchni, a następnie fagocytują je, skutecznie neutralizując zagrożenie bakteryjne.

Komórki Natural Killer (NK)

Komórki NK to rodzaj limfocytów, który odgrywa kluczową rolę w odporności wrodzonej. Są odpowiedzialne za identyfikację i eliminację zakażonych komórek, w tym tych przez bakterie wewnątrzkomórkowe. Komórki NK mogą rozpoznawać specyficzne markery na powierzchni zakażonych komórek i indukować ich śmierć poprzez uwalnianie cytotoksycznych granulek.

Komórki T

Komórki T to rodzaj limfocytów, który odgrywa kluczową rolę w odporności adaptacyjnej. Istnieją dwa główne rodzaje komórek T biorących udział w obronie przed zakażeniami bakteryjnymi:

• Komórki T pomocnicze (komórki Th) koordynują odpowiedź immunologiczną poprzez wydzielanie chemicznych przekaźników zwanych cytokinami. Cytokiny aktywują inne komórki odpornościowe, zwiększają fagocytozę makrofagów i promują produkcję przeciwciał przez limfocyty B.
• Komórki T cytotoksyczne (komórki Tc): Komórki te bezpośrednio zabijają zakażone komórki. Kiedy bakterie wewnątrzkomórkowe infekują komórki gospodarza, prezentują fragmenty białek bakteryjnych na swojej powierzchni, znane jako antygeny. Komórki Tc rozpoznają te antygeny i uwalniają cząsteczki, które indukują apoptozę (śmierć komórki) w zakażonych komórkach.

Limfocyty B

Limfocyty B to inny rodzaj limfocytów, który odgrywa znaczącą rolę w odporności nabytej. Kiedy bakterie dostają się do organizmu, limfocyty B wytwarzają specyficzne białka zwane przeciwciałami. Przeciwciała wiążą się z powierzchnią bakterii, oznaczając je do zniszczenia przez inne składniki układu odpornościowego, takie jak fagocyty. Limfocyty B mogą również różnicować się w komórki pamięci, zapewniając długoterminową odporność na przyszłe zakażenia tymi samymi bakteriami.

Układ dopełniacza

Układ dopełniacza to grupa białek, które wzmacniają odpowiedź immunologiczną przeciwko infekcjom bakteryjnym. Może on niszczyć bakterie bezpośrednio, tworząc dziury w ich błonach komórkowych (kompleks atakujący błonę) i przyciągając komórki odpornościowe do miejsca zakażenia.

Układ odpornościowy stosuje różne mechanizmy obronne przeciwko patogenom bakteryjnym, stale się dostosowując i poszukując skutecznych metod zwalczania tych mikroskopijnych najeźdźców. Mycobacterium leprae, bakteria odpowiedzialna za trąd, jest znaczącym przeciwnikiem ze względu na swoją odporność na enzymy w lizosomach, które zazwyczaj pomagają w rozkładzie i eliminacji bakterii. W konfrontacji z tak upartymi bakteriami makrofagi — pod wpływem sygnałów cytokinowych z komórek Th1 — aktywują unikalne szlaki metaboliczne. Te ścieżki, zdefiniowane przez metabolizm oksydacyjny w makrofagach, tworzą niegościnne środowisko dla bakterii, często wykorzystując tlenek azotu do wyeliminowania zagrożenia bakteryjnego w makrofagach.

Należy jednak zauważyć, że ewolucyjny wyścig zbrojeń między patogenami a układem odpornościowym jest w ciągłym ruchu. Patogeny, takie jak Mycobacterium tuberculosis, rozwinęły skomplikowane struktury ścian komórkowych, które opierają się enzymom trawiennym makrofagów, co pozwala im przetrwać i wywoływać przewlekłe choroby, takie jak gruźlica. Jest to jeden z przykładów, w jaki sposób patogeny mogą pozornie unikać układu odpornościowego. Należy jednak podkreślić, że te mechanizmy nabyte nie są wynikiem świadomej decyzji patogenu, ale raczej produktem doboru naturalnego i ewolucji.

Przykładem jest różnorodność szczepów występujących w bakteriach, takich jak Staphylococcus aureus. Ta bakteria jest stosunkowo powszechna w przypadku drobnych infekcji skóry oraz u niektórych zdrowych osób, które ją przenoszą w nosie. Jednakże konkretna grupa szczepów znana jako gronkowiec złocisty oporny na metycylinę (MRSA) rozwinęła oporność na wiele antybiotyków, co czyni ją bardzo trudną do leczenia. Różne szczepy bakterii mają różne antygeny powierzchniowe, co oznacza, że ​​odpowiedź immunologiczna skuteczna przeciwko jednemu szczepowi może nie być skuteczna przeciwko innemu. W rezultacie gatunki bakterii nadal przeżywają i adaptują się.