Ειδική Άμυνα: Λεμφοκύτταρα & Αντισώματα
Ανοσία, αντιγόνο, εξειδίκευση και μνήμη, λεμφικά όργανα, Τ- και Β-λεμφοκύτταρα, δομή αντισώματος
Ανεμοβλογιά περνάς συνήθως μία φορά στη ζωή σου. Ο οργανισμός σου «θυμάται» τον εχθρό και, αν ξαναπεράσει, τον εξουδετερώνει πριν καν το καταλάβεις. Αυτή η μνήμη —και η ικανότητα να φτιάχνεις ένα «κλειδί» για κάθε «κλειδαριά»— είναι η ειδική άμυνα.
Ανοσία και αντιγόνο
Ανοσία είναι η ικανότητα του οργανισμού να αναγνωρίζει οποιαδήποτε ξένη ουσία και να αντιδρά παράγοντας εξειδικευμένα κύτταρα και κυτταρικά προϊόντα (π.χ. αντισώματα), ώστε να την εξουδετερώσει.
Αντιγόνο είναι η ξένη ουσία που προκαλεί την ανοσοβιολογική απόκριση: ολόκληρος μικροοργανισμός, τμήμα του ή τοξίνες του, αλλά και γύρη, φάρμακα, συστατικά τροφών, κύτταρα ή ορός από άλλα άτομα ή ζώα.
Τα δύο χαρακτηριστικά που ξεχωρίζουν την ειδική από τη μη ειδική άμυνα:
- Εξειδίκευση: τα προϊόντα της απόκρισης δρουν μόνο εναντίον της ουσίας που τα προκάλεσε.
- Μνήμη: ο οργανισμός «θυμάται» τα αντιγόνα και σε νέα έκθεση αντιδρά γρηγορότερα.
Το ανοσοβιολογικό σύστημα
- Πρωτογενή λεμφικά όργανα: μυελός των οστών και θύμος αδένας.
- Δευτερογενή λεμφικά όργανα: λεμφαδένες, σπλήνας, αμυγδαλές και ο λεμφικός ιστός κατά μήκος του γαστρεντερικού σωλήνα.
Τα κύτταρά του είναι κυρίως τα λεμφοκύτταρα (λευκά αιμοσφαίρια μικρά, στρογγυλά, με σφαιρικό πυρήνα), σε δύο κατηγορίες:
Τ-λεμφοκύτταρα: διαφοροποιούνται και ωριμάζουν στον θύμο αδένα.
- Βοηθητικά: ενεργοποιούνται από το τμήμα του αντιγόνου που εκθέτουν τα μακροφάγα και ενεργοποιούν Β-λεμφοκύτταρα ή άλλα Τ-λεμφοκύτταρα με ουσίες που εκκρίνουν.
- Κυτταροτοξικά: ενεργοποιούνται από τα βοηθητικά και καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα ή κύτταρα μολυσμένα από ιό.
- Μνήμης: ενεργοποιούνται αμέσως σε επόμενη έκθεση στο ίδιο αντιγόνο.
- Κατασταλτικά: σταματούν την απόκριση μετά την επιτυχή αντιμετώπιση του αντιγόνου.
Β-λεμφοκύτταρα: διαφοροποιούνται και ωριμάζουν στον μυελό των οστών. Φέρουν στην επιφάνειά τους ανοσοσφαιρίνες (αντισώματα) — υποδοχείς που αναγνωρίζουν ένα συγκεκριμένο αντιγόνο. Με τη σύνδεση διαιρούνται και δίνουν:
- πλασματοκύτταρα, που εκκρίνουν μεγάλες ποσότητες αντισωμάτων ίδιων με του αρχικού Β-λεμφοκυττάρου,
- Β-λεμφοκύτταρα μνήμης.
«Τ = Θύμος» (τα Τ-λεμφοκύτταρα ωριμάζουν στον θύμο — Thymus) και «Β = Bone marrow» (μυελός των οστών). Τα τέσσερα Τ: Βοηθητικά = ο διοικητής, Κυτταροτοξικά = οι κομάντος, Μνήμης = το αρχείο, Κατασταλτικά = αυτά που σφυρίζουν τη λήξη.
Πού διαφοροποιούνται και ωριμάζουν τα Τ-λεμφοκύτταρα;
Αντισώματα
Όπως κάθε κλειδί ανοίγει μία κλειδαριά, κάθε αντίσωμα συνδέεται εκλεκτικά με το αντιγόνο που προκάλεσε την παραγωγή του.
- Αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες: δύο βαριές (μεγάλες) και δύο ελαφριές (μικρές), ενωμένες με ομοιοπολικούς δεσμούς σε σχήμα Υ (σαν σφεντόνα).
- Μεταβλητή περιοχή: συνδέεται με το αντιγόνο· το σχήμα της, που οφείλεται στην αλληλουχία των αμινοξέων, καθορίζει με ποιο αντιγόνο συνδέεται.
- Σταθερή περιοχή: ίδια σε όλα τα αντισώματα.
Η σύνδεση αντιγόνου–αντισώματος έχει ως αποτέλεσμα:
- την εξουδετέρωση του μικροοργανισμού,
- την αδρανοποίηση των τοξινών,
- την αναγνώριση του μικροοργανισμού από τα μακροφάγα για την ολοκληρωτική του καταστροφή.
Ποια περιοχή του αντισώματος καθορίζει με ποιο αντιγόνο θα συνδεθεί;
Μέθοδος: αναγνώριση κυττάρου της ειδικής άμυνας
- Πού ωρίμασε; Θύμος → Τ· μυελός → Β.
- Τι κάνει; Ενεργοποιεί άλλα → βοηθητικό Τ· σκοτώνει κύτταρα-στόχους → κυτταροτοξικό Τ· σταματά την απόκριση → κατασταλτικό Τ· εκκρίνει αντισώματα → πλασματοκύτταρο.
- Δρα σε δεύτερη έκθεση; → κύτταρο μνήμης (Τ ή Β).
Άσκηση: Να αναφέρεις τα πρωτογενή και τα δευτερογενή λεμφικά όργανα.
Λύση:
Πρωτογενή: μυελός των οστών, θύμος αδένας (εκεί ωριμάζουν τα λεμφοκύτταρα). Δευτερογενή: λεμφαδένες, σπλήνας, αμυγδαλές και ο λεμφικός ιστός κατά μήκος του γαστρεντερικού σωλήνα.
Άσκηση τύπου διαγωνίσματος: (α) Ποια είναι τα δύο χαρακτηριστικά της ειδικής άμυνας; (β) Να περιγράψεις τη δομή ενός αντισώματος. (γ) Ποια είναι τα αποτελέσματα της σύνδεσης αντιγόνου–αντισώματος;
Λύση:
(α) Εξειδίκευση (τα προϊόντα δρουν μόνο εναντίον της ουσίας που τα προκάλεσε) και μνήμη (γρηγορότερη αντίδραση σε επόμενη έκθεση).
(β) Τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, δύο βαριές και δύο ελαφριές, ενωμένες με ομοιοπολικούς δεσμούς σε σχήμα Υ. Η μεταβλητή περιοχή συνδέεται με το αντιγόνο· η σταθερή είναι ίδια σε όλα.
(γ) Εξουδετέρωση του μικροοργανισμού, αδρανοποίηση των τοξινών, αναγνώριση από τα μακροφάγα για ολοκληρωτική καταστροφή.
Ο θύμος αδένας είναι σχετικά μεγάλος στα παιδιά και μετά την εφηβεία ατροφεί σταδιακά, αντικαθιστάμενος σε μεγάλο βαθμό από λίπος. Για πολλά χρόνια οι γιατροί τον θεωρούσαν άχρηστο όργανο — μέχρι που τη δεκαετία του 1960 φάνηκε ότι εκεί «εκπαιδεύονται» τα Τ-λεμφοκύτταρα.
Ένα αντίσωμα σχήματος Υ έχει δύο «βραχίονες», καθένας με μια μεταβλητή περιοχή. (α) Πόσα μόρια αντιγόνου μπορεί να δεσμεύσει ταυτόχρονα; (β) Αν πολλά αντισώματα συνδεθούν με πολλά βακτήρια, τι μορφή θα πάρει το σύνολο και πώς αυτό διευκολύνει τα μακροφάγα; (γ) Γιατί ένα αντίσωμα κατά του ιού της ιλαράς δεν προστατεύει από τον ιό της ανεμοβλογιάς;
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
(α) Δύο — μία σε κάθε μεταβλητή περιοχή (ένα αντίσωμα μπορεί να συνδεθεί με περισσότερα από ένα αντιγόνα).
(β) Ένα πλέγμα από αντισώματα και βακτήρια, που «κολλούν» μεταξύ τους· τα βακτήρια ακινητοποιούνται και αναγνωρίζονται ευκολότερα από τα μακροφάγα.
(γ) Λόγω της εξειδίκευσης: η μεταβλητή περιοχή του ταιριάζει μόνο στο αντιγόνο της ιλαράς, όπως ένα κλειδί σε μία κλειδαριά.
Ποια κύτταρα σταματούν την ανοσοβιολογική απόκριση μετά την επιτυχή αντιμετώπιση του αντιγόνου;
- Τ και Β ωριμάζουν στο ίδιο όργανο. Τ → θύμος, Β → μυελός των οστών.
- Τα Β-λεμφοκύτταρα εκκρίνουν τα αντισώματα. Τα εκκρίνουν σε μεγάλες ποσότητες τα πλασματοκύτταρα, που προέρχονται από αυτά.
- Η σταθερή περιοχή αναγνωρίζει το αντιγόνο. Το αναγνωρίζει η μεταβλητή.
- Αντιγόνο = μόνο μικρόβιο. Και γύρη, φάρμακα, τροφές, ξένα κύτταρα ή ορός.
- Ανοσία: αναγνώριση ξένων ουσιών (αντιγόνων) και εξουδετέρωσή τους· χαρακτηριστικά: εξειδίκευση και μνήμη.
- Πρωτογενή λεμφικά όργανα: μυελός, θύμος· δευτερογενή: λεμφαδένες, σπλήνας, αμυγδαλές, λεμφικός ιστός εντέρου.
- Τ-λεμφοκύτταρα (θύμος): βοηθητικά, κυτταροτοξικά, μνήμης, κατασταλτικά.
- Β-λεμφοκύτταρα (μυελός): → πλασματοκύτταρα (αντισώματα) και Β μνήμης.
- Αντίσωμα: 2 βαριές + 2 ελαφριές αλυσίδες, σχήμα Υ, μεταβλητή και σταθερή περιοχή.