Μηχανισμοί Μη Ειδικής Άμυνας
Δέρμα, βλεννογόνοι, φαγοκυττάρωση, φλεγμονή, πυρετός, ιντερφερόνες, συμπλήρωμα, προπερδίνη
Ένα αγκάθι σε τρύπησε. Σε λίγα λεπτά το σημείο κοκκινίζει, πρήζεται, ζεσταίνεται και πονά· αργότερα ίσως βγάλει πύον. Δεν είναι «χάλασμα» — είναι ο στρατός σου που μόλις κήρυξε πόλεμο. Και ο πυρετός, που σε κάνει να νιώθεις χάλια, είναι κι αυτός όπλο.
Δύο κριτήρια διάκρισης της άμυνας
Οι μηχανισμοί άμυνας διακρίνονται:
- με βάση τη θέση τους: εξωτερικοί – εσωτερικοί,
- με βάση τη δράση τους: μη ειδικοί (γενικευμένη δράση) – ειδικοί (εξειδικευμένη δράση).
Το αίμα, με τα έμμορφα συστατικά και τα συστατικά του πλάσματος, είναι ο βασικότερος παράγοντας οργάνωσης της άμυνας. Όλα τα κύτταρα της άμυνας προκύπτουν από τη διαφοροποίηση πολυδύναμων αιμοποιητικών κυττάρων του ερυθρού μυελού των οστών, κέντρου της αιμοποίησης. Θυμήσου τα λευκά αιμοσφαίρια από την Α΄ Λυκείου.
Βασικό χαρακτηριστικό της μη ειδικής άμυνας είναι ότι αντιμετωπίζει οποιονδήποτε παθογόνο μικροοργανισμό.
α. Μηχανισμοί που παρεμποδίζουν την είσοδο
Δέρμα: λόγω δομής και ουσιών που παράγει.
- Η κεράτινη στιβάδα (νεκρά κύτταρα της επιδερμίδας) είναι φραγμός.
- Ο ιδρώτας περιέχει γαλακτικό οξύ και λυσοζύμη (ένζυμο που διασπά το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων)· το σμήγμα περιέχει λιπαρά οξέα → δυσμενές χημικό περιβάλλον.
- Μη παθογόνοι μικροοργανισμοί της επιφάνειας ανταγωνίζονται τους παθογόνους.
Βλεννογόνοι:
- Η βλέννα παγιδεύει τους μικροοργανισμούς.
- Στην αναπνευστική οδό το βλεφαριδοφόρο επιθήλιο τους απομακρύνει.
- Στο στομάχι το υδροχλωρικό οξύ καταστρέφει τα περισσότερα μικρόβια της τροφής.
- Η λυσοζύμη υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες στα δάκρυα (επιπεφυκότας) και στο σάλιο (στοματική κοιλότητα).
Ποιο ένζυμο του ιδρώτα, των δακρύων και του σάλιου διασπά το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων;
β. Μηχανισμοί μετά την είσοδο
Αν ένα μικρόβιο περάσει τους φραγμούς (π.χ. από τραύμα), συναντά μια δεύτερη γραμμή μη ειδικής άμυνας:
i) Φαγοκυττάρωση. Τα φαγοκύτταρα είναι λευκά αιμοσφαίρια: ουδετερόφιλα και μονοκύτταρα· τα μονοκύτταρα διαφοροποιούνται σε μακροφάγα και εγκαθίστανται στους ιστούς. Τα μακροφάγα εγκλωβίζουν τον μικροοργανισμό, τον καταστρέφουν και εκθέτουν στην επιφάνειά τους τμήματά του — κάτι που εξυπηρετεί την ειδική άμυνα. Με φαγοκυττάρωση αντιμετωπίζονται και ορισμένοι ιοί.
ii) Φλεγμονώδης αντίδραση (φλεγμονή). Συμπτώματα: κοκκίνισμα, οίδημα, πόνος, τοπική αύξηση θερμοκρασίας.
- Πόνος: τραυματισμός απολήξεων νευρικών κυττάρων και δράση τοξινών.
- Κοκκίνισμα: τα αγγεία της περιοχής διαστέλλονται και συγκεντρώνεται περισσότερο αίμα.
- Το αίμα πήζει με πλέγμα πρωτεϊνικής σύστασης, το ινώδες, που σταματά την αιμορραγία και εμποδίζει την είσοδο άλλων μικροοργανισμών.
- Οίδημα: πλάσμα διαχέεται στους γύρω ιστούς· περιέχει αντιμικροβιακές ουσίες που καταστρέφουν μικρόβια ή ενεργοποιούν τη φαγοκυττάρωση.
- Χημικές ουσίες προσελκύουν φαγοκύτταρα στο σημείο.
- Νεκρά φαγοκύτταρα και νεκροί μικροοργανισμοί σχηματίζουν το πύον.
iii) Πυρετός. Σε γενικευμένη μικροβιακή μόλυνση η θερμοκρασία ανεβαίνει πάνω από τους 36,6 °C. Ο πυρετός εμποδίζει την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό των βακτηρίων· παρεμποδίζει τη λειτουργία των ενζύμων των κυττάρων, που στις ιώσεις αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των ιών· και ενισχύει τη δράση των φαγοκυττάρων.
iv) Ουσίες με αντιμικροβιακή δράση.
- Ιντερφερόνες (κατά των ιών): ένα κύτταρο που μολύνθηκε από ιό παράγει ιντερφερόνες, που απελευθερώνονται στο μεσοκυττάριο υγρό και απορροφώνται από γειτονικά υγιή κύτταρα. Εκεί ενεργοποιούν την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών που παρεμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό των ιών — ο ιός, ακόμα κι αν μπει, δεν πολλαπλασιάζεται.
- Συμπλήρωμα: ομάδα είκοσι πρωτεϊνών του ορού με αντιμικροβιακή δράση.
- Προπερδίνη: ομάδα τριών πρωτεϊνών του ορού που δρα μαζί με το συμπλήρωμα.
Η φλεγμονή έχει τέσσερα «σήματα», που οι αρχαίοι γιατροί τα έλεγαν στα λατινικά rubor, tumor, calor, dolor. Στα ελληνικά θυμήσου το αγκάθι στο δάχτυλο: «κόκκινο, πρησμένο, πονάει, καίει» — κοκκίνισμα, οίδημα, πόνος, τοπική αύξηση θερμοκρασίας.
Πώς προστατεύουν οι ιντερφερόνες τα υγιή κύτταρα;
Μέθοδος: ποιοι μηχανισμοί «παρακάμφθηκαν» και ποιοι ακολουθούν;
- Βρες από πού μπήκε το μικρόβιο (τραύμα δέρματος, βλεννογόνος, αίμα).
- Οι φραγμοί της πρώτης γραμμής σε εκείνο το σημείο έχουν παρακαμφθεί.
- Ακολουθεί η δεύτερη γραμμή: τοπικά φλεγμονή και φαγοκυττάρωση· σε γενικευμένη μόλυνση πυρετός· αν είναι ιός, και ιντερφερόνες.
- Τέλος ενεργοποιείται η ειδική άμυνα, με τη βοήθεια των μακροφάγων που εκθέτουν τμήματα του μικροβίου.
Άσκηση: Να εξηγήσεις πώς το δέρμα εμποδίζει την είσοδο των μικροβίων.
Λύση:
- Δομή: η κεράτινη στιβάδα από νεκρά κύτταρα της επιδερμίδας είναι φυσικός φραγμός.
- Χημικές ουσίες: ο ιδρώτας έχει γαλακτικό οξύ και λυσοζύμη, το σμήγμα λιπαρά οξέα — δυσμενές χημικό περιβάλλον.
- Ανταγωνισμός: μη παθογόνοι μικροοργανισμοί της επιφάνειας εμποδίζουν την εγκατάσταση των παθογόνων.
Άσκηση τύπου διαγωνίσματος: Ένα βακτήριο μπήκε στον οργανισμό από ένα τραύμα του δέρματος. (α) Ποιοι μηχανισμοί παρακάμφθηκαν; (β) Να περιγράψεις τα γεγονότα της φλεγμονώδους αντίδρασης που ακολουθεί. (γ) Πώς σχηματίζεται το πύον;
Λύση:
(α) Οι μηχανισμοί του δέρματος που παρεμποδίζουν την είσοδο (κεράτινη στιβάδα, ουσίες ιδρώτα και σμήγματος, μη παθογόνοι μικροοργανισμοί).
(β) Τα αγγεία της περιοχής διαστέλλονται (κοκκίνισμα, τοπική θερμότητα)· το αίμα πήζει με το ινώδες, που σταματά την αιμορραγία και την είσοδο άλλων μικροβίων· πλάσμα διαχέεται στους ιστούς (οίδημα) με αντιμικροβιακές ουσίες· χημικές ουσίες προσελκύουν φαγοκύτταρα, που καταστρέφουν τα βακτήρια· ο πόνος οφείλεται στον τραυματισμό νευρικών απολήξεων και στις τοξίνες.
(γ) Από νεκρά φαγοκύτταρα και νεκρούς μικροοργανισμούς, που σχηματίζουν παχύρρευστο κιτρινωπό υγρό.
Τη λυσοζύμη την ανακάλυψε το 1922 ο Αλεξάντερ Φλέμινγκ — ο ίδιος που αργότερα ανακάλυψε την πενικιλίνη. Την εντόπισε όταν μια σταγόνα από τη μύτη του, την ώρα που ήταν κρυωμένος, «διέλυσε» βακτήρια σε μια καλλιέργεια.
Ένας ιός μπαίνει στο αίμα από ένα τσίμπημα. Γράψε, με τη σειρά, ποιους μηχανισμούς μη ειδικής άμυνας περιμένεις να δράσουν εναντίον του και ποιος από αυτούς αφορά μόνο τους ιούς. Γιατί ο πυρετός βοηθά και σε ιώσεις, αφού οι ιοί δεν έχουν δικά τους ένζυμα;
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
Παρακάμφθηκε ο φραγμός του δέρματος. Ακολουθούν: φλεγμονή στο σημείο, φαγοκυττάρωση (αντιμετωπίζει και ορισμένους ιούς), πυρετός αν η μόλυνση γενικευτεί, ιντερφερόνες (μόνο για ιούς), και συμπλήρωμα/προπερδίνη.
Ο πυρετός παρεμποδίζει τη λειτουργία των ενζύμων των κυττάρων· αφού ο ιός πολλαπλασιάζεται με τα ένζυμα του ξενιστή, αναστέλλεται και ο πολλαπλασιασμός του. Επιπλέον ενισχύει τα φαγοκύτταρα.
Ποια κύτταρα διαφοροποιούνται σε μακροφάγα;
- Ο πυρετός είναι πάντα «εχθρός». Είναι μηχανισμός άμυνας: αναστέλλει βακτήρια και ιούς και ενισχύει τα φαγοκύτταρα.
- Οι ιντερφερόνες σκοτώνουν τον ιό. Προστατεύουν τα υγιή γειτονικά κύτταρα εμποδίζοντας τον πολλαπλασιασμό.
- Η φαγοκυττάρωση είναι ειδική άμυνα. Είναι μη ειδική — αλλά τα μακροφάγα «προετοιμάζουν» την ειδική, εκθέτοντας τμήματα του μικροβίου.
- Μη ειδική άμυνα: αντιμετωπίζει οποιοδήποτε μικρόβιο· όλα τα κύτταρα άμυνας από πολυδύναμα αιμοποιητικά κύτταρα του ερυθρού μυελού.
- Πρώτη γραμμή: δέρμα (κεράτινη στιβάδα, γαλακτικό οξύ, λυσοζύμη, λιπαρά οξέα) και βλεννογόνοι (βλέννα, βλεφαρίδες, HCl, λυσοζύμη).
- Φαγοκυττάρωση: ουδετερόφιλα, μονοκύτταρα → μακροφάγα (εκθέτουν τμήματα μικροβίου).
- Φλεγμονή: κοκκίνισμα, οίδημα, πόνος, θερμότητα· ινώδες, πύον. Πυρετός σε γενικευμένη μόλυνση.
- Ιντερφερόνες (ιοί), συμπλήρωμα (20 πρωτεΐνες), προπερδίνη (3 πρωτεΐνες).