Artykuł jest częścią publikacji pochodzącej z nowej serii Biblioteki Gazety Wyborczej pt.: Wielka Encyklopedia Medyczna, którą nabyć można w Kulturalnym Sklepie lub w każdą środę w kiosku
Mechanizmy wywołujące wzrost odporności były dogłębnie studiowane, dzięki czemu odkryto, że odporność na pewne choroby jest zjawiskiem wyjątkowym i złożonym. Organizm jest wyposażony w liczne skomplikowane mechanizmy chroniące go przed szkodliwymi czynnikami pochodzącymi ze środowiska. Działają one na tyle skutecznie, że sprawiają, iż organizm człowieka może pozostać zdrowy nawet w warunkach, w których eksponowany jest na działanie czynników chorobotwórczych. Słowo "immunologia", czyli nauka o odporności, wraz z terminami z nim związanymi, przyjęło szersze znaczenie. W odniesieniu do organizmu ludzkiego określa zdolność przeciwstawiania się zagrożeniom ze strony czynników chorobotwórczych - dotyczy więc obrony organizmu i mechanizmów, które nią sterują.
Istnieją dwie podstawowe linie tej obrony. Pierwsza z nich zwana jest odpornością naturalną lub wrodzoną. Ma za zadanie uniemożliwić przenikanie do ciała mikroorganizmów i innych ciał obcych oraz niszczyć te, którym udało się przedostać do organizmu. W organizmie funkcjonują struktury, substancje i komórki, które - jeśli spotkają się z zagrożeniem - reagują w sposób automatyczny, gdyż każdy element systemu odpornościowego wykonuje przypisane mu czynności, odpowiadając na zagrożenie według niezmiennego, powtarzalnego schematu. Taki rodzaj odporności, mimo szybkiego działania, ma ograniczoną skuteczność.
Drugą linią obrony jest odporność nabyta, zwana też przystosowawczą. Skierowana jest ona przeciwko konkretnemu czynnikowi chorobotwórczemu i wykształcana dopiero po kontakcie z nim. Jeśli taka odporność zostanie wytworzona, to kolejny kontakt z czynnikiem chorobotwórczym nie jest groźny. Informacja o cechach charakterystycznych danego ciała obcego jest przechowywana w komórkach pamięci i może być szybko użyta po ponownym kontakcie z danym czynnikiem chorobotwórczym. Odporność nabyta działa wolniej niż naturalna (wymaga dni, a nawet tygodni), jest jednak bardziej skuteczna.
Odporność naturalna
Pierwszą barierą odporności wrodzonej, która chroni przed przenikaniem drobnoustrojów, wirusów i innych ciał obcych, jest > skóra, czyli ochronny narząd o określonej grubości. Skóra pokryta jest cienką warstwą łoju (łój), czyli produktu gruczołów łojowych, który zawiera m.in. lotne kwasy tłuszczowe działające bakteriobójczo. Ponadto poszczególne gruczoły skóry (potowe gruczoły) wydzielają pot, który zawiera substancje zdolne unieszkodliwić wiele bakterii. Śluzówka, czyli błona wyściełająca jamy organizmu, jest bardzo cienka i mniej wytrzymała niż skóra. Gruczoły występujące w śluzówce produkują śluz, pokrywający śluzówkę, tak jak łój pokrywa skórę. Śluz, dzięki swojej lepkości, posiada zdolność unieruchamiania drobnoustrojów. Ponadto jest on regularnie usuwany (połykany lub wydalany). Śluzówka jest systematycznie nawilżana płynami (takimi jak ślina czy łzy), zawierającymi różne substancje bakteriobójcze (najbardziej znaną spośród nich jest lizozym).
Jeśli drobnoustrojom uda się przedostać do tkanek, napotykają one na inne elementy układu odpornościowego, czyli kolejne struktury zdolne unieszkodliwić ciało obce - najczęściej są to agresywne komórki. Należą do nich krążące we krwi monocyty, które po przejściu do tkanek stają się makrofagami, oraz granulocyty obojętnochłonne (leukocyty). Komórki te, jeśli napotkają w organizmie drobnoustroje lub inne ciała obce, fagocytują je (zależy to jednak od ich rozmiaru), czyli wchłaniają je do swojego wnętrza, gdzie są one następnie niszczone przez enzymy i inne substancje chemiczne. W ciągu kilku godzin większość drobnoustrojów może zostać w ten sposób zniszczona.
Kolejnym środkiem obronnym odporności wrodzonej jest dopełniacz, który stanowi około dwudziestu białek krążących we krwi. Jego aktywacja polega na licznych enzymatycznych i nieenzymatycznych reakcjach o charakterze kaskadowym. Jeśli pierwsze z nich napotka na pewną cząsteczkę (np. obecną na powierzchni grzyba, bakterii itp.), reszta odpowiednio się modyfikuje. Takiej serii zmian (zwanej aktywacją dopełniacza) towarzyszy powstanie odpowiedniej ilości związku chemicznego, który ma zniszczyć ciało obce, nawet to bardzo odporne. Istotne znaczenie mają dwa zjawiska. Po pierwsze, dopełniacz lepiej aktywuje się w obecności pewnych białek, które pochodzą z odporności nabytej, czyli z przeciwciał (immunoglobuliny). Po drugie, aktywacja dopełniacza jest procesem wysokoenergetycznym, toteż często niszczy nie tylko drobnoustroje, które wtargnęły do organizmu, ale i zdrowe komórki najbliższe miejscu, w którym odbywa się walka ze szkodliwymi czynnikami.
Odporność nabyta
Odporność nabyta jest skuteczniejsza od odporności wrodzonej i opiera się na czterech funkcjach:
1) kontroli cząsteczek występujących w organizmie i rozpoznaniu, które z nich są obce, a więc potencjalnie szkodliwe; cząsteczki te zwane są antygenami; termin ten oznacza strukturę, która wywołuje reakcję względem siebie samej; antygenem jest każda cząsteczka, która wywołuje syntezę przeciwciał; taka synteza ma na celu zniszczenie antygenu i odbywa się w miejscu, w którym antygeny się znajdują;
2) mobilizacji sił niezbędnych do walki z zagrożeniem i unieszkodliwienia go; charakter tej mobilizacji zależy od szeregu zmiennych czynników, w tym od zakresu jakościowego i ilościowego atakujących organizm drobnoustrojów;
3) rozpoczęciu ataku, który ma za zadanie wyeliminowanie szkodliwych drobnoustrojów;
4) zapamiętanie danego antygenu.
Rozpoznanie antygenów . Jest funkcją kluczową dla skutecznego działania układu odpornościowego. Rozpoznanie następuje jeszcze przed podjęciem kolejnych kroków na drodze walki z zagrożeniem. Antygeny są prawie zawsze strukturami bardzo podobnymi do tych, które wchodzą w skład organizmu ludzkiego. Kluczowym zagadnieniem jest odróżnianie przez układ odpornościowy antygenu (będącego np. białkiem drobnoustroju) od ogromnej liczby białek, stanowiących część organizmu.
Układ odpornościowy używa dwóch rodzajów współdziałających komórek. Pierwsze z nich, komórki pomocnicze, wyłapują kontrolne próbki podejrzanych struktur, badają je i przekazują komórkom drugiego typu, zwanym limfocytami. Przekazanie odbywa się poprzez ekspozycję antygenu w stronę specjalnej struktury, zwanej głównym układem zgodności tkankowej (ang. major histocompatibility complex, MHC), która wystaje z powierzchni komórki pomocniczej. Antygen przekazywany jest limfocytowi za pomocą kompleksu MHC: limfocyty T CD4+, których funkcją jest rozpoznawanie, zbliżają się do kompleksu MHC, z powierzchni którego wystają struktury zwane receptorem antygenu. Każdy limfocyt posiada receptor, którego zadaniem jest rozpoznanie jednego antygenu, poprzez stworzenie fizycznego połączenia z kompleksem MHC. Wiele limfocytów może bez reakcji przepłynąć obok danego antygenu. Wcześniej czy później jednak pojawi się limfocyt zaprogramowany na rozpoznanie danego antygenu; wówczas następują wszystkie uprzednio wspomniane reakcje.
Opisany wyżej proces to główny model rozpoznawania antygenów. Istnieje jednak również inny sposób, mniej istotny dla funkcjonowania układu odpornościowego, który zostanie przedstawiony w części poświęconej limfocytom B.
Dwa mechanizmy pozwalają organizmowi uniknąć błędnego rozpoznania antygenów. Pierwszy z nich polega na rozpoznawaniu antygenu przez limfocyty T tylko wówczas, kiedy obecny jest on na strukturze tworzącej układ MHC, który ma cechy charakterystyczne przypisane konkretnej osobie. Pozwala to zapobiegać przypadkowym rozpoznaniom, które mogłyby być bardzo niebezpieczne. Drugi mechanizm związany jest z dojrzewaniem limfocytów T CD4+. Komórki te powstają w szpiku kostnym, lecz w pewnym momencie swego rozwoju muszą się przenieść do grasicy, która jest umiejscowiona w klatce piersiowej, za mostkiem. Tam każda poszczególna komórka jest sprawdzana - jeśli receptor którejś z komórek reaguje na substancje będące częścią organizmu, jest ona natychmiast likwidowana. Dzięki temu układ odpornościowy nie reaguje na: komórki budujące organizm (nazywa się to działaniem przeciwko autoantygenowi); substancje, które organizm napotkał w życiu płodowym lub w czasie wczesnego dzieciństwa, ucząc się je tolerować; substancje mające cząsteczki wyjątkowo małe lub o cechach charakterystycznych, których układ odpornościowy nie potrafi przeanalizować (ma to miejsce, kiedy substancja zbudowana jest z bardzo małych cząsteczek, np. w przypadku różnych cukrów, metali, niektórych włókien tekstylnych, polimerów itd.).
Struktura układu odpornościowego
Aby odporność nabyta mogła realizować swoje zadania, organizm wykorzystuje szereg jednostek funkcjonalnych, których struktura tworzy układ odpornościowy. Jest on zbudowany z miliardów komórek, które częściowo są rozproszone wewnątrz innych organów lub tkanek, a częściowo pogrupowane w większe lub mniejsze skupiska, tworząc narządy limfatyczne.
Naczynia limfatyczne są podobne do żył, choć delikatniejsze i o cieńszych ścianach. Naczynia te, obecne w całym organizmie, rozpoczynają się ślepo w peryferycznych częściach ciała (np. w palcach rąk i nóg) i łącząc się ze sobą, kierują w stronę klatki piersiowej. Są one prawie niezauważalne, ponieważ zawierają limfę (chłonka), będącą jasnym płynem tworzącym się w obwodowych częściach ciała i przemieszczającym się w kierunku klatki piersiowej, gdzie dwa przewody limfatyczne, które stanowią połączenie wszystkich małych naczyń, uchodzą do dwóch dużych żył. Dzięki temu limfa krąży stale, choć bardzo powoli. Powstawszy w różnych organach i tkankach obwodowych, kieruje się następnie w stronę klatki piersiowej, gdzie przechodzi do krwi, wraz z którą jest rozprowadzana do peryferyjnych części ciała. Wzdłuż przebiegu naczyń limfatycznych umiejscowione są narządy limfatyczne, czyli liczne węzły chłonne (chłonne węzły), jak również inne podobne struktury umiejscowione w wątrobie, płucach, jelitach, migdałkach itd. Wyróżnia się również większe narządy limfatyczne, takie jak śledziona, grasica i szpik kostny.
Funkcjonowanie układu odpornościowego
Niewielkie zespoły limfocytów (limfocyty) i monocytów (monocyty), czyli komórek odpornościowych działających samodzielnie, występują przez pewien czas w obwodowych obszarach ciała (jak ręka, ucho, wątroba). Następnie przekraczają ściany lokalnych naczyń limfatycznych i przedostają się na zewnątrz, pozwalając, aby limfa dostała się do klatki piersiowej. Na tej drodze napotykają na narządy limfatyczne. W efekcie zespoły limfocytów i monocytów kontrolują przez jakiś czas określony obszar. Jeśli napotkają wówczas na drobnoustroje lub wirusy, wychwytują je. Następnie przenikają do naczyń limfatycznych i docierają do jednego lub kilku organów limfatycznych, gdzie oczekują na inne komórki. Podejmowane są tam działania niezbędne do wytworzenia odpowiedniego środka zaradczego (przeciwbakteryjnego lub przeciwwirusowego). Reakcja, która zostaje aktywowana w organach limfatycznych, często uwidacznia się jako powiększenie węzłów chłonnych, któremu w niektórych przypadkach towarzyszy ból węzłów chłonnych, umiejscowionych w sąsiedztwie miejsca zakażenia (jeśli znajduje się ono np. w pobliżu ręki, puchną wówczas węzły chłonne znajdujące się na łokciu, ale także te w okolicach pachy).
Właściwości komórek odpornościowych
Wszystkie komórki należące do układu odpornościowego powstają z jednego klonu macierzystego umiejscowionego w szpiku kostnym. Klon macierzysty (zwany stem cells, czyli komórkami macierzystymi) wytwarza duże ilości komórek siostrzanych, które w trakcie procesu dojrzewania różnicują się między sobą. Z pierwotnego szczepu komórek macierzystych powstają różnorodne typy komórek pochodnych, które przemieszczają się do różnych organów układu. Każdy rodzaj komórek jest wyposażony w swoiste cechy. Synteza przeciwciał zawdzięcza swoją sprawność współpracy różnych typów komunikujących się ze sobą komórek, które zdolne są do produkcji ściśle określonych substancji zwanych cytokinami. Część komórek posiada ponadto receptory odpowiedzialne za rozpoznanie antygenów.
Receptory . Są to pęcherzyki zbudowane z podwójnej błony lipidowej otaczającej cytoplazmę, która zawiera duże ilości struktur zdolnych do przeprowadzania różnych reakcji chemicznych, mogących zniszczyć lub wytworzyć dane substancje. W błonie komórkowej znajdują się receptory, będące wyspecjalizowanymi strukturami białkowymi wystającymi z jej powierzchni. Każdy receptor składa się z jednego lub kilku białek o charakterystycznej budowie oraz posiada wgłębienie doskonale pasujące do kształtu innej cząsteczki (hormonu, cukru, kwasu tłuszczowego itd.). Przyjmuje się, że połączenie między receptorem a pasującą do niego cząsteczką jest podobne do połączenia typu zamek-klucz. Kiedy dana cząsteczka (np. hormon) znajdzie się w płynie otaczającym komórkę i zablokuje we wgłębieniu receptora, wówczas receptor aktywuje się i stymuluje jedną ze struktur znajdujących się w komórce do wykonania przypisanego zadania: produkcji, zniszczenia lub przekształcenia określonej substancji. Ze względu na to, że każdy receptor wchodzi w reakcje wyłącznie z jedną substancją, mówi się o nim, że jest receptorem danej substancji.
Receptory cytokiny . Dołączone do receptorów komórki układu odpornościowego podporządkowane innym komórkom organizmu. Posiadają receptory wrażliwe na określony typ cząsteczek, zwanych cytokinami. Wyróżnia się przynajmniej 100 substancji produkowanych przez różne komórki układu, których działanie opiera się na oddziaływaniu na inne komórki układu odpornościowego (te wyposażone w receptory wrażliwe na cytokiny), tak by wykonywały one lub nie wykonywały określonych czynności albo produkowały inne cytokiny. Przykładowo: cytokina interleukina 1 (IL-1), produkowana przez różne komórki układu, pobudza monocyty do zbliżenia się do miejsca, w którym IL-1 występuje, i do wytworzenia następnej IL-1. Jeśli w węźle chłonnym pierwsza komórka zostanie aktywowana do produkcji i wydzielania IL-1, niedługo po tym monocyty (i inne pobliskie komórki) rozpoczną produkcję IL-1, trwającą aż do pojawienia się wystarczającej jej ilości w danym obszarze. Niektóre cytokiny zmuszają komórki układu do wystawienia z błony i uaktywnienia innych receptorów, które wcześniej były w stanie uśpienia. Inne cytokiny, w szczególności IL-2, zmuszają określone komórki (głównie limfocyty T cytotoksyczne oraz NK) do namnażania się, przyczyniając się tym samym do powstawania nowych komórek, identycznych jak komórka matka. Ten ostatni mechanizm jest niezwykle istotny, ponieważ dzięki niemu komórki o określonych cechach mogą szybko się namnażać. Zjawisko, zwane ekspansją klonalną, jest jednym z najważniejszych środków budujących odporność.
Receptory antygenu . Należą do dwóch typów limfocytów: T i B. Limfocyty T rozpoznają wyłącznie antygeny, które zostały im przedstawione w kompleksie MHC. Limfocyty B stanowią drugą grupę limfocytów, zbudowane są tylko z jednego białka - immunoglobuliny. Należy uściślić, że:
1) każdy limfocyt posiada kilka receptorów zdolnych do reakcji wyłącznie z jednym antygenem, np. jedynie z pewnym fragmentem błony białka, która tworzy ciało pałeczek duru brzusznego;
2) właściwość antygenów nie wynika z ich składu chemicznego, ale ze zdolności reagowania z receptorami antygenów, która daje początek reakcji odpornościowej;
3) cząsteczki, o ile nie są bardzo małe albo bardzo duże, zachowują się podobnie jak antygeny. Antygeny mogą mieć różnorodny skład chemiczny: czasami są to cukry lub tłuszcze, zazwyczaj zbudowane są jednak z białek (> białka) lub ich części. Antygeny są najważniejszymi elementami budowy drobnoustrojów, wirusów, grzybów, pierwotniaków i pasożytów powodujących choroby, jak również toksycznych cząsteczek i wielu substancji trujących. Dlatego wszystkie istniejące w przyrodzie, najbardziej powszechne i najważniejsze, czynniki zagrażające organizmowi człowieka są antygenami. Nie są nimi natomiast struktury, które tworzą autoantygeny.
Autoantygeny mogą być tworzone wyłącznie przez zdrowe komórki. Jeśli komórki organizmu uległy modyfikacji, organizm rozpoznaje takie komórki jako nieautoantygeny i próbuje je wyeliminować. Ma to znaczenie dla komórek martwych lub zniszczonych w wyniku choroby, jak również dla komórek mutujących się w komórki nowotworowe. Ponadto organizm rozpoznaje jako nieautoantygeny narządy, które zostały przeszczepione z innego organizmu, chyba że były to narządy bliźniąt jednojajowych.
Komórki układu odpornościowego
Komórki tworzące układ odpornościowy różnią się kształtem, rozmiarem i miejscem występowania, jak również funkcjami, które pełnią.
Granulocyty obojętnochłonne . Stanowią najliczniejszą grupę wśród białych krwinek (leukocyty). Krążą one wraz z krwią, z łatwością mogą przenikać z naczyń krwionośnych do tkanek, w których wystąpiło ognisko zapalne. Dochodzi do tego, kiedy inne komórki układu odpornościowego wydzielają substancje chemotaktyczne, które przyciągają białe krwinki. Granulocyty aktywują się w obecności różnorodnych niezidentyfikowanych substancji - fagocytują je, wydzielając przy tym związki unieszkodliwiające owe nieznane substancje. Ponadto w momencie, kiedy znajdują się w pobliżu obcego ciała, które zaatakowało już przeciwciała, granulocyty aktywują dopełniacz.
Grupy komórek pomocniczych . Grupy składające się z monocytów, krążących wraz z krwią, makrofagów i kilku innych rodzajów komórek znajdujących się w tkankach (m.in. komórek dendrytycznych). Podobnie jak granulocyty obojętnochłonne, komórki pomocnicze aktywują się w obecności różnych substancji obcego pochodzenia, fagocytują je i niszczą. Ponadto mają wyjątkową podatność do uwalniania cytokin, niemniej ich główna rola sprowadza się do "przedstawiania antygenu". Komórki te podczas wchłaniania drobnoustrojów rozkładają je na mniejsze elementy. Część z nich jest niszczona, a reszta zostaje przygotowana [proces ten nosi nazwę przetworzenia (processing)] w taki sposób, aby mogła zostać przedstawiona receptorom antygenów. Fragment pełniący funkcję antygenu zostaje umiejscowiony na szczycie zespołu MHCII, który wysuwa się na powierzchnię komórki tej grupy. Antygen jest prezentowany receptorom antygenu limfocytu T; z tego powodu komórki pobudzające komórki pomocnicze (T-helpers) nazywane są również APC, czyli komórkami prezentującymi antygen (antigen-presenting cells). Istnieją dwa typy MHC: MHC klasy I oraz klasy II. Oba typy mają za zadanie odpowiednio prezentować antygen receptorom występującym na dwóch rodzajach limfocytów T, czyli T CD4+ i T CD8+. Będące białkami kompleksy MHC znacznie się od siebie różnią u poszczególnych osób. Różnice te są większe niż w odniesieniu do pozostałych komórek organizmu. Dlatego też w przypadku przeszczepu układ odpornościowy organizmu otrzymującego nowy organ rozpoznaje MHC dawcy jako antygeny i rozpoczyna przeciwko niemu reakcję odpornościową, zwaną odrzuceniem.
Limfocyty . Niewielkich rozmiarów komórki, krążące we krwi lub przebywające w narządach limfatycznych. Długość ich życia może wynieść nawet kilkadziesiąt lat. Choć pod mikroskopem wydają się identyczne, w rzeczywistości jednak istnieją różne populacje limfocytów pełniących odmienne funkcje. Do głównych populacji limfocytów należą:
1) limfocyty B, które produkują przeciwciała;
2) limfocyty T, które dojrzewają w grasicy, tam też podlegają selekcji na podstawie rozpoznawania antygenów i nieautoantygenów;
3) komórki NK (natural killer), są nieco większe od innych, unicestwiają drobnoustroje oraz komórki nowotworowe.
Limfocyty B . Posiadają na swojej powierzchni receptory, będące białkami wykrywającymi antygeny, czyli immunoglobulinę. Receptory są w stanie rozpoznać antygen bez pomocy kompleksu MHC. Wystarczy, że antygen znajdzie się w ich pobliżu. Jest jednak większe ryzyko, że reakcja odpornościowa będzie zbyt częsta i zbyt intensywna. By uniknąć takiego ryzyka, synteza przeciwciał, która następuje po rozpoznaniu, rozpoczyna się tylko wtedy, gdy limfocyt B zostanie pobudzony odpowiednią cytokiną. Odbywa się to dzięki subpopulacji limfocytów Th (T-helpers). Jeżeli nie nastąpiło wcześniejsze rozpoznanie intruza przez limfocyty T, rozpoznanie antygenu przez limfocyty B odbywa się bez konsekwencji. Kiedy limfocyt B spotyka jedyny antygen, który może rozpoznać, komórka (w obecności limfocytów Th) aktywuje się i zaczyna produkować dużą ilość białka identycznego jak to w receptorze antygenu. Białka te, zwane immunoglobulinami, odrywają się od limfocytu i rozprzestrzeniają we krwi i w tkankach. Immunoglobuliny, w stosunku do antygenów, z którymi próbują się połączyć, zachowują się podobnie jak przeciwciała. Dzieje się tak dlatego, że receptor dla antygenu A ma wgłębienie pasujące do A na zasadzie zamek-klucz. Takie samo wgłębienie posiadają przeciwciała (które są identyczne jak receptory), dlatego też, jeśli napotkają na A, trwale się z nim łączą. W praktyce dzieje się tak, że jeśli drobnoustroje dostaną się do krwi osoby, która posiada wiele przeciwciał skierowanych wobec antygenów tych drobnoustrojów, to w ciągu kilku minut przeciwciało przyłączy się w sposób trwały do powierzchni drobnoustroju, co z kolei aktywuje granulocyty obojętnochłonne, monocyty oraz układ dopełniacza.
Należy dodać, że:
1) limfocyty B, które napotkały na antygen, dla którego są stworzone (mowa o antygenie swoistym), poza produkcją przeciwciał, dodatkowo jeszcze mnożą się. Dlatego, jeśli limfocyt swoisty dla antygenu pałeczki duru brzusznego napotka taką pałeczkę, w ciągu kilku dni limfocyty przeciwko durowi brzusznemu namnażają się (ekspansja klonalna);
2) w trakcie proliferacji, stopniowo produkowane immunoglobuliny modyfikują się, nie pod względem ich specyfiki, ale pod względem innych właściwości. Stąd, jeśli na początku choroby limfocyty produkują immunoglobulinę M, z czasem zaczynają produkować bardziej skuteczną immunoglobulinę G (wyróżnia się 5 rodzajów immunoglobuliny: M, G, A, D i E);
3) kiedy osoba po raz pierwszy ma kontakt z drobnoustrojem Q, potrzeba kilku dni, aby wyprodukować znaczną liczbę przeciwciał anty-Q, ponieważ liczba limfocytów B i T dla Q jest ograniczona. Jeśli jednak kontakt ten się powtórzy, chory jest w stanie wytworzyć w krótkim czasie dużą liczbę, lepszej jakości przeciwciał anty-Q, ponieważ w przeważającej części przeciwciała są immunoglobuliną G. Warunkiem jest, żeby zapas limfocytów anty-Q zwiększył się po pierwszym zetknięciu z Q. Po pierwszym kontakcie w organizmie pojawiają się limfocyty anty-Q, zwane limfocytami pamięci, które mają zdolność przetrwania przez wiele lat. Dzięki ich obecności na wiele chorób dany organizm zapada tylko raz w życiu. Podobne działanie wzmacniają także szczepionki (> szczepionka). Ze względu na to, że osoba dorosła napotyka w ciągu swojego życia na wiele antygenów, w jej organizmie znajduje się wiele immunoglobulin przeciwko różnym antygenom, z którymi miała ona kontakt. Osoba dorosła posiada średnio 40 g immunoglobulin w każdym litrze krwi.
Limfocyty T . Stanowią ok. 70% wszystkich limfocytów; dzielą się na dwie podstawowe grupy: T CD4+ i T CD8+. Ich nazwy pochodzą od receptorów określanych odpowiednio mianem CD4 i CD8. Cząsteczki te biorą udział w rozpoznawaniu antygenów i warunkują kolejne działania komórki. T CD4+, oprócz rozpoznawania antygenów związanych z kompleksem MHC II klasy, produkują liczne cytokiny, czym stymulują aktywację innych elementów układu odpornościowego. Dlatego nazywane są też limfocytami Th, ponieważ przyczyniają się do uzyskania w organizmie odpowiedzi immunologicznej. Ich znaczenie jest szczególnie widoczne u chorych na > AIDS, którzy czują się dobrze do chwili, kiedy liczba T CD4+ jest duża, natomiast stan ich drastycznie pogarsza się, kiedy liczba limfocytów spada. Limfocyty T CD8+ pełnią specjalną funkcję, ponieważ rozpoznają antygeny, kiedy te są związane z kompleksami MHC I klasy (w większości przypadków chodzi o antygeny wirusowe), oraz niszczą komórki organizmu zawierające takie antygeny. Noszą one nazwę limfocytów cytotoksycznych. Sytuacja komplikuje się, kiedy część T CD8+ bierze udział w tworzeniu zbyt silnej reakcji odpornościowej prowadzącej do autoagresji.
Odporność - schematy ataku
Organizm atakuje różne czynniki chorobowe, które do niego wtargnęły, w odmienny sposób, w zależności od ich właściwości. Poniżej przedstawiono - w sposób schematyczny - co dzieje się w dwóch typowych przypadkach.
Pierwszy przypadek: bakterie
Przykład: pałeczka okrężnicy, wywołująca infekcje dróg moczowych, jelita i innych narządów. Kiedy bakterie penetrują tkanki, są atakowane przez monocyty i neutrofile, które zabijają część z nich, jednak niewystarczającą, ponieważ bakterie szybko się namnażają. Kilka z nich jest wchłanianych przez patrolujący monocyt, który dociera do węzła chłonnego i przedstawia części bakterii - jako antygeny - limfocytom T CD4+. Te rozpoznają antygen i:
1) wydzielają cytokiny, które sprawiają, że monocyty i neutrofile są bardziej agresywne;
2) pobudzają limfocyty B, które także rozpoznają antygen.
Limfocyty B, przeznaczone dla tego antygenu, namnażają się, zwiększając w ten sposób swoją liczebność, i wytwarzają przeciwciała antybakteryjne, które znacznie ułatwiają pracę monocytów i neutrofili. Ponadto tworzą się limfocyty pamięci. Wszystkie bakterie są unicestwiane. Jeśli ten sam gatunek bakterii zaatakuje organizm po raz kolejny, spotka się z zachowaniami obronnymi już raz zastosowanymi: gotowymi przeciwciałami i dużą liczbą limfocytów, przeznaczonych do walki z bakterią Escherichia. Korzyści z tego typu zachowań organizmu są znane wielu podróżnikom, którzy - zwiedzając kraje, w których poziom higieny jest niedostateczny - są dość często ofiarami zapalenia żołądka i jelit, w odróżnieniu od populacji lokalnej, która bez konsekwencji pije skażoną wodę, ponieważ jest uodporniona, dzięki uprzedniemu zetknięciu się z drobnoustrojami.
Drugi przypadek: wirusy
Zaatakowanie przez wirusy wywołuje dwa typy reakcji. Pierwsza jest podobna do reakcji na infekcje bakteryjne i powoduje wytwarzanie się cytokin i przeciwciał. Te ostatnie zaczynają działać masowo dopiero po kilku tygodniach - zbyt późno, aby uczestniczyć w walce przeciwko chorobie. Są za to użyteczne w celu zapobieżenia ewentualnemu drugiemu zakażeniu przez ten sam wirus.
Druga reakcja jest całkowicie odmienna. Zachodzi ona w momencie, gdy wirusy nie pozostają poza komórkami przez dłuższy czas, ale penetrują je i namnażają się w ich wnętrzu, wykorzystując ich struktury. Komórki, jeżeli nie giną zbyt szybko, dzielą wirus na części i przedstawiają jego fragmenty jako antygeny, w kontekście zespołów MHC I klasy, które posiadają. Te antygeny sygnalizują limfocytom T CD8+, które komórki są zarażone wirusem. Na podstawie takiego sygnału T CD8+ atakują i niszczą komórki, wewnątrz których żyją i namnażają się wirusy. Śmierć zainfekowanych komórek uniemożliwia proliferację wirusów i powoduje przemieszczenie się tych, które przeżyły, do płynów ciała, gdzie są atakowane przez monocyty, makrofagi, limfocyty, komórki NK (natural killer) itp.
