Imunitní systém

Hank: Mít sex a neumírat, o tom je celá biologie. Zatímco sex je, musím přiznat, o něco více přitažlivý, neumírat je taky vážně úžasné, je to něco, co osobně rád dělám každý den. Já osobně neumírám rád na všechny možné způsoby, jako neskáču z letadel, nechodím do bojových oblastí, neberu heroin. Můžu se ale rochnit v blátě s mými roztomilými, slaninu produkujícími kamarády a nemusím mít strach, že bych zemřel, protože moje tělo se dokáže vypořádat se spoustou malých neřádů na rukou, ve vzduchu, v jídle, věci co mě doslova chtějí zabít. Potenciálně je v této prasečí ohradě víc zabijáků, než jich je ve všech světových vězeních, ale nemusí mě to trápit díky elitnímu týmu mikroskopických zabijáků, žijících uvnitř mého těla, mému imunitnímu systému. To bylo vážně blízko mé ruce! (hudba) Imunitní systém. Slyšeli jste o těchto malých ninjích, možná ne, ale každý ví, co dělají, kvůli stopě smrti, co po sobě nechávají. Hnis jako nejodpornější příklad. Práce, co tihle chlapci dělají, je celkem mazec. Nejen, že rozpoznají příchozí nepřátele, taky je zneškodní a pak si je zapamatují pro případ, že se někdy vrátí. Nechci vás vystrašit, ale vy i já jsme pokryti patogeny právě teď a nemůžeme se jim divit, že z vás taky chtějí kousek, vroucí, energický, výživově bohatý kousek. Vaše tělo je víceméně zábavní park pro tyhle chlapíky a ačkoli většina organismů, žijící ve vašem těle usnadňuje život, jsou tu i méně nápomocné viry a organismy, od teď označovány jako patogeny, které budou chtít přeměnit vaše tělo v továrnu pro své děti. Pojďme se tomu vyhnout. K tomu máme dva základní způsoby. Vrozenou, nebo neurčitou imunitu, která reaguje na všechny druhy patogenů stejným způsobem a velmi rychle, ať už se vaše tělo s patogenem dříve setkalo, či ne. A vaše získaná, neboli adaptivní imunita, která se vytváří pomaleji a je pro ni nezbytné, aby tělo patogen rozpoznalo, dříve než ho porazí. Každý živočich má vrozený imunitní systém, dokonce i mořské houby, ale pouze obratlovci vlastní imunitu získanou. S vrozenou imunitou jste se narodili a od okamžiku, co jste si našli cestu ze sterilního prostředí vaší matky do tohoto nechutného světa bakterií, vás tento systém chrání. Vrozená imunita pracuje tak, že se nestará o to, co zabíjí, jestli je to virus, bakterie nebo plíseň, jejím úkolem, je prostě nepustit vetřelce do těla. Nebo, pokud už je uvnitř, připlížit se za ním a zlomit mu vaz, v ninja stylu. První linii obrany před podivnými individui, tvoří kůže a sliznice. Kůže má tolik skvělých funkcí, jako držet orgány uvnitř, až snadno zapomeneme, že jejím prvotním účelem je držet věci mimo tělo. Je mastná, celkem kyselá a nelze jí snadno proniknout a tímhle vám obrátím svět naruby, váš zažívací trakt v podstatě také tvoří váš zevnějšek. Vzpomínáte, jak naše těla jsou v základě postavena kolem trubice? Vnitřek trubice je vystaven stejně podivným, odporným věcem jako zevnějšek. Takže vaše tělo zachází se zažívacím traktem jako s přední linií v této válce, což je jeden z důvodů, proč váš žaludek nebere zajatce, kvůli všem kyselinám uvnitř něj. Navíc vedle kůže, máme také sliznice, které představují další překážku pro mikroby, snažící se dostat dovnitř. Sliznice pokrývají celý vnitřní povrch těla, který je vystaven zevnějšku jako jsou plíce a vnitřku vašeho nosu, stejně jako další části těla jako vnitřek úst, očních víček a pohlavních orgánů. Sliznice nijak překvapivě produkují hlen, což je viskozní tekutina, o které jste pravděpodobně slyšeli, která nachytá mikroby a pomáhá k jejich odstranění. Přesně proto jsou nemoci často doprovázeny takovým úžasným množstvím hlenu. Vaší druhou linií obrany je vaše zánětlivá reakce. Hlavní roli zde hrají specializované buňky ve vaší pojivové tkáni nazývané mastocyty, která neustále pátrají po podezřelých objektech, obvykle neznámých proteinech a pak dají signál molekulám, jako je histamin, když je objeví. Histamin rozšiřuje cévy, což umožní spoustě tekutiny přístup k postižené oblasti, což je přesně to, co způsobuje zánět. Ale také přináší spoustu bílých krvinek, bojovníků s infekcemi, které se vrhnou na cokoliv, co se snaží dostat dovnitř. To je skvělé, když máte třísku v prstu nebo viry na obličeji, ale někdy se do těla dostane něco, co není nijak nebezpečné, jako pyl, prach nebo burák a váš imunitní systém i tak spustí zánětlivou reakci, I když až tak o moc nejde. Tomu říkáme alergická reakce a víte jaké to je, se všemi otoky a zarudnutím a spoustou hlenu a svěděním a příležitostně nádechem smrti, proto bereme antihistaminika, k potlačení reakce takže náš imunitní systém přestane vyvádět. To je taky důvod, proč byste měli vždy lidem říct, že jsou ve vašich sušenkách buráky. Většinu aktivity imunitního systému, která se děje v pevnosti vašeho těla, mají na svědomí bílé krvinky (leukocyty). Leukocyty jsou fantastické z několika důvodů, ale jedním z nich je, že mají VIP přístup kamkoli v těle, kam se jim zachce, s výjimkou centrálního nervového systému, mozku a míchy, což jsou ze zjevných důvodů extra zabezpečené oblasti. Leukocyty cestují cévní soustavou a když se dostanou tam, kde jich je třeba, můžou v podstatě poslat signál a požádat kapiláru o vytvoření mezery mezi jejími buňkami, skrz kterou pak proplují k infikovanému místu. Tomu se říká, připravte se, diapedéza, z řeckého výrazu pro proplutí. Existuje mnoho druhů leukocytů, něco jako různých odvětví vaší osobní mikroskopické armády. Pro vrozený imunitní systém jsou specifické fagocyty. Tentokrát více řečtiny, fago znamená jíst a jsou to buňky, které požírají mikroorganismy v procesu fagocytózy. Fagocyty jsou bezva, můžou doslova dopadnout invazivní buňky, chytit je a pak kompletně pohltit. A některé, jako hojně se vyskytující neutrofily, se pohybují krevním oběhem a mohou se rychle dostat na místo určení. Jak neutrofil zabije napadající mikrob, v podstatě se jen převalí a zemře. Mrtvé neutrofily dohromady tvoří to, čemu láskyplně říkáme hnis. Ale největšími a nejstrašnějšími fagocyty jsou makrofágové. Velcí jedlíci, kteří obecně příliš necestují, místo toho se jako bodyguardi potloukají v našich orgánech. Nejen že zabíjí vetřelce zvenčí, ale také dokážou zachytit, když jedna z vašich buněk zlotří, jako např. rakovinná buňka a také ji zničí. Ti narozdíl od neutrofilů neumírají, jakmile zabijí nějakou bakterii. Mohou jich sníst až sto než zemřou. Velký jedlík. Ze všech hrůz, opakujících se v nekončící válce v imunitním systému, některé z těch nejhrůznějších věcí provádí druh buněk nazýván "přirození zabijáci". Což mi připomíná, že je čas na náš první otevřený dopis. Otevřený dopis do roku 1973. Milý 1973, děje se toho u tebe spousta. Konec Války ve Vietnamu, Roe vs. Wade, Watergate. Byl to rušný čas, ale část mě si přeje, aby jsi ty, 1973, měl příležitost pojmenovat v biologii vše, protože jsi měl jednu šanci pojmenovat nový typ obranné buňky a ty jsi ji nazval "přirozený zabiják", což se mi šíleně líbí. Když se podívám na popisy dnes, se všemi dendritickými buňkami, makrofágy a diapedézami, tak mě napadá, co kdybychom nechali rok 1973 pojmenovat všechny tyto věci? Měli bychom místo toho zabijáky, požírače a proplouvání? Nevím, možná by jsi to podělal, ale nemyslím si, že by to bylo horší, než všechna tahle řečtina, se kterou se musíme pořád prát. Díky za Zákon o ohrožených druzích, Hank. Ok, "přirození zabijáci", víc než jen skvělé jméno, taky jediný fagocyt ve vrozeném imunitním systému, který ničí jiné lidské buňky. Pokud jsou buňky zdravé, mají na sobě speciální protein MHC1, MHC znamená Hlavní Histokompatibilní Komplex. Pokud jsou ale vaše buňky infikovány, řekněme virem nebo pokud jsou rakovinné, přestanou tento protein produkovat. Přirození zabijáci pořád chodí okolo, kontrolují každou buňku, a když objeví nějakou, která není v normálu, vytáhnou svůj AK-47 a vyprázdní ho do ní. Ve skutečnosti se k ní připoutají a vyloučí enzym, který rozpustí její membránu, ale stejně, ji zabijí. Konečně dendritické buňky jsou typem fagocytu, který se potuluje po povrchu vašeho těla, která přijde do kontaktu s prostředím. Ve vašem nose, na kůži, v žaludku a střevech. Požírají patogeny a informace o nich pak nesou zpět do sleziny nebo lymfatických uzlin, kde míjí zprávy o tom, co se děje ve válce před získaným imunitním systémem. Studoval jsem dendritické buňky ve své vysokoškolské práci a nějak jsem se do nich zamiloval. Jsou smrtelné, ale taky inteligentní. Skvělí hrdinové pro novely Roberta Ludluma. Fér je říci, že makrofágové tohle taky umějí. Činnost těchto buněk nám umožňuje přechod od vrozené imunity k získané, což nám věci ještě trochu zkomplikuje. Získaná imunita se musí naučit tolik, kolik dokáže o každém patogenu, se kterým přijde do styku, uchovat takovou informaci a pak ji využít k vývoji protilátek. Je to vaše super elitní, dvojitá úderná jednotka. Získaná imunita se začne vytvářet ihned po narození. Sběrem bakterií a jiných věcí, ne jen kladně působících, které mohou pomoci vaším vnitřnostem, ale také škodlivých, o kterých si vaše tělo uloží informace. Takový systém hlídá jakoukoli cizí látku, toxin, virus, bakterii i na takové věci, které mohou prozradit přítomnost vetřelce. Taková znamení nazýváme antigeny (ANTIbody GENerator) "tvůrce protilátek". Antigen je vše, co způsobí, že váš imunitní systém identifikuje patogen a poté proti němu vytvoří protilátky. Teď již nejsou protilátky buňky, ale vysoce specializované proteiny produkovány B buňkami, které rozpoznají a zneškodní vetřelce. Protilátky ale samy nedokáží vetřelce zabít, jsou to nakonec jen malé proteiny. Maximum, co samy dokáží, je tak nějak se vyrojit kolem útočníka, tím mu ztíží pohyb a vylučování toxinů, jinak řečeno infiltrovat zdravé buňky, častěji ale protilátky slouží jako značky, tak, že se připojí k vetřelci a vypustí chemické signály blízkým fagocytům, čímž je upozorní, že je čas k večeři. Váše získaná imunita také má vlastní typ bílých krvinek, ne fagocytů, jdoucích po všem, co se jim nezdá, ale takový typ lymfocytů, které jdou po konkrétních věcech, které už znají. Máme dva základní typy lymfocytů. T lymfocyty, které se tvoří v kostní dřeni a poté migrují a dospívají v brzlíku přímo za vaší hrudní kostí. A lymfocyty B, vznikající a dospívající v kostní dřeni. Co T a B ve skutečnosti znamená je dlouhý příběh, ale k zapamatování vám pomůže, že T dospívají v brzlíku (thymus), B v kostní dřeni (bone marrow) Máme dva typy lymfocytů, protože naše těla mají dva odlišné typy získané imunity. Buněčná imunita, pro případ, kdy už jsou buňky infikovány a imunita humorální, v případě, že infekce je pouze v humorech, tělních tekutinách, ne v buňkách. Nejprve se pojďme podívat na buněčnou reakci. Tento proces se týká hlavně T lymfocytů, a že jich známe spoustu typů. Pomocné T lymfocyty zní sice roztomile, ale v mnoha ohledech rozhodují o činnostech celého imunitního systému. Ačkoli nedokáží patogeny samy zabít, aktivují a nasměrují buňky, které ano. Kdyby je pojmenovával rok 1973, možná by se jím říkalo obdivuhodné T buňky nebo nějak úžasněji. Pomocné T lymfocyty získávají informace od ostatních ochranných buněk, které tam venku nakopávají zadky. Řekněme například, že makrofág najde patogen a zničí ho. Po jeho zničení, má schopnost roztrhat proteiny vetřelce a vložit část tohoto antigenu na svoji membránu. Tomu se říká představení antigenu, buňka na sobě představuje antigeny. Pomocný T lymfocyt toto dokáže zaznamenat a připojí se k prezentovanému antigenu. Tyto buňky spolu chemicky komunikují. Buňka prezentující antigen produkuje látku zvanou interleukin 1, která dá informaci pomocnému T lymfocytu, šéfe, našel jsem tady tohohle chlápka, zlomil jsem mu krk a pak jeho vnitřnosti uvízly na mé membráně. Pomocný T lymfocyt zkontroluje situaci a uvolní látku zvanou interleukin 2, která je jako megafon, alarm, který říká všem lymfocytům v okolí, tady se něco děje, máme problém tady v sektoru 15. Takový alarm aktivuje najednou několik věcí. Za prvé, pomocný T leukocyt začne vytvářet velké množství kopií sebe sama. Většina těchto kopií se přemění v efektorový T lymfocyt, který kolem sebe vylučuje signální proteiny, které stimulují blízké lymfocyty k akci. Většina z těch zbývajících se stane paměťovými T buňkami, to jsou ty, které si nechají záznam o vetřelci a poskytnou nám proti němu v budoucnu obranu. A teď nejsmutnější příběh dne, co se stane, když je buňka infikována, tak moc, že ví, že je to beznadějný případ vlastně se mění ze zdravé, užitečné části těla v zombie farmu chrlící viry nebo bakterie, náhle přibraná k pomoci zničit vše, co má ráda. Nuže, s posledními zbytky sil začne vydávat antigeny. Nežádá o záchranu, ale místo toho o milosrdné zabití. Úkolem cytotoxické T buňky, je takové žádosti vyhovět. Jakmile cytotoxická T buňka obdrží zprávu od pomocné T buňky, že je třeba se vypořádat s infekcí, začne oblast hlídat před všemi běžnými buňkami prezentujícími antigeny Když takovou najde, přichytí se na ni a uvolní enzymy, které udělají díry v buněčné membráně a nakonec celou buňku rozloží, během čehož buňku i patogen zabijí. Lidská buňka zabíjející druhou. A teď k humorální reakci. Funkcí humorální reakce je zachytit patogeny plující po vašem těle a prozatím nenapadli žádnou z vašich buněk. Hlavními představiteli jsou B lymfocyty, neustále hlídající váš krevní oběh, dokud nedostanou signál od pomocné T buňky, že je něco špatně. B lymfocyty jsou pokryté protilátkami, které jsou schopny objevit a přichytit se k určitému antigenu. Jedna B buňka může být pokryta až stem tisíců protilátek, řekněme proti viru způsobující běžné nachlazení. A B buňka hned vedle bude mít stejně tolik receptorů pro jiný antigen, pro např. neštovice. Když B buňka narazí na patogen, který pozná, přichytí se k němu a začne se klonovat jako šílená. Najednou je zde spousta B buněk se stejným receptorem, ale během procesu klonování se klony přemění v novou verzi originálu, přesně jako to udělaly T buňky. Většina se přemění v plazmu nebo efektor, který protilátky využije jako plány k výrobě velkého množství protilátek pro určitý patogen. Něco jako 200 protilátek za sekundu. Jakmile jsou tyto protilátky vypuštěny, naváží se na patogeny, označí je, dokud se k nim nedostane fagocyt a udělá špinavou práci. Zbytek naklonovaných B buněk se zpravidla stane paměťovými buňkami, mající stejný receptor a zdržují se na místě poskytující budoucí ochranu proti vetřelci. Teď už nám ale dochází čas, ale tyhle věci mě opravdu baví takže jsem nechtěl nic vynechat. Sliz, přirození zabijáci, makrofágové, zabíjení věcí, rozkládání a jejich přichytávání na membrány. Efektory chrlící protilátky a paměťové buňky, které se starají, aby byl náš imunitní systém na pozoru. Kvůli tomuhle všemu je mojí oblíbenou věcí každý den neumřít.