Układ odpornościowy i odporność świń: Odporność wrodzona

Bariery fizyczne (skóra, błona śluzowa) mają pewną zdolność do ochrony organizmu przed zarazkami, jednak zwalczanie patogenów opiera się głownie na aktywacji wrodzonej odporności.

Zadaniem wrodzonej odpowiedzi odpornościowej jest eliminacja patogenu z organizmu, a także różnicowanie i pobudzanie komórek dendrytycznych (DC) do skutecznego prezentowania antygenu limfocytom odporności swoistej.

Naturalne rozpoznanie patogenu w którym pośredniczą receptory PRRs (Rozpoznające Charakterystyczne i Powtarzalne Wzorce Molekularne Patogenów) inicjują wrodzoną odpowiedź odpornościową. Następnie dochodzi do aktywacji komórkowej i wczesnej produkcji cytokin pro-zapalnych. Aktywowane za pośrednictwem receptorów PRRs komórki obecne w tkankach, nabłonkach, śródbłonkach oraz makrofagi, komórki dendrytyczne i komórki tuczne wytwarzają "klasyczne cytokiny i chemokiny pro-zapalne" (IL-1, TNFα, IL-8, IL-6, MCP1) czego efektem jest reakcja zapalna oraz rekrutacja i aktywacja komórek efektorowych wrodzonej odpowiedzi odpornościowej.

Układy efektorowe (Tabela 1) wrodzonej odpowiedzi odpornościowej: Interferon typu 1, cytokiny pro-zapalne, układ dopełniacza, białka ostrej fazy, białka przeciwdrobnoustrojowe, fagocyty, komórki NK i limfocyty T γ/δ.

Tabela 1: Elementy wrodzonej reakcji odpornościowej.

Bariery fizyczne

- Integralność nabłonka (skóra, nabłonek oddechowy i żołądkowo-jelitowy) -Samooczyszczanie: śluz, kaszel, wymioty, biegunka - Pepsyna oraz niskie pH żołądka - Komensalna flora bakteryjna

Bariery wewnętrzne (odporność wrodzona)

Komórki

- Neutrofile - Monocyty/makrofagi - Komórki tuczne - Komórki NK - Komórki dendrytyczne - Limfocyty Tγ/δ

Komponenty humoralne

- Układ dopełniacza (ścieżka lektynowa lub alternatywna) - Interferon typu1 (IFNα/β) - Białka ostrej fazy: białko c-reaktywne (CRP), lektyny wiążące mannozę (MBL) - Defensyny - cytokiny zapalne (IL-1, TNFα, IL-8, IL-6, IL-12 IL-18, IL-15, IFNγ)

W przypadku zakażeń wirusowych, produkcja interferonu typu 1 po aktywacji receptorów TLR ma decydujące znaczenie dla zapewnienia skutecznej odpowiedzi organizmu przeciwko wirusowi (bezpośrednia aktywność przeciwwirusowa i rekrutacja komórek zapalnych), a następnie indukcji odporności swoistej (dojrzewanie komórek dendrytycznych - DC). Rekrutacja monocytów z krwi obwodowej następuje po ich zróżnicowaniu do makrofagów zapalnych a następnie ich aktywacji za pomocą kaskady cytokin, wytwarzanych w ich mikro-środowisku (IFNα/β, IL-1, TNFα, IL-12, oraz IFNγ). Pobudzone makrofagi działają jako fagocyty opsonizowanych patogenów/zakażonych komórek, jako komórki prezentujące antygen w tkankach gdzie obecny jest proces zapalny, a także jako komórki efektorowe dla odporności komórkowej. Ponadto wytwarzają cytokiny i czynniki wzrostu które regulują mechanizmy reakcji zapalnej i wrodzonej odporności: Makrofagi M1 chronią przed drobnoustrojami i wytwarzają cytokiny pro-zapalne; Makrofagi M2 działają przeciwnie: zmniejszają stan zapalny i wytwarzają cytokiny, które hamują odpowiedź immunologiczną. W zakażeniu wirusowym, kluczowe znaczenie ma rekrutacja i aktywacja komórek NK (Natural Killer) z krwi i tkanki limfatycznej do miejsca zakażenia. Makrofagi obecne w miejscu zakazania aktywują komórki NK przez produkcje TNFα i IL-12.

Wzajemna współpraca pomiędzy makrofagami a komórkami NK i DC ma decydujące znaczenie dla indukowania właściwej odporności. Ich działanie skutkuje eliminacją zakażonych wirusem komórek oraz aktywacją niedojrzałych komórek DC w komórki prezentujące antygen. Komórki NK pobudzają dojrzewanie komórek DC za pomocą TNFα i IFNγ, co powoduje wydzielanie przez komórki DC szerokiego wachlarza cytokin (IL-12, IL-23, IL-6, IL-21, IL-27 i TGFß), które z kolei kontrolują odpowiedź limfocytów T przeciwko wirusom (Th1) i bakteriom występujących poza komórkami (Th17) indukując różnicowanie się limfocytów T pomocniczych.W rzeczywistości IL-12 indukuje różnicowanie limfocytów Th1, a TGFα, IL-6, IL-21 i IL-23 indukują różnicowanie limfocytów Th17.
Natomiast IL-27 hamuje odpowiedź limfocytów Th1 i Th17. Ponadto cytokiny wytwarzane przez DC (Il-18, Il-12, IL-15 i IFNγ) sprzyjają przeżyciu, aktywacji i cytotoksyczności komórek NK.

Limfocyty T γ/δ także działają w pierwszej linii obrony przed czynnikami zakaźnymi i są ważnymi producentami IFNγ.

Odpowiedź wrodzonego układu odpornościowego przeciwko bakteriom występującym zewnątrzkomórkowo obejmuje wydzielanie substancji o działaniu antybiotycznym (lizozym i defensyny), osponizację (układ dopełniacza, białko C-reaktywne, lektynę wiążącą mannozę, itp) oraz skoordynowane działanie fagocytów (neutrofili i makrofagów) rekrutowanych przez chemokiny (IL-8 i MCP1) i pobudzanych do działania przez cytokiny pro-zapalne (IL-1, TNFα).

Układ dopełniacza odgrywa ważną rolę we wrodzonej odporności przeciwbakteryjnej. Rozpoznanie PAMPs (Charakterystycznych i Powtarzalnych Wzorców Molekularnych Patogenów), powoduję aktywacje układu drogą lektynową lub alternatywną. W wyniku aktywacji dochodzi do uwolnienia kaskady elementów układu dopełniacza (C3b), opsonizacji (fagocytozy) i zabicia patogenu, niezależnie od działania przeciwciał. Fagocyty posiadają receptor (CR1 lub CD35), który wiąże się z C3b powodując fagocytozę.

Białko C-reaktywne (CRP) to pentraksyna (ma pentameryczną strukturę) która wiąże fosfocholinę obecną na bakteriach, pierwotniakach i grzybach. Dzięki temu dochodzi do klasycznej aktywacji układu dopełniacza (wiązanie C1q) , a także wspomaga fagocytozę przez neutrofile (opsonizacja). Białko wiążące mannozę (MBL) jet związkiem wiążącym się z resztami mannozy i fruktozy obecnymi na bakteriach, aktywując szlak układu dopełniacza. Surfaktant T i D to białka okrywające komórki nabłonka pęcherzyków płucnych, ich funkcją jest wiązanie patogenów, ułatwiając tym samym fagocytozę makrofagom pęcherzykowym.

Skuteczne działanie wrodzonego układu odpornościowego jest niezbędne dla właściwej odpowiedzi swoistej/nabytej. Rola receptorów PRRs w rozpoznawaniu patogenów i wytwarzaniem cytokin pro-zapalnych (IL-1, TNFα, IFNα/β, chemokiny) ma duże znaczenie w połączeniu między odpornością wrodzoną a nabytą; Umożliwia to rekrutacje i aktywacje komórek zapalnych wrodzonego układu odpornościowego w miejsce zakażenia, jak również limfocytów i komórek DC w węzłach chłonnych, tkankach i naczyniach limfatycznych w okolicach miejsca, w którym toczy się proces zapalny. Ponadto uwalniane w tym procesie cytokiny indukują dojrzewanie komórek DC, umożliwiając prezentacje antygenu, a więc prowadząc do różnicowania limfocytów T pomocniczych i wytworzenia odporności swoistej.