Määritelmä:
Immunologia, joka sai alkunsa pyrkimyksestä ymmärtää ja puuttua erilaisiin tautitiloihin, on tiede, joka keskittyy sekä immuunijärjestelmän rakenteen että toiminnan tutkimiseen.
Immunologit tutkivat immuunijärjestelmän toimintaan keskittyvän perustutkimuksen lisäksi kliinisessä immunologiassa myös sitä, miten immuunijärjestelmän häiriöt itsessään vaikuttavat (hyökkäämällä terveisiin soluihin) elimistöön.
Siinä aikana, kun termi immunologia keksittiin 1900-luvun alussa, tieteenalaan on lisätty useita osa-alueita, joissa keskitytään tiettyihin kiinnostuksen kohteisiin.
Asiaiheita ovat:
- Molekyyli-immunologia
- Soluimmunologia
- Humoraalinen immunologia
- Immunogenetiikka
Joitakin tieteenalan viimeisimpiä uutuuksia ovat mm:
– HIV-infektion ehkäisyyn liittyvän geenimutaation on osoitettu johtavan ennenaikaiseen kuolemaan.
– Hiirillä ruokavalion muutoksen on osoitettu vaikuttavan T-solujen ja bakteerien väliseen vuorovaikutukseen.
– Tyypin I diabetesta sairastavilla potilailla on tunnistettu veijarimainen hybridilymfosyytti – Tämä uudentyyppinen solu on yhdistetty autoimmuniteettiin.
– Symbioottisten bakteerien (esim. suolistossa) on osoitettu auttavan eläimiä sietämään annettuja sairauksia.
– Bakteereille altistumisen on osoitettu alkavan jo kohdussa – Tämän on osoitettu auttavan sikiötä kehittämään immuunijärjestelmänsä varhain.
Immuunijärjestelmä
Immuunijärjestelmä on monimutkainen systeemi, joka muodostuu lukuisista erikoistuneista elimistä, soluista ja molekyyleistä (proteiineista). Yhdessä nämä toimijat puolustavat elimistöä erilaisten vieraiden tunkeutujien, erityisesti mikrobien, hyökkäyksiltä, joilla on taipumus aiheuttaa infektioita.
Erilaiset mikrobit/bakteerit infektoivat tiettyjä isäntiä niiden suotuisten olosuhteiden vuoksi, jotka isäntä (isännän tietyt solut/kudokset) tarjoaa kasvulle ja lisääntymiselle. Koska nämä organismit kuitenkin päätyvät aiheuttamaan haittaa isännälle, immuunijärjestelmän tehtävänä on suojella elimistöä niiltä.
Vaikka immuunijärjestelmällä on tärkeä rooli elimistön suojelemisessa erilaisilta vierasperäisiltä tunkeutujilta, on tapauksia, joissa se hyökkää elimistön terveitä soluja vastaan, mikä johtaa sairauksiin ja allergioihin jne.
* Immuunijärjestelmä toimii vasteena antigeenille (esim. virukset tai mikrobien ym. molekyylit jne.), joka tunnistetaan vieraana merkkinä. Tästä syystä kudossiirrot hylätään joissakin tapauksissa.
Immuunijärjestelmän rakenne koostuu seuraavista osista:
Synnynnäinen ja adaptiivinen immuniteetti
Kehossa erilaiset solut, valkuaisaineet ja kudokset/orgaaniset aineet, jotka suojaavat elimistöä tunkeutujia vastaan, jakaantuvat kahteen pääasialliseen järjestelmään.
Näitä ovat:
Synnynnäinen immuunijärjestelmä
Synnynnäinen immuunijärjestelmä on ensimmäinen puolustuslinja hyökkääjiä vastaan. Sitä kuvataan epäspesifiseksi ja se suojaa elimistöä seuraavien mekanismien avulla:
Fyysinen este – Epiteelisolujen (ihon) väliset tiiviit liitokset vaikeuttavat taudinaiheuttajien pääsyä elimistöön. Muissa kehon osissa (nenä, suu jne.) epiteelisoluissa on sellaisia suojaavia ominaisuuksia kuin värekarvoja, jotka vangitsevat vieraita aineita ja estävät näin niiden pääsyn elimistöön.
Kemialliset esteet – Sellaiset kemialliset tekijät kuin ruoansulatuskanavan happamat olosuhteet luovat epäsuotuisan ympäristön, jossa jotkin tunkeutuvat mikro-organismit eivät voi selviytyä.
Soluiset reaktiot – Muista immuunijärjestelmään kuuluvista soluista poiketen synnynnäisen immuunijärjestelmän reaktiot eivät ole yksilöllisiä. Sellaisenaan ne eivät ainoastaan reagoi erilaisiin tunkeutuviin mikrobeihin ja elimistössä olevaan materiaaliin, vaan ne myös aktivoivat spesifisempiä soluja.
Esimerkkejä synnynnäisen immuunijärjestelmän soluista ovat:
– Neutrofiilit – Kiertävät elimistössä ja tuhoavat tunkeutuvia mikrobeja nielemällä niitä (fagosytoosin avulla).
– Makrofagit – Löytyy monista elimistön kudoksista. Ne vangitsevat ja tuhoavat tunkeutuvat mikrobit fagosytoosin avulla. Ne myös erittävät signaaleja, jotka rekrytoivat muita soluja sairastuneeseen kohtaan.
– Dendriittisolut – Löytyvät useista kudoksista ja toimivat siltana kahden immuniteettijärjestelmän (synnynnäinen ja adaptiivinen) välillä. Ne tuhoavat kuitenkin myös tunkeutuvia mikrobeja fagosytoosin avulla.
– Luonnolliset tappajasolut – Vapauttavat kemikaaleja, jotka tuhoavat tunkeutuvan organismin.
Adaptiivinen immuniteetti
Tunnetaan myös nimellä hankittu immuunijärjestelmä, adaptiivinen immuunijärjestelmä ottaa ohjat käsiinsä silloin, kun infektiot ohittavat ensimmäisen puolustuslinjan. Tämä puolustuslinja on hitaampi verrattuna ensimmäiseen puolustuslinjaan.
Toisin kuin synnynnäinen immuniteetti, adaptiivinen immuniteetti on antigeenispesifinen, mikä tarkoittaa sitä, että adaptiivisen immuunijärjestelmän solut reagoivat taudinaiheuttajan spesifisiin molekyyleihin.
Adaptiiviseen immuunijärjestelmään kuuluvia soluja ovat mm. seuraavat:
– T- solut – T- soluja mm: Helper T-solut (aktivoivat B-soluja), Sytotoksiset T-solut (tuhoavat infektoituneita soluja) ja Regulatoriset T-solut (säätelevät immuunivastetta)
– B-solut – Erittävät suuria määriä vasta-aineita (IgG, IgA, IgD, IgE, IgM), jotka sitovat ja neutralisoivat spesifisiä mikrobeja.
Immunologian osa-alueet
Immunologian osa-alueena, joka tutkii immuunijärjestelmää, immunologia jakautuu myös useisiin osa-alueisiin, joita ovat:
Molekyyliimmunologia – on immunologian osa-alue, joka tutkii immuunijärjestelmää ja immuunijärjestelmän prosesseja molekyylitasolla. Täällä molekyyliimmunologit käsittelevät siis sellaisia prosesseja kuin immuunisolujen signalointi ja aktivoituminen sekä sellaisten molekyylien, kuten reseptorien ja välittäjäaineiden, rakennetta ja toimintaa muun muassa.
Tämän tutkimusalan kautta on tullut mahdolliseksi paitsi selvittää, miten immuunijärjestelmä toimii molekyylitasolla, myös manipuloida järjestelmän eri osa-alueita immunoterapiatarkoituksiin.
Soluimmunologia – Toisin kuin molekyylibiologiassa, solubiologiassa keskitytään erityyppisiin immuunisoluihin, joita löytyy kehon eri kudoksissa ja elimissä. Näitä ovat esimerkiksi T- ja B-solut.
Tässä immunologit tutkivat solujen eri toimintoja ja niiden vaihtelua (lisääntyminen, toiminnot jne.). Näin on voitu paitsi määrittää, miten eri immuunisolut toimivat, myös luokitella immuunijärjestelmän soluja niiden lisääntymistavan, toimintojen sekä muiden yleisten ominaisuuksien perusteella.
Immunogenetiikka – Tämä on immunologian haara, joka tutkii genetiikan (perinnöllisyyden), sairauksien (tai tiettyjen geneettisten tilojen) ja immuunijärjestelmän välistä suhdetta. Tämä on tärkeä genetiikan haara, jonka ansiosta on voitu oppia enemmän erilaisten immuunijärjestelmään liittyvien sairauksien/tilojen historiasta.
Vaihtelevilla allergioilla ja autoimmuunisairauksilla voi olla perinnöllisiä piirteitä. Immunogenetiikan avulla on siis mahdollista ehkäistä tiettyjen sairauksien kehittymistä jälkeläisille sukuhistoriasta.
Immunokemia – Immunokemia on molekyyliimmunologian tavoin immunologian haara, joka käsittelee immuunijärjestelmän erilaisten molekyylimekanismien tutkimista. Histologisten leikkausten avulla tämän osa-alueen immunologit saavat syvällistä tietoa sellaisista proteiineista kuin antigeeneistä ja niitä sitovista vasta-aineista.
Tämän järjestelmän toiminnan ymmärtämiseksi käytetään erilaisia tekniikoita näiden rakenteiden ja prosessien visualisoimiseksi. Hyvä esimerkki tästä on entsyymi/substraatti-reaktio, jota käytetään sen tutkimiseen, miten immuunisolut ovat vuorovaikutuksessa tunkeutuvien organismien kanssa ja tuhoavat ne.
Kliininen immunologia – on sekä immuunijärjestelmän että sairauksien/mikrobien, joihin se reagoi, tutkimusta. Kliinisen immunologian pääluokkia ovat autoimmuniteetti, immuunipuutos sekä yliherkkyys
Joitakin muita immunologian haaroja/osa-alueita ovat:
– Immunofysiikka – immunologian haara, joka käyttää erilaisia lähestymistapoja (biologisia, fysikaalisia jne.) erilaisten immuunimekanismien tutkimiseen ja manipulointiin.
– Immunopatologia – Immunologian haara, joka tutkii, miten immuunijärjestelmä (solut, proteiinit jne.) reagoi erilaisiin elimistössä oleviin organismeihin.
– Immunotoksikologia – Käsittelee myrkkyjen vaikutusta immuunijärjestelmään. Tämä immunologian haara ei tarkastele ainoastaan sitä, miten immuunisolut reagoivat toksiineihin, vaan myös sitä, miten nämä kemikaalit vaikuttavat soluihin ja muihin immuunijärjestelmän osa-alueisiin.
Immunologiset testit/testit
Immunologisia testejä käytetään erilaisten tilojen testaamiseen ja erilaisten reaktioiden ja mekanismien tuntemukseen. Sellaisenaan niitä käytetään erilaisiin rutiinitesteihin sairaaloissa sekä koulutustarkoituksiin laboratorioissa.
Esimerkiksi näissä testeissä hyödynnetään elimistön immuunijärjestelmää muun muassa sellaisten molekyylien kuin hormonien, pigmenttien sekä virusten havaitsemiseksi.
Kehossa oleviin tiettyihin vasta-aineisiin sitoutuvien molekyylien tyypin tarkkailu voi auttaa tunnistamaan vieraan aineen ja sen ominaisuudet. Laboratoriossa käytetään tähän tarkoitukseen esimerkiksi keinotekoisia vasta-aineita (jotka muistuttavat luonnollisia vasta-aineita).
Esimerkkejä immunologisista testeistä ovat:
Agglutinaatiotestit – Esimerkkejä agglutinaatiotesteistä ovat muun muassa bakteerien agglutinaatiotesti, hiukkasten agglutinaatiotesti ja lateksiagglutinaatiotesti. Näiden testien avulla on mahdollista tunnistaa agglutinaatioita (paakkuuntumista) tietyn antigeenin ja vasta-aineiden (agglutiniinien) välisten reaktioiden tuloksena.
entsyymi-immunomääritykset – Entsyymi-immunomääritykset tunnetaan yleisesti nimellä entsyymi-immunosorbenttimääritykset (ELISA) ja ne ovat testejä, joita käytetään tunnistamaan tietyt vasta-aineet tai antigeenit näytteestä. Tätä testiä käytetään myös kiinnostavan molekyylin kvantifiointiin näytteestä.
Western blot -testi – on tärkeä molekyyliimmunologian tekniikka, jota käytetään tiettyjen proteiinien tunnistamiseen. Esimerkiksi HIV-diagnostiikassa tekniikkaa käytetään viruksen vasta-aineiden havaitsemiseen erottelemalla veren proteiineja.
Komplementtikiinnitys – Tämä on yksi yleisimmin käytetyistä menetelmistä, joilla tunnistetaan tai testataan vasta-aineen esiintyminen seerumissa indikaattorijärjestelmän avulla.
Allergiatestit – Testi, jota käytetään annettujen allergeenien tunnistamiseen/määrittämiseen ja yliherkkyyden diagnosoimiseen eri molekyyleille.
Tarkista:
Mikrobiologia
Mykologia
Protozoologia
Fykologia
Parasitologia
Virologia
Nematologia
Immunologia
Paluu valkosolujen oppimiseen
Paluu solubiologiaan
Paluu immunologiasta MicroscopeMasterin kotisivuille
Arno Helmberg. (2018). Immuunijärjestelmä ja immunologia.
Klaus D. Elgert. (2009). Immunologia: Understanding The Immune System.
National Institute of Allergy and Infectious Diseases
National Cancer Institute. (2003). Understanding the Immune System How It Works.
Richard Warrington et al., (2011). Johdatus immunologiaan ja immunopatologiaan. ResearchGate.
Tahrin Mahmood ja Ping-Chang Yang. (2012). Western Blot: Technique, Theory, and Trouble Shooting
Links