Definicja: Co to jest immunologia?
Immunologia, która rozpoczęła się jako wysiłek zrozumienia i interweniowania w różnych stanach chorobowych, jest nauką, która koncentruje się na badaniu zarówno struktury, jak i funkcjonowania układu odpornościowego.
Apart from basic study that gives focus to the functioning of the immune system, immunologists also study the manner in which disorders of the immune system itself affect (by attacking healthy cells) the body in clinical immunology.
Odkąd termin immunologia został ukuty we wczesnych latach 1900, do dyscypliny tej dodano szereg subdyscyplin, które skupiają się na konkretnych dziedzinach zainteresowania.
Subdyscypliny obejmują:
- Immunologię molekularną
- Immunologię komórkową
- Immunologię humoralną
- Immunogenetykę
Najnowsze wiadomości z tej dyscypliny obejmują:
– Wykazano, że mutacja genetyczna związana z zapobieganiem zakażeniu wirusem HIV skutkuje wczesną śmiercią.
– U myszy wykazano, że zmiana diety wpływa na interakcję między komórkami T a bakteriami.
– U pacjentów z cukrzycą typu I zidentyfikowano nieuczciwy limfocyt hybrydowy – ten nowy typ komórki powiązano z autoimmunologią.
– Wykazano, że bakterie symbiotyczne (np. w jelitach) pomagają zwierzętom tolerować dane choroby.
– Wykazano, że ekspozycja na bakterie rozpoczyna się w łonie matki – wykazano, że pomaga to płodowi we wczesnym wykształceniu układu odpornościowego.
Układ odpornościowy
Układ odpornościowy to złożony system składający się z wielu wyspecjalizowanych narządów, komórek i cząsteczek (białek). Razem, te podmioty bronią organizm przed atakami różnych obcych najeźdźców, szczególnie mikrobów, które mają tendencję do wywoływania infekcji.
Różne mikroby/zarodki infekują określonych gospodarzy ze względu na korzystne warunki, które gospodarz (określone komórki/tkanki gospodarza) zapewnia do wzrostu i reprodukcji. Biorąc jednak pod uwagę, że organizmy te w końcu wyrządzają gospodarzowi szkodę, rolą układu odpornościowego jest ochrona organizmu przed nimi.
Pomimo że układ odpornościowy odgrywa ważną rolę w ochronie organizmu przed różnymi obcymi najeźdźcami, zdarzają się przypadki, w których atakuje on zdrowe komórki organizmu, co skutkuje chorobami, alergiami itp.
* Układ odpornościowy działa w odpowiedzi na antygen (np. wirusy lub cząsteczki mikrobów itp.), które są rozpoznawane jako obce markery. To właśnie z tego powodu przeszczepy tkanek są w niektórych przypadkach odrzucane.
Struktura układu odpornościowego składa się z następujących elementów:
Odporność wrodzona i adaptacyjna
W organizmie różne komórki, białka i tkanki/organy, które chronią organizm przed najeźdźcami, są podzielone na dwa główne systemy.
Należą do nich:
Wrodzony układ odpornościowy
Wrodzony układ odpornościowy jest pierwszą linią obrony przed najeźdźcami. Jest on określany jako nieswoisty i chroni organizm poprzez następujące mechanizmy:
Bariera fizyczna – Ścisłe połączenia między komórkami nabłonka (skóry) utrudniają patogenom przedostanie się do organizmu. W innych częściach ciała (nos, usta itp.) komórki nabłonka zawierają takie elementy ochronne, jak rzęski, które zatrzymują obcy materiał, uniemożliwiając mu przedostanie się do organizmu.
Bariery chemiczne – Czynniki chemiczne, takie jak kwaśne środowisko przewodu pokarmowego, tworzą niekorzystne środowisko, w którym niektóre inwazyjne mikroorganizmy nie mogą przetrwać.
Odpowiedzi komórkowe – W przeciwieństwie do innych komórek układu odpornościowego, komórki wrodzonego układu odpornościowego są nieswoiste. Jako takie, nie tylko odpowiadają na szereg inwazyjnych mikrobów i materiałów w organizmie, ale także aktywują bardziej specyficzne komórki.
Przykłady komórek wrodzonego układu odpornościowego obejmują:
– Neutrofile – krążą w organizmie i niszczą inwazyjne mikroby, połykając je (poprzez fagocytozę).
– Makrofagi – można je znaleźć w wielu tkankach organizmu. Wychwytują i niszczą inwazyjne mikroby poprzez fagocytozę. Wydzielają również sygnały, które rekrutują inne komórki do dotkniętego miejsca.
– Komórki dendrytyczne – Znajdują się w różnych tkankach i służą jako pomost między dwoma systemami odporności (wrodzonym i adaptacyjnym). Niszczą one jednak również drobnoustroje inwazyjne poprzez fagocytozę.
– Naturalne komórki zabójcze – uwalniają substancje chemiczne, które niszczą organizmy inwazyjne.
Odporność adaptacyjna
Nazywany również nabytym układem odpornościowym, adaptacyjny układ odpornościowy przejmuje kontrolę, gdy infekcje ominą pierwszą linię obrony. Ta linia obrony jest wolniejsza, w porównaniu z pierwszą linią obrony.
W przeciwieństwie do odporności wrodzonej, odporność adaptacyjna jest swoista dla antygenu, co oznacza, że komórki adaptacyjnego układu odpornościowego odpowiadają na określone cząsteczki patogenu.
Komórki adaptacyjnego układu odpornościowego obejmują:
– Komórki T – Komórki T obejmują: Helper T cells (aktywują komórki B), Cytotoxic T cells (niszczą zainfekowane komórki), and Regulatory T cells (regulują odpowiedź immunologiczną)
– Komórki B – Wydzielają duże ilości przeciwciał (IgG, IgA, IgD, IgE, IgM), które wiążą i neutralizują specyficzne mikroby.
Gałęzie immunologii
Jako gałąź biologii, która bada układ odpornościowy, immunologia dzieli się również na kilka subdyscyplin, które obejmują:
Immunologia molekularna – jest gałęzią immunologii, która bada układ odpornościowy i procesy układu odpornościowego na poziomie molekularnym. Immunolodzy molekularni zajmują się tu takimi procesami jak sygnalizacja i aktywacja komórek odpornościowych, a także strukturą i funkcjonowaniem takich cząsteczek jak m.in. receptory i mediatory.
Dzięki tej dziedzinie badań możliwe stało się nie tylko określenie, jak działa układ odpornościowy na poziomie molekularnym, ale także manipulowanie różnymi aspektami tego układu w celach immunoterapii.
Immunologia komórkowa – W przeciwieństwie do biologii molekularnej, biologia komórkowa skupia się na różnych typach komórek odpornościowych, które można znaleźć w różnych tkankach i organach ciała. Należą do nich takie komórki, jak komórki T i B.
Tutaj immunolodzy badają różne funkcje komórek i to, jak się one różnią (reprodukcja, funkcje itp.). Umożliwiło to nie tylko określenie sposobu funkcjonowania różnych komórek odpornościowych, ale także sklasyfikowanie komórek układu odpornościowego na podstawie sposobu ich rozmnażania, funkcji oraz innych ogólnych cech.
Immunogenetyka – Jest to dział immunologii, który bada związek między genetyką (dziedzicznością), chorobą (lub danymi warunkami genetycznymi) i układem odpornościowym. Jest to ważna gałąź genetyki, która pozwoliła dowiedzieć się więcej o historii różnych chorób/chorób związanych z układem odpornościowym.
Różne alergie i choroby autoimmunologiczne mogą mieć aspekty dziedziczne. Dzięki immunogenetyce można zapobiec rozwojowi niektórych chorób u potomstwa na podstawie historii rodziny.
Immunochemia – Podobnie jak immunologia molekularna, immunochemia jest gałęzią immunologii zajmującą się badaniem różnych mechanizmów molekularnych układu odpornościowego. Poprzez sekcje histologiczne immunolodzy w tej subdyscyplinie uzyskują dogłębną wiedzę dotyczącą takich białek jak antygeny i przeciwciała, które je wiążą.
Do wizualizacji tych struktur i procesów w celu zrozumienia, jak te systemy działają, stosuje się szereg technik. Dobrym tego przykładem jest reakcja enzym/substrat używana do badania, jak komórki odpornościowe oddziałują z i niszczą organizmy inwazyjne.
Immunologia kliniczna – jest badaniem zarówno układu odpornościowego, jak i chorób/mikrobów, na które reaguje. Główne kategorie immunologii klinicznej obejmują autoimmunizację, niedobory odporności oraz nadwrażliwość
Kilka innych gałęzi/poddyscyplin immunologii obejmuje:
– Immunofizyka – gałąź immunologii, która wykorzystuje różne podejścia (biologiczne, fizyczne itp.) do badania i manipulowania różnymi mechanizmami odpornościowymi.
– Immunopatologia – gałąź immunologii badająca, w jaki sposób układ odpornościowy (komórki, białka itp.) reaguje na różne organizmy w ciele.
– Immunotoksykologia – zajmuje się wpływem toksyn na układ odpornościowy. Ta gałąź immunologii zajmuje się nie tylko tym, jak komórki odpornościowe reagują na toksyny, ale także tym, jak te substancje chemiczne wpływają na komórki i inne aspekty układu odpornościowego.
Testy immunologiczne
Testy immunologiczne są wykorzystywane do badania różnych stanów chorobowych oraz do poznawania różnych reakcji i mechanizmów z nimi związanych. Jako takie, są one wykorzystywane do różnego rodzaju rutynowych badań w szpitalach, jak również do celów edukacyjnych w laboratoriach.
W przeważającej części, testy te wykorzystują system immunologiczny organizmu do wykrywania takich cząsteczek jak hormony, pigmenty, jak również wirusy między innymi.
Obserwowanie rodzaju cząsteczek, które wiążą się z określonymi przeciwciałami w organizmie może pomóc w identyfikacji obcej substancji i ich cech. W laboratorium wykorzystuje się do tego celu np. sztuczne przeciwciała (przypominające przeciwciała naturalne).
Przykłady badań immunologicznych obejmują:
Testy aglutynacyjne – Przykładami testów aglutynacyjnych są m.in. test aglutynacji bakterii, test aglutynacji cząstek stałych oraz test aglutynacji lateksu. Dzięki tym testom możliwa jest identyfikacja aglutynacji (zbrylania się) w wyniku reakcji pomiędzy danym antygenem a przeciwciałami (aglutyninami).
Immunologie enzymatyczne – Powszechnie znane jako testy immunoenzymatyczne (ELISA) są testami używanymi do celów identyfikacji danych przeciwciał lub antygenów w próbce. Test ten jest również stosowany do ilościowego oznaczania interesującej nas cząsteczki w próbce.
Test Western blot – jest ważną techniką w immunologii molekularnej stosowaną do identyfikacji niektórych białek. Na przykład w diagnostyce HIV technika ta jest wykorzystywana do wykrywania przeciwciał wirusa poprzez rozdział białek krwi.
Utrwalanie dopełniacza – Jest to jedna z najczęściej stosowanych metod identyfikacji lub badania obecności przeciwciał w surowicy przy użyciu układu wskaźnikowego.
Testy alergiczne – Test stosowany do identyfikacji/określenia danych alergenów oraz do diagnozowania nadwrażliwości na różne cząsteczki.
Sprawdź:
Mikrobiologia
Mikologia
Protozoologia
Fykologia
Parazytologia
Wirologia
Nematologia
Immunologia
.
Powrót do nauki o Białych Krwinkach
Powrót do Biologii Komórki
Powrót z Immunologii do domu MicroscopeMaster
Arno Helmberg. (2018). Układ odpornościowy i immunologia.
Klaus D. Elgert. (2009). Immunology: 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). An introduction to immunology and immunopathology. ResearchGate.
Tahrin Mahmood i Ping-Chang Yang. (2012). Western Blot: Technique, Theory, and Trouble Shooting
Linki
.