Det medfødte immunsystem: definition, funktion og betydning
Lær om det medfødte immunsystem: definition, funktioner, celler og betydning for hurtigt, ikke-specifikt infektionsforsvar hos planter, dyr og mennesker.
Det medfødte immunsystem forsvarer værten mod infektioner. Det omfatter celler, som genkender og reagerer på patogener (bakterier) med det samme. Det medfødte immunforsvar er ikke specifikt: det reagerer på samme måde på alle patogener, som det genkender.
I modsætning til det adaptive immunsystem giver det medfødte immunsystem ikke langvarig immunitet mod specifikke infektioner.
Det medfødte immunsystem forsvarer sig hurtigt mod infektioner hos alle planter og dyr. Det medfødte system er den evolutionært set ældre forsvarsstrategi. Det er det vigtigste immunsystem, der findes i planter, svampe, insekter og i primitive flercellede organismer. Systemet er ikke tilpasningsdygtigt og ændrer sig ikke i løbet af et individs levetid.
Det medfødte immunsystem hos hvirveldyr:
Hovedkomponenter
- Fysiske og kemiske barrierer: hud, slimhinder, tåre- og spytsekreter, lav pH i maven og antimikrobielle peptider (fx defensiner) forhindrer mikrober i at etablere sig.
- Cellulære komponenter: neutrofiler, makrofager, dendritiske celler, naturlige dræberceller (NK-celler), mastceller, eosinofile og basofile. Disse celler genkender, fagocyterer og ødelægger mikroorganismer eller koordinerer inflammatoriske reaktioner.
- Opløselige faktorer: komplementsystemet, cytokiner (fx interleukiner, TNF), interferoner og akutfaseproteiner som C-reaktivt protein (CRP) hjælper med at neutralisere patogener og rekruttere immunceller.
- Molekylære genkendelsessystemer: pattern recognition receptors (PRR’er) som Toll-like receptorer (TLR), NOD-lignende receptorer (NLR) og RIG-I-lignende receptorer (RLR) genkender generelle mønstre på mikrober (PAMPs) eller tegn på vævsskade (DAMPs).
Hvordan det virker
Når en barriere er brudt, genkender PRR’er på værtsceller strukturer på mikrober. Det fører til frisætning af cytokiner og kemokiner, som forårsager inflammation: blodkar udvider sig, permeabiliteten stiger, og flere immunceller tiltrækkes til infektionsstedet. Makrofager og neutrofiler fagocyterer bakterier og dræber dem vha. enzymer og reaktive iltarter (oxidativt burst). Komplementsystemet kan opsonisere mikrober (gøre dem lettere at spise), direkte lyse nogle bakterier eller forstærke inflammationen.
Specielle mekanismer
- Fagocytose: indtagelse og nedbrydning af mikrober i fagocytter.
- Inflammasom: intracellulært kompleks, der udløser produktion af IL-1β og kan inducere pyroptose (inflammatorisk celledød).
- NETs (neutrophil extracellular traps): netværk af DNA og antimikrobielle proteiner, der fanger og dræber mikroorganismer.
- Interferoner: vigtige i antiviralt forsvar ved at hæmme viral replikation og aktivere NK-celler.
Samspil med det adaptive immunsystem
Det medfødte system aktiverer og instruerer det adaptive immunsystem. Dendritiske celler fungerer som bro mellem de to: de opsamler antigener, modnes og præsenterer dem for T-celler i lymfeknuderne samt afgiver cytokiner, der bestemmer hvilken type T-celler der udvikles (fx Th1, Th2 eller Th17). Desuden er komplement og opsonisering vigtige for effektiv antigenpræsentation.
Begrænsninger og ny viden
Traditionelt har man sagt, at det medfødte immunforsvar ikke har hukommelse. Ny forskning viser dog fænomenet ”trained immunity”, hvor visse innate celler (fx makrofager) gennem epigenetisk og metabolisk omprogrammering kan reagere stærkere på efterfølgende infektioner. Dette er ikke specifik hukommelse som i det adaptive system, men kan give forbedret respons ved gentagne udfordringer.
Klinisk betydning
- Immunmangler: medfødte defekter i det innate system kan føre til tilbagevendende eller alvorlige infektioner (fx kronisk granulomatøs sygdom, defekter i komplementkomponenter).
- Overaktivering: voldsom systemisk inflammation (sepsis), cytokinstorme og autoinflammatoriske sygdomme skyldes ofte dysreguleret innate immunrespons.
- Terapeutiske mål: lægemidler kan hæmme eller aktivere komponenter i det innate system (fx interferonbehandling, complementhæmmere, TLR-agonister/antagonister). Adjuvanser i vacciner stimulerer det medfødte system for at forbedre den adaptive respons.
Evolutionær rolle og forekomst
Det medfødte immunsystem er evolutionært ældre og findes i alle plante- og dyregrupper. Hvirveldyr har både innate og adaptive systemer, hvor det medfødte ofte er første linje forsvar og afgørende for at holde infektioner i ave, indtil det adaptive immunsystem aktiveres.
Samlet set er det medfødte immunsystem en hurtig, bredt virkende og essentiel forsvarslinje, der både beskytter mod mikrober og former den efterfølgende adaptive respons. Forståelse af dets mekanismer er central for både klinisk diagnostik og udvikling af nye behandlinger.
Anatomiske barrierer
Det medfødte immunsystem omfatter huden. Hudens yderste lag kaldes "epithelial". Epithelcellerne danner en voksagtig fysisk barriere, der holder de fleste smittefremkaldende agenser ude. Disse celler er det medfødte immunsystems første forsvarslinje mod invaderende organismer.
Gamle hudceller falder af, og det hjælper med at fjerne bakterier, der har sat sig fast på huden.
Huden fortsætter internt som foring af tarmene og lungerne. I tarmene og lungerne hjælper bevægelse ved hjælp af peristaltik eller cilier med at fjerne smittefremkaldende stoffer. Desuden fanger slim smitstoffer. I tarmene kan tarmfloraen forhindre sygdomsfremkaldende bakterier ved at udskille giftige stoffer eller ved at konkurrere med sygdomsfremkaldende bakterier om næringsstoffer eller om at sætte sig fast på celleoverflader.
Tårernes og spytets skyllende virkning er med til at forhindre infektion i øjne og mund.
Inflammation
Inflammation er en af immunsystemets første reaktioner på patogener eller fremmede stoffer, der kommer forbi de anatomiske barrierer.
Inflammation stimuleres af kemiske faktorer, der frigives af skadede celler. Den danner en fysisk barriere mod spredning af infektion og fremmer heling af beskadiget væv efter fjernelse af patogener.
Kemiske faktorer, der produceres under inflammation, tiltrækker fagocytter, især neutrofile. Neutrofile udløser derefter andre dele af immunsystemet.
Komplementsystem
Komplementsystemet er en biokemisk kaskade i immunsystemet, der hjælper antistoffer med at fjerne patogener eller markere dem til destruktion af andre celler.
Kaskaden består af mange plasmaproteiner, som fremstilles i leveren. Proteinerne arbejder sammen for at:
- udløser rekruttering af inflammatoriske celler.
- mærkning af patogener til destruktion ved at belægge deres overflade.
- ødelægger plasmamembranen i en inficeret celle, hvilket medfører cytolyse af den inficerede celle og patogenets død.
- befri kroppen for neutraliserede antigen-antistofkomplekser.
Elementer af komplementkaskaden findes hos mange arter, der ikke er pattedyr, herunder planter, fugle, fisk og nogle arter af hvirvelløse dyr.
Celler i det medfødte immunforsvar
Alle hvide blodlegemer (WBC) er kendt som leukocytter. Leukocytter adskiller sig fra andre celler i kroppen: De fungerer som selvstændige, encellede organismer. De kan bevæge sig frit og fange celleaffald, fremmedlegemer eller invaderende mikroorganismer. De produceres af bloddannende stamceller i knoglemarven.
De medfødte leukocytter omfatter: Naturlige dræberceller, mastceller, eosinofile og basofile samt de fagocytiske celler, herunder makrofager, neutrofile og dendritiske celler. De identificerer og eliminerer patogener, der forårsager infektioner.
Mastceller
Mastceller er en type af medfødte immunceller i bindevæv og slimhinderne. De er tæt forbundet med forsvaret mod patogener og sårheling. De er også ofte forbundet med allergi og anafylaksi. Når mastceller aktiveres, frigiver de hurtigt karakteristiske granula, der er rige på histamin og heparin, sammen med forskellige hormonelle mediatorer og kemotaktiske cytokiner til omgivelserne. Histamin udvider blodkarrene, hvilket forårsager tegn på betændelse, og rekrutterer neutrofile og makrofager.
Fagocytter
Ordet "fagocyt" betyder bogstaveligt talt "spisecelle". Det er immunceller, der opsluger, dvs. phagocytter, patogener eller partikler. For at opsluge en partikel eller et patogen udvider en fagocyt dele af sin plasmamembran og lægger membranen omkring partiklen, indtil den er omsluttet (dvs. partiklen er nu inde i cellen). Når den er inde i cellen, er det invaderende patogen indeholdt i et endosom, som går over i et lysosom. Lysosomet indeholder enzymer og syrer, som dræber og fordøjer partiklen eller organismen. Fagocytter patruljerer generelt i kroppen for at finde patogener, men de er også i stand til at reagere på en gruppe højt specialiserede molekylære signaler, der produceres af andre celler, kaldet cytokiner. De fagocytiske celler i immunsystemet omfatter makrofager], neutrofile og dendritiske celler.
Fagocytose af værtens egne celler er almindelig som en del af den almindelige vævsudvikling og vedligeholdelse. Når værtsceller dør, fjerner de fagocytiske celler dem fra det angrebne sted. Ved at fjerne døde celler er fagocytose en vigtig del af helingsprocessen.
Makrofager
Makrofager er store fagocytiske leukocytter. De kan bevæge sig over cellemembranen i kapillærkar og gå mellem cellerne for at jage invaderende patogener. Makrofager er de mest effektive fagocytter og kan fagocytose et betydeligt antal bakterier eller andre celler eller mikrober. Når bakteriemolekyler bindes til receptorer på en makrofages overflade, udløser det den til at opsluge og ødelægge bakterierne. Patogener stimulerer også makrofagen til at producere kemokiner, som tilkalder andre celler til infektionsstedet.
Neutrofiler
Neutrofile og to andre celletyper (eosinofile og basofile) er kendt som granulocytter (fordi de har granulat i cytoplasmaet) eller polymorphonukleære celler (PMN) på grund af deres karakteristiske fligede kerner.
Neutrofile granula indeholder en række giftige stoffer, der dræber eller hæmmer væksten af bakterier og svampe. De vigtigste produkter fra neutrofilerne er stærke oxidationsmidler. Disse omfatter hydrogenperoxid, frie iltradikaler og hypoklorit. Neutrofile er den mest udbredte type fagocytter med 50-60 % af de samlede cirkulerende leukocytter. De er normalt de første celler, der ankommer til stedet for en infektion. Knoglemarven hos en normal sund voksen person producerer mere end 100 milliarder neutrofiler om dagen og mere end 10 gange så mange om dagen under akut inflammation.
Dendritiske celler
Dendritiske celler (DC) er fagocytiske celler, der findes i væv, som er i kontakt med det ydre miljø, hovedsagelig huden (hvor de ofte kaldes Langerhansceller) og den indre slimhinde i næse, lunger, mave og tarme. Dendritiske celler er meget vigtige i processen med antigenpræsentation og fungerer som bindeled mellem det medfødte og det adaptive immunsystem.
Basofile og eosinofile
Basofile og eosinofile er celler, der er beslægtet med neutrofile (se ovenfor). Når basofiler aktiveres af et patogen, frigiver de histamin og er vigtige i forsvaret mod parasitter og spiller en rolle i allergiske reaktioner (f.eks. astma). Når de aktiveres, udskiller eosinofile en række meget giftige proteiner og frie radikaler, som dræber bakterier og parasitter. De samme kemikalier forårsager også vævsskader under allergiske reaktioner. Aktivering og toksinfrigivelse fra eosinofile er derfor nøje reguleret for at forhindre uhensigtsmæssig vævsødelæggelse.
Naturlige dræberceller
Naturlige dræberceller, eller NK-celler, er en del af det medfødte immunsystem, som ikke direkte angriber invaderende mikrober. NK-cellerne ødelægger i stedet kompromitterede værtsceller, f.eks. tumorceller eller virusinficerede celler. Det genkender sådanne celler ved en tilstand, der er kendt som "missing self". Dette udtryk beskriver celler med et lavt niveau af en celleoverflademarkør kaldet MHC I (major histocompatibility complex). Dette kan forekomme i forbindelse med virusinfektioner af værtsceller. De blev kaldt "natural killer", fordi de ikke skal aktiveres for at dræbe celler, der "mangler selv".
En eosinofil
En neutrofil
En makrofag
Et scanningelektronmikroskopisk billede af normalt cirkulerende menneskeblod. Man kan se røde blodlegemer, flere knoldede hvide blodlegemer, herunder lymfocytter, en monocyt, en neutrofil og mange små skiveformede blodplader.
Hvirvelløse dyrs immunsystemer
Antimikrobielle peptider
Antimikrobielle peptider, eller værtsforsvarspeptider, er en del af det medfødte immunforsvar. De findes i alle klasser af liv. Disse peptider er potente antibiotika med et bredt spektrum. De dræber både gramnegative og grampositive bakterier, mykobakterier (herunder Mycobacterium tuberculosis), omsluttede vira, svampe og endda transformerede eller kræftceller.
Marine fiskekilder har et højt indhold af antimikrobielle forbindelser. Test med levende fisk viste, at fiskepeptider, der anvendes i fødevare-/foderingredienser, fungerede godt.
Forskellige strukturer af antimikrobielle peptider
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er det medfødte immunsystem?
A: Det medfødte immunsystem er en forsvarsmekanisme, der forsvarer værten mod infektioner. Det omfatter celler, som genkender og reagerer på patogener (bakterier) med det samme, uden at være specifikke for et bestemt patogen.
Spørgsmål: Giver det medfødte immunsystem langvarig immunitet mod specifikke infektioner?
Svar: Nej, i modsætning til det adaptive immunsystem giver det medfødte immunsystem ikke langvarig immunitet mod specifikke infektioner.
Spørgsmål: Hvor kan vi finde det medfødte immunsystem?
A: Det medfødte immunsystem findes i alt plante- og dyreliv samt i primitive flercellede organismer. Det findes også i planter, svampe, insekter og hvirveldyr.
Spørgsmål: Er det medfødte immunsystem tilpasningsdygtigt?
Svar: Nej, det er ikke tilpasningsdygtigt og ændrer sig ikke i løbet af et individs levetid.
Spørgsmål: Hvordan forsvarer det medfødte immunsystem sig mod infektioner?
Svar: Det medfødte immunsystem reagerer hurtigt på patogener, som det genkender, ved hurtigt at forsvare sig mod dem.
Spørgsmål: Hvor gammel er denne forsvarsstrategi sammenlignet med andre strategier?
Svar: Denne forsvarsstrategi er evolutionært set ældre end andre strategier, der anvendes til at forsvare sig mod infektioner.
Spørgsmål: Hvilken type organisme er mest afhængig af sin medfødte immunitet for at beskytte sig mod infektioner?
Svar: Primitive flercellede organismer er mest afhængige af deres medfødte immunitet for at beskytte sig mod infektioner.
Søge