Hankittu immuniteetti

Hankitun immuniteetin toimintakaavio.

Hankittu immuniteetti on lymfosyyttien toimintaan perustuva elimistön puolustusjärjestelmän osa, jolla on keskeinen merkitys taudinaiheuttajien eli patogeenien torjunnassa. Hankitun immuniteetin reaktion käynnistyminen johtaa yksittäisen, spesifisen mikrobilajin hävittämiseen elimistöstä, ja se on edellytys muun muassa rokotuksen antaman immuniteetin muodostumiselle. Hankittu immuniteetti muokkautuu jatkuvasti, ja sitä kutsutaankin myös nimellä adaptatiivinen immuniteetti (engl. adaptive immunity).

Ominaisuuksia

Nimensä mukaisesti hankittu immuniteetti eroaa luontaisesta immuniteetista siinä, että se kehittyy vasta ensimmäisten elinvuosien aikana eikä siis ole valmiina lapsen syntyessä. Tästä syystä pikkulapset ovat erityisen herkkiä tietyille infektiosairauksille, sillä ennen hankitun immuniteetin kehittymistä puolustautuminen mikrobeja vastaan tapahtuu vain luontaisen immuniteetin keinoin sekä muun muassa äidinmaidosta saatavien vasta-aineiden avulla. Hankitun immuniteetin kehittyminen ei kuitenkaan pysähdy lapsuusiässä, vaan se muokkautuu lähes koko elämän ajan yksilön kohtaamien mikrobien perusteella (immunologinen muisti, ks alla). Toinen keskeinen ero luontaisen ja hankitun immuniteetin välillä on spesifisyys: hankittuun immuniteettiin kuuluvat järjestelmät tunnistavat mikrobit yksittäisinä lajeina niissä olevien yksityiskohtaisten ja yksilöllisten rakenteiden perusteella, kun taas luontaisen immuniteetin puolella tunnistus perustuu tiettyihin mikrobiryhmille tunnusomaisiin, yleisiin rakenteisiin. Tämän vuoksi hankittu immuniteetti pystyy kohdistamaan vaikutuksensa yksittäistä taudinaiheuttajaa vastaan ja on näin ollen huomattavasti luontaista immuniteetti tehokkaampi. Hankitun immuniteetin aikaansaaman vasteen käynnistymisessä kuluu kuitenkin aikaa enemmän kuin luontaiselta immuniteetilta, ja siksi niiden toiminta täydentää hyvin toisiaan.

Solutyypit

Hankitun immuniteetin toiminta perustuu lymfosyyteiksi kutsuttuihin soluihin. Lymfosyytit ovat veren valkosoluja kuten granulosyytit ja monosyytitkin, mutta ne poikkeavat muista valkosolutyypeistä siinä, että niiden solukalvolla olevat reseptorit ovat patogeenejä tunnistavilta osiltaan hyvin monimuotoisia, ja siksi eri lymfosyytit tunnistavat erilaisia patogeenejä. Tähän perustuu hankitun immuniteetin spesifinen tunnistuskyky: tietyn antigeenin ilmaannuttua elimistöön aktivoituvat vain ne lymfosyytit, joiden pinnalla oleva reseptori tunnistaa juuri kyseisen antigeenin. Lymfosyytit jaetaan alaluokkiin sen perusteella millainen reseptori on ja mitä antigeenin tunnistamisen jälkeen tapahtuu.

• B-lymfosyytit (B-solut) tunnistavat liukoisina olevia antigeenejä, toisin sanoen solunulkoisessa tilassa vapaana olevan patogeenin tai sen osan. B-solureseptorina toimii solun ulkokalvoon kiinnittynyt immunoglobuliinimolekyyli.
• T-lymfosyytit (T-solut) eivät kykene tunnistamaan antigeenejä, jos ne esiintyvät sellaisenaan, vaan ainoastaan elimistön omaan proteiiniin kiinnitettynä. Näitä elimistön omia, T-solujen toiminnan kannalta välttämättömiä proteiineja kutsutaan MHC-molekyyleiksi, ja niitä tunnetaan kaksi pääluokkaa, MHC I ja MHC II. T-solujen alaluokat määräytyvätkin sen mukaan, kumpaan MHC-tyyppiin sitoutuneita antigeenejä ne pystyvät tunnistamaan: sytotoksiset T-solut tunnistavat antigeenin osana MHC I -kompleksia, kun taas auttaja-T-solut tunnistavat MHC II -molekyyliin kiinnittyneen antigeenin. Laboratorio-oloissa nämä kaksi alaluokkaa voidaan erottaa toisistaan erilaisten pintaproteiiniensa avulla: sytotoksisten T-solujen pinnalla on ns. CD8-proteiini, ja auttaja-T-solujen pinnalla ns. CD4-proteiini. Alatyypit erotetaankin joskus toisistaan merkinnällä CD8+ tai CD4+.

Immunologisen reaktion eteneminen

Tyypillinen hankitun immuniteetin vaste käynnistyy vasta luontaisen immuniteetin aktivaation jälkeen sen tulehduspaikalla ja lähiympäristön imusuonissa aikaansaamien muutosten seurauksena. Hankitun immuniteetin vaste käynnistyy aina auttaja-T-solujen välityksellä, ja sitä seuraavat tapahtumat riippuvat siitä onko kyseessä solunulkoinen patogeeni (humoraalisen immuunivasteen käynnistyminen) vai solunsisäinen patogeeni (soluvälitteisen immuniteetin käynnistyminen).

Hankitun immuunivasteen käynnistyminen

Hankitun immuniteetin käynnistymisessä keskeisin tapahtuma on antigeenejä esittelevien solujen (APC-solu) ja auttaja-T-lymfosyyttien välinen reaktio. APC-solut ovat erikoistuneita luontaiseen immuniteettiin kuuluvia syöjäsoluja; useimmat niistä ovat ns. dendriittisoluja, mutta myös muut solutyypit voivat toimia antigeeniä esittelevinä soluina. Syöjäsolujen tapaan APC-solut fagosytoivat kudoksissa kohtaamansa mikrobit, ja pilkkoessaan mikrobia sisällään ne kiinnittävät osia siitä itse tuottamaansa proteiiniin, MHC II -molekyyliin. Tämä antigeenin (mikrobista irrotettu osa) ja solun oman proteiinin muodostama kompleksi kuljetetaan APC-solun ulkokalvolle, josta muut solut voivat sen havaita. Tästä tapahtumasta johtuu myös solun nimi. APC-solun ja mikrobin kohtaaminen tapahtuu useimmiten elimistön kudoksissa, siellä missä mikrobi on tunkeutunut elimistöön. Aktivoituessaan APC-solu kuitenkin siirtyy lymfan eli imunesteen mukana imusolmukkeisiin, joissa varsinainen hankitun immuniteetin käynnistyminen tapahtuu. Imusolmukkeessa on naiiveja (valmiiksi kypsyneitä mutta toistaiseksi aktivoimattomia) lymfosyyttejä odottamassa aktivoitumiseen johtavaa signaalia, ja APC-solun saapuminen tuottaa tällaisen signaalin. Auttaja-T-lymfosyytit omaavat muiden lymfosyyttien tapaan pinnallaan reseptorin, jonka avulla ne tunnistavat spesifisiä antigeenejä, ja juuri auttaja-T-solujen reseptorille on tunnusomaista, että ne tunnistavat antigeenin vain silloin kun se on liitetty osaksi MHC II -molekyyliä. APC-solun saapuessa imusolmukkeeseen aktivoituvat ne auttaja-T-solut, joiden pintareseptori tunnistaa juuri kyseisen antigeenin. Auttaja-T-solujen aktivoituessa ne kypsyvät lopulliseen muotoonsa ja alkavat tuottaa muita immuunijärjestelmän soluja stimuloivia sytokiinejä eli solunulkoiseen tilaan vapautuvia pienikokoisia proteiineja. Tästä seuraavat tapahtumat riippuvat vapautuvien sytokiinien laadusta, mikä puolestaan määräytyy aktivoituvan auttaja-T-solun tyypin mukaan.

Humoraalinen immuunivaste

Humoraalinen immuunivaste on hankitun immuniteetin osa, joka huolehtii solunulkoisessa tilassa olevien taudinaiheuttajien tuhoamisesta. Tyypillisiä tällaisia taudinaiheuttajia ovat bakteerit ja niiden erittämät toksiinit. Mikäli APC-solun pinnalla oleva antigeeni on peräisin bakteerista tai muusta solunulkoisessa tilassa vapaana olevasta taudinaiheuttajasta, imukudoksessa aktivoituvat auttaja-T-solut kuuluvat alaluokkaan 2 (Th2-solut), ja niiden tuottamat sytokiinit saavat ensisijaisesti aikaan B-lymfosyyttien kypsymisen. Merkittävin Th2-solujen tuottama sytokiini on interleukiini 4, mutta reaktioon osallistuu myös lukuisia muita sytokiinejä. Saadessaan Th2-solujen tuottaman stimuluksen naiivit B-lymfosyytit kypsyvät lopulliseen muotoonsa, jolloin niitä kutsutaan plasmasoluiksi. Plasmasolut poistuvat imusolmukkeesta lymfakierron kautta verenkiertoon, jonka mukana ne siirtyvät tulehduspaikalle. Kypsä plasmasolu tuottaa vasta-aineita eli liukoisessa muodossa olevia immunoglobuliineja, joiden antigeenin tunnistava osa on samanlainen kuin A-solun pintareseptorina toimivan immunoglobuliinin: vasta-aineet siis tunnistavat saman antigeenin, joka on alun perin aikaansaanut immuunivasteen käynnistymisen. Vasta-aineen tarttuessa kiinni taudinaiheuttajan pintaan patogeenin kyky tarttua elimistön rakenteisiin ja aikaansaada sille ominaiset vaikutukset estyy, vasta-aineen sanotaan siis neutraloivan näin taudinaiheuttajan. Patogeenin ja vasta-aineen muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan immunokompleksiksi, ja syöjäsoluista erityisesti eosinofiiliset granulosyytit ovat erikoistuneet niiden lopulliseen tuhoamiseen fagosytoosin avulla. Immunokompleksit vetävät puoleensa myös komplementtiin kuuluvia proteiineja, ja nämä tapahtumat ovatkin esimerkkejä luontaisen ja hankitun immuniteetin yhteistoiminnasta patogeenien torjunnassa.

Soluvälitteinen immuniteetti

Hankitun immuniteetin toinen osa, soluvälitteinen immuniteetti, on puolestaan kehittynyt torjumaan sellaisten taudinaiheuttajien hyökkäyksiä, jotka lisääntyvät elimistön omien solujen sisällä käyttäen niitä isäntinään hyödyntäen niiden molekyylejä ja ulkokalvon tarjoamaa suojaa immuunijärjestelmää vastaan. Tällaisia solunsisäisiä loisia ovat tyypillisesti kaikki virukset, mutta myös jotkin bakteerit (esimerkiksi tuberkuloosia aiheuttava Mycobacterium tuberculensis sekä klamydiaa aiheuttavat bakteerit) ja alkueläimet (esimerkiksi malariaa aiheuttavat Plasmodium-suvun loiset) lisääntyvät elimistön solujen sisäpuolella. Mikäli antigeeniä esittelevän solun mukana imukudokseen esiteltäväksi tuotava antigeeni on peräisin tällaisesta patogeenistä, aktivoituvat tyypin 1 auttaja-T-solut (Th19), jotka tunnistavat ko. antigeenin. Merkittävin tämän auttaja-T-solutyypin tuottama sytokiini on TNF-α (tuumorinekroositekijä alfa), ja tämäntyyppisten sytokiinien erittymisen seurauksen kypsyvät ko. antigeenin tunnistavat sytotoksiset T-lymfosyytit eli tappaja-T-solut.

B-lymfosyyttien tapaan myös tappaja-T-solujen lopulliseen kypsymiseen liittyy niiden monistuminen, muutokset proteiinintuotannoissa ja siirtyminen imukudoksesta lymfakierron ja verenkierron välityksellä tulehduspaikalle. Solunsisäisten taudinaiheuttajien tapauksessa puolustusjärjestelmän ongelmana on kuitenkin se, että taudinaiheuttaja viettää suurimman osan elinkierrostaan elimistön omien solujen sisällä, ja siksi puolustusjärjestelmän on tuhottava koko infektoitunut solu päästäkseen patogeenistä eroon. Elimistön kaikissa omissa soluissa muodostetaan luokan 1 MHC-molekyylejä (MHC I), ja solun infektoituessa sen pinnalle kulkeutuu vähitellen patogeenin osia MHC I -molekyyliin kiinnittyneenä samaan tapaan kuin MHC II:een antigeeniä esittelevien solujen tapauksessa. Tappaja-T-solut tunnistavat saastuneet solut näiden pintamolekyylien perusteella, ja tuhoavat ne erittämällä niiden sisälle ja läheisyyteen erilaisia myrkyllisiä yhdisteitä.

Immunologinen muisti

Immuunipuolustuksen kannalta keskeinen seikka on tehokas puolustautuminen toistuvasti elimistöön pyrkiviä patogeenejä vastaan. Käytännössä tämä toimii immunologisen muistin kautta: immuunijärjestelmä muistaa elimistöön aiemmin tunkeutuneet patogeenit ja mikäli sama mikrobi kohdataan uudelleen, immunologinen reaktio käynnistyy nopeasti ja on huomattavasti tehokkaampi kuin ensimmäisellä kerralla. Tähän perustuu myös muun muassa rokottaminen: rokotuksen yhteydessä elimistöön tuodaan keinotekoisesti heikennetty tai tapettu patogeeni tai sen osa. Mikäli kyseinen patogeeni pyrkii myöhemmin elimistöön, se ei pääse yllättämään immuunijärjestelmää vaan elimistö on valmis torjumaan sen tehokkaasti. Elimistön kohdatessa patogeenin ensimmäistä kertaa, muodostuvaa immunologista reaktiota kutsutaan primäärivasteeksi. Saman patogeenin seuraavien kohtaamisten yhteydessä ilmenevää reaktiota kutsutaan puolestaan sekundaarivasteeksi; se käynnistyy siis nopeammin kuin primaarivaste ja poikkeaa siitä myös muun muassa erittyvien vasta-aineiden tyypin osalta. Sekundaarivasteen taustalla on muistisoluiksi kutsutun solutyypin kehittyminen. Kun esimerkiksi humoraalisen immuunivasteen käynnistyessä B-lymfosyyteistä kypsyy plasmasoluja, samanaikaisesti osa niistä muuntuu muistisoluiksi. Myös muistisoluilla on pinnallaan saman antigeenin tunnistava reseptori, mutta sen sijaan että ne poistuisivat imusolmukkeesta verenkiertoon ja edelleen tulehduspaikalle, ne jäävät imukudokseen. Muistisolut ovat kuitenkin huomattavasti pidemmälle kypsyneitä kuin naiivit B-solut, ja tämän vuoksi ne pystyvät käynnistämään sekundaarivasteen tehokkaasti siinä tapauksessa, että sama antigeeni ilmestyy uudelleen imusolmukkeeseen APC-solujen mukana.

Katso myös

• Luonnollinen immuniteetti
• Immuunikato
• Allergia
• Ristisuoja
• Rokotus

Lähteet

• C. A. Janeway, P. Travers, M. Walport, M. Shlomohik: Immunobiology. Immune system ih Health and disease. 2nd ed. 2003. Oxford University Press

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Hankittu immuniteetti Wikimedia Commonsissa