Eesti Looduse fotov�istlus
09/2003



   Eesti Looduse
   viktoriin


   Eesti Looduse
   fotovõistlus 2012




   AIANDUS.EE

Eesti Loodus
immunoloogia EL 09/2003
Immuunssteem aitab nakkusest jagu saada

Hulkraksed olendid vitlevad neid rndavate patogeenidega keeruka immuunssteemi vahendusel. Immuunsuse uurimisel on viimastel aastakmnetel suuri edusamme tehtud, mistttu varasemast eestikeelsest kirjandusest pole praegusajal enam kuigi palju abi.

Selgroogsete immuunssteemi saab jaotada kaasasndinud ja omandatud immuunsuseks. Kaasasndinud immuunsus ei muutu olendi eluea jooksul, nakkuse korral toimib selline immuunsus kiiresti ja moodustab esimese kaitseliini. Samas pole see kllalt thus.

Mrksa tulemuslikumalt vitleb selgroogsetel nakkustega omandatud immuunsus, mis tunneb ra sissetungija. Anname mlemast ssteemist ldise levaate, keskendudes eesktt inimesele. Immuunssteemi evolutsiooni kohta saab lhemalt lugeda sellest Eesti Looduse numbrist [3]. Kahjuks ei ole vimalik huvilistele soovitada muid eestikeelseid ndisaegseid materjale. Ent inglise keeles ilmunud asjalikke teoseid on ka Eesti teadusraamatukogudes [1].

Omandatud immuunsus vajab toimeks erilisi rakke ja organeid. Vererakkude phiosa hlmavad ertrotsdid ehk punalibled, mis kannavad hapnikku. Peale selle on veres rohkesti lmfotste ja makrofaage, mis on hed olulisemad immuunssteemi komponendid (kaanefoto).

Lmfotste on kaks rhma: B-rakud (ehk B-lmfotsdid) ja T-rakud (ehk T-lmfotsdid). Esimesed toodavad antikehi, T-lmfotsdid abistavad neid ja tapavad organismi viirusnakatunud rakke. Peale lmfotstide osaleb immuunvastuse tekkes veel mitu rakutpi, niteks dentriitrakud, mis vimaldavad T-lmfotstidel antigeeni ra tunda, ning makrofaagid ja neutrofiilid, mis hvitavad (fagotsteerivad) organismi tunginud patogeene.

Imetaja B-lmfotsdid arenevad luudis, T-lmfotsdid aga tmuses (joonis 1). Rakurhmade thistus tuleneb vastavate organite ingliskeelsetest nimetustest: B (bone marrow) ja T (thymus). Tiskasvanud imetaja organismis arenevad T-lmfotsdid tmuses, kuid loote arengu kigus arenevad nii B- kui ka T-lmfotsdid luudis asuvatest vereloome tvirakkudest. Neist tekivad kik lmfotsdid, ertrotsdid ja vere hbimisel vajalikud trombotsdid. Kuna luudis ja tmuses asuvatest eellasrakkudest arenevad kpsed lmfotsdid, siis nimetatakse neid organeid tsentraalseteks (vi ka primaarseteks) lmfoidorganiteks.

Kpsed lmfotsdid liiguvad perifeersetesse lmfoidorganitesse, nagu lmfislmed, prn ning lmfoidorganid, mis asuvad seedekulgla, hingamisteede ja naha lhedal (joonis 1). Dendriitrakud viivad antigeeni nakkuskohast perifeersetesse lmfoidorganitesse, kus aktiveeritakse B- ja T-lmfotsdid, mis tagavad organismile eriomase kaitse.

Imuunssteemi mlu ja klonaalne selektsioon. Kui organismi tungib patogeen, millega varem pole olnud kokkupuudet, siis satuvad organismi ka seningemata keemilised hendid. Mningaid neist henditest antigeene vib omandatud immuunsus ra tunda.

Antigeeni esialgse ratundmise jrel aktiveeruvad B- ja T-lmfotsdid, mis asuvad patogeeni hvitama. B- ja T-lmfotsdidel on antigeenierisus juba enne aktivatsiooni. Aktiveeritakse ainult neid lmfotste, mis suudavad ra tunda parasjagu rndavat patogeeni (joonis 2).

Immuunssteemis on miljoneid erisuguse antigeenispetsiifikaga lmfotste, millest ainult vheseid aktiveeritakse paljunema ja seega suuri kloone moodustama. Kloon on he raku paljunemisel tekkinud rakupopulatsioon. Aktiveerimata rakke nimetatakse naiivseteks, aktiveeritud rakke aga efektorrakkudeks

Kui infektsioonist on jagu saadud, siis jrgmisel korral kutsutakse kaitsereaktsioon sama patogeeni vastu juba kiiremini esile. Selle tagab asjaolu, et osa efektorrakke diferentseerub pikaealisteks mlurakkudeks. Seega on perifeersetes lmfoidorganites vhemalt kolmes arengustaadiumis lmfotsdid: naiivsed rakud, efektorrakud ja mlurakud.

Omandatud immuunsuse vib jaotada kaheks: humoraalne imuunsus, milles on kesksel kohal antikehad ning rakuline immuunsus, milles on vga olulised tstotoksilised T-lmfotsdid. Jrgnevalt mlemast immuunsuse tbist lhemalt.


Antikehade ehk immuunoglobuliinide tootmine. B-lmfotsdid toodavad infektsioonist jagusaamiseks erilisi valgumolekule antikehi , mis on vimelised organismi tunginud patogeeni kui vrkeha mrgistama. Antikehad ei tunne ra mitte tervet antigeeni, vaid sellest hte kindlat piirkonda, epitoopi. Niteks vib antigeen olla mni bakteri pinnavalk, mis koosneb mnesajast aminohappejgist, epitoop aga selle valgu umbes kmnest aminohappejgist koosnev lik. Epitoop vib olla ka valguga seondunud madalmolekulaarne hend, niteks suhkrujk. Iga B-lmfotst toodab antikehi, mis on vimelised ra tundma ainult ht kindlat epitoopi.

Antikehad pole struktuurilt ja talitluselt pris hesugused. Vtame vaatluse alla immunoglobuliin G (IgG) tpi antikehad, mis hlmavad imetajate veres ringlevate antikehade phihulga. Phimtteliselt samasuguse struktuuriga on ka teised neli imetajates toodetavat antikehade klassi (vt. Sirje Timmuski artiklit).

Antikeha koosneb neljast polpeptiidahelast: kahest pikast ehk raskest ning kahest lhikesest ehk kergest ahelast (joonis 3). Need neli polpeptiidahelat on omavahel disulfiidsidemetega hendatud ning moodustavad Y-the kujulise kolmemtmelise struktuuri.

Immunoglobuliini iga peptiidahel koosneb varieeruvast ja konstantsest osast. Seega on igas immunoglobuliini molekulis kaks varieeruvat otsa, mis omakorda koosnevad kahest eri ahelast ja on eri antikehamolekulides erisugused. Need piirkonnad osalevad antigeeni ratundmises. Kolmas molekuli ots, mis on tekkinud kahest raskest ahelast, on kigis antikehades hesugune. Selle piirkonna abil tunnevad immuunssteemi rakud antikeha ra. Antikeha konstantset osa tunnevad ra niteks makrofaagid, mis seejrel antikehaga mrgistatud patogeeni hvitavad.


Kuidas tekib antikehade varieeruvus? Eri struktuuriga patogeene ja keemilisi hendeid, mida organism vib kohata ja millele immuunssteem suudab spetsiifiliselt vastata, on vga palju. Inimese genoomis olevast alla 50 000 geenist on sellise varieeruvuse katmiseks selgelt vhe. Enamasti on meie kigi keharakkude DNA nukleotiidne jrjestus identne. Lmfotstide kpsemisel toimuvad DNA-mberkorraldused on ainus teadaolev juht, kui hulkrakse organismi arengu kigus leiavad aset sihiprased DNA-muutused.

Antikehasid kodeerivates geenides kodeerib nii raske kui ka kerge ahela antigeeniga seonduvat otsa mitu geeniliku. Kerge ahela varieeruva piirkonna tekitamiseks valitakse fragmentidest ks V-segment (inimesel 40) ja ks J-segment (inimesel 5). Raske ahela jaoks pannakse kokku V-segment (inimesel 51), J-segment (inimesel 6) ja D-segment (inimesel 27; joonis 4). Seega on vimalik tekitada 5 x 40 = 200 kerget ahelat ja 51 x 6 x 27 = 8262 rasket ahelat. Kuna kerged ja rasked ahelad kombineeruvad paari kaupa, siis on vimalik moodustada 1,6 x 106 antikeha molekuli. B-rakkude kpsemisel toimuvad DNA-mberkorraldused ei ole alati tpsed, siin tekkivad mutatsioonid (DNA nukleotiidide asendused, lisandumised ja krvaldamised) suurendavad antikehade vimalike antigeeni sidumistaskute arvu 1012ni.

B-lmfotstide aktivatsiooni seisukohalt on vga oluline, et ks B-lmfotst suudab toota ainult ht kindlat tpi antikehi. Antikeha toimib esmalt B-lmfotsdi pinnal retseptorina. Seetttu aktiveerib antigeen ainult need B-lmfotsdid, mis suudavad toota just sellele antigeenile eriomaseid antikehi (joonis 5A).


T-lmfotsdid. B-lmfotsdid suudavad hakata antikehi tootma vaid siis, kui neid aktiveerivad T-lmfotsdid. Selliseid T-lmfotste nimetatakse abistaja T-rakkudeks. On olemas ka teist tpi T-rakke, mis suudavad viirustega nakatunud rakkude surma esile kutsuda. Need on tstotoksilised T-lmfotsdid.

Kuidas suudavad T-lmfotsdid ra tunda eri laadi vrantigeene? T- lmfotstide pinnal asub valk (retseptor), mille geenides toimuvad mberkorraldused sarnaselt neile, mis leiavad aset B-lmfotstide kpsemisel. Varieeruvate alade tttu T-lmfotsdi retseptoris tunnevadki need rakud paljusid eri antigeene ra.

Erinevalt antikehadest ei suuda T-lmfotsdid tunda rakku mbritsevas keskkonnas lahustunud vaba antigeeni. Antigeen peab olema mne teise keharaku pinnal henduses erilise valguga, koesobivusantigeeniga (MHC, lhend tuleb inglise keelest: major histocompatibility complex). Tstotoksilised T-lmfotsdid tunnevad vrantigeeni ra siis, kui see on esitletud mrklaudraku pinnal koos koesobivusantigeen I-ga (MHC I; joonis 5B). Kompleksis koesobivusantigeeni I-ga viiakse raku pinnale ainult raku sees snteesitud valkude fragmente. Seega satuvad viirusnakkuse korral raku pinnale viirusvalkude ligud, mida tuntakse ra kui vrast (joonis 5C). Kui tstotoksilised T-lmfotsdid leiavad organismist raku, mille pinnal on MHC I koos antigeeniga, mida tunneb ra vastav T-rakk, siis kutsuvad tstotoksilised T-lmfotsdid esile oma mrklaudraku surma.

Tstotoksiliste T-rakkude aktivatsiooniks on vaja, et antigeeni esitlev rakk (dendriitrakk) esitleks antigeeni kompleksis MHC I valkudega (joonis 5B). Seejrel on tstotoksiline T-rakk aktiveeritud ning valmis hvitama rakke, mille pinnal on vrantigeenid (joonis 5C).

Meid nakatanud viirus siseneb keharakkudesse. Seejrel algab rakus viiruse valkude sntees. Mned neist viirusvalkudest ligatakse lhikesteks likudeks ja viiakse kompleksis koesobivusantigeeniga raku pinnale. Selliseid rakke tunnevad ra ja hvitavad tstotoksilised T-lmfotsdid. Niimoodi vetakse viiruselt vimalus organismis paljuneda. Nakatunud rakkude hvitamist T-lmfotstide abil nimetatakse rakuliseks immuunsuseks. Erinevalt teistest selles artiklis mainitud rakupinna retseptoritest on MHC I valk olemas kigi keharakkude pinnal. Seeprast vivad tstotoksilised T-lmfotsdid tunda ra organismi kiki nakatunud rakke.

Millest selline nimetus: koesobivusantigeen? Selgub, et isegi he populatsiooni sees on koesobivusantigeeni kodeerivad geenid vga varieeruvad. Siirdatava koe puhul on vga suur oht, et doonororganismi koesobivusantigeen on oma struktuurilt ehk kujult sarnane vastuvtva organismi koesobivusantigeeni-antigeeni kompleksiga. Seetttu tuntakse transplanteeritud koe rakud ra kui nakatunud. Seejrel tstotoksilised T-lmfotsdid hvitavad transplanteeritud koe (organi). See ongi ks phjusi, miks on vga raske helt inimeselt teisele vi helt imetajaliigilt teisele organeid siirdada. Lisaks vrale koesobivusantigeenile vivad retsipientorganismi rakud sialdada ka teisi molekule, mida doonororganismis polnud ja seetttu tekib siirdatud koe vastane immuunreaktsioon.


Abistaja T-lmfotsdid ja B-lmfotstide aktivatsioon. Peale MHC I valkude on dendrotstide pinnal ka koesobivusantigeen II (MHC II). B-lmfotstide aktiveerimiseks peavadki antigeeni esitlevad rakud (dendrotsdid) siduma antigeeni oma pinnale koos koesobivusantigeen II-ga (joonis 5C). Antigeen seondub dendrotstide pinnale infektsioonikohas, seejrel liiguvad antigeeni esitlevad rakud perifeersesse lmfoidorganisse. Seal aktiveeritakse abistaja T-lmfotsdid. Seejuures kasutatakse jlle T-lmfotsdi retseptorit, mis vib dendrotsdi pinnal asuva antigeeni-koesobivusantigeeni kompleksi ra tunda (joonis 5C).

Aktiveeritud abistaja T-lmfotsdid vivad seejrel aktiveerida B-lmfotste, mis hakkavad antikehi tootma. Ka selleks on vaja antigeeni (joonis 6). Kpsemata B-lmfotstides asuvad antikehamolekulid raku pinnal, olles B-lmfotsdi retseptoriks. Antigeeni leidnud B-lmfotsdi retseptor viiakse raku sisse, antigeen tkeldatakse osadeks ja viiakse kompleksis koesobivusantigeeniga (MHC II) uuesti raku pinnale. Abistaja T-lmfotstide pinnal oleva T-lmfotsdi retseptor tunneb ra B-lmfotsdi pinnal oleva koesobivusantigeen II koos vrvalgu fragmendiga. Selle tttu aktiveeruvad antigeenspetsiifilised B-lmfotsdid, hakkavad paljunema ning antikehi tootma.

Oluline erinevus tstotoksiliste T-lmfotstide vahendatud ehk rakulise immuunsuse ja B-lmfotstide vahendatud ehk humoraalse immuunsuse vahel on see, et MHC I sltuv ssteem vitleb nakatunud rakkudega ja MHC II sltuva ssteemi aktiveerivad lahustunud, niteks veres ringlevad antigeenid.


Koretseptorid CD4 ja CD8. T-lmfotsdi retseptor (joonis 5A) ei tunne antigeeni-koesobivusantigeeni kompleksi ra ksi. Psiva henduse saamiseks T-lmfotsdi ja antigeeni esitleva raku vi T-lmfotsdi ja mrklaudraku vahel on vajalikud veel mitu raku pinna lisavalku. Niteks on vaja MHC I kompleksi ratundmiseks valku CD8 ja MHC II kompleksi ratundmiseks valku CD4 (joonis 5A).

CD4-l on thtis roll AIDSi phjustava HI-viiruse infektsioonis. HI-viirus kasutab abistaja T-lmfotstide pinnal olevat valku CD4 rakku sisenemiseks. Seetttu AIDSi korral hvinevad abistaja T-lmfotsdid, organismi immuunssteem on hiritud ning mitmesugused teised nakkused vi muidu ohutud mikroobid vivad vtta vimust.


Lmfotstide aktivatsioon ja tstokiinid. Milliste signaalide abil aktiveeritakse B- ja T-lmfotsdid? Nagu eespool kirjeldatud, on ks selline signaal ligandi ehk seondumispartneri kinnitumine B- vi T-lmfotsdi retseptorile. Jrgmise etapina viiakse signaal raku sisse ning seejrel muutub mitmete geenide avaldumine, mis on vga oluline lmfotstide aktivatsiooniks.

Peale B- vi T-lmfotsdi retseptori kaudu kibiva aktivatsiooni on vaja ka tstokiine. Need on rakkude vahel difundeeruvad peptiidid, mis aktiveerivad ja stimuleerivad paljunema lmfotste. Aktiveerimine on ka lmfotsdispetsiifiline, aktiveeritava raku pinnal peab olema vastavat tstokiini seondav retseptor.

Niteks T-rakkude aktivatsiooniks (paljunemiseks ja diferentseerumiseks) on vaja interleukiini 2 (IL 2), mida aktiveeritavad T-lmfotsdid ise toodavad (joonis 6).

Immuunssteemi aktivatsioonis osaleb veel vga palju tstokiine, mida snteesivad eriomased rakurhmad. Tstokiini mjumiseks on vaja mrklaudraku pinnaretseptorit, mille olemasolu on samuti eriomane kindlatele rakurhmadele.


Immuunotolerants. Nagu allpool juttu tuleb, vib kaasasndinud immuunsus ra tunda bakteriaalseid patogeene. Selleks kasutatakse molekule, mis on omased bakteri rakukestale ja mida inimese rakkude pinnal ei leidu. Palju keerulisem ksimus on see, kuidas omandatud immuunsus teeb vahet oma ja vra vahel. Kui selline vahetegemine ei toimu suure tpsusega, siis on tulemuseks autoimmuunhaigused [2, 4].

heks vastuseks sellele ksimusele on teadmine, et omandatud immuunsus pib mitte aktiveeruma organismi enda koostisosade mjul. Lmfotsdid kpsevad tsentraalses lmfoidorganis, kas tmuses vi luudis. Kui sellel ajajrgul leiab lmfotst eriomase antigeeni, mis on vga tenoliselt organismi enda koostisosa, siis vastav kloon mitte ei aktiveeru, vaid hoopis inaktiveeritakse vi sureb.


Kaasasndinud immuunsus algab nahast. Nahk kaitseb organismi kuivamise ja mehhaaniliste vigastuste eest. Peale selle talitlevad nii nahk kui ka teised epiteelirakkudest moodustunud pinnad patogeenidevastase barjrina, niteks hingamisteedes ja seedetraktis. Thtis roll on seejuures limal, mis takistab patogeenide kinnitumist. Limaseid epiteele leidub meil niteks ninas ja suus. Epiteelide lima koosneb peamiselt glkoproteiinidest, aga ka mikroobivastastest peptiididest. Selliseid valke nimetatakse defensiinideks ning nad vivad teha kahjutuks nii baktereid, ainurakseid eukaroote kui ka viiruseid.

Bakterite pinnal on keemilisi hendeid, mis on enamikul bakteritel hised. Seega vib patogeeni ra tunda ilma omandatud immuunsust esile kutsumata. Sellisteks henditeks vivad olla bakterite vlispinnal alati leiduvad polsahhariidid. Bakteri pinna komponente tunneb ra komplemendi ssteem, mille moodustavad umbes 20 erinevat lahustuvat valku, mis ringlevad veres ja muudes rakuvlistes vedelikes. Komplemendi valgud seonduvad bakteri pinnale ksteise jrel, kindlas jrjekorras (joonis 7).

Komplemendi valkude seondumisel on mitmesugune toime. Viimastena seonduvatest komplemendi valkudest moodustub bakteri membraani poor, mille tttu vib bakterirakk lsuda ehk puruneda. Komplemendi valgud meelitavad kohale makrofaage ja neutrofiile, mis neelavad bakteri raku alla (fagotsteerivad) ja hvitavad selle oma sisemuses. Kohale saabuvad ka pletiku teket ning hilisema pletikukolde paranemist phjustavad rakud.


Fagotstoos viib organismi tunginud bakteri makrofaagi vi neutrofiili sisse, tpsemalt lsosoomi, kus teda hvitavad aktiveeritud hapnikuhendid (superoksiid, hpoklorit, vesinikperoksiid, hdrokslradikaalid, lmmastikoksiid). Makrofaagid elavad enamasti selle protsessi le, neutrofiilid aga surevad ja moodustavad niiviisi suure osa mdast, mis nakatunud haavas tekib.

Kui patogeen on allaneelamiseks liiga suur, kogunevad makrofaagid ja neutrofiilid tema mber ja vabastavad sissetungija pinnale enda sees olevaid toksilisi hapnikuhendeid ning defensiine, hvitades sel viisil oma mrklaua.

Kui makrofaagid tunnevad ra patogeeni, siis hakkavad nad tootma ka mitmeid keemilisi hendeid, mille mjul liiguvad infektsioonikohta tiendavad neutrofiilid ja dendriitrakud. Samuti vib tekkida pletik.


Pletik. Kui patogeen tungib koesse, siis algab pletik: kude tursub, lheb soojaks ja punaseks. Seda phjustavad veresoonte muutused, mis tekivad immuunssteemi aktivatsiooni tttu. Veresooned muutuvad lbilaskvateks ja niiviisi saavad immuunssteemi komponendid paremini infektsioonikohta juda. Kui pletikulised reaktsioonid toimuvad vales kohas, valel ajal vi on liiga tugevad, siis on tagajrjeks niteks allergia ja astma.


NK-rakud (inglise keeles natural killer cells) on kaasasndinud immuunssteemi oluline komponent. Nagu eespool juttu, tunnevad tstotoksilised T lmfotsdid ra viirusnakatunud raku ainult siis, kui viirusvalgu tkid on viidud raku pinnale kompleksis koesobivusantigeen I-ga. Paraku on paljud viirused ppinud oma peremeesorganismiga manipuleerima selliselt, et suruvad nakatunud rakus alla koesobivusantigeen I snteesi ja seega vhendavad tstotoksiliste T-lmfotstide efektiivsust.

Srastest viirustest aitavadki jagu saada NK-rakud: nad tapavad organismis rakke, mille pinnal ei ole koesobivusantigeen I kogus piisav. Seega on viirusel raskem paljuneda ja viirusnakatunud rakud hvitavad kas tstotoksilised T-lmfotsdid vi NK-rakud.

Immuunssteemil on thtis roll ka vhkkasvajate rahoidmisel. Kui rakud muutuvad kasvajaliseks, toimuvad muutused geenide avaldumises, mille tttu satuvad raku pinnale, kompleksis koesobivusantigeen I-ga uudsete valgumolekulide fragmendid. Sellised rakke hvitavad tstotoksilised T-lmfotsdid. Mne kasvaja puhul vheneb aga ka raku pinnal oleva koesobivusantigeen I hulk. Niisuguste kasvajate mahasurujana on samuti olulised NK-rakud.


1. Alberts, Bruce et al. 2002 Molecular Biology of the Cell. Garland Science, New York, USA.

2. Peterson, Prt 2003. Autoimmuunhaigused: omad muutuvad vrasteks. Eesti Loodus 54 (9): 3840.

3. Timmusk, Sirje 2003. Immuunssteemi evolutsioon loomariigis kestab lputult. Eesti Loodus 54 (9): 2024.

4. Uibo, Raivo 2003. Pool sajandit autoimmuunsuse jlil. Eesti Loodus 54 (9): 2628.


Tanel Tenson (1970) on molekulaarbioloog, Tartu likooli tehnoloogiainstituudi vanemteadur.




Tanel Tenson
28/11/2012
26/11/2012
05/10/2012
09/07/2012
26/06/2012
26/06/2012
22/05/2012