Luonnollinen immuniteetti

Luonnollinen immuniteetti eli luontainen immuniteetti on immuunipuolustuksen osa, joka ei vaadi aiempaa kontaktia mahdollisen patogeenin kanssa.

Fagosytoosi

Luonnolliseen immuniteettiin kuuluu myös soluja, jotka kykenevät fagosytoimaan eli nielemään sisäänsä elimistön pyrkiviä taudinaiheuttajia. Näitä soluja kutsutaan yleisnimityksellä fagosyyteiksi, ja ne jakautuvat kahteen pääluokkaan rakenteensa perusteella. Nämä pääluokat ovat monosyytit ja granulosyytit; granulosyytit jaetaan edelleen kolmeen alaluokkaan, basofiilisiin, neutrofiilisiin ja eosinofiilisiin granulosyytteihin. Sekä monosyytit että granulosyytit ovat veren valkosoluja eli leukosyyttejä, mutta niillä on myös kyky siirtyä verenkierrosta verisuonen seinämän läpi kudosnesteeseen. Tämä tapahtuu tulehduspaikalta leviävien, valkosoluja houkuttelevien aineiden eli kemokiinien ansiosta. Tyypillisiä kemokiinejä ovat muun muassa komplementin pilkkoutumistuotteet. Sekä monosyytit (joista kudoksissa kypsyviä soluja kutsutaan makrofageiksi) että granulosyytit tunnistavat taudinaiheuttajan tai sen erittämän tuotteen mikrobien pinnassa olevien yleisten rakenteiden perusteella. Esimerkiksi bakteerien soluseinä poikkeaa rakenteeltaan merkittävästi ihmisen omien solujen solukalvosta, ja fagosytoivat solut kykenevät näin erottamaan tunkeilijat elimistön omista rakenteista ja tuhoamaan ei-toivotut vieraat. Fagosytoivat eivät kuitenkaan tunnista yksittäisiä mikrobilajeja, eikä niiden toimintaan liity oppimista tai immunologista muistia kuten hankitun immuniteetin tapauksessa tapahtuu. Fagosyyttien kohdatessa taudinaiheuttajan niiden reaktio on siis joka kerta samanlainen. Fagosytoosissa fagosytoiva solu tunnistaa ensin taudinaiheuttajan pinnallaan olevien reseptoriproteiinien avulla. Tunnistuksen seurauksena fagosyytin pintaan muodostuu kuopake, johon fagosytoitava mikrobi painuu. Lopulta fagosyytti sulkee mikrobin kokonaan sisäänsä ja ympäröi sen omilla kalvorakenteillaan. Fagosyytin sisälle joutunut mikrobi tuhotaan pumppaamalla sitä ympäröivän kalvon sisälle vetyioneita, jolloin sisäpuolen pH laskee. pH:n lasku aktivoi myös pilkkovia entsyymejä, jotka alkavat hajottaa mikrobin proteiineja, nukleiinihappoja ja muita rakenteita.

Komplementti

Komplementiksi kutsutaan järjestelmää, joka koostuu joukosta veressä ja kudosnesteissä esiintyviä proteiineja, jotka tunnistavat ja tuhoavat siellä esiintyviä patogeenejä. Komplementin eri proteiinit toimivat ketjureaktion kaltaisella tavalla: ensimmäisen aktivoiduttua se aktivoi seuraavan, joka edelleen aikaansaa kolmannen proteiinin aktivoitumisen. Ketjureaktion käynnistyttyä sitä on vaikea pysäyttää, ja se myös kasvaa edetessään voimakkaammaksi, sillä kukin aktivoituneista proteiineista kykenee aktivoimaan useita seuraavan vaiheen proteiineja.

Klassinen aktivaatio

Bakteerin pinnalla on tunnistettu antigeeni, johon immunoglobuliini on kiinnittynyt. Immunoglobuliinin FC-osaan kiinnittyy C1q-entsyymi, johon taas kiinnittyy C1r- ja C1s- entsyymit. Komplementin ensimmäinen entsyymi C1 muodostuu siis osista C1q, C1r:t ja C1s:t. Osat aktivoivat toisiaan ja syntyy C1. Tämän rakenteen säilyttämiseksi tarvitaan Ca²⁺-ioni.
C1 pilkkoo C4→ C4a ja C4b. C4b kiinnittyy bakteerin pinnalle Mg²⁺-ionin avulla. C1 pilkkoo myös C2-→ C2a ja C2b. C2b kiinnittyy C4a:n. Näin muodostuu C3-ja C5-konvertaasi eli aktiivinen entsyymi, joka pilkkoo C3 ja C5.
C4a/C2b-entsyymi siis pilkkoo C3→ C3a ja C3b. C3b sitoutuu bakteerin pinnalle ja siihen liittyy C5. C4a/C2b-entsyymi pilkkoo liittyneen C5-→ C5a ja C5b.
C5b kiinnittyy bakteerin pinnalle ja houkuttelee sinne C6, C7, C8 ja C9:t. Nämä muodostavat MACin (engl. Membrane Attack Complex) eli reiän bakteerin solukalvoon. Tästä seuraa lyysis eli bakteerin tuhoutuminen.
Komplementin klassisen reitin aktivoivat siis immunoglobuliinit, joista voimakkaimpia ovat IgG1, IgG3 ja IgM. Myös immunokompleksit, DNA-histonikompleksit ja C-reaktiivinen proteiini (CRP) aktivoivat reittiä.

Oikotieaktivaatio

Oikotieaktivaatio on nimensä mukaisesti oikaistu tie klassisesta aktivaatiosta eli loppuosa on molemmille reiteille yhteinen. Oikotieaktivaatiossa ohitetaan C1, C2 ja C4 ja hypätään suoraan C3 muokkaamiseen.
C3 siis hydrolysoituu itsestään, jolloin se pystyy sitomaan itseensä tekijä B:n. Tekijä B muuttuu Bb:ksi tekijän D avulla. On siis muodostunut C3(H2O)Bb-konvertaasi, joka pystyy aktiivisena pilkkomaan C3→C3a ja C3b.
C3b pyrkii jälleen sitoutumaan bakteerin pintaan. Tekijä B sitoutuu jälleen C3b:hen Mg²⁺-ionien avulla. Ja taas tekijä D:n ansiosta B→Bb. Tämä C3bBb vastaa toiminnaltaan C3/C5-konvertaasia eli klassisen reitin C4b/C2a-konvertaasia. C3bBb:n toimintaa voimistaa properdiini (P). C3bBb pilkkoo uusia C3→C3a ja C3b. C3b pystyy sitoutumaan bakteerin pinnalle ja sitomaan itseensä C5. C3bBb pilkkoo C5→ C5a ja C5b. C5b toimii kuten klassisessa reitissä. Tästä eteenpäin reitti jatkuu kuten klassinen reitti.
Oikotieaktivaatio syntyy nopeasti ja se pystyykin karkeasti erottelemaan vieraat aineet omista rakenteista. Tätä reittiä aktivoivat esimerkiksi mikrobien polysakkaridit, keinotekoiset pinnat (ks. elinsiirrot) sekä immunoglobuliiniaggregaatit. Reitti on jatkuvasti hieman aktiivinen, johtuen C3:n spontaanista hydrolysoitumisesta.

Lektiinireitti

Reitin käynnistää mannoosia sitova lektiini eli MBL Ca²⁺-ionin avulla. Siihen sitoutuu MASP1, MASP2 ja MASP3. Syntynyt kompleksi vastaa rakenteeltaan klassisen reitin C1:stä.Tämä kompleksi siis pilkkoo C4→ C4a ja C4b, sekä C2→ C2a ja C2b. Syntyy jälleen C3- ja C5-konvertaasi, jonka jälkeen reitti etenee klassisen aktivaation mukaisesti.
Lektiinireitti muistuttaa siis hyvin paljon klassista aktivaatiota. Se käynnistyy kuitenkin huomattavasti nopeammin kuin itse klassinen aktivaatio. Lektiinireitin merkitys immuunipuolustuksessa on vielä hieman avoin.

Vaihtoehtoinen reitti

Klassisen reitin lisäksi tunnetaan vaihtoehtoinen reitti, jossa komplementti ei aktivoidu puhtaasti patogeenin tunnistamisen seurauksena, vaan kohdatessaan immunikompleksin eli patogeenin ja sen neutraloineen vasta-aineen muodostaman kokonaisuuden. Tällöin vasta-aine on jo tehnyt patogeenin vaarattomaksi, ja komplementti huolehtii sen tuhoamisesta ja opsonoimisesta eli muuttamisesta helpommin syöjäsolujen huomaamaan muotoon. Nämä ovat hyviä esimerkkejä siitä, etteivät immuunijärjestelmän eri osat toimi yksinään, vaan tehokkaan immuunipuolustuksen takaamiseksi sen eri osaset toimivat yhteistyössä.
Käynnistyessään komplementtireaktio on erittäin tehokas tuhoamaan lähiympäristön soluja. Siksi on tärkeää, että reaktio voidaan rajata elimistölle vieraisiin soluihin ilman että omat solut vahingoittuvat. Tämän vuoksi reaktio etenee kohdepatogeeniin kiinnittyneenä. Joidenkin kobrien myrkyn tuhoisat vaikutukset elimistössä perustuvatkin juuri komplementtireaktion epäspesifiseen käynnistämiseen. Verenkiertoon joutuessaan myrkky aikaansaa yleisluontoisen ja kohdistamattoman komplementtireaktion, joka on usein hengenvaarallinen.

Komplementin muut tehtävät ja sen säätely

Reaktiossa vapautuneet C3a ja C5a toimivat anafylaktoreina eli ne vapauttavat syöttösoluista histamiinia ja muita välittäjäaineita (ilman IgE:tä) sekä supistavat sileitä lihaksia ja lisäävät verisuonten läpäisevyyttä. C5a myös houkuttelee neutrofiilejä kudokseen. Komplementin tietyt osat myös lisäävät bakteerien opsonisaatiota ja siten tehostavat fagosytoosia. Komplementti on myös erittäin tärkeä elimistön puhtaana pidossa.
Komplementtia säätelevät monet molekyylit. Esimerkkeinä muutama:
-C1NH estää C1r:n ja C1s:n toimintaa eli C1 muodostumista
-C4bp hajottaa C4b/C2a-konvertaasia
-DAF hajottaa myös C4b/C2a-konvertaasia
-Tekijä H hajottaa C3Bb-konvertaasia (oikotieaktivaatio)