Imunita v otázkách a odpovědích

Vyšlo také v tištěné verzi

Objednat můžete na

www.mf.cz

www.albatrosmedia.cz

Zuzana Střížová

Imunita v otázkách a odpovědích – e-kniha

Copyright © Albatros Media a. s., 2023

Všechna práva vyhrazena.

Žádná část této publikace nesmí být rozšiřována

bez písemného souhlasu majitelů práv.

Copyright © Zuzana Střížová, 2023

Preface © Jiřina Bartůňková, 2023

E-book konverzi vytvořilo Grafické a DTP studio Fragment

E-book konverze © Grafické a DTP studio Fragment, 2023

ISBN tištěné verze 978-80-204-6210-7

ISBN e-knihy 978-80-204-6229-9 (1. zveřejnění, 2023) (epub)

ISBN e-knihy 978-80-204-6230-5 (1. zveřejnění, 2023) (mobi)

ISBN e-knihy 978-80-204-6228-2 (1. zveřejnění, 2023) (ePDF)

Předmluva

Epidemie nové nemoci – covidu-19 –, která nás nedávno provázela a zasáhla do našich životů bezprecedentním způsobem, zvedla nebývalou vlnu povědomí a zájmu o imunologii. V době epidemie nebylo dne, kdy by tisk, ať již odborný, seriózní laický, ale i bulvární, nezmínil pojmy, jako je naše imunita, protilátky, buňky, očkování, mRNA vakcíny, poruchy imunity, cytokinová bouře… Tedy pojmy, které do té doby většina laické veřejnosti slyšela možná někde ve výuce biologických předmětů na základních či středních školách, ale konkrétnější představu o tom, co se za těmi slovy skrývá, měl málokdo. Další situací, která do povědomí běžných občanů vnáší zájem o imunologii, je pojem biologická léčba. Dříve vyhrazená pro několik málo diagnóz, nyní se s biologickou léčbou, tedy s využitím léků na bázi produktů imunitního systému, vyrobených v laboratoři, setkáváme v mnoha oborech medicíny: Biologickými přípravky léčíme dnes nejen imunitně podmíněné choroby, jako je průduškové astma, těžký atopický ekzém, psoriáza, střevní záněty typu Crohnovy nemoci či ulcerózní kolitidy, nádorová onemocnění, ale i osteoporózu, migrénu nebo vysokou hladinu cholesterolu.

Není proto divu, že si lidé rádi přečtou, jak imunitní systém funguje nebo jak se projevují jeho poruchy. Možná si řeknete, že si člověk dnes tyto informace snadno vyhledá na internetu. Jenže internet je zahlcen nejrůznějšími informacemi různé kvality, navíc obvykle v cizích jazycích, a běžný občan se v nich obtížně orientuje. Existují samozřejmě i tištěné texty typu monografií a učebnic pojednávajících o imunitním systému, ale ty jsou určeny pro studující imunologii a příbuzné obory, tudíž jsou široké veřejnosti nesrozumitelné. O přiblížení imunologické problematiky široké veřejnosti se proto pokusila MUDr. Zuzana Střížová, Ph.D., v této útlé monografii. Autorka je nejen zanícená vědkyně i praktikující lékařka, ale také pedagožka vyučující na lékařské fakultě. Všechny tyto své zkušenosti využila při sepisování této monografie. Výsledkem je čtivý text, který i přes značná zjednodušení přináší základní pravdivé informace o imunitním systému, jeho složkách i o důsledcích poruch v jeho fungování, včetně možnosti léčby těchto poruch. Nebývá moc časté, aby se v textech populárně naučného charakteru odkazovalo na původní literární zdroje. Nicméně v této monografii autorka tímto způsobem nabídla čtenářům snadnou možnost najít podle odkazu podrobnější informace o problematice, která je více zajímá.

Věřím, že tento moderní, stručný a místy až napínavý text zaujme spoustu čtenářů napříč jejich vzděláním, odbornostmi i věkovými kategoriemi a pomůže jim zorientovat se v náročné oblasti naší imunity.

prof. MUDr. Jiřina Bartůňková, DrSc.,

přednostka Ústavu imunologie 2. lékařské fakulty UK a Fakultní nemocnice Motol

1. Úvod, význam a historie oboru imunologie

Imunitní systém zasahuje do všech aspektů našeho života. Bez něj bychom se nemohli bránit infekčním onemocněním, procesy v našem organismu by nedokázaly zahojit poškozenou tkáň, odstranit opotřebované buňky a nebyly by schopné likvidovat buňky, které dávají vzniknout nádorovým onemocněním.

Již ve starověku lidé pozorovali, že u některých onemocnění, která člověk prodělá, přetrvává určitá ochrana před dalším podobným onemocněním. Dnes tomuto jevu říkáme imunologická paměť a umíme ji dokonce změřit nebo cíleně vytvořit. Historie lidského chápání naší obranyschopnosti sice sahá do dávné minulosti, ale aktivní snaha o využití naší imunity v prevenci onemocnění je datována teprve do desátého století. Tehdy ve starověké Číně probíhaly první pokusy o vytvoření imunitní ochrany před pravými neštovicemi. Tamní lékaři využívali strupy z neštovic, které následně rozemleli a foukali do nosu zdravým lidem. Na tento postup, nazývaný později variolace, navázal v 18. století britský vesnický lékař Edward A. Jenner, který vstřikoval pod kůži zdravých osob tekutinu z puchýřků kravských neštovic, čímž je ochránil před proděláním pravých neštovic. I tenkrát to byla jen empirická zkušenost; že tekutina obsahuje původce onemocnění, tedy viry, se ještě nevědělo.

K objevení mikrobů jako původců infekčních nemocí a k poznání imunity přispěli koncem 19. a počátkem 20. století další vědci, jako například Louis Pasteur a Robert Koch.

Detailněji studovali ochrannou imunitu u lidí a zjistili, že setkání s mikroorganismem může zajistit ochranu před specifickým onemocněním.

Louis Pasteur byl francouzský mikrobiolog a chemik, který patřil k prvním výzkumníkům v oblasti vakcinace. Byl schopen snížit virulenci živých mikrobů tak, aby je bylo možné používat pro přípravu profylaktických vakcín. Vytvořil tehdy první koncept vakcinace živými vakcínami a dokázal také v rámci studia vztekliny vytvořit první postexpoziční vakcínu. To znamenalo, že i u těch, kteří už přišli do kontaktu se vzteklinou, mohlo dojít k ochraně před úmrtím, pokud byla vakcína aplikována dostatečně brzy po infekci virem vztekliny.

Robert Koch byl německý lékař a mikrobiolog, který je považován za zakladatele bakteriologie. Objevil původce tuberkulózy a zásadním způsobem přispěl k rozvoji infekčního lékařství. Vztahy mezi Kochem a Pasteurem byly za jejich života relativně vypjaté, ovšem tato vědecká rivalita přispívala k dalšímu rozvoji preventivní medicíny. Zatímco Pasteur se snažil chránit jednotlivce očkováním, Koch se snažil šířit osvětu v oblasti hygieny a veřejného zdraví. Koch kritizoval Pasteura za užívání nečistých mikrobiálních kultur a zdůrazňoval, že Pasteur není lékař, a tudíž nemůže činit relevantní závěry o lidských nemocech. Pasteur byl ovšem v té době již nejuznávanějším Francouzem své generace, proto vzájemná rivalita obou vědců a jejich touha získávat vědecká ocenění měla občas negativní odezvu i v celé společnosti.1 Dlouholetá rivalita panovala také mezi Paulem Ehrlichem, objevitelem protilátek a konceptu vazby antigenu k receptorům, a Iljou Mečnikovem, který objevil mechanismus fagocytózy a byl zakladatelem buněčné teorie imunity.

V polovině 20. století se postupně začal formovat samostatný obor imunologie. O existenci imunity již nikdo neměl pochyb, ovšem klíčové buňky – T a B lymfocyty – byly identifikovány až mezi lety 1950 a 1970. V šedesátých letech 20. století také poprvé vzniklo rozdělení buněk imunitního systému na základě jejich imunologické paměti a efektorových funkcí na buňky nespecifické/přirozené a specifické/adaptivní. Hranice mezi specifickou a nespecifickou imunitou, jak ukazují výzkumy z posledních let, není zcela ostrá.

Do historie imunologie se v 60. letech minulého století zapsala i tzv. „pražská imunologická škola“ reprezentovaná zejména osobnostmi prof. Jaroslava Šterzla a prof. Milana Haška. Profesor Hašek výrazně přispěl k objasnění mechanismů imunologické tolerance, za které byl oceněn Nobelovou cenou Peter Brian Medawar, který své výsledky publikoval bezprostředně po Haškovi a při přebírání Nobelovy ceny zásluhy prof. Haška na objevení tolerance zmínil.

V současné době je imunologie rozsáhlým a interdisciplinárním oborem, který zahrnuje širokou škálu témat, od základního výzkumu mechanismů fungování imunitního systému až po vývoj nových léčebných postupů pro autoimunitní onemocnění, rakovinu a infekční choroby. Jak již bylo zmíněno, imunologie sehrála zásadní roli při vzniku vakcín a dodnes se obor imunologie podílí na hledání nových strategií pro stimulaci imunitního systému prostřednictvím vakcín. Rozvoj oboru imunologie nám umožnil pochopit roli imunitních buněk v udržování lidského zdraví a ve vzniku onemocnění. Výzkum v oblasti konkrétních buněk a molekul je pak nezbytný pro vývoj moderních léčiv a pro pochopení faktorů, které předcházejí samotné nemoci. Pochopení některých zásadních mechanismů v oblasti imunitního zánětu nebo rozvoje nádorových onemocnění umožnilo implementovat do klinické praxe léky, které využívají sílu imunitního systému v boji proti nemocem. Obecně lze tedy říci, že imunologie přispěla k mnoha důležitým pokrokům v medicíně a její potenciál v oblasti prevence a léčby nemocí zatím stále čeká na plné uplatnění.

2. Co je to imunitní systém?

JAK FUNGUJE IMUNITNÍ SYSTÉM A JAK SI HO V TĚLE PŘEDSTAVIT?

Imunitní systém si lze představit jako buňky, jejich produkty a tkáně, které nám pomáhají rozlišovat to, co je nebezpečné, od všeho, co je našemu tělu vlastní nebo nám může být nějak prospěšné. Spolu s nervovým a hormonálním systémem se imunitní systém zasluhuje o to, aby naše vnitřní prostředí bylo stabilní. Jednou z nejdůležitějších funkcí imunity je zajišťování adekvátního předávání informací mezi jednotlivými složkami imunitního systému. Tím se imunitní systém zasluhuje o to, abychom nebyli příliš často nemocní a abychom neměli problémy s hojením ran nebo uzdravováním po prodělání infekce.2 Podíváme-li se tedy na hlavní funkce imunitního systému postupně, tak první důležitou schopností naší imunity je ochrana před vnějším nebezpečím. Pokud existuje něco, co vyvolává reakci našeho imunitního systému, nazýváme to antigen. Antigenem můžou být například původci bakteriálních, virových, plísňových nebo parazitárních infekcí.

Buňky imunitního systému spolu vzájemně komunikují, chrání před častým nebo těžkým onemocněním a zajišťují likvidaci potenciálně nebezpečných infekčních mikroorganismů, rychlou úzdravu a opravu poškozených tkání.

Pokud tedy buňky imunitního systému rozpoznají nějaký nebezpečný mikroorganismus, zahájí kaskádu reakcí, která zajišťuje náplavu imunitních buněk ze vzdálených lokalit k danému mikroorganismu. Tyto imunitní buňky si následně předávají informace o mikroorganismu v lymfatických uzlinách a výsledkem této komunikace je vyslání specializovaných buněk do místa infekce, aby usmrtily daný mikroorganismus (schéma 2.1) .3‚ 4

Proto můžeme například pozorovat u pacientů s infekčním onemocněním zvětšení lymfatických uzlin, neboť uzlina je více prokrvená a aktivované imunitní buňky se množí a nabývají na objemu.

Schéma 2.1 Imunitní reakce v případě infekce

Další významnou funkcí imunitního systému je rozpoznávání vnitřního nebezpečí a vnitřních škodlivin. Protože ne všechna potenciální rizika na nás číhají ve světě kolem nás, je velmi důležité, že náš imunitní systém rozeznává a likviduje i škodliviny uvnitř našeho těla. To zahrnuje například likvidaci starých buněk a nefunkčních buněk, likvidaci příliš agresivních buněk a v neposlední řadě likvidaci mutovaných buněk, které mohou dát vzniknout nádoru.5–7

Imunitní systém také likviduje staré, poškozené nebo mutované buňky, a při správné funkci musí tolerovat vlastní „prospěšné“ mikroorganismy a vlastní správně fungující buňky.

Kromě samotného rozlišování potenciálních rizik je imunitní systém také schopný rozlišovat a tolerovat vlastní tkáně a vlastní „prospěšné“ mikroorganismy, jako jsou střevní bakterie nebo bakterie dutiny ústní. V optimálním případě tedy imunitní systém po rozeznání čehokoliv vlastního nezahajuje žádnou imunitní reakci, která by vedla k likvidaci vlastních buněk a tkání (schéma 2.2) . Pokud takováto situace nastává, jedná se o chybnou funkci imunitního systému, která vede k projevům autoimunitního onemocnění.8‚ 9

Schéma 2.2 Základní funkce imunitního systému

MÁME KROMĚ IMUNITY TAKÉ JINÉ OBRANNÉ MECHANISMY?

Na naší obranyschopnosti se podílejí kromě imunitního systému také další obranné mechanismy, které někdy nazýváme fyzikální a chemické bariéry (schéma 2.3) . Mezi tyto bariéry patří například kůže, která naše tělo chrání nejen před UV zářením, ale obsahuje také mastné kyseliny a další chemické látky, které svojí strukturou ztěžují průnik mikroorganismů do těla. Podobnou fyzikálně-chemickou bariéru vytvářejí například řasy ve spolupráci se slzami, které chrání oko před infekcemi nebo cizorodými částicemi. Dalším příkladem obranného mechanismu může být proudění vzduchu nebo pohyb řasinek v dýchacích cestách.10‚ 11

Naše tělo je chráněno také fyzikálními a chemickými bariérami, jako jsou například oční řasy a slzy, proud vzduchu a činnost řasinek v dýchacích cestách nebo pevnost neporušené kůže a její antimikrobiální povrch.

Jak řasinky, tak proud vzduchu usnadňují čištění dýchacích cest. Současně brání tomu, aby infekční kapénky pronikaly do vzdálených částí plic, kde by mohlo dojít k rozvoji zápalu plic. Dalším významným obranným mechanismem je například rychlé proudění moči a její kyselé pH, stejně jako kyselé pH a činnost laktobacilů v prostředí vaginální mikroflóry. Tato bariéra totiž brání tomu, aby docházelo ke snadným infekcím močopohlavního systému, které by v závažnějších případech mohly prostoupit i do vyšších etáží těla, jako jsou například ledviny nebo vejcovody.

Nejen porucha imunity, ale i porucha kterékoliv přirozené bariéry může způsobit zvýšenou náchylnost k infekcím. Taková porucha může vzniknout například popálením kůže, poškozením dýchacích cest jedovatými výpary nebo třeba infekcí, která poruší pH vaginální mikroflóry (schéma 2.3) .10–13

Schéma 2.3 Přehled nejdůležitějších ochranných bariér lidského těla

JAKÉ JSOU SLOŽKY IMUNITNÍHO SYSTÉMU?

Imunitní systém má několik složek. Pro zjednodušení můžeme říci, že se skládá z buněk, orgánů a různých rozpustných složek krevního séra. Všechny tyto složky pracují na principu vzájemné rovnováhy, komunikace a spolupráce. Komunikace mezi buňkami imunitního systému probíhá buď přímým kontaktem buněk nebo rozpustnými molekulami, které nazýváme cytokiny. Takže tak jako lidé se dorozumívají řečí, tak imunitní buňky se dorozumívají signálními molekulami.

Orgány imunitního systému, nazývané také lymfatické orgány, dělíme na centrální a periferní.14‚ 15 Centrální lymfatické orgány jsou kostní dřeň a brzlík. V kostní dřeni imunitní buňky vznikají a v brzlíku část z nich vyzrává. Periferní lymfatické orgány jsou lymfatické uzliny, slezina, krční a nosní mandle a lymfatická tkáň střeva, dýchacích cest a kůže. Zde dochází k důležitým imunitním reakcím, především k předávání informací mezi buňkami. Tedy zjednodušeně řečeno, v lymfatických uzlinách si buňky mohou povídat o tom, co je nutné podniknout pro to, aby bylo tělo správně chráněno před infekcí a jiným nebezpečím. Na základě předávání těchto informací v lymfatických orgánech pak dochází k aktivaci specifických buněk, které jsou potřebné pro boj s konkrétním mikroorganismem nebo třeba nádorovou buňkou.16‚ 17

Imunitní buňky si v lymfatických uzlinách předávají informace o infekci nebo jiném potenciálním nebezpečí. Proto v případě aktivace imunitního systému dochází ke zvětšení uzlin.

Všechny buňky imunitního systému souhrnně nazýváme bílé krvinky neboli leukocyty. Leukocyty vznikají původně z kmenové buňky v kostní dřeni. Ta se postupně diferencuje a dává vznik různým populacím bílých krvinek. Pro zjednodušení dělíme buňky imunitního systému podle funkce na buňky přirozené a adaptivní imunity. Mezi buňkami přirozené a adaptivní imunity je několik důležitých rozdílů. Buňky přirozené imunity reagují velmi rychle na přítomnost nebezpečí, mohou za prudký rozvoj zánětu, ale významně ovlivňují i hojení tkání. Bohužel si však nevytvářejí buněčnou paměť a jejich životnost je obecně krátká. Buňky adaptivní imunity reagují sice pomaleji, ale mají velmi sofistikované mechanismy, jimiž rozpoznávají obzvláště složité struktury na povrchu mikrobů nebo nádorových buněk. Dokonce si vytvářejí paměť na tyto struktury a dokážou žít až mnoho let (schéma 2.4) .

Imunitu dělíme na přirozenou a adaptivní. Zatímco buňky přirozené imunity reagují na potenciální nebezpečí velmi rychle, buňky adaptivní imunity jsou zase vysoce specializované a vytvářejí si buněčnou paměť.

Schéma 2.4 Základní dělení imunitního systému

CO JE TO PŘIROZENÁ IMUNITA?

Přirozená imunita je evolučně starší než imunita adaptivní a nachází se ve větší či menší míře u všech živočichů. Jak je znázorněno na schématu 2.5 , mezi buňky přirozené imunity u člověka řadíme neutrofilní, eozinofilní a bazofilní granulocyty, monocyty, makrofágy, žírné buňky, přirozené zabíječe neboli NK (natural killer) buňky, přirozené lymfoidní buňky, dendritické buňky a další méně početné typy imunitních buněk, které mohou kombinovat vlastnosti více jiných buněčných populací, jako jsou například NK T leukocyty (NKT buňky).18‚ 19

Schéma 2.5 Buňky přirozené imunity

Neutrofilní leukocyty neboli neutrofily jsou nejpočetnější skupinou bílých krvinek. Jsou zodpovědné za okamžitou imunitní odpověď v případě bakteriální infekce nebo poškození tkáně. Dojde-li například k poškození kůže, pak buňky, které se právě nacházejí v místě poškození, produkují velké množství cytokinů, jimiž do místa poškození přivolávají neutrofily a další imunitní buňky. Neutrofily patří k prvním buňkám, které zpravidla odpoví na volání o pomoc a na základě signálů z poškozené tkáně okamžitě reagují.20 V místě poškození vyvolávají zánět a následně používají své specializované mechanismy.

Neutrofilní leukocyty jsou nejpočetnější skupinou imunitních buněk. Zpravidla představují 40–60 % z celkového počtu bílých krvinek.

Jedním z hlavních mechanismů, který neutrofily používají, je fagocytóza. Fagocytóza spočívá v pohlcení cizorodých částic a jejich následné likvidaci uvnitř buňky. Tento mechanismus je hojně používán i dalšími bílými krvinkami, jako jsou monocyty, dendritické buňky a makrofágy. Mezi další zajímavé vlastnosti neutrofilů dále patří NETóza a trogocytóza. Při NETóze dochází k tomu, že neutrofil vypustí do svého okolí síť (neutrofilní extracelulární past, neutrophil extracellular traps, NET), která mikroorganismus zachytí. Síť je vytvořená z rozvlákněného chromatinu a z dalších nitrobuněčných proteinů. Trogocytóza je pak schopnost neutrofilů vykusovat povrchové receptory ostatních buněk (schéma 2.6) .21‚ 22

Schéma 2.6 Cestování neutrofilů do místa poškození

Jak již bylo zmíněno, monocyty a makrofágy jsou také fagocytující buňky. Zatímco monocyty se nacházejí v periferní krvi, při jejich prostupu do tkáně se z nich stávají velké tkáňové makrofágy, které nás nejen chrání před infekcemi, ale též aktivně komunikují s ostatními buňkami, prezentují antigeny a pomáhají vyvolat zánětlivou odpověď. Zánět jako takový je nezbytný pro to, aby mohlo dojít k hojení rány. Zánět totiž zajišťuje náplavu imunitních buněk do místa poškození a současně má vliv i na faktory umožňující srážení krve. Proto například řízneme-li se do prstu, nevykrvácíme. Makrofágy patří k nejdůležitějším buňkám, které zánět regulují a následně rozkážou ostatním buňkám, aby zahájily hojení tkáně.23

Makrofágy pomáhají zánět vyvolat, ale umějí ho také ukončit a následně zahájit hojení tkáně.

Eozinofilní a bazofilní granulocyty tvoří dohromady méně než 5 % všech bílých krvinek a jejich význam je popisován především u alergických a parazitárních onemocnění.24‚ 25 Žírné buňky jsou hlavním producentem histaminu a mohou za projevy alergických onemocnění, jako je otok, zarudnutí či svědění. Význam žírných buněk bude dále rozebírán v kontextu alergických onemocnění.