Імунна система: Як вона працює і яку користь отримує від вакцинації?

Людський організм постійно піддається впливу навколишнього середовища, в якому знаходяться патогенні мікроорганізми – віруси, бактерії, грибки та паразити. Його єдиним зовнішнім механічним захистом є шкіра, а внутрішнім – слизові оболонки, наприклад, травного тракту та дихальних шляхів. Все, що проникає через ці механічні бар’єри, автоматично становить загрозу для нормального функціонування всього людського організму.

Бактерії залюбки використовують середовище нашого організму для власного виживання, а віруси потребують наших клітин для розмноження. Проникаючи у внутрішні частини тіла, вони створюють інфекції, з якими необхідно ефективно боротися. На щастя, під зовнішньою і внутрішньою поверхнею тіла є армія, що готова захищати ваше тіло до останньої хвилини вашого життя. Ця армія – імунна система, що працює цілодобово, 24 години на добу, 7 днів на тиждень.

Що таке імунна система?

Імунна система не є окремим органом. Вона міститься по всьому організму, а її головні магістралі – це кров і лімфа. Кров кровоносними  судинами доставляє її туди, де існує небезпека порушення механічної межі (шкіра і слизові оболонки) між зовнішнім світом і чутливими внутрішніми частинами організму. Через кров і лімфу клітини імунної системи досягають імунних органів – тимуса, селезінки та лімфатичних вузлів.

У кістковому мозку народжується ціла армія клітин імунної системи. Білі кров’яні клітини (лейкоцити) представляють окремі бойові одиниці і, залежно від їхньої спеціалізації, поділяються на специфічний і неспецифічний імунітет. Неспецифічний імунітет містить різноманітні білки, а специфічний імунітет пов’язаний з неспецифічним імунітетом за допомогою антитіл.

1. Неспецифічний (вроджений) імунітет

Першою лінією захисту в організмі людини є неспецифічний імунітет. Цей захист є вродженим і може ефективно захистити вас від найнебезпечніших патогенів. Він складається з клітин, що розміщені в критично важливих місцях, як кулеметні гнізда. Якщо в організм проникає щось чужорідне, то ці клітини починають стріляти з усієї зброї, яка є в їхньому розпорядженні.

Але для того, щоб ці клітини знали, коли стріляти, по всьому тілу розкидані датчики – білки. Ці білки належать до так званої системи комплементу. Їхнє завдання – прилипати до бактерій та вірусів і передавати сигнал клітинам для початку атаки. Вони розпізнають вуглеводи, що знаходяться на поверхні вірусів і бактерій, але не на поверхні ваших клітин.

Першою бойовою одиницею на місці інфекції є нейтрофіли. Ці клітини найчисленніші в крові і постійно оновлюються. Їхня основна функція – атакувати і буквально пожирати все, що не належить організму. За потреби вони вчинять камікадзе – розірвуться і вивергнуть свій вміст на поле бою, тим самим сприяючи місцевому запаленню і виводячи ворога з ладу.

Система комплементу разом з клітинами неспецифічного імунітету запускає запальний процес. Це працює як лісова пожежа, щоб запобігти поширенню патогенних мікроорганізмів. Запальна реакція неспецифічна, тому ми сприймаємо її як щось неприємне – страждають навіть ті клітини, що знаходяться поруч.

Неспецифічний імунітет містить й інші клітини, окрім нейтрофілів: 

• макрофаги – разом з нейтрофілами належать до фагоцитів і беруть участь у «поїданні» патогенів
• дендритні клітини – пов’язують неспецифічний і специфічний імунітет, демонструючи антигени іншим клітинам
• мастоцити – беруть участь в імунній відповіді і виділяють такі речовини, як гістамін (при алергічних реакціях)
• базофіли – їх найменше в крові, але вони здатні спричинити дуже сильну (алергічну) реакцію
• еозинофіли – схожі на базофіли, але також беруть участь у захисті від грибків і паразитів
• NK-клітини (природні кілери) – оснащені ферментами, що дозволяють їм вбивати клітини, інфіковані вірусами або пухлинні клітини

Вас можуть зацікавити ці продукти:

2. Специфічний (набутий) імунітет

Специфічний імунітет містить клітини, що пам’ятають ворога і, завдяки цій пам’яті, можуть виробляти специфічні антитіла. Після успішної атаки неспецифічного імунітету патогени подрібнюються на шматочки. Ці шматочки патогенів виставляються на поверхню так званих антигенпрезентуючих клітин і показуються клітинам специфічного імунітету, що вчаться розпізнавати ці шматочки. Після повторної зустрічі з бактерією або вірусом імунітет вже знає ворога і готовий виробити дуже потужну зброю – антитіла.

Антитіла виробляються В-лімфоцитами для того, щоб вони розпізнавали антигени на поверхні патогенів і атакували тільки їх. Антитіла – це як димова завіса, що вказує, куди треба стріляти. Ця димова завіса також використовується білковою системою комплементу, щоб мати можливість атакувати цілеспрямовано, що призводить до більш ефективного поглинання патогенів. Водночас вони використовуються клітинами специфічного імунітету, які, розпізнавши антитіло, вбивають інфіковану клітину, щоб запобігти поширенню інфекції.

До специфічного імунітету належать, зокрема:

• Т-лімфоцити – вони поділяються на кілька підтипів, і їхня основна функція – розпізнавати патоген, мічений антитілами, і знищувати його
• CD8+ Т-лімфоцити є цитотоксичними – вони вбивають інфіковані клітини
• CD4+ Т-лімфоцити є помічниками – вони активують В-лімфоцити та CD8+ цитотоксичні лімфоцити
• В-лімфоцити – відповідають за вироблення антитіл на основі антигенів, які їм «показали»

Як відбувається боротьба з патогеном?

1. Якщо ворожим силам (вірусам або бактеріям) вдається проникнути через шкіру в організм, то там на них чекає неприємний сюрприз, а саме, білки, що негайно реагують на це проникнення. За ідеальних умов ця реакція є швидкою та ефективною.
2. Після первинного розпізнавання патогену відбувається кілька подій, що призводять до маркування ворога для клітин неспецифічного імунітету, що зрештою призводить до його повного знищення. Однак бактерії та віруси виробили механізми протистояння цим атакам.
3. Далі йдуть клітини неспецифічного імунітету. Вони стріляють без розбору в усе, що було позначено як ворог. Вони виробляють речовини, що запускають запальну реакцію – лісову пожежу, що знищує все навколо.
4. Ворог захоплений – поглинутий клітинами. Його ідентифікатори (антигени) розпізнаються і показуються клітинам специфічного імунітету.
5. Під час тривалих битв (хвороби) також відбувається вироблення антитіл, що прибувають на поле бою трохи пізніше, але спрямовують свою атаку безпосередньо на ворога.
6. Запальна реакція разом із «поглинанням», руйнуванням клітинних стінок і майбутнім виробленням антитіл призводить (в ідеалі) до нейтралізації ворога.

Найбільша перевага полягає в тому, що клітини специфічного імунітету запам’ятовують, як виглядає ворог, і таким чином можуть координувати атаку в разі повторного зараження.

За дуже специфічних обставин антитіла можуть утворюватися проти власних білків організму. У цьому вразі імунна система збивається з пантелику і починається громадянська війна – аутоімунні захворювання.

Імунна система постійно готова захищати організм від інфекцій, але вона також стежить за порядком у власних рядах. Вона бере участь у розпізнаванні не лише інфікованих, але й старих та потенційно ракових клітин.

Вакцинація навчає імунітет

Вакцинація – найкраща профілактика інфекцій, яку ми можемо запропонувати. Вона використовує здатність імунної системи вчитися і запам’ятовувати патогени. Однак для цього навчання не потрібна інфекція, що є недоліком хвороби, при якій імунітет працює на повну потужність.

Вакцинація передбачає вплив вже засвоєних патогенів (антигенів) на імунну систему, щоб вона виробила антитіла до того, як патоген потрапить в організм. Це схоже на інструктаж перед місією, коли клітини імунної системи знають ворога ще до його появи, щоб точно націлити свою атаку.

Принцип простий:

1. Вакцина, що містить частину вірусу або бактерії (антиген), вводиться в організм (найчастіше в м’яз).
2. Клітини імунної системи беруть ці шматочки і показують їх іншим.
3. Вироблення антитіл проти введеного антигену триває.
4. У разі зараження, найточніша та найефективніша зброя проти ворога вже готова.

Існує кілька способів показати антигени імунній системі за допомогою вакцинації, а як вакцини можна використовувати такі препарати:

• ослаблений або неживий вірус
• неживі бактерії
• цілі антигени або їхні частини
• вектори, що містять інформацію про те, як виробляти антиген. Клітини отримують цей вектор, виробляють антиген і передають його імунній системі. Такими вакцинами були вакцини AstraZeneca проти COVID-19 або російська вакцина «Супутник V».
• мРНК, що кодує антиген або частину антигену, що використовується клітинами для вироблення антигену і представлення його імунній системі. Ці вакцини були використані у вакцинах проти COVID-19 від Pfizer та Moderna

Як можна підвищити імунітет?

Імунна система готова постійно захищати організм від ворогів, що атакують його. Однак ми можемо підвищити її ефективність, висипаючись, коли клітини імунної системи переробляються і створюються нові, свіжі бойові одиниці. Як і в усьому, допоможе також якісне та різноманітне харчування, багате на протеїн, мінерали та вітаміни, і зменшення кількості алкоголю. Імунітет також можна підвищити за допомогою холодової терапії або, навпаки, відвідування сауни.

Джерела:

[1] Hato T, Dagher PC. How the Innate Immune System Senses Trouble and Causes Trouble - doi: 10.2215/CJN.04680514. Epub 2014 Nov 20. PMID: 25414319; PMCID: PMC4527020.

[2] Bonilla, Francisco A.; Oettgen, Hans C. . (2010). Adaptive immunity.- doi:10.1016/j.jaci.2009.09.017

[3] Dunkelberger, J., Song, WC. Complement and its role in innate and adaptive immune responses - https://doi.org/10.1038/cr.2009.139

[4] Wang, Lifeng et al. “Human autoimmune diseases: a comprehensive update.” Journal of internal medicine - doi:10.1111/joim.12395

[5] Pollard, A.J., Bijker, E.M. A guide to vaccinology: from basic principles to new developments - https://doi.org/10.1038/s41577-020-00479-7