ایمنی تطبیقی و عملکرد لنفوسیت‌ها

ایمنی تطبیقی، بخش آنتی‌ژن-اختصاصی سیستم ایمنی مهره‌داران است که توسط لنفوسیت‌های T و B میانجی‌گری می‌شود. این لنفوسیت‌ها اهداف مولکولی را از طریق گیرنده‌های توزیع‌شده کلونال که توسط بازآرایی ژنی سوماتیک تولید می‌شوند، شناسایی می‌کنند. برخلاف دفاع‌های ذاتی که به دسته‌های وسیعی از الگوهای مرتبط با پاتوژن پاسخ می‌دهند، پاسخ‌های تطبیقی برای آنتی‌ژن‌های منفرد طراحی شده‌اند، در طول عفونت خود را اصلاح می‌کنند و یک حافظه ایمونولوژیک ماندگار بر جای می‌گذارند که زیربنای محافظت پایدار و اصل واکسیناسیون است.

Definition

ایمنی تطبیقی نوعی دفاع میزبان است که در آن لنفوسیت‌های آنتی‌ژن-اختصاصی دارای گیرنده‌های تولید شده سوماتیک به صورت کلونال تکثیر می‌یابند، به سلول‌های عمل‌کننده و حافظه تمایز می‌یابند و پاسخ‌هایی را ایجاد می‌کنند که در مواجهه مجدد با همان آنتی‌ژن، از نظر ویژگی و بزرگی بهبود می‌یابند.

Scope

این بخش خواننده را با منطق سلولی و مولکولی ایمنی تطبیقی آشنا می‌کند: چگونه گیرنده‌های آنتی‌ژنی لنفوسیت‌ها تولید و انتخاب می‌شوند، چگونه سلول‌های T و B تکامل یافته و فعال می‌شوند، چگونه سلول‌های T کمکی به زیرمجموعه‌های عملکردی تمایز می‌یابند، و چگونه واکنش مرکز زایشی کیفیت آنتی‌بادی را افزایش می‌دهد. این یک چارچوب مرجع آموزشی است که این مکانیسم‌ها را به نظریه‌های کانونی و آثار برجسته آن‌ها مرتبط می‌کند؛ این یک راهنمای بالینی نیست.

Sub-topics

• تکوین سلول B و تولید آنتی‌بادی
• انتخاب کلونال و جهش فوق‌متعدد پیکری
• واکنش مرکز زایا و بلوغ میل ترکیبی آنتی‌بادی
• تکوین، فعال‌سازی و محدودیت MHC سلول‌های T
• زیرمجموعه‌ها و قطبی‌سازی سلول‌های T-کمک‌کننده (Th1، Th2، Th17، Tfh)

Core questions

• سیستم ایمنی چگونه تنوع گیرنده‌ای را تولید می‌کند که قادر به شناسایی تقریباً هر آنتی‌ژنی باشد؟
• چگونه لنفوسیت‌های خودواکنشی پاکسازی یا مهار می‌شوند در حالی که ویژگی‌های مفید حفظ می‌شوند؟
• چگونه لنفوسیت‌های T و B فعال می‌شوند و چگونه سلول‌های T کمکی پاسخ را هماهنگ می‌کنند؟
• کیفیت آنتی‌بادی در طول یک پاسخ چگونه بهبود می‌یابد و حافظه ایمونولوژیک چگونه ایجاد می‌شود؟

Key concepts

• شناسایی آنتی‌ژن-اختصاصی
• انتخاب و تکثیر کلونال
• گیرنده سلول T و گیرنده سلول B (ایمونوگلوبولین)
• محدودیت MHC و ارائه آنتی‌ژن
• تحمل مرکزی و محیطی
• زیرمجموعه‌های سلول T کمکی
• واکنش مرکز زایشی و بلوغ میل ترکیبی
• حافظه ایمونولوژیک

Key theories

نظریه انتخاب کلونال

هر لنفوسیت یک گیرنده با یک ویژگی واحد را بیان می‌کند؛ اتصال آنتی‌ژن کلون‌های منطبق را انتخاب و تکثیر می‌کند، که ویژگی، حافظه و خودتحملی را توضیح می‌دهد.

Mechanisms

ایمنی تطبیقی بر پایه لنفوسیت‌هایی استوار است که هر یک یک گیرنده آنتی‌ژنی منحصر به فرد کلونال را بیان می‌کنند که توسط نوترکیبی سوماتیک قطعات ژنی مونتاژ شده و یک رپرتوار وسیع از یک ژنوم محدود تولید می‌کند. سلول‌های T قطعات پپتیدی نمایش داده شده توسط مولکول‌های کمپلکس سازگاری بافتی اصلی (MHC) را شناسایی می‌کنند، در حالی که سلول‌های B آنتی‌ژن دست‌نخورده را از طریق ایمونوگلوبولین غشایی شناسایی می‌کنند. لنفوسیت‌های در حال تکامل غربالگری می‌شوند تا کلون‌های خودواکنشی آشکار حذف یا غیرفعال شوند. در مواجهه با آنتی‌ژن همراه با تحریک مشترک مناسب، لنفوسیت‌های خام تکثیر یافته و تمایز می‌یابند: سلول‌های T کمکی CD4 برنامه‌های عملکردی را اتخاذ می‌کنند که سایر سلول‌ها را هماهنگ می‌کنند، سلول‌های T سیتوتوکسیک CD8 اهداف آلوده را از بین می‌برند، و سلول‌های B به سلول‌های پلاسما ترشح‌کننده آنتی‌بادی تبدیل می‌شوند. در مراکز زایشی، سلول‌های B تحت جهش سوماتیک و انتخاب قرار می‌گیرند که میانگین میل ترکیبی پاسخ آنتی‌بادی را افزایش داده و سلول‌های حافظه و پلاسما با عمر طولانی تولید می‌کند [smith-garvin-2009][lebien-tedder-2008][zhu-paul-2008][victora-2012].

Clinical relevance

مکانیسم‌های خلاصه شده در اینجا زیربنای واکسیناسیون، ایمونولوژی پیوند، آلرژی، خودایمنی و نقص ایمنی هستند و چارچوبی را برای تفسیر پدیده‌های ایمنی توسط پزشکان و دانشمندان فراهم می‌کنند. این مدخل زیست‌شناسی و مفاهیم را برای مرجع و آموزش توصیف می‌کند؛ معیارهای تشخیصی یا توصیه‌های درمانی برای هیچ فردی ارائه نمی‌دهد.

History

پایه مفهومی ایمنی تطبیقی توسط نظریه انتخاب کلونال برنت در اواخر دهه ۱۹۵۰ گذاشته شد، که ویژگی و تحمل را بر اساس کلون‌های از پیش موجود انتخاب شده توسط آنتی‌ژن توضیح داد. کشف نوترکیبی سوماتیک ژن‌های ایمونوگلوبولین توسط Tonegawa اساس ژنتیکی تنوع گیرنده را فراهم کرد، و اثبات محدودیت MHC توسط Zinkernagel و Doherty توضیح داد که چگونه سلول‌های T آنتی‌ژن را می‌بینند. این ایده‌ها در کنار هم تصویر مدرن ایمنی با واسطه لنفوسیت‌ها را که این حوزه بررسی می‌کند، ایجاد کردند [janeway-textbook].

Key figures

• Frank Macfarlane Burnet
• Niels Kaj Jerne
• Susumu Tonegawa
• Rolf Zinkernagel
• Peter Doherty

Seminal works

• smith-garvin-2009
• lebien-tedder-2008
• victora-2012

Frequently asked questions

ایمنی تطبیقی چه تفاوتی با ایمنی ذاتی دارد؟

ایمنی ذاتی به سرعت به الگوهای مولکولی حفظ شده مشترک بین بسیاری از پاتوژن‌ها پاسخ می‌دهد، در حالی که ایمنی تطبیقی از گیرنده‌های آنتی‌ژن-اختصاصی توزیع شده کلونال بر روی لنفوسیت‌های T و B استفاده می‌کند، کندتر توسعه می‌یابد و حافظه ماندگار ایجاد می‌کند.

چرا ایمنی تطبیقی حافظه ایمونولوژیک تولید می‌کند؟

کلون‌های آنتی‌ژن-اختصاصی که در طول اولین پاسخ تکثیر می‌یابند، لنفوسیت‌های حافظه با عمر طولانی را بر جای می‌گذارند، بنابراین مواجهه دوم با همان آنتی‌ژن، پاسخی سریع‌تر و قوی‌تر را تحریک می‌کند.