Imunobiológia

Mechanizmy nešpecifickej imunity sprevádza zápalový proces. Charakterizujeme ho ako zložitú, ale stereotypnú odpoveď rôznych organizmov na poškodenie buniek, tkanív, orgánov a na infekciu. Jeho funkciou je likvidácia a vylúčenie (alebo aspoň ohraničenie) škodliviny a poškodeného tkaniva, ale súčasne aj jeho zahojenie a reparácia. Zápal môžu vyvolávať rôzne antigénne podnety (najmä infekčné mikroorganizmy), chemické látky (jedy, žieraviny), fyzikálne faktory (popálenie), mechanické faktory (porezanie, odreniny) ako aj ischémia (nedokrvenie) tkaniva.

Odpoveď organizmu na poškodenie (v závislosti od jeho rozsahu a dĺžky trvania) môže byť miestna (lokálna) alebo celková (systémová). Klasickými prejavmi lokálneho zápalu sú rubor (začervenanie), calor (zvýšenie miestnej teploty), tumor (opuch), dolor (bolesť) a funkcioléza (poškodenie funkcie tkaniva). Typickým príznakom systémového zápalu je horúčka. Zápal môže byť akútny (fyziologický, obranný; obvykle odznie bez následkov a poranené tkanivo sa zahojí) a chronický (patologický, poškodzujúci; dochádza v určitej miere k poškodeniu tkaniva a jeho nahradeniu väzivom).

Rozlišujeme nasledovné fázy zápalu:

1. akútna cievna odpoveď - vzniká v priebehu niekoľkých sekúnd po poškodení tkaniva a trvá niekoľko minút až hodín. Prejavuje sa formou vazodilatácie (rozšírením lúmenu krvných ciev) a zvýšením cievnej permeability. Jej výsledkom je zvýšenie krvného prietoku (hyperémia), čo sa prejaví začervenaním (erytém) a zvýšením teploty (calor). Zvýšená cievna permeabilita umožní presun tekutiny do zápalového ložiska (exudácia), čo je na jednej strane pozitívne (prísun protilátok, opsonínov a iných obranných látok), ale na druhej strane nahromadenie tekutiny v extracelulárnom priestore (edém) je príčinou bolesti a v prípade, že je nekontrolovateľné, môže spôsobiť poškodenie tkaniva, prípadne aj smrť.
2. akútna bunková odpoveď - objavuje sa za niekoľko hodín po cievnej odpovedi v prípade, že poškodenie tkaniva ďalej pretrváva alebo vznikla infekcia. Jej typickým znakom je objavenie sa granulocytov (osobitne neutrofilov) v poškodených tkanivách. Tieto adherujú na endotelové bunky krvných ciev ( marginácia ) a potom dochádza k ich prenikaniu z krvného riečišťa do medzibunkového priestoru ( diapedéza ). Prvý adhezívny kontakt sa uskutočňuje prostredníctvom selektínov (adhezívne molekuly lektínového typu na povrchu neutrofilov a endotelových buniek, slúžia na zvyšovanie sily a väzby medzi menej avidnými receptormi a ich ligandami a na prenášanie signálov, regulujúcich špecifické výkonné funkcie; zabezpečujú prechodnú adhéziu). Výsledkom tohto kontaktu je, že neutrofily opúšťajú krvný prúd a začínajú sa kotúľať po endotelových bunkách, ich rýchlosť sa výrazne zníži až na 50 pm.s’1 (ich rýchlosť v krvi je 2 - 5 mm.s-1). V ďalšom procese sa v membráne neutrofilov pod vplyvom chemokínov vo zvýšenej miere exprimujú integríny (adhezívne molekuly), ktoré prostredníctvom interakcie so svojimi partnerskými molekulami na endotelových bunkách spôsobia, že neutrofily pevne adherujú na endotel cievy (pevná adhézia) a menia svoj tvar z okrúhleho na plochý. Výsledkom je „preplazenie sa“ (diapedéza) neutrofilov cez štrbiny medzi endotelovými bunkami do tkaniva. Takýmto spôsobom neutrofilný granulocyt opustí cievu bez toho, aby poškodil cievnu stenu. Po opustení cievnej steny sa podobnými adhezívnymi interakciami „prederie“ cez molekuly proteoglykánov v medzibunkovej hmote, až sa dostane ku škodlivine (napr. baktérii), ktorá vyvolala zápal a ktorú má zneškodniť. V mieste poranenia sa ukladá fibrín, zhlukujú sa trombocyty a stávajú sa aktivovanými, hromadia sa erytrocyty, čo uľahčí vytvorenie krvnej zrazeniny. Odumreté a hnijúce bunky prispievajú k tvorbe hnisu. Tieto dve fázy (akútna cievna odpoveď a akútna bunková odpoveď) sú typické pre akútny zápal.
3. chronická bunková odpoveď - objavuje sa po predchádzajúcej odpovedi v prípade, že poškodenie tkaniva je dostatočne intenzívne a trvá ďalších niekoľko dní. Charakteristickou črtou tejto fázy je objavenie sa mononukleárnych buniek (makrofágov a lymfocytov) v mieste zápalu. Makrofágy pokračujú vo funkcii neutrofilov, t. j. usmrcovaní mikroorganizmov, navyše však odstraňujú bunkovú a tkanivovú drť a podieľajú sa na remodelácii tkaniva. Úlohou T lymfocytov je jednak aktivovať makrofágy a jednak začať procesy špecifickej imunitnej odpovede. Za niekoľko dní, prípadne týždňov sa zápalové ložisko zahojí (obnoví sa normálna funkcia a architektúra tkaniva), krvné zrazeniny sa odstránia fibrinolýzou. Ak nie je možné, aby tkanivo získalo pôvodný tvar, vznikne jazva (tvorená fibroblastami, novým kolagénom a endotelovými bunkami). Tretia fáza je typická pre chronický zápal.

Vývin a priebeh zápalových odpovedí regulujú zápalové mediátory, medzi ktoré patria viaceré cytokíny, chemotaktické faktory, produkty multienzýmových systémov krvnej plazmy, lipidové mediátory (prostaglandíny, tromboxány, leukotriény), vazoaktívne mediátory uvoľnené najmä zo žírnych buniek, bazofilov a trombocytov (histamín, serotonín), voľné radikály, neutrálne proteázy a iné lyzozómové enzýmy (pochádzajúce najmä z profesionálnych fagocytov) a proteíny akútnej fázy zápalu, syntetizujúce sa v pečeni. Na začiatočných štádiách zápalovej reakcie sa regulačne podieľajú vazoaktívne a lipidové mediátory. Výsledkom ich pôsobenia je vazodilatácia a tvorba edému. V ďalšej fáze sa aktivuje komplementový systém a zápalové bunky, produkujúce cytokíny. Tieto delíme z hľadiska zápalu na dve základné skupiny:

1. prozápalové cytokíny - sekretujú ich najmä aktivované makrofágy a TH1 lymfocyty. Zúčastňujú sa na zvyšovaní účinnosti zápalových reakcií ako poplachové cytokíny (IL-1 a TNF-a, zahajujú každú zápalovú reakciu), endogénne pyrogény (napr. IL-1, IL-6, TNF-a, navodia horúčku) a chemokíny (chemotaxické faktory - napr. C5a, IL-8, priťahujúce do miesta zápalu neutrofily, neskôr makrofágy; pôsobia ako iniciačné a spúšťacie regulátory zápalových reakcií).
2. protizápalové cytokíny - produkujú ich najmä TH2 lymfocyty a angažujú sa pri tlmení zápalových reakcií (IL-4, IL-10, IL-14).

Ďalšie mechanizmy nešpecifickej imunity

Pri poranení je nutné rýchlo zastaviť krvácanie. To zabezpečuje koagulačný systém, ktorý sa aktivuje na povrchu aktivovaných trombocytov, na miestach porušenia endotélií a na miestach, kde sa na povrchu ciev ukladajú imunokomplexy. Ide o kaskádu postupne sa aktivujúcich proteáz, na jej konci vzniká aktívna proteáza trombín. Tá štiepi rozpustný krvný proteín fibrinogén, ktorý vytvára spoločne s ďalšími proteínmi zosieťovaný fibrín, uzatvárajúci ranu a zastavujúci krvácanie. Vlákna fibrínu sú schopné viazať imunokomplexy, na ktorých sa aktivuje komplement a stimulujú fagocyty, čo prispieva k rozvoju zápalu. Po vytvorení trombu, ktorý umožňuje rýchlu nápravu poškodených ciev a tkanív, dochádza k fibrinolýze (rozpusteniu krvnej zrazeniny). Fibrinolytické enzýmy sú väčšinou serínovými proteázami (hlavným fibrinolytickým enzýmom je plazmín, štiepiaci fibrín a rozpúšťajúci trombus).

Na regulácii aktivít fagocytov, komplementu a iných nešpecifických obranných mechanizmov sa podieľa množstvo sérových proteínov. Patria medzi ne napr. inhibítory proteáz (a2-makroglobulín, antitrombín, C1 inhibítor), potláčajúce aktivitu proteáz uvoľnených z fagocytov alebo vzniknutých aktiváciou komplementu a hemokoagulačného systému.