In die immunologie word 'n studie gemaak van die verdedigingsmeganisme wat werweldiere in staat stel om hulle te beskerm teen die skadelike uitwerking van siekteveroorsakende mikroörganismes soos virusse en bakterieë asook kankerselle. Hierdie verdedigingsmeganisme, wat die immuunsisteem genoem word, berus daarop dat vreemde organismes of verbindings deur die liggaam uitgeken en selektief uitgeskakel word.
Daar is twee verskillende maniere waarop die immuunsisteem werk. In een geval, die sogenaamde humorale immuniteit, gee die aanraking met die vreemde organisme of verbinding aanleiding tot die produksie en vrystelling van teenliggame. Dit is hierdie teenliggame wat by 'n latere aanraking die vreemde organisme of verbinding (antigeen) sal herken en daaraan bind sodat dit uitgeskakel of geneutraliseer kan word. Die tweede tipe immuniteit staan bekend as sellulêre immuniteit. Dit berus op die deelname van spesiale witbloedselle wat deur die aanraking met 'n antigeen geaktiveer word om die antigeen by ʼn volgende ontmoeting te herken en onskadelik te stel.
Watter van die twee immuunsisteme in werking kom, hang baie af van die antigeen. Die immunologie het reeds ʼn belangrike bydrae gelewer op die gebied van die moderne geneeskunde wat betref aspekte soos bloedoortappings, inenting, orgaanoorplantings, die behandeling van allergieë, outoïmmuunsiektes en kanker. Ook in die studie van selle en veral seldifferensiasie is die studie van teenliggaamproduksie en die faktore wat daarin 'n rol speel, van groot belang.
Die beginsel van inenting berus op die liggaam se vermoë om weerstand te bied teen infeksies en siektes. Dit word die immuunrespons genoem.
Die hoofelemente van kliniese immunologie, naamlik allergieë, outo-immuniteit en oorplantingsimmuniteit, is binne 'n tydperk van twintig jaar ontdek, danksy nuwe kennis en vooruitgang op die gebied van selbiologie in die twintigste eeu. Dit het gelei tot die ontwikkeling van doeltreffende entstowwe teen voorheen verwoestende siektes soos polio.
Algemene immunologie Immuniteit is die vermoë van die mens en dier waardeur vreemde organismes en stowwe wat die liggaam binnedring, onskadelik gestel word. Aanvanklik is vermoed dat slegs siekteveroorsakende mikroörganismes so ʼn beskermde reaksie kan uitlok, maar dit het later geblyk dat dit nie so is nie. Die meeste proteïene asook sommige nukleïensure en polisakkariedes kan 'n immunologiese reaksie in 'n geskikte gasheer uitlok en dus as antigene beskou word.
Al voorwaarde is dat die gasheer die verbinding as vreemd moet identifiseer. Hierdie spesifieke immunologiese verweer moet onderskei word van nie-spesifieke reaksies soos fagositose. Tydens fagositose word mikroörganismes wat die liggaam binnedring, opgeneem en verteer deur spesiale selle wat na die plek beweeg waar die mikroörganismes binnedring of versamel. Hierdie reaksie is nie-spesifiek en sal ook plaasvind wanneer die liggaam nog nooit vantevore met die betrokke verbinding in aanraking was nie.
Daarteenoor is 'n immunologiese reaksie baie spesifiek teen ʼn bepaalde vreemde verbinding (antigeen) gerig en vind alleen plaas as die liggaam voorheen met die antigeen in aanraking was. Hierdie aanraking stel die liggaam in staat om bepaalde selle of teenliggame te produseer wat die antigeen onskadelik kan stel wanneer dit by 'n latere geleentheid die liggaam weer binnedring. Hierdie beginsel word by inenting toegepas deur die liggaam doelbewus bloot te stel aan 'n betreklik onskadelike vorm van die antigeen soos byvoorbeeld ʼn geïnaktiveerde virus. Hierdeur bou die liggaam beskerming op teen infeksie met die siekteveroorsakende vorm van dieselfde virus.
Antigene en teenliggame Enige verbinding is potensieel antigenies en kan 'n immuunreaksie uitlok wanneer die atome op die oppervlak van die verbinding so gerangskik is dat dit verskillend is van die van die normale verbindinge van die gasheer. Dit is egter ook noodsaaklik dat die antigeen 'n bepaalde molekulêre grootte moet hê. Makromolekules soos proteïene is gewoonlik goeie antigene, maar baie klein molekules glad nie. Dit is egter nie as gevolg van 'n gebrek aan spesifisiteit vir klein molekules nie, want as so 'n klein molekule aan 'n groot proteïenmolekule gekoppel word, word daar wei 'n teenliggaam geproduseer wat spesifiek teen die klein molekule gerig is. Sulke klein molekules word haptene genoem. Verskeie haptene kan op een makromolekule gelokaliseer word en daar sal 'n immuunreaksie teen elkeen uitgelok kan word.
Die teenliggame wat teen een enkele antigeen geproduseer word, is geensins almal dieselfde nie en dikwels word 'n baie heterogene versameling teenliggame gevorm. Elkeen van die teenliggame bind aan of kombineer met 'n baie spesifieke plek op die antigeenmolekule. Sulke plekke word antigeniese determinante genoem en by die meeste makromolekules kan 'n hele aantal onderskei word. Alle teenliggame is proteïene en staan bekend as immunoglobuliene (lg).
By die mens kan 5 verskillende klasse van immunoglobuliene onderskei word, naamlik IgG, IgA, IgM, IgD en IgE. Hoewel elke tipe sy eie kenmerkende struktuur besit, is daar baie belangrike eienskappe wat eie is aan die samestelling van al die immunoglobulienklasse. Die IgG-tipe is die algemeenste en tussen 75 en 80 % van alle Ig-proteïene behoort tot die klas. Die struktuur van IgG is ook baie volledig bestudeer. Die verbinding het 'n molekulêre gewig van ongeveer 150 000 en bestaan uit 2 identiese ligte aminosuurkettings (peptiede) met 'n molekulêre gewig van 23000 en 2 identiese swaar kettings met 'n molekulêre gewig van 53 000. Die kettings is aanmekaar gekoppel, waardeur 'n Y-vormige struktuur gevorm word. Die 2 boonste arms van die Y bestaan elk uit 'n kort ketting wat oor sy volle lengte aan ongeveer die helfte van een van die swaar kettings gekoppel is. Elke deel van die 2 swaar kettings wat nie aan die ligte ketting verbind is nie, is ook oor hulle volle lengte aanmekaar vasgeheg en dit maak deel uit van die been van die Y-struktuur.
Hierdie besondere simmetriese struktuur is die sleutel tot die geheim van die manier waarop teenliggame werk. Die ligte en swaar kettings het elk ʼn veranderlike en 'n konstante gedeelte in hulle aminosuursamestelling. Die konstante gedeelte bepaal die eienskappe wat eie is aan alle IgG-molekules, terwyl die veranderlike gedeelte (ongeveer die helfte van die lengte van 'n ligte ketting) die groot spesifisiteit van die molekule bepaal. Die veranderlike dele van die swaar en Iigte kettings is gekoppel en maak in altwee gevalle die boonste gedeelte van die Y-struktuur uit. Dit is ook hier waar die binding van die teenliggaam aan die antigeniese determinant plaasvind. IgG is die belangrikste teenliggaam wat betrokke is by die bestyding van mikroörganismes soos virusse en bakterieë.
IgM het 'n soortgelyke funksie, maar dit is 'n veel groter molekule met 'n molekulêre gewig van ongeveer 900 000 en lyk baie soos 51gG-molekules wat aan die onderpunt van die Y-struktuur aanmekaar gekoppel is. As 'n liggaam met ʼn vreemde antigeen in aanraking kom, word daar eers IgM geproduseer. Hierdie IgM word later vervang of aangevul deur IgG of IgA. IgA kom hoofsaaklik in seroslymerige afskeidings voor en is betrokke by die beskerming van eksterne liggaamsdele. IgD se funksie is nog onbekend, terwyl lgE moontlik betrokke is by bepaalde allergiese reaksies, so as byvoorbeeld hooikoors en allergieë.
Humorale immuniteit Teenliggame word geproduseer deur selle van die limfsisteem waartoe onder meer die limfkliere, die milt en timus, behoort. Die limfselle kan in 2 groepe ingedeel word, naamlik die timusafhanklike selle of T -selle (CT-limfosiete) of die B-selle (B-limfosiete). Dit is die B-selle wat die teenliggame produseer wat betrokke is by humorale immuniteit. Die selle word veral aangetref in die kors van die limfkliere waar hulle dig opmekaar gepak voorkom en follikels vorm. Wanneer die B-sel in aanraking kom met 'n antigeen, bind die antigeen hom aan ʼn immunoglobienreseptor op die oppervlakte.
Die B-sel word hierdeur geaktiveer tot verdeling en ondergaan 'n aantal aanpassings waardeur 'n sogenaamde plasmasel gevorm word. Hierdie plasmaselle kan teenliggame van 'n enkel anti-geenspesifisiteit produseer in ʼn tempo van tussen 3 000 en 30 000 molekules per sel per sekonde. Wanneer 'n liggaam vir die eerste keer met 'n antigeen in aanraking kom, word hoofsaaklik IgM gevorm, maar na 'n paar weke word die IgM-sintese vervang deur die van IgG. By die tweede aanraking met dieselfde antigeen word die immuunreaksie baie versterk. Waarskynlik het daar na die eerste aanraking 'n soort immunologiese geheue ontstaan in die vorm van geheueselle wat in die bloedstroom bly sirkuleer en na herkenning van die antigeen direk met teenliggaamproduksie kan begin.
Hoe elimineer teenliggame vreemde antigene soos byvoorbeeld bakterieë of virusse wat die liggaam binnedring? Die eerste stap is dat die teenliggaam hom aan die antigeen, byvoorbeeld 'n bakteriële sel, bind. Een gevolg hiervan is dat die antigeen-teenliggaamkompleks hierdeur meer vatbaar gemaak kan word vir opname en vertering deur die sogenaamde opruimselle of fagosiete. 'n Tweede tipe reaksie het te doen met die binding van komplement, 'n hittelabiede groep proteïene wat in die bloed voorkom. Hierdie proteïene kan hulle aan ʼn antigeen-teenliggaam kom pleks bind en so 'n aantal ensieme aktiveer waardeur die lise van 'n antigeen, byvoorbeeld 'n bakteriële sel, bewerkstellig kan word. In die verband is IgM baie meer doeltreffend as IgG. 'n Derde manier waarop teenliggame werk, is deur 'n belangrike struktuurelement van die betrokke organisme te blokkeer. By virusse kan dit byvoorbeeld gebeur dat die teenliggaam die proteïenantigeen wat betrokke is by selabsorpsie sal blokkeer. Hierdeur word verhinder dat die virus kan groei en is die virus dus doeltreffend geneutraliseer.
Sellulêre immuniteit Die T –sellimfosiete is betrokke by sellulêre immuniteit. Hierdie selle sirkuleer in die limfatiese weefsel en bevat net soos die 8-selle spesifieke reseptors op hulle oppervlak waaraan die antigene hulle kan bind. Die molekulêre aard van die reseptors is nag onbekend. Die T -selle word ook deur binding met die antigeen gestimuleer tot verdeling en differensiasie. Hierdie differensiasie lei tot 'n nageslag van verskillende tipes sogenaamde effektorselle. Een van hierdie tipes is die sitotoksiese selle ("killer cells") wat regstreeks betrokke is by die uitwissing van vreemde selle in die liggaam.
Dit is hierdie selle wat 'n belangrike rol speel by die verwerping van oorgeplante organe. Omdat die sellulêre verdedigingsmeganisme baie vinniger reageer wanneer die liggaam vir 'n tweede keer met ʼn bepaalde antigeen in aanraking kom, sal 'n tweede oorgeplante orgaan dikwels nog vinniger verwerp word as die eerste. Sellulêre immuniteit speel ook ʼn baie belangrike rol in die verdedigingsmeganisme teen skimmels, virusse, bakterieë en ander mikroörganismes, asook by bepaalde allergiese reaksies.
Daar is een tipe effektorsel wat 'n rol speel by humorale immuniteit deur die differensiasie in verdeling van B-selle te aktiveer wanneer die B-selle met 'n antigeen in aanraking kom. Die aard van die aktivering is egter nog onbekend.
Monoklonale teenliggame Een van die belangrikste onlangse ontwikkelings in die immunologie is die ontdekking van 'n tegniek waardeur enkel monospesifieke teenliggame op groot skaal geproduseer kan word. Elke B-sel wat na binding met 'n antigeen gestimuleer word tot die vorming van teenliggaamproduserende selle, maak slegs een enkele tipe teenliggaam. As een antigeen 'n immuniteit uitlok waarin byvoorbeeld 20 verskillende teenliggaampies geproduseer word, dan word elke teenliggaamtipe deur ʼn afsonderlike B-sel gesintetiseer, Dit was nooit moontlik om sulke B-selle vir 'n lang tyd buite die liggaam aan die lewe te hou of te laat groei nie. In 1975 het Kohler en Milstein egter ‘n tegniek ontwikkel wat dit wel moontlik maak.