Imunitný systém

Charakteristika imunitného systému

Funkciou imunitného systému je udržovanie integrity organizmu tým, že rozpoznáva škodlivé od neškodného a chráni tak organizmus proti škodlivinám vonkajšieho i vnútorného pôvodu. Táto jeho funkcia sa prejavuje ako obranyschopnosť. V prevažnej väčšine prípadov fungujú v dospelosti obranné i kontrolné mechanizmy imunity účinne a spoľahlivo. Napriek tomu sa počas obdobia dospievania a zrelého veku vyskytujú poruchy imunity a imunopatologické ochorenia. Ak však chceme pochopiť prečo niektorí z nás sú odolnejší voči infekciám (prípadne chorobám imunity) a iní vnímavejší, musíme zvážiť množstvo faktorov: genetické faktory, podmienky vývoja počas tehotenstva a po narodení, vplyvy vonkajšieho prostredia (zvlášť negatívne pôsobenie civilizačných škodlivín), výživa (napr. vitamíny, minerály), pracovné prostredie, spôsob života, stres a mnohé iné.

Poruchy imunity, alebo jej nadmerné zaťažovanie nielen zhoršujú, ale i skracujú život. Štúdie ukázali, že vývojové a získané defekty lymfatického systému (napr. chýbanie týmusu – detskej žľazy) podmieňujú predčasné starnutie. Nemej doležitý je fakt, že zlyhanie imunitného dozoru sa podieľa na výskyte niektorých zhubných nádorov – rakovine.

V každom prípade je právom sa domnievať, že stav nášho zdravia a priebeh celého života, závisí na stave nášho imunitného systému.

Základná charakteristika imunitného systému

Funkciou imunitného systému je udržovanie integrity organizmu tým, že rozpoznáva škodlivé od neškodného a chráni tak organizmus proti škodlivinám vonkajšieho i vnútorného pôvodu. Táto jeho funkcia sa prejavuje ako obranyschopnosť – imunitný systém rozpoznáva vonkajšie patogény a chráni organizmus proti týmto patogénnym organizmom a ich toxickým produktom. Ďalej rozpoznáva vlastné tkanivá organizmu a udržuje toleranciu voči nim. A v zmysle imunitného dozoru priebežne odstraňuje staré, poškodené a niektoré zmenené bunky (zmutované bunky).

Imunitný systém človeka je asi 1 kg vážiaci difúzny orgán tvorený cirkulujúcimi aj usadenými bunkami a tkanivami. Počet buniek sa odhaduje na 10 x 10 na 12. Bunky imunitného systému (imunokompetentné bunky, pochádzajú z pluripotentnej kmeňovej bunky, ktorú charakterizuje schopnosť sebaobnovovania sa po celé obdobie života). Typickou črtou imunitného systému je nepretržitý pohyb, zánik a obnova buniek, ktoré ho tvoria. Za 24 hodín zahynie (a súčasne sa obnoví) 10x 10 na 9 bielych krviniek.

Všetky bunky imunitného systému tvoria celý rad riadiacich a výkonných látok (transportné bielkoviny, cytokíny – látky sprostredkujúce imunitnú odpoveď, adhezívne molekuly, mikrobicídne látky - látky usmrcujúce baktérie, zložky komplementu – vrodená látková imunita a ďalšie). Iba špecializované bunky imunitného systému tvoria protilátkové molekuly – imunoglobulíny.

Imunitý systém tvoria primárne a sekundárne orgány, primárne – kostná dreň, týmus – kde biele krvinky vznikajú a dozrievajú, a sekundárne, ktoré sú tvorené slezinou, lymfatickými uzlinami a ich organizovanými zhlukmi ako tonsilly – krčné mandle, appendix, a slizničné tkanivo, kde bunky prichádzajú do kontaktu s antigénom. Lymfatické orgány sú spolu s ostatnými orgánmi prepojené sieťou lymfatických a krvných ciev.

Spolu s endokrinným systémom (žľazy s vnútorným vylučovaním hormónov) a nervovým systémom tvorí imunitný systém jeden integrovaný celok. Vo väčšine fyziologických dejoch sa funkcie týchto troch systémov navzájom prekrývajú, dopĺňajú, že ich nie je možné od seba oddeliť. V skutočnosti ide o jeden neuro-imuno-endokrinný systém.

Základnou funkciou tohto veľmi zložitého riadaceho systému je zachovanie integrity živého organizmu. Imunitný systém predovšetkým rozlišuje vlastné a cudzie antigény (cudzorodá látka, ktorá vyvoláva v organizme tvorbu obranných protilátok). Bežná predstava o imunitnom systéme – boj s infekciou – je iba jednou z jeho funkcií. Imunitný systém tiež likviduje staré bunky, ktoré svoje poslanie už splnili a sú pre organizmus neprínosné, prípadne zaťažujúce, chráni nás aj pred omylmi vznikajúcimi pri reprodukcii buniek a tak zabraňuje vzniku malignít – rakoviny.

Vývoj imunitného systému

Novorodenecké obdobie

Narodenie predstavuje pre každého jedinca aj za normálnych okolností nápor na imunitný systém. Zvlášť zaťažené sú koža a sliznice tráviaceho a dýchacieho systému, ktoré sú osídľované potrebnými, ale aj rôznou mierou škodlivými bakteriálnymi zárodkami. Novorodenecké obdobie je preto spolu s pokročilou starobou pokladané za najrizikovejšie obdobie života, zaťažené najväčšou chorobnosťou a úmrtnosťou.

Orgány imunity sa rýchlo rozvíjajú, stúpa počet buniek, hmotnosť a táto tendencia trvá až do nástupu puberty. Potom detská žľaza pomerne rýchlo regreduje - zaniká, ostatné lymfatické orgány a tkanivá sa udržujú na dosiahnutej úrovni alebo sa len celkom pomaly zmenšujú. V tkanivách a krvi novorodenca je značné množstvo T a B lymfocytov (biele krvinky), len tvorba protilátok je pomalšia (dospelých hodnôt dosiahne až okolo 6. resp. 12. roka života).

Všetko uvedené nasvedčuje tomu, že v prvých rokoch života jedinca existuje určitá imunitná nedostatočnosť. V rámci faktorov zabezpečujúcich správny vývin novorodencov treba zdôrazniť i veľký význam výživy materským mliekom. Prirodzená výživa významne zlepšuje adaptáciu nového jedinca na život vo vonkajšom prostredí.

Poruchy vývoja imunity

Každé skrátenie vývoja – predčasný pôrod – zvyšuje úmerne nezrelosť imunity a stupňuje riziko prechodu nedonoseného jedinca do vonkajšieho prostredia. Výsledky podrobných vyšetrení nedonosených jedincov ukázali rôzne hlbokú nezrelosť ako v nešpecifických, tak aj v špecifických zložkách imunitného systému. Zvlášť rýchlo koncom tehotenstva dozrievajú lymfatické (miazgové) štruktúry závislé na detskej žľaze, preto úmerne na stupni nedonosenosti stúpa i postihnutie jeho funkcií.

Zvláštnou skupinou imunologicky rizikových jedincov sú hypotorofickí jedinci (novorodenci s nízkou pôrodnou hmotnosťou). U týchto jedincov je pravidelným nálezom narušenie lymfatického systému a rôzne nízka funkcia imunity, ktorá je spôsobená zníženou činnosťou imunitných mechanizmov. Niektoré imunologické poruchy môžu v priebehu tehotenstva vzniknúť prenosom matkinho imunologického procesu.

Týmus (detská žľaza)

Týmus, je detská žľaza uložená za hrudnou kosťou, plní dôležitú funkciu najmä pri vývoji imunitného systému, s vekom sa tento orgán postupne mení na nefunkčné tkanivo. Detská žľaza má ústrednú úlohu v dozrievaní a novotvorbe T – lymfocytov (bielych krviniek).

T - lymfocyty opúšťajú týmus ako zrelé, plne funkčné cytotoxické T lymfocyty. Počas pobytu týchto bielych krviniek v týmuse sa naučia rozlišovať vlastné štruktúry od nevlastných, vlastné tolerovať a na nevlastné reagovať a eliminovať ich. Lymfocty, ktoré dozreli v primárnych orgánoch sa v ďalšom vývoji presúvajú do sekundárnych lymfatických orgánov, najmä do lymfatických uzlín.

Jedným z bezpečne známych javov starnutia je zánik detskej žľazy.. Morfologické štúdie ukazujú, že váha a objem detskej žľazy síce vykazujú veľké rozdiely medzi jedincami, ale zásadne vzrastujú len do 6 mesiaca života a potom zostávajú rovnaké napriek tomu, že štruktúra týmusu sa mení.

Týmus je nepochybne prepojený s centrálnym nervovým, endokrinným a imunitným systémom a tak sa zúčastňuje riadenia imunitných funkcií pomocou zložitej siete.

Starnutie a imunita

Starnutie a smrť sú základné črty evolučného procesu. Starnutie je zložitý viacfaktorový proces, ktorý je pravdepodobne geneticky zakódovaný a prebieha za presne naprogramovaných podmienok pod vplyvom vonkajšieho prostredia. V súčasnosti existujú viaceré teórie, ktoré vysvetľujú proces starnutia: teória opotrebovania, somatických mutácii, akumulácia náhodných zmien, biologických hodín.

Po obdobie dozrievania imunitných mechanizmov je ich funkcia po prevažnú časť života vo fyziologickom - normálnom rozmedzí. Dobre založený a plne rozvinutý imunitný systém, koordinované pôsobenie nervovo - hormonálnych mechanizmov a primeraná záťaž zaisťujú spoľahlivú činnosť imunity.

Až v poslednej tretine života dochádza k významnému znižovaniu účinnosti funkcií imunity. To platí u všetkých živočíšnych druhov, hoci je ich dĺžka života rozdielna (maximálna dĺžka života človeka je 100 rokov, myši 3,5 roka).

Ako starneme, začínajú sa u jednotlivcov, neskôr skupín v rôznej intenzite prejavovať známky slabnutia imunitných mechanizmov, operujúcich proti škodlivým i potencionálne škodlivým mikroorganizmom. Starší ľudia sú viac náchylnejší k rozvoju niektorých infekčných ochorení než mladší jedinci, pričom vážnosť ochorenia stúpa s vekom, rovnako tak majú vyššie riziko určitých zhubných nádorov – rakoviny a autoimúnnych ochorení. V týchto prípadoch je nutné predpokladať spoluúčasť porúch imunity podieľajúcich sa na zabezpečení rovnováhy v tele a zlyhávanie protinádorového „dozoru“.

Vplyvy na imunitný systém

Fyziologické vplyvy a vplyvy prostredia na imunitný systém

Výživa

Ďalším faktorom, ktorý ovplyvňuje dobu žitia, je výživový režim. Zníženie kalorického objemu spomaľuje pokles imunitných reakcií behom starnutia a nástup autoimúnnych ochorení. Ide o ovplyvnenie intenzity bunkového metabolizmu, pretože k obdobným výsledkom vedie tiež zníženie telesnej teploty.

Proteíny (bielkoviny), karbohydráty (cukry), lipidy (tuky), vitamíny a minerály sú pre ľudské telo podstatné. Kvalitatívne a kvantitatívne zmeny týchto živín môžu významne postihovať funkcie imunitného systému. Aktivované bunky imunitného systému sú metabolicky veľmi čulé, produkujú molekuly zúčastňujúce sa na interakciách medzi bunkami. Takže nedostatok alebo nadbytok špecifických živín môže ovplyvniť ich produkciu a tým aj imunitu. Napríklad ľudia s bielkovinovou podvýživou majú zvýšený výskyt bakteriálnych a parazitárnych infekcií. U takto podvyživených detí dochádza k akútnemu zániku detskej žľazy (týmusu), zníženiu obsahu týmusových buniek (tymocytov). Stupeň zániku detskej žľazy závisí na dĺžke a hĺbke výživového deficitu. Lymfoidné orgány sú menšie, dochádza k zníženiu počtu a aktivity buniek imunitného systému.

Taktiež nasýtené alebo nenasýtené mastné kyseliny majú regulačnú úlohu na funkcii buniek imunitného systému. Vyjadruje to pomer medzi cholesterolom a fosfolipidmi. Zvýšené zastúpenie nenasýtených mastných kyselín aktivuje fagocytárnu účinnosť a cytotoxické (bunky zabíjajúce) pôsobenie buniek imunity voči nádorovým bunkám. Vysoké hladiny cholesterolu v pokusoch tlmia imunitné funkcie, zastavujú totiž produkciu cholesterolu potrebného pre normálnu činnosť imunitných buniek.

Nadmerná záťaž, stres

Poplachové, záťažové podnety nadmerné alebo chronické, tj. infekcie, pôsobenie endotoxínov, bolesť, traumatické poškodenie tkaniva napr. ožiarením, popálením, elektrickým prúdom, chirurgickým výkonom alebo silným krvácaním, vedú k intenzívnej záťaži, stresu. K stresu a jeho dôsledkom vedie aj jednorázová telesná námaha i cielená príprava vrcholových športovcov. Nemej významné pre vznik stresu sú nepriaznivé podmienky existencie, duševné vypätie, nedostatok spánku, strata sociálnych istôt, ohrozenie alebo úmrtie blízkych. Závisí na intenzite a dobe poškodzujúceho podnetu, mobilizácií tkanivových štruktúr, metabolických a funkčných prejavov.

Nadmerné stresové podnety vedú k zníženej reakcii imunitného systému, dôsledkom je samozrejme vyšší výskyt infekčných a nádorových ochorení. Nadmerný lokálny zápal taktiež urýchľuje rast nádorov. Zvýšená funkcia nadobličiek vedie k zániku detskej žľazy (týmusu) a ďalších lymfatických orgánov, dochádza aj ku zmenám na slizničných povrchoch. Tým je ovplyvnená aj hladina makrofágmi tvoreného IL-1 (interleukín 1), ktorý väzbou v CNS (centrálny nervový systém) spúšťa stresovú os, ovplyvňuje termoreguláciu (zvyšuje telesnú teplotu počas boja s infekciou) a tým druhotne metabolizmus. Znižuje sa aktivita buniek imunitného systému a zvyšuje sa citlivosť voči vírusovým a parazitárnym ochoreniam. Za fyziologických (normálnych) podmienok imuno-neuro-endokrinné vzťahy je ťažšie dokázať, ale počas vypätých stresových situácií sa výrazne zviditeľňuje prepojenie týchto systémov.

Treba však povedať, že stresory môžu okrem potlačenia imunitnej odpovede vyvolať aj jej stimuláciu (zvýšenie) a že rôzne stresory majú rozdielne kvalitatívne aj kvantitatívne účinky na určitý imunitný ukazovateľ, ako je napr. tvorba protilátok. Účinky stresu na imunitnú odpoveď všeobecne závisia od jeho povahy, trvania a intenzity. Psychický a chirurgický stres zvyčajne vyvolávajú výraznú imunosupresiu (potlačenie funkcií imunitného systému) vyúsťujúcu do zvýšenej náchylnosti najmä na infekčné a nádorové ochorenia. Doterajšie poznatky nasvedčujú, že dlhotrvajúci stres vyúsťuje do imunosupresie mnohých imunitných mechanizmov, kým krátkodobý stres vyvoláva skôr ich zvýšenie. Podobné je to aj pri zvýšenej telesnej námahe. Intenzívny tréning vrcholových atlétov a iných športovcov má často za následok zníženie ich odolnosti najmä na rôzne infekcie, kým rekreačný tréning m skôr imunostimulačný účinok. Pri hodnotení vplyvu psychického alebo iného stresu na imunitný systém určitého jedinca treba uvažovať aj o jeho celkovom zdravotnom stave. Vplyv stresu bude určite silnejší u imunologicky oslabených ako u zdravých jedincov. Podstatne väčšie zmeny sa budú preto pozorovať u starých ako u mladých ľudí, u pacientov liečených onkologickou terapiou, u osôb s primárnymi alebo sekundárnymi poruchami imunity.

Medzi najťažšie psychické stresy patrí strata životného partnera. Mortalita a morbidita vdovcov a vdov najmä na nádorové choroby a ťažké infekcie v prvom roku po smrti ich partnera je výrazne zvýšená. Taktiež študenti, ktorí majú pred skúškami (v porovnaní s predskúškovým obdobím) mali zníženú odpoveď bielych krviniek na mitogény a znížené percento pomocných T-lymfocytov v krvi. Tieto defekty sa pre krátkosť sledovaného obdobia neprejavujú zvýšeným výskytom infekčných ochorení. Podobné defekty sa zistili aj u ľudí počas rozvodového konania, pri očakávaní výsledku testu na infekciu vírusom imunitnej nedostatočnosti vyvolávajúcim AIDS a pri ďalších mentálnych stresoch.

Vážne poškodenie tkanív pri popáleninách, rôznych traumatických príhodách alebo po ťažkom chirurgickom zákroku zvyčajne tiež vyvolá zníženú odpoveď imunitného systému.

Vplyv fyzikálnych a hormonálnych faktorov na imunitu

Životné podmienky sú ovplyvňované fyzikálnymi silami, zemskou gravitáciou, magnetickým poľom, elektromagnetickými vlnami a časticami, ktoré majú kozmické i zemské zdroje. Nadmerné podnety indukujú zmeny na molekulovej úrovni a u organizmov sa prejavujú ako stresové podnety. Z fyzikálnych faktorov majú najvýraznejšie pôsobenie na imunitné pochody X a UV žiarenie.

Ionizujúce žiarenie, X žiarenie

Krátko po objavení röntgenového žiarenia, pri diagnostickom a terapeutickom použití, bol zistení vplyv na jeho imunitné pochody. Králici ožiarení pred podaním antigénu vylučovali pomalšie protilátky a menej protilátok ako tie, ktoré boli ožiarené 4 dni po podaní antigénu (cudzorodá látka, ktorá vyvoláva v organizme tvorbu obranných protilátok). Podmienky vplyvu ionizujúceho žiarenia samozrejme závisia na jeho vlnovom rozsahu, celkovej dávke, ktorá je absorbovaná biologickým tkanivom a na časovom trvaní.

Rádiosenzitivita sa postupne zvyšuje od relatívne nezistených makrofágov k citlivým aktivovaným T-lymfocytom, najviac vnímavé sú lymfocyty B. Teda najviac vnímavé sú prvé stupne protilátkovej odpovede.

Ultrafialové žiarenie

V slnečnom žiarení, ktoré dopadá na Zem, je 55% v infračervenej vlnovej oblasti, 40% v oblasti viditeľného svetla a len 5% je ultrafialové žiarenie (UV).

Elektromagnetické spektrum UV sa rozdeľuje na tri oblasti: UV-A, UV-B a UV-C. UV-A má len malé biologické účinky, kým UV-C je 10-50 krát účinnejšie než UV-A a poškodzuje lymfocyty. Dôsledky UV-B sú v kancerogenéze a útlme imunitných mechanizmov, čím je znížená odpoveď na mitogény (látky podporujúce vznik a rast nádorov) i protilátkové reakcie. Zistil sa aj vplyv UV žiarenia (nízkej dávky) na dendritické bunky v koži, čo spôsobuje zníženie lokálnej imunity. Veľké dávky majú imunosupresívne pôsobenie. Novšie sa vysvetľuje pôsobenie UV kožným fotoreceptorom, urokanovou kyselinou, ktorá vplyvom žiarenia prechádza formu, ktorá zrejme sprostredkuje tlmivé pôsobenie na bunky imunitného systému.

UV brzdí imunologické mechanizmy, ktoré eliminujú vznikajúce tumorové bunky na koži. Absorpciou UV dochádza vo fotoreceptoroch kože k zmenám v štruktúre, dochádza k produkcii látok, ktoré spôsobujú zmeny v koži a v lymfatických uzlinách. Konečným dôsledkom je znižovanie rozpoznávania vznikajúcich neoantigénov ako „non-self“- „nevlastných“.

UV žiarenie sa považuje za karcinogény faktor, nielen kvôli mutáciám v DNA (deoxyribonukleová kyselina) buniek kože, ale aj kvôli znižovaniu regulácie imunity. Taktiež indukuje apoptózu (programovaná smrť buniek) imunitných buniek, ktoré infiltrujú kožu a u zvierat ožarovaných 100 minút solárnym UV bolo pozorované 50% zníženie imunitnej odpovede na mikroorganizmy.

Taktiež viditeľné a infračervené žiarenie ovplyvňujú biologické deje. Striedaním dňa a noci, svetla a tmy, sa vytvára rytmizácia biologických dejov, 24- hodinové cirkadiánne rytmy. Ich hlavným regulátorom je melatonín.

Melatonín

Melatonín je hormón produkovaný epifýzou, v závislosti na biorytme jedinca. Produkcia je najnižšia počas dňa a najvyššia počas spánku medzi 2 a 3 hodinou ráno. Najnovšie štúdie poukazujú, že ženy pracujúce počas noci, majú vysoké riziko rakoviny prsníka.

Strata, či zníženie nočného spánku alebo svetlo počas spánku znižujú produkciu melatonínu. Porušuje sa melatonín-estrogénová bilancia v prospech estrogénov a tým aj nárast výskytu od estrogénov závislých nádorov.

Štúdie poukazujú, že u žien pracujúcich počas noci, alebo vystavených expozícii svetla počas spánku, minimálne počas 10 rokov, je o 60 % vyššie riziko rakoviny prsníka. Basset Research Institute v New Yorku zistil interakciu medzi melatonínom a linoleovou kyselinou, ďalej že so svetlom počas spánku, tumory rastú 7 krát rýchlejšie a „vpíjajú“ linoleovú kyselinu ( omega – 6 mastná kyselina, je esenciálna mastná kyselina potrebná pre zdravú činnosť organizmu, ktorú naše telo nie je schopné samo vyprodukovať). Výskumy zistili, že omega - 6 mastné kyseliny posilňujú rast tumoru, pretože dochádza k premene omega - 6 mastnej kyseliny na mitogén (látku podporujúcu vznik a rast nádorov). Ďalej sa zistilo, že ďaľšie dve výživové zložky, melatonín a omega - 3 mastné kyseliny naopak spomaľovali rast nádoru. Melatonín a omega - 3 mastné kyseliny sú preto potencionálnymi protirakovinovými látkami, pretože obe zabraňujú vychytávaniu kyseliny linoleovej nádorom a tiež znižujú tvorbu mitogénu.

Počas dňa bunky tumoru „spia“, ale interrupciou spánku svetlom navodíme tumorovým bunkám aktívny stav. V staršom veku a najmä u žien po menopauze, ktoré trpia nespavosťou, je produkcia melatonínu nižšia.

Dehydroepiandosterón

Dehydroepiandosterón (DHEA) produkovaný nadobličkami žien a mužov, má viaceré protektívne – ochranné vlastnosti: anitikarcinogénne, ďalej tzv. „anti-obesity“ factor, zlepšuje starnutie, zlepšuje mozgové a imunitné funkcie, má nárazníkovú funkciu a mnohé iné. Ale ako starneme, produkcia DHEA sa znižuje a okolo 80 roku života dosahuje len 5% produkcie, ktorú dosahovala okolo 20 roku života. DHEA priamo pôsobí na imunitný systém zvyšovaním obrany proti rakovine a imunodeficiencii. Už v Anglicku (1962 a 1971) poukazovali na abnormálne nízku hladinu DHEA u žien, niekoľko rokov skôr, než u nich diagnostikovali rakovinu prsníka. DHEA má tiež systémovú nárazníkovú kapacitu a pomáha pri náhlych zmenách acidity (kyslosti) a alkalinémie (zásadité pH krvi). Preto čím sme starší, tým sme menej odolnejší voči stresu, ktorý navodzuje kyslosť, lebo strácame nárazníkový systém. V závislosti na výskume je DHEA dôležitý počas starnutia a raz bude možno kľúčom k mladosti.