מערכת החיסון

מערכת החיסון היא מכלול מערכות ביולוגיות המגן על היצור החי מפני מחלות. היא מזהה ומגיבה לפתוגנים, אורגניזמים שיכולים לגרום למחלה, כמו וירוסים, חיידקים ופטריות, וכן לרעלנים ולפציעות. המערכת מבדילה בין "עצמי" ל"זר" כדי לא לתקוף תאים בריאים.

אימונולוגיה (תורת החיסון) היא תחום הביולוגיה החוקרת את הפעולה של מערכת החיסון. מערכת החיסון קיימת כמעט בכל היצורים החיים. גם חיידקים וצמחים משתמשים במנגנוני הגנה בסיסיים, כגון אנזימים, דפנסינים (חלבונים אנטי-מיקרוביאליים) ומערכת המשלים.

מערכות חיסון פשוטות מופיעות ביצורים פרימיטיביים. פרוקריוטים (חיידקים וארכיאה) משתמשים במערכות כמו שינוי-הגבלה ו-CRISPR כדי להגן מפני נגיפי פאג. באאוקריוטים קיימים קולטני זיהוי דפוסים, דפנסינים ופגוציטים. בצמחים התגובה היא כימית למולקולות פתוגניות בשם PAMPs, ולעתים תאים מקומיים עוברים מוות מבוקר כדי לעצור הדבקה. חולייתנים, כולל בני אדם, פיתחו מערכת חיסון אדפטיבית מורכבת עם יכולת זיכרון חיסוני.

התגובה מתחילה בהכרה, זיהוי הפתוגן. לאחר מכן מופעלת תגובה אפקטורית, שמטרתה לנטרל או לסלק את הפולש. מערכת החיסון מבחינה היטב בין חלקים של הגוף לבין גופים זרים. כשמנגנון זה נכשל, עלולות להיווצר מחלות אוטואימוניות, שבהן המערכת תוקפת מרכיבים עצמיים.

יש שתי מערכות משנה: המולדת (innate immunity) והנרכשת (adaptive immunity). המולדת פועלת מהר ובאופן בלתי ספציפי. הנרכשת פועלת בצורה ספציפית, נגד פתוגן אחד, והיא מייצרת זיכרון חיסוני, יכולת לזהות פתוגן שנחשף בעבר ולהגיב מהר וחזק יותר.

המערכת המולדת פעילה כבר בעובר. היא כוללת מחסומים פיזיים כמו עור וריריות, ותנאי סביבה כמו חומציות. בנוסף יש גורמים ביוכימיים מסיסים, למשל ליזוזים (אנזים שמפגע בדופן חיידקית), אינטרפרונים (חלבונים שמסייעים לתאים קרובים להיות אנטי-ויראליים) ומערכת המשלים, חלבונים בסרום הסוללים את הדרך לסילוק פתוגנים.

יש גם תאים בולעניים (פגוציטים), כגון מקרופאגים ונויטרופילים, שמבלעים ומעכלים מיקרואורגניזמים. תאי הרג טבעיים (NK) תוקפים תאים נגועים וסרטניים. דלקת היא תגובת המערכת למזיק או לנזק, ומגייסת תאים ותהליכים לאזור הפגיעה.

הנרכשת נוצרת במהלך החיים בעקבות חשיפה לפתוגנים. היא כוללת לימפוציטים B ו-T ונוגדנים. לכל תאי מערכת זו יש מטרה מדויקת אחת, ולכן התגובה שונה בין בני אדם על סמך היסטוריית החשיפות שלהם.

מקובל לחלק את התגובה לשתי זרועות: הומוראלית ותאית. הזרוע ההומוראלית (נוזלית) עוסקת בהגנה מפני פתוגנים חוץ-תאיים באמצעות נוגדנים. הזרוע התאית (Cell-Mediated) נלחמת בפתוגנים תוך-תאיים כמו נגיפים, ומשמידה תאים סרטניים.

שתי המערכות משתמשות ברכיבים משותפים. למשל, מערכת המשלים ופגוציטים שייכים בעיקר למולדת, אך יכולים לפעול יחד עם הנוגדנים במחזור שנקרא ADCC, שבו נוגדנים מסמנים תאים למוות על ידי תאים אחרים.

התיאום נעשה בעזרת ציטוקינים, חלבונים שמשמשים כשליחים בין תאים. תאי מציגי אנטיגן (כמו תאים דנדריטיים ומקרופאגים) מבצעים הצגת אנטיגנים, הם מוציאים קטעים של פתוגן ומציגים אותם על מולקולות MHC כדי להפעיל תאי T מסייעים. תאי T אלו משחררים ציטוקינים שמגבירים ביעילות את התגובה המולדת ואת יצירת הנוגדנים על ידי תאי B.

מערכת החיסון מגנה על הגוף מפני חיידקים, וירוסים ופטריות. היא יודעת להבדיל בין חלקי הגוף לבין גופים זרים.

גם יצורים פשוטים יש להם הגנה. חיידקים משתמשים במנגנונים כמו CRISPR. צמחים ובעלי חיים קטנים משתמשים בחומרים שמרימים אזעקה נגד פתוגנים.

החיסון מתחיל בזיהוי הפולש. אחרי הזיהוי המערכת מפעילה תהליכים שמסלקים את הפולש.

יש שתי שכבות הגנה: המולדת פועלת מהר ובלתי-ספציפי. הנרכשת פועלת בדיוק נגד אויב מסוים. הנרכשת זוכרת אויבים שקפצו על הגוף פעם קודמת.

המולדת כוללת עור, ריריות וחומציות בקיבה. יש אנזימים כמו ליזוזים (שפורעים דופן חיידקים). תאים בולעים בשם פגוציטים בולעים חיידקים. דלקת מגייסת תאים לאזור פגוע.

הנרכשת כוללת תאי B ו-T ונוגדנים. הנוגדנים הם חלבונים שמצמידים לפתוגן ועוזרים להסירו.

יש זרוע הומוראלית (נוזלים ונוגדנים) וזרוע תאית (תאים שמשמידים דאש פתוגנים בתוך התאים).

ציטוקינים הם שליחים כימיים. תאים מציגים אנטיגן, מציגים חתיכות פתוגן על פני השטח שלהם, כדי להפעיל תאי T מסייעים. כך כל המערכת עובדת ביחד ומגנה על הגוף.