biologian ymmärtäminen

Tiesitkö?
Keskiverto aikuisen kehossa on noin 800 imusolmuketta

ihmisen biologia

Immuunijärjestelmäsi
järjestelmä selitetty

Immuunijärjestelmäsi selitetty

Tutustu soluihin ja elimiin, jotka muodostavat sinun
immuunijärjestelmäsi. Selvitä, miten se pitää tappavat hyökkääjät loitolla
ja mitä tapahtuu, kun se karkaa käsistä

Eaivan päivittäin immuunijärjestelmäsi työskentelee väsymättä torjuakseen haitallisia tunkeutuvia taudinaiheuttajia, kuten esim bakteereja ja viruksia. Ymmärryksemme immuunijärjestelmästä alkoi 1800-luvun lopulla, kun venäläinen eläintieteilijä Élie Metchnikoff tunnisti fagosyyteiksi kutsuttujen valkosolujen ryhmän, jonka tehtävänä on etsiä, sulattaa ja eliminoida taudinaiheuttajia. Samaan aikaan saksalaiset fysiologit Emil Behring ja Paul Ehrlich löysivät vasta-aineet ja niiden roolin taudinaiheuttajien neutraloinnissa. Sittemmin tutkijat eri puolilta maailmaa ovat ymmärtäneet immuunijärjestelmämme monimutkaisuutta ja sitä, miten monin tavoin se on kehittynyt torjumaan bakteeriperäisiä pahiksia ja ilkeitä viruksia.
Osa immuunijärjestelmästämme siirtyy meille vastasyntyneinä äidiltämme istukan välityksellä kohdussa vietetyn ajan aikana ja uudelleen äidinmaidon kautta. Immuniteetti tiettyjä viruksia ja bakteereja vastaan ja tämän passiivisen immuniteetin teho vaihtelee äidistä toiseen. Esimerkiksi äidit, jotka ovat sairastaneet vesirokon elämänsä aikana, voivat siirtää tämän immuniteetin vastasyntyneelle. Tämä passiivisen suojan muoto on kuitenkin lyhytikäinen ja alkaa heiketä muutaman ensimmäisen elinkuukauden jälkeen. Ajan myötä immuunijärjestelmä hankkii monimutkaisemman immuniteetin reagoituaan ulkopuolelta tuleviin taudinaiheuttajiin maailmasta.
Immuunivasteesi jakautuu järjestelmiin. Ensimmäinen etulinjan puolustus on synnynnäinen immuunijärjestelmä. Iho on ensimmäinen puolustuksemme taudinaiheuttajia vastaan, ja se tarjoaa fyysisen esteen kehon ympärille. Sitten on lima. Räkä toimii kuin juoksuhiekka patogeeneille, jotka jäävät kiinni ja eivät pääse enää pidemmälle kehoon. Ne ovelat taudinaiheuttajat, jotka pääsevät näiden kahden ensimmäisen puolustuslinjan ohi, saattavat löytää tiensä mahalaukkuun, joka on täynnä happoa, joka tappaa ne. Ruoansulatuskanavassa elää myös terveitä bakteereja, jotka kilpailevat tunkeutuvien bakteerien kanssa tilasta ja ravinnosta, mikä joskus johtaa tunkeutuvien bakteerien tuhoutumiseen.
Jos taudinaiheuttaja pääsee näiden fyysisten esteiden ohi, käynnistyy sekundaarinen sisäinen puolustusjärjestelmä. Jos fyysinen este, kuten iho, on rikkoutunut ja ulkopuoliset taudinaiheuttajat uhkaavat tunkeutua, mastosoluiksi kutsutut valkosolut, joita on sidekudoksessa verisuonten lähellä, vapauttavat vereen histamiinia ja käynnistävät elimistön tulehdusreaktion.
Ensimmäiset taudinaiheuttajia vastaan taistelevat valkosolujen ryhmä, joita kutsutaan fagosyyteiksi. Ihmiskehon runsaimmat fagosyytit ovat neutrofiilejä, jotka ahmivat taudinaiheuttajat heti silmänräpäyksessä. Kun taudinaiheuttaja on syöty, neutrofiili tuhoutuu käytännössä itsestään apoptoosiksi kutsutussa prosessissa ja tappaa samalla taudinaiheuttajan. Infektion aikana itsetuhoutuneiden neutrofiilien ruumiit kasaantuvat ja muodostavat haavan kohdalle märkää.
Verenkierron ulkopuolella makrofageiksi kutsutut suuremmat fagosyytit nielevät myös taudinaiheuttajia, mutta niitä voi esiintyä vapaasti kudoksessa tai kudoksiin, kuten imusolmukkeisiin tai suolistoon, upotettuna. Jos sota taudinaiheuttajia vastaan ei suju fagosyyttien eduksi, ne voivat vapauttaa vereen pyrogeeneiksi kutsuttuja kemikaaleja, jotka laukaisevat kuumeen. Kun pyrogeenit saavuttavat aivojen hypotalamuksen, ne saavat sen nostamaan kehon lämpötilaa, mikä antaa immuunisoluille aineenvaihduntapotkua taistelua varten mutta aiheuttaa stressiä taudinaiheuttajille.
Jos nämä synnynnäiset puolustusmekanismit eivät pysty torjumaan taudinaiheuttajia kokonaan, immuunijärjestelmän toinen osa-alue, niin sanottu adaptiivinen tai aktiivinen immuniteetti, käynnistyy. Tässä järjestelmässä lymfosyyteiksi kutsuttujen valkosolujen legioona työskentelee yhdessä etsiäkseen ja tuhotakseen verenkiertoon päässeet taudinaiheuttajat. Aktiivisen immuunijärjestelmän keskeisiä elementtejä ovat antigeenit ja vasta-aineet. Antigeenit ovat ikään kuin taudinaiheuttajien tunnistekortteja ja vasta-aineet ikään kuin taudinaiheuttajien rikosrekisterikuvia. Kun näitä kahta verrataan ja löydetään positiivinen vastaavuus, immuunisolut muuttuvat ja eliminointiprosessi alkaa.
Joskus tunkeutuvien bakteerien määrä voi hukuttaa elimistön immuunijärjestelmän, eikä se pysty tuottamaan riittävästi immuunisoluja vakavan infektion, kuten keuhkokuumeen, torjumiseksi. Tällöin immuunijärjestelmä voi tarvita apua lääkkeistä, joita kutsutaan antibiooteiksi, bakteerien taudinaiheuttajien hävittämiseksi. Antiviraaliset lääkkeet rajoittavat myös joidenkin tunkeutuvien virusten tartuntakykyä, jolloin immuunijärjestelmällä on mahdollisuus voittaa ne.
Vastaavasti rokotteita käytetään stimuloimaan luonnollista immuunivastettamme tiettyjä patogeeniuhkia vastaan. Rokotteet toimivat vapauttamalla elimistöön antigeeneiksi kutsuttuja proteiineja, jotka immuunijärjestelmä tunnistaa vieraiksi ja mahdollisiksi taudinaiheuttajiksi. Rokotteen antigeenissä on samoja proteiineja kuin patogeenissä, jota vastaan rokotetaan, esimerkiksi tuhkarokossa. Tämä käynnistää aktiivisen immuunijärjestelmän, joka luo vasta-aineita mahdollista infektiota vastaan. Immuunijärjestelmä varastoi tai "muistaa" vasta-aineet, joita se tarvitsee tulevan infektion varalta. Monet rokotteet annetaan vuosittain, jotta järjestelmä pysyy valmiudessa puolustautumiseen.

© Getty

Lymfosyytit
veressä
näytteessä
mikroskoopilla

Tiesitkö?
Tuotat yli litran limaa päivässä

2

4

Missä immuunijärjestelmäsi on?

Nämä elimistön tärkeät osat muodostavat immuunijärjestelmän

1

5

3

6

1Kateenkorva
Valkosolut, joita kutsutaan lymfosyyteiksi
saapuvat kateenkorvaan
luuytimestä ja kypsyvät T-soluiksi.
2Maksa
Fagosyyteiksi kutsutut valkosolut varastoituvat tänne. Maksa voi myös havaita
kun taudinaiheuttajia pääsee elimistöön.
3Luuydin
Tämä on kaikkien immuunisolujen tehdas,
jotka alkavat kypsymättöminä kantasoluina
ja monipuolistuvat erikoistuneiksi
immuunisoluiksi.
4Nielurisat
Lymfosyyttien kokoelma voi olla
nielurisoissa. Nämä solut ovat yksi ensisijainen puolustuskeino taudinaiheuttajia vastaan.
5Imusolmukkeet
B- ja T-soluiksi kutsutut immuunisolut
solut kerääntyvät imusolmukkeisiin kommunikoimaan keskenään.
6Perna
Se suodattaa pois taudinaiheuttajat, kuten
bakteerit ja virukset verestä,
ja havaitsee myös vialliset verisolut.

Lauman koskemattomuus

Koronaviruspandemian huippuvaiheessa olet ehkä kuullut käyttäväsi termiä "laumaimmuniteetti". Tämä immuniteetin muoto ilmenee silloin, kun suurin osa väestöstä eli "lauma" on immuuni tietylle tartuntataudille. Siinä vaiheessa, kun lauma on pääosin immuuni, taudin leviäminen on epätodennäköisempää. Jos esimerkiksi erittäin tarttuvaa tuhkarokkoa sairastava henkilö seisoisi rokotettujen ihmisten keskellä, tauti ei pystyisi leviämään ja katoaisi lopulta. Tämäntyyppinen immuniteetti auttaa myös niitä, joita ei voida rokottaa, kuten vastasyntyneitä ja vanhuksia.
Jotta laumaimmuniteetti olisi tehokas, rokotettujen tai taudille immuuniutuneiden ihmisten määrän on oltava suurempi kuin taudin leviämisnopeus. Esimerkiksi tuhkarokko voi levitä niin nopeasti, että 19 ihmistä 20:stä on rokotettava, jotta laumaimmuniteetti saavutetaan.

Jotta laumaimmuniteetti toimisi, suurin osa väestöstä on rokotettava

Basofiilit
Eräs veren valkosolujen tyyppi
solu, jota kutsutaan granulosyytiksi,
ne vapauttavat histamiineja
ja hepariinia
infektion aikana.
Luonnollinen tappaja
(NK-solut)
Kuten nimestä voi päätellä,
nämä solut ovat
immuunijärjestelmän salamurhaajia
aktiivisesti metsästäen
ja tappavat
taudinaiheuttajia.
Neutrofiilit
Yksi ensimmäisistä immuunijärjestelmän
soluista, jotka ovat ensimmäisiä immuunisoluja
patogeenihyökkäyksessä, ne
nielevät hyökkääjät ennen
tappavat ne
entsyymeillä.
Dendriittiset solut
Nämä solut toimivat
koordinaattoreina
immuunivasteen koordinaattoreina ja
jakavat elintärkeää tietoa
muiden solujen kanssa
kuka on vihollinen.
Makrofagit
Suuri veren valkosolu
soluja, jotka voivat nielaista
taudinaiheuttajia sekä
kuolleita soluja, jotka ovat
jotka ne ovat tappaneet.
B-solut
Nämä ovat ryhmä
lymfosyytit, jotka
voivat havaita antigeenejä
ja vapauttaa vasta-aineita
torjumaan niitä.
Vasta-aineet
Proteiini, joka sopii kuin
lukkoon ja avaimeen
antigeenien kanssa.

Sinun koskemattomuusarmeijasi

Basofiili

Solulaivasto, joka laittaa taudinaiheuttajat paikoilleen

Tiesitkö?
Makrofagit voivat sulattaa yli 100 bakteeria ennen kuolemaansa

NK-solu

Neutrofiilit

Makrofagit

B-solu

Vasta-aine

Dendriittisolu

Infektioiden torjunta

Miten immuunijärjestelmäsi reagoi aktiivisesti patogeenin hyökkäykseen

10Salamurhaajat
T-apurisolut havaitsevat MHC:n
joka on esitetty fagosyytin
pinnalla ja vapauttavat signaalia
sytokiineiksi kutsuttuja proteiineja aktivoidakseen
NK-solut tuhoamaan tartunnan saaneita soluja.

Taudinaiheuttaja

1B solu
Nämä ovat vasta-aineiden peitossa.
Kun ne joutuvat kosketuksiin
antigeenin kanssa veressä tai
pernaan, ne sitoutuvat siihen välittömästi.

Tiesitkö?
Neutrofiilit muodostavat noin 70 prosenttia valkosoluistasi

10

9Näytä ja kerro
Kun fagosyytti nielaisee fagosyytin
taudinaiheuttajan, se esittää osia
patogeenin osia pinnallaan,
jota kutsutaan päähistokompatibiliteettitunnukseksi
kompleksiksi (MHC).

9

4Muistisolut
Jotkut B-solut pysyvät poissa
taistelusta
säilyttääkseen vasta-aineensa
tulevan hyökkäyksen varalta.

11

7Kutsu isot aseet paikalle
Vasta-aineilla on enemmän kuin
yksi sitoutuminen ja voivat osittain
sitoutua useisiin taudinaiheuttajiin,
ne toimivat kuin liima, joka paakkuuntuu
niitä yhteen prosessissa
jota kutsutaan agglutinaatioksi.

11Itartuttaa tartunnan saaneen
Kun NK-solu on havainnut tartunnan saaneen solun,
se sitoutuu siihen ja vapauttaa entsyymejä soluun
tappaakseen solun ja sen sisällä olevan taudinaiheuttajan.

8Ateria-aika
Makrofagit pystyvät tunnistamaan
ja nielaista kokonaan joko paakkuuntuneet-
taudinaiheuttajia tai kuolleita infektoituneita soluja
fagosytoosiksi kutsutun prosessin avulla.

8

7

2B soluarmeija
Kun B-solu on
sitoutunut
antigeeniin, se nopeasti
lisääntyy
samoja vasta-aineita.

3Lähetä vasta-aineet
B-solut alkavat tuottaa
tuhansia vasta-aineita ja
ja vapauttavat niitä vereen.

5Merkintä
tunkeutuja
Vasta-aineet
etsivät
vastaavaa patogeeniä
ja sitoutuvat siihen.

6Neutralointi
Peittämällä kokonaan
taudinaiheuttajan vasta-aineilla, taudinaiheuttaja
taudinaiheuttaja ei pysty sitoutumaan
terveisiin soluihin ja tartuttaa niitä.

Kuva vasta-aineista
sitoutuminen antigeeniin

Tiesitkö?
70 prosenttia immuniteetista tapahtuu ruoansulatuskanavassa

© Getty / Kuvitus: Adrian Mann

Vaurioituneet hermot

Kun immuunijärjestelmä kääntyy itseään vastaan

Dendriitti

Soma-solurunko

Miten immuunijärjestelmä hyökkää multippeliskleroosia sairastavien hermoja vastaan?

Joskus ihmisen immuunijärjestelmä tulkitsee terveen kudoksen tunkeutuviksi taudinaiheuttajiksi ja ryhtyy poistamaan sitä. Tyypillisessä immuunivasteessa T-solut vapauttavat sytokiineja, jotka antavat muille immuunisoluille ohjeet siitä, milloin ja missä hyökätä ja milloin vetäytyä. Joskus tämä soluviestintä menee kuitenkin pieleen, eivätkä immuunisolut pysty tunnistamaan oikein, mikä on patogeeni ja mikä terve kudos, mikä johtaa autoimmuunisairauksien, kuten lupuksen ja nivelreuman, kehittymiseen.
Autoimmuunisairauksia tunnetaan yli 100, joista jotkut ovat vakavampia kuin toiset. Esimerkiksi multippeliskleroosi on autoimmuunivasteen aiheuttama krooninen keskushermoston sairaus. Sen sijaan, että immuunisolut pelkästään torjuisivat tunkeutuvia taudinaiheuttajia, ne kiinnittyvät hermosoluihin ja estävät niitä lähettämästä sähköisiä signaaleja aivoihin ja aivoista. Vielä on epäselvää, miksi autoimmuunisairaudet kehittyvät ja mikä saa immuunijärjestelmän lakkaamaan tunnistamasta tervettä kudosta. Tutkijat ovat kuitenkin saaneet aikaan joitakin yhteyksiä autoimmuunisairauksien ja mahdollisten laukaisevien tekijöiden välillä, kuten immuunivaste kurkkutulehduksen kaltaiseen infektioon, joka voi johtaa psoriaasin kaltaisen autoimmuunisairauden kehittymiseen.
Kehon jonkin osan loukkaantuminen tai vaurioituminen voi myös laukaista nivelpsoriaasin kaltaisen sairauden, joka vaikuttaa niveliin. Joidenkin ympäristötekijöiden ohella myös genetiikalla voi olla keskeinen rooli joidenkin autoimmuunisairauksien kehittymisessä.

Sytoplasma

Synaptinen painike

Schwannin ydin

Myeliinitupet

Nucleus

Terveellinen
neuroni

Ranvierin solmu

Aksonin pääte

Axon

Myeliini
tuppeen

Solmu
Ranvier

Neuroni
myeliinin kanssa
vaurio

T-lymfosyytit

1Terve neuroni
Neuronit ovat erikoistuneita soluja, jotka lähettävät tietoa hermostossa sähköisten signaalien välityksellä.

2Myeliini
Tämä rasvainen kalvo ympäröi hermoa suojana ja mahdollistaa sähköisten signaalien kulkemisen solua pitkin.

3Tuhoa viesti
T-solut lähettävät makrofageille hälytyksen etsiä ja tuhota neuronin myeliini.

4Tulehdus
Makrofagit ja muut lymfosyytit vaurioittavat myeliiniä ja aiheuttavat tulehduksen pitkin hermoa.

Sekä psoriaasi (alla) että lupus (oikealla)
ovat autoimmuunisairauksia, joita useimmat
vaikuttavat eniten ihoon

Tiesitkö?
10 miljoonalla amerikkalaisella on autoimmuunisairaus

Kuvituskuva immuunisoluista, jotka hyökkäävät terveen hermosolun kimppuun

Immuniteettimyytit

Sheena Cruickshank, immunologi ja
biolääketieteen ja julkisten tieteiden professori
manchesterin yliopistossa,
erottaa immuniteetin faktat fiktiosta

Laskeeko stressi immuunivastetta?
Krooninen stressi vaikuttaa, joten mitä kauemmin olet stressaantunut, sitä enemmän. Lyhyt, terävä stressi ei mielestäni vahingoita immuunijärjestelmääsi. Joidenkin mielestä se saattaa antaa hetkellisesti pientä lisäpotkua. Mutta krooninen stressi, jos stressaat pitkään, haittaa immuunisolujen toimintaa.
Heikentyykö immuniteetti iän myötä?
Kyllä, valitettavasti heikkenee. Iän myötä immuunijärjestelmän toiminta heikkenee suurimmalla osalla meistä. Lymfosyytteiksi kutsuttuja erikoistuneita valkosoluja, joiden tehtävänä on torjua infektioita, saattaa olla vähemmän. Joillakin iäkkäillä ihmisillä se ei kuitenkaan ole aina yhtä vakavaa; jotkut iäkkäät ihmiset ikääntyvät hyvin. Yksi asia, joka saattaa liittyä tähän, on hyvä ja monipuolinen mikrobiomi. Se auttaa ylläpitämään suolistoestettä, mikä estää suoliston vuotamisen ja matalan tason tulehduksen, joita voi esiintyä iän myötä ja jotka voivat heikentää immuunijärjestelmää entisestään.
Tehostaako C-vitamiini immuunijärjestelmää?
Todisteet tästä ovat melko ristiriitaisia. Terveellinen ruokavalio on tärkeää optimaalisen immuunijärjestelmän kannalta. Mutta C-vitamiinia koskevat tutkimukset ovat olleet todella ristiriitaisia. C-vitamiinilla sinänsä ei ole selvää yhteyttä. Poikkeuksena on D-vitamiini. Monilla ihmisillä voi olla D-vitamiinin puute, erityisesti talvikuukausina, jolloin auringonvalo on vähäisempää. Ja on syötävä melko paljon tiettyjä ruokalajeja, jotta voi todella yrittää lisätä sitä ruokavaliossaan. Ihmiset, joilla on vähän D-vitamiinia, näyttävät olevan hieman alttiimpia vilustumiselle.
Onko ajatus immuunijärjestelmän vahvistamisesta myytti?
On olemassa yksi tapa, jolla immuunijärjestelmää voi todella vahvistaa, ja se on rokotus. Tarkoitan, että rokote tehostaa immuunijärjestelmääsi, jotta et sairastuisi tietyn infektion vuoksi. Mutta ajatus siitä, että voimme vahvistaa yleistä immuniteettiamme, on myytti. Useimmilla meistä immuunijärjestelmämme tekee melko hyvää työtä. Altistumme infektioille ja ikäville pöpöille päivittäin, emmekä useimmiten sairastu.
Vaikuttaako uni mitenkään immuunijärjestelmäämme?
Uni on tärkeää immuunijärjestelmällemme, kuten kaikille kehon soluille. Lähes kaikilla kehon soluilla on pienet vuorokausikellot, jotka auttavat tavallaan optimoimaan toimintamme, joten unen puute voi sekoittaa ne, ja se voi ehdottomasti vaikuttaa immuunivasteeseen. Tiedämme sen itsekin. Jos olemme käyneet läpi jonkin vaiheen tai emme ole nukkuneet hyvin ja olemme olleet stressaantuneita tai syöneet huonosti, olemme usein heikossa kunnossa; usein saamme sen hirvittävän infektion, joka tarttuu meihin.
Laskeeko liikunta immuunijärjestelmääsi?
Kaikki riippuu siitä, miten liikut. Kohtuullinen liikunta on hyväksi immuunijärjestelmälle, joten NHS suosittelee kohtuullista liikuntaa. Kolme tai neljä kohtalaista liikuntasuoritusta, joissa voi todella tuntea sydämen alkavan kiihtyä. 10 000 askelta päivässä luultiin hieman sattumanvaraiseksi luvuksi, mutta sitä on sittemmin arvioitu, ja se näyttää hyvältä tavoitteelta. Kaikki nämä asiat näyttävät siis mobilisoivan immuunijärjestelmää, auttavan sitä toimimaan paremmin, havaitsemaan infektioita, hoitamaan infektioita paremmin ja vähentävän ylempien hengitysteiden infektioiden, kuten vilustumisen, riskiä. Mutta jos harrastat extreme-urheilua, etkä ole tottunut siihen, se aiheuttaa kehossasi stressiä, mikä ei ole hyväksi immuunijärjestelmällesi. Kyse on tasapainosta ja myös siitä, miten hyvin olet sopeutunut.
Mikä on yleinen myytti, jonka usein kumoat?
Yksi asia, joka huolestuttaa minua ja jota näen tällä hetkellä paljon enemmän, on ajatus siitä, että lasten on hyvä saada tartunta ja kehittää immuunijärjestelmäänsä. En oikein ymmärrä, mistä tämä tarina on peräisin. Itse asiassa tiedämme, että alle viisivuotiaat lapset ovat kaikkein alttiimpia tartunnoille.

Tiesitkö?
Kateenkorva kutistuu kolme prosenttia vuodessa keski-ikään asti

© Getty / Alamy / Manchesterin yliopisto