Před nedávnem jsem tady psal o tom, jak imunologie přitahuje různé šarlatány. Někteří diskutující projevili zájem o stručné poučení o tom, jaké jsou „zbraně“ imunitního systému.
Níže tedy vyhovuji tomuto přání; jsem si vědom, že tento poněkud odbornější článek asi nebude mít takovou čtenost a diskutovanost, jako některé mé jiné články…
Odborníkům se omlouvám, že je to velmi zjednodušené - jsem si toho dobře vědom!!!


Základním úkolem imunitního systému je obrana proti nejrůznějším patogenům, a kromě toho také odstraňování různých abnormálních (nádorových, poškozených) buněk z těla.

Aby byla imunitní odpověď účinná, musí dojít ke správnému výběru „zbraní”. Jejich chybná volba může vést k selhání obrany a sebepoškozování organismu. Zdravý imunitní systém má sice řadu pojistek proti sebepoškozování, ale i ty někdy selžou a rozvine se pak autoimunitní choroba.

Dnešní základní „dogma“ imunologie praví, že existují dva základní typy infekce resp. patogenů a dva základní typy reakcí proti nim:

Jeden typ mikroorganismů žije v tělních tekutinách, v mezibuněčných prostorech a na buněčných površích (nepronikají tedy dovnitř buněk), zatímco ty druhé do buněk pronikají, žijí a množí se v nich. Proti každému z těch dvou typů jsou účinné jiné mechanismy. Na ty tzv. extracelulární mikroorganismy platí nejlépe protilátky (produkované tzv. B-lymfocyty, které dostávají většinou ještě pomoc od tzv. pomocných T-lymfocytů typu 2 (Th2) ).
Protilátky, jakožto poměrně velké proteiny ovšem nemohou pronikat do buněk, takže proti vnitrobuněčným parazitům nefungují. Zabírá proti nim ale jiný mechanismus, kterému se obecně říká „zánětlivá odpověď“. Ta je poměrně komplikovaná a účastní se jí několik typů buněk. Klíčové jsou jednak tzv. makrofágy („velcí žrouti“) a s nimi spolupracující tzv. pomocné T-lymfocyty typu 1 (Th1). Dalšími významnými hráči jsou tzv. cytotoxické T lymfocyty (zvané též „zabíječské“ T lymfocyty).
Vnitrobuněčné parazity nejde většinou zahubit jinak, než zlikvidovat i jimi infikovanou buňku, aby se infekce nemohla dál šířit. Imunitní systém se tedy poněkud překvapivě nesnaží infikované buňky vyléčit, ale volí tuto radikální (a často riskantní) strategii – infikovanou buňku zabít.

Zásadně důležité je, že tyto dva základní typy imunitní odpovědi (protilátková a zánětlivá) jsou vzájemně konkurenční (antagonistické). Pokud se rozběhne protilátková odpověď, je více či méně blokován (pomocí regulačních proteinů zvaných cytokiny) rozvoj odpovědi zánětlivé a naopak. To je docela logické, protože jakmile se jednou imunitní systém rozhodne, že je třeba zakročit pomocí protilátek, bylo by špatné, kdyby se pozornost odváděla k jiným, neúčinným a nevhodným mechanismům, a samozřejmě naopak.
Je tedy velmi důležité, aby imunitní systém učinil toto klíčové rozhodnutí správně. Ukazuje se, že právě poruchy v regulaci tohoto rozhodnutí jsou příčinou mnoha potíží a dokonce možná většiny problémů s imunitním systémem.

Do nedávna jsme si mysleli, že imunitní systém rozeznává všechno, co je pro organismus cizorodé. Před nedávnem se ale ukázalo, že ve skutečnosti reaguje jen na některé cizorodé látky, a to takové, které vyhodnotí jako „potenciálně nebezpečné“. To pozná podle toho, že typické patogeny, hlavně viry, bakterie a jiné mikroorganismy mají na svém povrchu (ale také uvnitř) některé látky, kterými se prozradí. Říká se jim „signály nebezpečí“. Když se s nimi dostanou do kontaktu některé buňky imunitního systému, způsobí to nejprve jakýsi „alarm“, který následně spustí vlastní obranné mechanismy (produkce protilátek nebo zánětlivé reakce).

Spousta věcí, se kterými se dostáváme do styku, jsou sice cizorodé, ale nejsou nebezpečné. Pokud by na ně imunitní systém reagoval, zbytečně by se vyčerpával, a navíc by vznikalo nebezpečí alergií a autoimunitních reakcí.

Fagocyty
Většina z nás si asi ze školních dob nanejvýš pamatuje, že imunitní systém je založen na bílých krvinkách a že existuje něco, čemu se říká „protilátky“, které brání šíření infekce nebo zneškodňují různé škodlivé látky (bakteriální toxiny, hadí jedy).
Arzenál zbraní, kterými disponuje náš imunitní systém je však mnohem širší, a dnes o něm víme již opravdu hodně.
Některé z těchto zbraní jsou již předem připravené a v případě infekce zasahují automaticky a bez prodlení. Vytvoření jiných (např. protilátek) je poměrně pomalé a trvá několik dní od počátku infekce. Zadřeme-li si třeba třísku, pronikne s ní do tkáně obvykle spousta všudypřítomných bakterií a jiných mikrobů, pro které by nechráněná tkáň byla skvělým životním prostředím. Na mikroorganismy se okamžitě vrhnou „žravé“ bílé krvinky zvané fagocyty, které všude v organismu nepřetržitě patrolují a zjišťují, zda nenajdou něco, co tam nepatří. Fagocyty nesou na svém povrchu celou řadu proteinových molekul, pomocí kterých „ohmatávají“ každou buňku a částici, se kterou se setkají. Povrch mikroorganismů vypadá úplně jinak než povrch buněk vlastních organismu a fagocyty to umějí velmi dobře rozeznat. Je skutečně fascinující pozorovat pod mikroskopem, jak takový fagocyt aktivně pronásleduje jako nějaká miniaturní šelma bakterii, posléze ji dostihne a pohltí.
Obzvláště chutným soustem jsou pro fagocyty mikroby obalené protilátkami (o tom nás dokonce poučuje hlavní postava známé hry G.B. Shawa „A co teď, doktore?“). Fagocyty se do místa poranění sbíhají z blízkého okolí a jsou tam ve velkých množstvích přiváděny krví. Pohlcují rychle se množící mikroby v tak velkém množství, že se doslova „přecpou“, brzy hynou a rozpadají se. Tyto mrtvé bojovníky a jejich pozůstatky odstraňuje jiný specializovaný druh fagocytů. Masa nahromaděných funkčních a odumírajících fagocytů tvoří to, čemu říkáme hnis. V nelítostném boji mezi fagocyty a mikroorganismy vznikají desítky látek, které mají velmi výrazné biologické účinky – lákají do místa svého vzniku další bílé krvinky, zvyšují přívod krve, způsobují místní zvýšení teploty a pocit bolesti. Dochází ke každému dobře známému zánětu, který je projevem probíhajícího boje proti pronikající infekci a který vytváří pro tento boj lepší podmínky.
Fagocytosa je jedním z evolučně nejstarších obranných mechanismů – setkáváme se s ní i u primitivních mnohobuněčných organismů. Fagocyty ostatně nedělají nic jiného než některé jednobuněčné organismy, jako např. měňavky.

Komplement.
Jako komplement se označuje složitá soustava asi 30 proteinů, které spolupracují s protilátkami (někdy se obejdou i bez nich) a jsou schopny označovat mikroorganismy tak, že jsou pak více viditelné pro imunitní systém. V některých případech dokáží proděravět povrchové membrány mikroorganismů a tím jej zahubit.

Protilátky
Protilátky (imunoglobuliny) jsou bílkoviny (proteiny), které tvarem svých molekul (velkých cca stotisícinu milimetru) připomínají miniaturní písmeno Y. Na konci těch „ručiček“ jsou vazebná místa pro cizorodé struktury a „nožička“ slouží k navazování na fagocytující buňky, které takto rozpoznávají (a následně pohlcují) vše cizorodé, co je protilátkami obaleno.
Existují i jiné protilátky, které jsou komplikovanější a vypadají jako jakási chobotnice s deseti chapadly, na jejichž koncích jsou ta vazebná místa pro cizorodé struktury.

Další důležitý princip fungování protilátek je, že obalí a „zaslepí“ struktury, které jsou důležité pro život mikroorganismu. Jsou to např. povrchové molekuly, pomocí kterých se virus zachycuje na povrchu buňky a pronikne dovnitř. Když tedy protilátka zablokuje toto kritické místo, nemůže se virus přichytit a nemůže proniknout dovnitř. Podobně se protilátky mohou navázat třeba na nějaký toxin tak, že to zablokuje jeho neblahou toxickou funkci.
Tyto tzv. blokující protilátky jsou pro obranu organismu nejúčinnější.

T-lymfocyty
Zásadní význam mají již dříve zmíněné T-lymfocyty, kterých je několik druhů. Některé z nich regulují klíčové imunitní reakce (tvorba protilátek, vyvolání zánětlivých reakcí, tlumení nežádoucích reakcí), jiné zabíjejí infikované buňky.
Poněkud podobné jsou tzv. NK buňky (název od anglického „Natural Killer“ - přirozený zabíječ) - ty zabíjejí některé virově infikované a nádorové buňky.

Imunitní buňky (různé typy bílých krvinek) se nacházejí v krvi, roztroušeně v tkáních, ale hlavně ve ve specializovaných imunitních orgánech – kostní dřeni, slezině, brzlíku a lymfatických uzlinách.
Ve velkém množství jsou různé typy bílých krvinek nashromážděny pod povrchem sliznic zažívacího a dýchacího traktu a pod kůží. To jsou totiž místa, kde může nejsnáze dojít k průniku mikroorganismů z okolí, a proto je potřeba je důkladně chránit.

Fungování všech těchto „imunitních zbraní“ je založeno na souhře stovek a tisíců různých bílkovinných molekul uvnitř a na površích buněk imunitního systému.
O tomto mimořádně složitém systému jsme se toho v posledních zhruba 30 letech dozvěděli opravdu pozoruhodně mnoho, ale stále ještě více zbývá k objevení. Je docela možné, že některé zásadní komponenty zůstávají dosud neobjevené. Například jeden z takových úplně základních molekulárních mechanismů, který umožňuje rozpoznávání těch výše zmíněných „signálů nebezpečí“ byl objeven teprve asi před dvanácti lety.



Praktické aplikace imunologických poznatků

Vakcinace
Celá imunologie vlastně začala na konci 18. století, když Edward Jenner převzal a začal uplatňovat poznatek lidové medicíny, že lidé, kteří se nakazili kravskými neštovicemi, měli pak doživotní odolnost proti pravým neštovicím. Tehdy vznikl i název „vakcinace“ (od vakcínie, tedy kravských neštovic). Později byl obdobný empirický postup uplatněn u mnoha infekčních onemocnění (očkování pomocí oslabených nebo usmrcených mikroorganismů, zavedené Pasteurem, Rouxem, Behringem, a dalšími zakladatelskými osobnostmi).
Teprve v posledních nějakých deseti až dvaceti letech se v tomto tradičně empirickém oboru uplatňují i moderní vědecké poznatky, které umožňují očkovat proti chorobám, které byly klasickými empirickými postupy těžko zvládnutelné. Jedná se o viry a bakterie, které z nějakých důvodů špatně vyvolávají imunitní odpověď. Je jim jí tedy třeba nějak uměle pomoci.
Vakcinace je vůbec nejúspěšnějším preventivním a terapeutickým postupem v medicíně – byly jí zachráněny stamiliony životů. Tímto způsobem byla už před 30 lety úplně vymýcena první infekční choroba - pravé neštovice. Podle původních plánů mělo brzy poté následovat vymýcení dětské obrny, ale to se až do dneška nepodařilo (o důvodech viz níže v partii o iracionálních aspektech).

Nádorová imunologie
V boji proti infekcím je imunitní systém mnohem úspěšnější než v boji proti nádorům. To má své dobré evoluční důvody – nádorová onemocnění nás postihují převážně ve stáří, t.j. v postreprodukčním věku, takže neexistuje selekční tlak na vývoj protinádorových schopností imunitního systému.
Hlavním problémem je, že nádorové buňky se imunitnímu systému jeví jako příliš podobné buňkám nenádorovým, a proto na ně příliš neútočí (chybí kritické „signály nebezpečí“).
Přes tyto problémy se dnes věnuje velké úsilí se věnuje vývoji protinádorových vakcín. To se zatím daří prakticky jen u nádorů vyvolaných nějakým virem (očkuje se proti onomu viru). Většina nádorů ale nemá virový původ, takže je obtížné přinutit imunitní systém k reakci proti málo výrazným „nádorovým antigenům“). Snaží se o to stovky laboratoří po celém světě, desítky biotechnologických firem, ale zatím jsou pokroky v tomto ohledu jen skromné.

Transplantace
Imunitní systém reaguje velmi silně proti buňkám pocházejícím z nějakého jiného jedince stejného druhu. Tato „odhojovací reakce“ je podstatou známých imunologických komplikací při orgánových transplantacích. Imunitní systém v tomto případě reaguje podobně, jako kdyby byl transplantát masivně infikovaný nějakým virem. Molekulární a buněčné mechanismy zodpovědné za tuto nežádoucí imunitní reakci jsou velmi zajímavé a byly objasněny teprve před asi dvaceti lety (a byla za to udělena Nobelova cena).
Transplantační odhojovací reakce se dnes daří velmi dobře potlačovat pomocí několika účinných imunosupresivních látek (v podstatě jakási specifická antibiotika, nejznámější je Cyklosporin A). Tyto látky (které musí pacienti brát po transplantaci doživotně) ale mají určité nepříznivé vedlejší účinky, takže by bylo daleko lepší, kdybychom raději mohli využít znalostí fungování imunitního systému a přinutit jej, aby přestal to, proti čemu útočí, považovat za cizí, t.j. aby přijal transplantát za vlastní a toleroval ho. Na dosažení tohoto cíle se velice intenzívně pracuje a dosavadní výsledky jsou snad nadějné.

Imunodeficience
Existuje velké množství mírnějších i vážných vrozených poruch funkce molekul účastnících se imunitních dějů. Lidé, kteří jsou jimi postiženi, obvykle trpí opakovanými infekcemi, které v těžších případech ohrožují jejich život, v lehčích případech jej velmi znesnadňují. Tyto poruchy se dají v některých případech léčit tzv. substituční terapií (dodáním chybějícího proteinu podobně, jako se některým diabetikům dodává insulin). V těžkých případech se používá jako léčebná metoda transplantace kostní dřeně, která je však velmi riziková. V posledních letech byla poznána genetická podstata celé řady těchto poruch a otevírají se tak alespoň teoreticky nové možnosti jejich léčby metodami tzv. genové terapie (nahrazení chybného genu správným). Praktické provádění této metody však prozatím ještě naráží na vážné technické problémy spojené s rizikem vzniku leukémií.
Daleko více než vrozených je imunodeficiencí získaných, kdy se během života v imunitním systému něco pokazí, například v důsledku vystavení nějaké škodlivině, která poškozuje poměrně citlivý imunitní systém. Takovou škodlivinou mohou být některé chemikálie (např. organická rozpouštědla), ionizující záření nebo některé infekce. V současné době je nejrozšířenějším typem takové získané imunodeficience AIDS, který je jak známo způsoben virem HIV.

Autoimunity, imunopatologie
Téměř všechny imunitní reakce jsou provázeny vedlejšími, více či méně nežádoucími tzv. imunopatologickými reakcemi, t.j. určitým poškozením infikované, případně i okolní tkáně.
To poškození je jakousi daní, kterou platíme za to, že se ubráníme infekci resp. jinému ohrožení integrity organismu. Většinou jsou tyto vedlejší účinky přijatelné, a když infekce odezní, vše se opět spraví a uvede do původního pořádku.
V některých případech jsou ale ta „vedlejší“ imunopatologická poškození horší než samotná infekce.
Jak bylo uvedeno výše, imunitní systém často používá překvapivě radikální a riskantní strategii infikované buňky neléčit, ale raději je rovnou zabít, protože by mohly být zdrojem další infekce. U některých infekcí (např. některé typy hepatitid) se ovšem může stát, že samotná infekce buňkám (např. jaterním) ani příliš nevadí, ale masivní, „dobře míněný“ útok imunitního systému může napáchat velké škody.
Dalším výrazným případem imunopatologických reakcí jsou tzv. autoimunitní choroby. To jsou situace, ve kterých imunitní systém z nějakého důvodu začne napadat tkáně, které jsou organismu vlastní. Tyto choroby (roztroušená skleróza, revmatoidní artritida, thyroiditida, jeden typ diabetu a řada dalších) se považují za typické „civilizační nemoci“, protože jejich výskyt koreluje s moderním civilizovaným způsobem života, a v posledních cca 30 letech výrazně narůstají. Z části je tomu tak asi proto, že to jsou choroby typické pro pozdní věk, takže je jich prostě víc proto, že se prodlužuje délka dožití.
Zdá se, že autoimunitní choroby jsou primárně vyvolávány nějakou infekcí provázenou imunopatologickými reakcemi, které ale nepominou ani po potlačení infekce. Je to pravděpodobně způsobeno tím, že nějaká molekula na povrchu vlastních buněk je trochu podobná nějaké molekule onoho infekčního mikroorganismu. Protilátky, nebo specifické T-lymfocyty, které se uplatní v boji proti mikroorganismu, pak začnou poškozovat i ty vlastní buňky nesoucí podobnou molekulu. Imunitní systém povzbuzený silným podnětem od mikroorganismu tak začne napadat i to, co za normálních okolností toleroval.

Alergie
Další skupinou chorob vyvolaných nežádoucí a nepřiměřenou reaktivitou imunitního systému jsou alergie, které jsou také „civilizačními chorobami“. Na toto téma jsem zde nedávno psal, takže se už nebudu opakovat.

Závěr
Ačkoli o imunitním systému bylo již získáno impozantní množství poznatků, praktické využití zatím ještě není zdaleka takové, jak by bylo potřeba. Spoustu věcí bohužel zatím vůbec neumíme.
Základním regulačním mechanismem imunitního systému je antagonismus mezi protilátkovou a zánětlivou imunitní odpovědí. Měli bychom tedy být schopni nějakou manipulací zasáhnout, když imunitní systém nedopatřením zvolí špatný typ odpovědi. Zatím ale bohužel příliš nedovedeme „vypnout“ onu špatnou, neadekvátní reakci, která se projevuje např. jako alergie nebo autoimunitní nemoc.

Doufejme, že obrovský rozvoj teoretických základů molekulární imunologie povede brzy k lepším vakcínám proti k tzv. slabým antigenům, např. virům, proti kterým se dá těžko vyvolat imunitní odpověď. Nejvýznamnějším příkladem je virus HIV, který způsobuje AIDS. Když byl před pětadvaceti lety identifikován, každý věřil, že do dvou či tří let bude vyvinuta účinná vakcína. To se bohužel do dneška nepodařilo...