گفتار 2
دومین خط دفاعی: واکنش‌های عمومی اما سریع
دومین خط دفاعی و شناسایی بیگانه‌ها
مقدمه
هنگامی که سدهای اولیه دفاع بدن، مانند پوست و مخاط، نتوانند مانع ورود عوامل بیماری‌زا شوند، یاخته‌های ایمنی وارد میدان می‌شوند تا با این مهاجمان مقابله کنند. در این مرحله، دومین خط دفاعی بدن فعال می‌شود؛ خطی که با واکنش‌های سریع اما غیر اختصاصی، تلاش می‌کند بیگانه‌ها را نابود سازد.
مشاهده یک دانشمند
ایلیا مچنیکوف، جانورشناس برجسته، در جریان پژوهشی بر روی لارو ستاره دریایی که شفاف است، به کشف بزرگی دست یافت:
او یاخته‌هایی را در بدن لارو مشاهده کرد که شکل و حرکتشان به آمیب شباهت داشت. این یاخته‌ها می‌توانستند حرکت کنند و مواد اطراف خود را ببلعند.
او فرض کرد که این یاخته‌های آمیبی‌شکل توانایی بلعیدن ذرات خارجی مانند میکروب‌ها را دارند و ممکن است در دفاع از ستاره دریایی در برابر عوامل خارجی، نقش ایفا کنند.
برای آزمایش فرضیه خود، خرده‌های ریزی از خار گل رز را به زیر پوست لارو وارد کرد.
پس از گذشت زمان، یاخته‌های آمیبی‌شکل، بدون بر جای گذاشتن اثری، تمام خرده‌ها را از بین بردند.
مچنیکوف این یاخته‌ها را بیگانه‌خوار نامید. او بقیه عمر خود را به مطالعه نحوۀ دفاع بدن در برابر میکروب‌ها پرداخت. در نهایت، تلاش‌های علمی او به دریافت جایزه نوبل انجامید.
همه بیگانه‌خوارها دارای این ویژگی حرکتی هستند و افزون بر آن، اندامک «کافنده‌تن» (لیزوزوم) در آن‌ها گستردگی زیاد دارد. این اندامک، با آنزیم‌های گوارشی خود، نقش مهمی در هضم و تجزیه عوامل بیگانه دارند.
خودی و بیگانه
قبل از آنکه بیگانه‌خوارها بتوانند به میکروب‌ها یا ذرات خارجی حمله کنند، لازم است آن‌ها را از یاخته‌های خودی تمایز دهند. دستگاه ایمنی انسان، به‌طور طبیعی یاخته‌های خودی را شناسایی می‌کند و فقط در برابر مواردی واکنش نشان می‌دهد که بیگانه تشخیص داده شوند.
دومین خط دفاعی توانایی شناسایی دقیق انواع عوامل بیگانه را ندارد. به عبارتی، این خط دفاعی صرفاً می‌تواند بین خودی و غیرخودی تمایز قائل شود، اما نمی‌تواند نوع یا گونه بیگانه را تشخیص دهد.
تشخیص در این مرحله، گرچه مفید است، اما از دقت بالایی برخوردار نیست و میان انواع مختلف بیگانه تمایزی قائل نمی‌شود. برای مثال، یاخته‌های بدن که تغییر یافته‌اند - چه به‌علت آلودگی ویروسی یا سرطانی شدن - نیز به عنوان غیرخودی شناسایی می‌شوند.
در نتیجه، عوامل بیگانه در این مرحله بر اساس ویژگی‌های عمومی‌شان شناسایی می‌شوند نه ویژگی‌های اختصاصی. به همین دلیل، این خط دفاعی «غیر اختصاصی» نامیده می‌شود.
شکل 2 - درشت‌خوار درحال بیگانه‌خواری
اجزای دومین خط دفاعی
دومین خط دفاعی بدن از مجموعه‌ای از عناصر دفاعی تشکیل شده است که هریک با عملکردی خاص، در مقابله با عوامل بیگانه نقش دارند. این اجزا عبارت‌اند از:
بیگانه‌خوارها:
سپس آنچه به یاخته وارد شده با آنزیم‌های کافنده‌تن‌ها هضم می‌شود.
توجه: بعضی از بیگانه‌خوارها حتی پیش از ورود کامل باکتری‌ها به محیط داخلی بدن، در بخش‌هایی مانند مخاط مژک‌دار با آن‌ها مقابله می‌کنند. در این وضعیت، باکتری هنوز وارد خون یا لنف یا مایع بین‌بافتی نشده است.
گویچه‌های سفید:
این یاخته‌ها در فرآیند شناسایی و نابودی عوامل بیگانه نقش اساسی دارند.
برخی از آن‌ها بیگانه‌خوار هستند و برخی دیگر در تنظیم پاسخ ایمنی شرکت دارند.
پروتئین‌ها: مجموعه‌ای از پروتئین‌های دفاعی که می‌توانند.
به دیواره میکروب‌ها آسیب بزنند.
یا آن‌ها را برای بیگانه‌خواری علامت‌گذاری کنند.
پاسخ التهابی: هنگامی که بافتی آسیب می‌بیند یا با عامل بیگانه مواجه می‌شود، موادی ترشح می‌شوند که موجب:
گشاد شدن رگ‌ها
جذب یاخته‌های دفاعی
افزایش جریان خون در آن ناحیه
می‌گردند. این فرایند به نام التهاب شناخته می‌شود.
تب: افزایش دمای بدن نیز یکی از سازوکارهای دفاعی است که:
رشد بسیاری از میکروب‌ها را کند کرده
عملکرد یاخته‌های ایمنی را بهبود می‌بخشد.
بیگانه‌خوارها (فاگوسیت‌ها)
در بدن انسان، گروهی از یاخته‌ها به نام بیگانه‌خوارها یا فاگوسیت‌ها نقش اساسی در دفاع غیر اختصاصی ایفا می‌کنند. این یاخته‌ها در بخش‌های مختلف بدن حضور دارند و با استفاده از ویژگی‌هایی مانند حرکت آمیبی‌شکل و توانایی بلعیدن مواد خارجی، به مقابله با عوامل مهاجم می‌پردازند. از میان آن‌ها، انواع گوناگونی شناسایی شده‌اند که در ادامه بررسی می‌شوند.
درشت‌خوارها (ماکروفاژها)
درشت‌خوارها، همان‌طور که از نامشان پیداست، توانایی بلعیدن ذرات نسبتاً بزرگ‌تری را دارند. سال گذشته با نمونه‌ای از این یاخته‌ها در شش‌ها آشنا شدید؛ این یاخته‌ها در اندام‌هایی مانند گره‌های لنفاوی، کبد و طحال نیز یافت می‌شوند.
آن‌ها با میکروب‌ها مبارزه کرده و در حذف یاخته‌های مرده یا آسیب‌دیده نیز نقش دارند.
برای مثال، گویچه‌های قرمز مرده توسط درشت‌خوارهای موجود در کبد و طحال از بدن پاک‌سازی می‌شوند.
جالب است بدانید که این نوع یاخته‌ها همیشه بیگانه را هدف قرار نمی‌دهند؛ گاه وظیفه آن‌ها حذف مواد غیر زنده اما درونی، مانند یاخته‌های فرسوده، است.
یاخته‌های دارینه‌ای
نوع دیگری از بیگانه‌خوارها، یاخته‌های دارینه‌ای هستند این یاخته‌ها را به علت انشعابات دارینه مانند به این نام می‌خوانند.
این یاخته‌ها در بخش‌هایی از بدن که در تماس مستقیم با محیط بیرونی هستند، مانند پوست، لوله گوارش، دستگاه تنفس و اندام‌های ادراری-تناسلی، به فراوانی دیده می‌شوند.
فعالیت یاخته‌های دارینه‌ای چند مرحله دارد:
شناسایی ذرات بیگانه بر اساس ویژگی‌های عمومی در لایه‌های سطحی مانند اپیدرم پوست؛
آغاز فرایند بیگانه‌خواری؛
قرار دادن بخشی از عامل بیگانه روی سطح خود؛
ورود به رگ‌های لنفی و حرکت به سوی گره‌های لنفاوی؛
ارائه این قطعات بیگانه (پادگن) به یاخته‌های ایمنی مستقر در گره‌های لنفاوی.
در این مرحله، یاخته‌ایمنی غیرفعال درون گره لنفی، بخش‌هایی از عامل بیگانه را که توسط یاخته دارینه‌ای ارائه شده، شناسایی می‌کند و پس از فعال‌سازی، می‌تواند میکروب اصلی را تشخیص دهد.
شکل 3 - نحوۀ عملکرد یاخته‌های دارینه‌ای
ماستوسیت‌ها
بیگانه‌خوار دیگری که نقش مهمی در دفاع ایمنی دارد، ماستوسیت است.
ماستوسیت‌ها مانند یاخته‌های دارینه‌ای، در بخش‌هایی از بدن که در تماس با محیط خارجی هستند، به فراوانی حضور دارند.
این یاخته‌ها ماده‌ای به نام هیستامین ترشح می‌کنند.
هیستامین باعث گشاد شدن رگ‌های خونی و افزایش نفوذپذیری آن‌ها می‌شود.
گشاد شدن رگ‌ها موجب افزایش جریان خون و ورود بیشتر گویچه‌های سفید به محل آسیب یا عفونت می‌شود.
افزایش نفوذپذیری رگ‌ها نیز امکان نشت خوناب (حاوی پروتئین‌های دفاعی) را به بافت‌های اطراف فراهم می‌کند که به روند دفاعی کمک می‌کند.
نوتروفیل‌ها
از میان بیگانه‌خوارها، نوتروفیل جایگاه ویژه‌ای دارد، زیرا:
تنها بیگانه‌خواری است که هم گویچه سفید به‌شمار می‌رود و هم بیگانه‌خوار است.
برخلاف سایر بیگانه‌خوارها که عمدتاً در بافت‌های پیرامونی مستقر هستند، نوتروفیل در خون نیز حضور دارد.
نوتروفیل‌ها در بخش مربوط به گویچه‌های سفید به‌طور مفصل بررسی خواهند شد.
مقایسهٔ انواع بیگانه‌خوارها و ویژگی‌های آن‌ها
نوع بیگانه‌خوار | ویژگی‌ها/محل حضور | عملکرد اصلی | موارد خاص |
درشت‌خوارها (ماکروفاژها) | توانایی بلعیدن ذرات بزرگ، شش‌ها، گره‌های لنفاوی، کبد، طحال | مبارزه با میکروب‌ها، حذف یاخته‌های مرده یا آسیب‌دیده، پاک‌سازی گویچه‌های قرمز مرده | هدف قرار دادن مواد غیر زنده درونی (یاخته‌های فرسوده) |
یاخته‌های دارینه‌ای | دارای زائده‌های شاخه‌مانند (دارینه)، پوست، لوله گوارش، دستگاه تنفس، اندام‌های ادراری-تناسلی | شناسایی ذرات بیگانه، بلعیدن، ارائه پادگن به یاخته‌های ایمنی در گره‌های لنفاوی | واسطه بین دفاع غیر اختصاصی و اختصاصی |
ماستوسیت‌ها | در تماس با محیط خارجی (مانند یاخته‌های دارینه‌ای) | ترشح هیستامین، گشاد شدن رگ‌های خونی، افزایش نفوذپذیری رگ‌ها | تسهیل جریان خون و ورود گویچه‌های سفید و پروتئین‌های دفاعی به محل عفونت |
نوتروفیل‌ها | گویچه سفید و بیگانه‌خوار، حضور در خون (برخلاف سایر بیگانه‌خوارها) | مبارزه با میکروب‌های درون خون و بیرون از آن | تنها فاگوسیتی که هم گویچه سفید است هم بیگانه‌خوار |
گویچه‌های سفید
افزایش تعداد گویچه‌های سفید در پاسخ به بیماری
یافته‌های اولیه نشان داد که در جریان بیماری‌های میکروبی، تعداد گویچه‌های سفید افزایش می‌یابد. این یافته نشان می‌دهد که بین گویچه‌های سفید و میکروب‌ها ارتباط وجود دارد. اما یک پرسش اساسی مطرح بود: با توجه به اینکه گویچه‌های سفید در خون حضور دارند و میکروب‌ها می‌توانند در بافت‌های مختلف بدن حضور داشته باشند، گویچه‌های سفید چگونه می‌توانند با میکروب‌های خارج از خون مبارزه کنند؟
پیشرفت فناوری‌های آزمایشگاهی، میکروسکوپی و رنگ‌آمیزی، پاسخی روشن به این پرسش داد:
گویچه‌های سفید توانایی عبور از دیواره مویرگ‌ها و ورود به بافت‌های دیگر را دارند.
فرایند عبور گویچه‌های سفید از دیواره مویرگ‌ها را تراگذری یا دیاپدز می‌نامند.
این ویژگی در میان تمامی گویچه‌های سفید مشترک است.
این کشف نشان داد که دفاع بدن توسط گویچه‌های سفید، تنها محدود به خون نیست و یاخته‌های ایمنی می‌توانند خود را به محل حضور عامل بیگانه در بافت‌ها رسانده و با آن مقابله کنند.
نکته: در برخی بیماری‌ها مانند ایدز، بر خلاف سایر بیماری‌های میکروبی، تعداد گویچه‌های سفید کاهش می‌یابد.
شکل 4 - تراگذری گویچۀ سفید
انواع گویچه‌های سفید
یاخته‌های دفاعی موجود در خون را می‌توان در دو گروه اصلی قرار داد:
گویچه‌های سفید دانه‌دار
گویچه‌های سفید بدون دانه
این دسته‌بندی بر پایهٔ وجود یا نبودِ ساختارهای دانه‌مانند (ریز‌کيسه‌ها) درون سیتوپلاسم انجام می‌شود.
گویچه‌های سفید دانه‌دار
در این دسته سه نوع گویچه قرار می‌گیرد:
نوتروفیل
ائوزینوفیل
بازوفیل
در سیتوپلاسم این سلول‌ها، بخش‌هایی به صورت دانه دیده می‌شود که حامل مواد دفاعی هستند. این ریزکیسه‌ها می‌توانند شامل موارد زیر باشند:
مولکول‌هایی مانند هیستامین
موادی نظیر هپارین
مجموعه‌ای از آنزیم‌های تجزیه‌کنندهٔ قوی
این ترکیبات در هنگام برخورد سلول با عوامل بیماری‌زا، به‌عنوان ابزار دفاعی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گویچه‌های سفید بدون دانه
در این گروه، دو نوع یاخته قرار دارند:
لنفوسیت
مونوسیت
این سلول‌ها فاقد همان دانه‌های قابل‌رؤیت در گروه قبل هستند، اما نقش‌های دفاعی اساسی و متفاوتی بر عهده دارند.
انواع گویچه‌های سفید
نام گویچه‌های سفید موجود در این شکل از راست به چپ به ترتیب زیر است:
ائوزینوفیل
لنفوسیت
بازوفیل
مونوسیت