Immunsystem
Immunsystemet må kunne skille mellom seg selv og fremmede inntrengere som kommer utenfra. Det medfødte immunsystemet består av fysiske-, kjemiske- og biologiske barriærer som virker som et førstelinjeforsvar. Hvis patogenet klarer å passere barriæreforsvaret er det hos vertebratene (virveldyrene) et mer avansert ervervet adaptivt immunsystem. Invertebratene har bare medfødt immunforsvar og ikke noe adaptivt. Molekylær gjenkjennelse skjer via egenskaper ved overflatemolekyler til patogenet eller hva de forårsaker av skade. Et patogen som klarer å bryte barriæreforsvaret blir gjenkjent av reseptorproteiner (mottakerproteiner) som binder molekyler eller strukturdeler fra patogenet, og viser det fram for det indre forsvaret. Etter at inntrengeren er identifisert av det adaptive immunsystemet hos virveldyrene, nedkjempet via betennelsreaksjoner (inflammasjon , l. inflammare – sette i brann), immunceller, immunproteiner og fagocytose, og fra restene fjernet via cellenes forsvars- og spiseapparat blir det lagret en immunologisk hukommelsemerkelapp, slik at neste gang inntrengeren forsøker seg ligger immunforsvaret i beredskap, er raskt tilstede og kan nedkjempe det nye angrepet. En slik immunologisk hukommelse er basis for vaksine og vaksinasjoner. Den første eksponeringen for et antistoff, en immunisering, starter en primær immunrespons, og ved neste gangs eksponering vil hukommelsescellene gi en rask sekundær immunrespons.
Kroppsserum inneholder immunitet blir brukt som vaksine ved å immunisere hester eller sauer og isolert kroppsserum kan bli brukt serumterapi slangebitt eller difteri. Hundeløpet Iditarod fra Anchorage til Nome i Alaska er til minne om Leonhard Seppala som fraktet hesteserum med hundeslede, (huskien Balto), til Nome for å stoppe en difteriepidemi. Mange patogene bakterier invaderer ikke celler, men gir sykdom grunnet toksiner de som skiller ut slik som difteri og tetanus, og en serumterapi kan blir anvendt som et antitoksin. Hvis patogenet overvinner immunsystemet kommer en spredingsfase hvor patogenet spres med diaré og avføring, hoste, nysing, snørr, eller via nærkontakt mellom kroppsvæsker hos to individer. En annen strategi er at patogenet gjemmer seg for immunsystemet, ligger latent og kan bryte ut på et seinere stadium.
Det er immunsystemet som gir avstøtningsreaksjoner ved transplantasjon av kroppsorganer. Dyr har immunologisk toleranse for sine egne celler og makromolekyler, men ved autoimmunsykdommer lager organismen antistoffer mot sine egne celler og vevssystemer.
Allergiske reaksjoner er når immunsystemet reagerer overfølsomt på stoffer og molekyler.
Rød dronning hypotese og rustningskappløp
Man antar immunologiske forsvarssystemer har utviklet seg gjennom evolusjonen i et rustningskappløp forklart av van Valens Rød dronning hypotese. Alle mikroorganismer som infiserer og kan gi sykdom hos verten kalles patogener, som kan være virus, bakterier, sopp eller parasitter. Noen mikroorganismer lever som kommensaler og gir verken skade eller gavn i verten, men mange bakterier lever i mutualistisk forhold som et mikrobiom som er til nytte både for mikroorganisme og vertsdyr. Patogener er utstyrt med virulensfaktorer som blir benyttet for å infisere vertsorganismen, mens virveldyrene har både et medfødt og adaptivt immunsystem til forsvar mot patogenet. I dette rustningskappløpet har patogenet utviklet en rekke mekanismer i forsvaret mot immunsystemet i dyret eller mennesket. En av strategiene patogenet kan benytte er å gjemme seg slik at de ikke blir oppdaget av immunsystemet. Vannkoppeviruset Varicella zoster kan gjemme seg i årevis og ligge latent i nerveceller, og kan bryte ut som brennkopper (zoster) hvis immunsystemet hos verten er svekket. Gjemmer seg gjør også mykoplasmabakterieren Mycoplasma tuberculosis som gir tuberkulose. Herpes simplex virus benytter den samme strategien: Herpes simplesvirus 1 (HSV-1) gir munnsår eller ”forkjølelsessår”. Herpes simplex virus 2 (HSV-2) gir kjønnsherpes som kan bryte ut med jevne mellomrom, ofte hvis immunforsvaret er svekket. Herpes simplex virus 5 (cytomegalovirus), og Eppstein-Barr-virus som gir mononukleose er andre eksempler på denne gjemme seg strategien. Borrelia burgdorferi fra flåttbitt (nymfer og adulte) som gir borrelia, og den asiatiske Burkholderia pseudomallei som gir meliodosis er eksempler på bakterier som kan ligge latente. Protozooparasittene trypanosomer som gir sovesyke har cirka tusen gener som koder for overflateantigenene og gir så stor variasjon at immunsystemet ikke er i stand til å gjenkjenne alle. Antigenvariasjon hos influensavirus gjør det krevende å utvikle effektiv influensavaksine Mange patogener blokkerer eller påvirker signalveiene i forsvaret hos verten Protozooen Leishmania som gir leishmaniasis kan for eksempel hemme transkripsjonen av cytokiner.
Humant immunsviktvirus (HIV) er et retrovirus som bruker strategien å invadere CD4+ T-cellene og ødelegger derved menneskets evne til å bruke det cellebaserte immunforsvaret. Når immunsystemet ikke virker optimalt gir det adgang for opportunister som gir sekundærinfeksjoner som bakteriell lungebetennelse eller kreft (Kaposis sarkom). Dessuten er epitelet i både vagina og endetarm dårlig utstyrt med lymfesystemer. Individer som gjennomgår kjemoterapi, bruker immunsenkende medisiner etter transplantasjoner, eller generelt har et svekket immunforsvar grunnet alder, overtrening, depresjoner og lignende mer utsatt for sekundærinfeksjoner av opportunistiske patogener som benytter anledningen. Bakterier kan skille ut sterke sidereforer som binder jern, under motto: Den organismen som behersker jernressursene er den som også vil dominere et revir eller nisje”. Men bakterielle sideroforer, ofte sykliske peptider med hydroksamgrupper, er i konkurranse med vertens egenproduksjon av siderforer slik som transferrin og laktoferrin. ”Den sterkeste vinner”.
Kunnskap om immunsystemet fra hønsefugl
Mye kunnskap om immunsysemt er har man fått via studier av kyllinger (Gallus gallus domesticus). Kyllinger kan som oss bli utsatt for immunsvikt, autoimmunsykdommer og kreft. Dessuten er man i dag i produksjon av kyllinger, høner og egg svært opptatt av hvordan immungener og immunsystemet kan beskyttet mot sykdom og angrep fra virus og bakterier. Fugler har en brissel (thymuskjertel) i form av knuter på halsen, samt lymfeorganet bursa fabricii fra en utpostning på ryggsiden av kloakken
Det var i kylling man oppdaget av bursa fabricii (l- bursa – pung, lomme) i tilknytning til kloakken er hematopoietiske og produserer B-celler. Oppkalt etter den italienske legen og anatomen Hieronymus Fabricius (1537-1619), en av grunnleggerne av faget embryologi, blant annet med verket De formatione ovi et pulli. Bursa fabricii mangler hos mennesker, men hvor beinmargen har samme funksjon. Immunsystemet hos fugl er i grunnleggende trekk og prinsipper lik det man finner hos pattedyr. Dessuten overfører fugl en rekke potensielle patogener som Salmonella, Campylobacter, Mycobacterium, Chlamydia psittaci (papegøyesyke), fugleinfluensa, samt parasittene Giardia og Cryptosporidium.
Immunsystemet hos bakterier
Bakterier er utsatt for angrep fra virus (bakteriofager), plasmider, andre bakterier og fra angrep fra immunsystemet i den organismen en bakterie forsøker å invadere. Immunsystemet i en bakterie baserer seg bare på en celle. I motsetning til dyr hvor en rekke celletyper og organer deltar.
Da man oppdaget at bakterier inneholder spesielle restriksjonsenzymer som kan kappe fremmed DNA i biter på spesifikke steder fikk man indikasjoner om at bakterier kan forsvare seg. Bakterier er i krig med andre bakterier om ressurser, og et av virkemidlene bakteriene har utviklet er å lage antibiotika som dreper eller hemmer veksten av konkurrerende bakterier. For eksemel inneholder aktinobakterier, bakterier som er vanlig i jord og gir jordlukt, mange forskjellige typer antibiotika. Det er ikke bare sopp, dyr og planter som blir angrepet av virus, men bakterier er også utsatt for virusangrep. Virus som infiserer bakterier, bakterievirus, kalles bakteriofager. I form kan bakteriofagene se ut som et månelandingsfartøy som fester seg til spesielle bindingsseter på overflaten på bakterien. Derfra sprøyter bakteriofagene DNA eller RNA inn i bakterien, og som deretter overtar bakteriens synteseapparat til å masseprodusere nye bakterievirus. Når mange bakterier dør opg eksploderer etter virusinfeksjonen etterlater de seg et plakk på en agarskål. De nyproduserte bakterievirusene er klar til å infektere nye bakterier. Bakterieviruset behøver imidlertid ikke å lage nye dattervirus med en gang, men kan sette sitt eget virusgenom inn i bakteriegenomet og der ligger det latent, og kan igangsette virusproduksjon når tiden er inne.
Immunsystemet CRISPR-Cas
Hvor avansert immunsystemet hos bakterier kan være kom med oppdagelsen av immunsystemet CRISPR som noen bakterier anvender. CRISPR er et immunologisk proteinsystem hvor bakterien tar ut og sparer på litt av virusproteinet og setter det inn i sitt eget genom på et bestent lokus som en merkelapp som lager ikke-kodende RNA klar til neste gang bakterien blir angrepet av bakteriofagen.
Immunsystemet hos sopp
Lite er kjent om immunsystemet hos sopp, men sopp er som andre organismer utsatt for å bli spist av fungivore organismer (mykofagi). Imidlertid kan immunsystemet hos dyr respondere på sopp. Imidlertid kan sopp virke som patogener hos dyr og mennesker, noe som igjen aktiverer immunsystemet hos verten. Noen sopp som for eksempel Candida albicans kan leve som kommensal i munn eller vagina. Flere typer sopp skiller ut sopptoksiner, som kan komme fra soppinfisert korn (Fusarium, Aspergillus) og andre matvarer. Soppsporer fra Aspergillus fumingatus, Cryptococcus neoformans og Pneumocystis carinii kan gi infeksjoner i lungene. Fisk med skader i slim og skjellag er utsatt for soppinfeksjon fra sopparter som lever i vann.
Immunsystemet hos planter
Planter har et immunsystem hvor registrering av inntrengeren skjer via patogenassosiert molekylært mønster (PAMP), tidligere kalt elicitorer, som aktiverer forsvarssystemene som omfatter patogenereserelaterte proteiner, fytoaleksiner, hypersensitivitetsreaksjoner, systemisk ervervet resistens, programmert kontrollert celledød, og hvor plantevekstregulatorene jasmonat, metyljasmonat og salicylsyre medvirker. Plantene anvender reaktive oksygenforbindelser i kampen mot patogener eller predatorer. Superoksidanionradikalet av oksygen (O2·-) blir laget blant annet via enzymet NADPH oksidase i plasmamembran, og som videre kan omdannes til hydrogenperoksid (H2O2).
NADPH + 2O2 → 2O2·- + NADP+ + H+
Reaktive nitrogenforbindelser som radikalet nitrogenmonoksid (NO) deltar også. Disse har likhetstrekk med hvordan makrofager i dyr bekjemper patogener. Med RNA-interferens kan plantene identifisere og bekjempe dobbelttrådet RNA-virus. Sykdomsfrie planter som skyldes fysiologiske, funksjonelle og morfologiske egenskaper i planten.
Immunsystem hos dyr
Immunsystemet hos dyr og mennesker består av et medfødt barriæreforsvar bestående av hud, tårekjertler og andre slimete kjertelsekreter (svettekjertler, oljekjertler), samt beskyttende overflater i nese, munn, hals, mage, og tarmsystem. I lungeepitelet er det cilier som frakter ut slim og partikler som har kommet ned i luftveiene. I magen Invertebrater har bare et medfødt immunsystem. Hos krepsdyr og insekter er det et eksoskjelett med kitin som danner en barriære. Dessuten er det i tarmveggen kitin, og lysozym bryter ned proteiner og bakterier. Invertebratene har hemocytter som utfører fagocytose og som skiller ut antimikrobielle peptider . Debblettrådet RNA fra virus blir gjenkjent av DICER2, og delt i fragmenter bestående av 21 nukleotider. Vertsenzymet Argo binder seg til et RNA-fragment og bruker det til å finne den komplementære virus mRNA, og kutter det i biter, jfr. RNA interferens hos planter.
Immunsystemet hos vertebrater
Det adaptive immunforsvaret som til enhver tid tilpasser seg eksponeringen for patogener består av brissel (thymus), milt, mandler, adenoider (gr. aden – kjrel; eido -form) i nesen (nasofagi), blindtarm (cecum), lymfeknuter, lymfe,og slimassosiert lymfevev i tilknytning til indre celleoverflater (epitelvev). Lymfesystemet danner et nettverk i kontakt med blodkapillarer og den interstitielle væsken mellom cellene. Hos mennesket tømmes lymfevæsken ut i arterier ved skuldrene.
I cellebundet immunitet deltar B-celler, T-celler, plasmaceller, hukommelsesceller, makrofager, hvite blodlegemer (granulocyter), mastceller, makrofager (store spiseceller), naturlige dreperceller og dendrittceller.
Hummoral immunitet (kroppsvæskebasert immunitet) finnes i de ytre ekstracellulære kroppsvæskene, for eksempel blodserum, og består av et stort batteri med forskjellige typer antistoffer, proteiner, antimikrobielle peptider og mindre molekyler i komplementsystemet . Cytokiner er små proteiner som virker som signalmolekyler mellom celler, for eksempel tumornekrosefaktor alfa, TNFα som blant annet virker som et pyrogen og induserer feber. Lymfokiner (interleukiner, interferon gamma) blir utskilt fra lymfocytter. Interferoner kan beskytte mot virusangrep og øke produksjonen av MHC klasse I proteiner som gjenkjennelsesmerke på overflaten til virusinfiserte celler.
Opsoniner er molekyler (komplementproteiner) som fester seg til overflater av patogenet og gir økt fagocytose. Medfødt passiv immunitet, en maternal immunitet , blir antistoffer overført fra mor til avkom via fødselskanal, og hos pattedyr via morkake og morsmelk.
Celler i immunsystemet hos dyr
Det er flere typer hvite blodlegemer eller hvite blodceller (granulocytter) som blir laget i beinmargen , sirkulerer i kroppen i blodåresystemet, og kan være raskt på plass når det er behov. Basofile granulocytter og eosinofile granulocytter brukes i angrep på parasitter, men kan også gi allergiske reaksjoner og astma.
Nøytrofile granulocytter utgjør over halvparten av de hvite blodcelle Nøytrofilene sirkulerer i kroppen og fjerner bestanddeler som bakterier, sopp, cellebestanddeler ved fagocytose eller degraderer dem i vesikler (autofagi) på samme måte som makrofager. Nøytrofiler har kort levetid og blir tiltrukket av områder i kroppen hvor det produseres histamin.
Mastceller med antistoff (immunoglobulin IgE) på overflaten finnes i bindevevet, og når antistoff binder et antigen responderer mastcellene med å skille ut histamin som gir en betennelse (inflammasjon). Temperaturen og blodtilførselen øker. En betennelse kan være lokal, eller systemisk og spre seg til hele kroppen. Mastceller deltar i det uspesifikke immunsystemet som nedkjemper parasitter, men kan også delta i allergireaksjoner.
Antigener som gir allergi kalles allergener. Allergener kan være fra proteiner med epitoper på pollen, soppsporer, husstøv med rester av midd, hår og flass fra katter eller hunder, fuglefjær, insektsstikk, slangebitt antibiotika (penicillin), eller fra proteiner i matsorter som egg, skalldyr, fisk, hagejordbær, peanøtter, korn, kiwi, og melk. Cellene frigir histamin og endre stoffer som gir betennelsesreaksjoner. Nysing, rennende nese og øyne, glatt muskelatur i lungene trekker seg sammen og gjør det vanskelig å puste (astma). Antihistaminer er medisiner som blokkerer reseptorene slik at de ikke kan binde histamin.
Anafylaktisk sjokk (septisk)er en akutt livstruende som gir sammentrekning av bronkeoler i lungene og dilatering av blodårer gir feber og blodtrykksfall. Antidot er en sprøyte med adrenalin.
Monocytter utvikles til makrofager som patruljerer i blodstrømmen og fjerner og spiser døde blodceller , dødt cellevev og andre cellebestanddeler. I skadet cellevev eller ved infeksjon vil makrofagene skille ut cytokiner som trekker til seg nøytrofiler.
Dendrittceller er antigenproduserende. Lesbare fragmenter av antigener blir presentert på MHC-proteiner. Dendrittceller og makrofager anvender mønstergjenkjennelsesreseptorer blant annet Toll-lignende reseptorer (TLR). TLR5 kjenner igjen flagellin fra flagellen til bakterier.
Naturlige dreperceller sirkulerer rundt i kroppen og finner celler med anormale overflateproteiner på virusinfiserte celler og kreftceller, lager hull i målcellene, dreper dem, og gir celledød (apoptose).
B-celler og T-celler blir laget fra lymfoide stamceller i lever og milt hos fosteret og. Stamcellene blir via blodet fraktet til brissel, milt, lymfevev i fordøyelseskanalen. Seinere vil stamceller i beinmargen gi avledete celler som deler seg, differensieres og modnes til B-celler. Avledete celler blir også fraktet til thymus (brissel) som ligger i brysthulen like over hjertet, og modnes til T-celler. T-celler som fraktes videre via blod, lymfe og samles i lymfekjertler.
B-cellene presenterer antigener for T-cellene og produserer antistoffer, og er adaptivt antistoffdrevet.
T-cellene har en rekke funksjoner og lager antistoffer, immunoglobuliner (Ig) av type IgM, IGD, IgD, IgA og IgE. T-cellene gjenkjenner antigener via T-cellereseptorer som har enorm variasjon og diversitet. T-cellene er adaptive og cytotoksiske. Når cytotoksiske T-celler identifiserer en virusinfisert celle begynner den å lage cytokiner. Cytokiner som interferon-gamma og tumornekrosefaktor alfa er en type proteiner som virker signalmolekyler som samordner immunforsvaret. Hjelper T-celler lager cytokiner er av to typer som lager henholdsvis interferoner og interleukiner.
Komplementsystemet
Komplementsystemet hos dyr består av mange proteiner som aktiverer immunceller og fjerner patogener eller døde celler som ligger igjen på ”slagmarken”. Første trinn er å binde antistoff fra det adaptive immunsystemet til overflatemolekyler på bakterien som virker som antigener. Cellemembraner inneholder negative ladninger (Zeta-potensial) som reduserer kontakten mellom dem.
Opsoniner (gr. opsonein - gjøre klar for spising) er proteiner som binder seg til døde celler eller celler som skal gjennomgå apoptose og letter bindingen mellom disse og fagocyterende celler (makrofager eller nøytrofile granulocytter). Eksempler på opsoniner er pentraksiner som kan binde seg til fosfatidylkolin i membraner, kollektiner som er kalsiumavhengige forsvarslektiner som binder seg til oligosakkarider, samt fikoliner som er mannosebindende lektiner (lektinveien i komplementsystemet). Bakterieoverflate med opsoniner er markeringssignal for nedbrytning. Når en immuncelle med et antistoff på overflaten kommer i kontakt med et antigen blir immuncellen stimulert til celldeling hvor det lages både celler som produserer mer antistoff, samt hukommelsesceller som vil starte å dele seg hvis organismen på nytt kommer i kontakt med det samme antigenet på et seinere tidspunkt.
En type komplementproteiner binder seg til halen på antistoffet, og starter en kaskadereaksjon. Antistoff-antigenkomplekset sammen med flere proteiner danner et membranangrepskompleks på overflaten til Gram-negative bakterier, danner porer i bakterieveggen og via lysozym gir oppløsning av bakterien (lysis).
Komplement kan også skje med lektinveien hvor mannosebindende lektin gjenkjenner mannose på overflaten til salmonellabakterier. Merkete bakterier kan deretter fjernes ved fagocytose. Fagocyttene tar deler av bakterien og viser den fram på overflaten, en antigenpresentasjon, med hjelp av majorhistokompatibilitetsproteiner klasse II (MHC klasse II), og som kan bli gjenkjent av hjelper T-celler. Infiserte celler kan også gjennomgå apoptose.
Antistoffer
Antistoffer er proteiner kalt immunoglobuliner og danner gammaglobulinfraksjonen av blodserumet. Antistoffer er bygget av to lange og like polypeptider og to korte like, begge bundet sammen med disulfidbindinger, og som til sammen danner en Y-form. Hvert molekyl antistoff har to bindingsseter for to antigenmolekyler i hver sin ende av de to øverste spissen av Yen. Aminosyresekvensen i antistoffet bestemmer den tredimensjonale strukturen. Både den korte og lange kjeden i alle antistoffer har en felles konstant kjede (C) og aminosyresekvens, og en variabel kjede og region (V) som er forskjellig fra antistoff til antistoff. De konstante kjedene er nærmest bunnen av Y-en, både på de korte og lange kjedene. De to spissene på Y har variable kjeder som gir til sammen to reaktive seter. Det er flere millioner av forskjellige antigenreseptorer på antistoffene, som gir spesifisitet for en epitope på et antigen. Det finnes opptil en millioner B-cellereseptorer og opptil ti millioner T-cellereseptorer. Den store diversiteten av antistoffer skyldes imunoglobulingener (IG gener). Det er mange gener som koder for de variable kjedene V, konstante kjedene C og de mellomliggende kjedene J, på både på den korte og lange kjeden. Ved rekombinasjon av disse produseres enorm variasjon. Danner også basis for immunsystemets selvtoleranse.
Produksjonen av antistoffer skjer i plasmaceller dannet ved deling av B-celler, og en plasmacelle kan bare produsere en spesiell type antistoff. Aktiverte B-celler og T-celler gjennomgår gjentatte celledelinger, og hver cellelinje danner en klon, noe som gir klonseleksjon. Antistoffer fra en enkelt klon kan i laboratorier og medisinsk industri bli brukt til å lage monoklonale antistoffer. Graviditetstester anvender monoklonale antistoffer for å eventuelt detektere humant korion gonadotropin (hCG) som blir produsert av embryo straks det fester seg i livmorveggen. Monoklonale antistoffer blir også anvendt i utvikling av kostbare kreftmedisiner.
Mens B-cellene bærer med seg og lagerantistoffer, har T-cellene antigenreseptorer basert på en alfa-kjede og en beta-kjede hektet sammen med disulfidbindinger, med en konstant region ved basis, og i de utstikkende endene md en variabel kjede.
I blodserum vil man finne mange forskjellige og spesifikke antistoffer Antistoff-antigenkomplekser kan danne aggregater i en agglutiniseringsprosess. Antistoffer kan agglutinere og lime sammen virus slik at de ikke kan formere seg. Kombinasjon av immunuforenelig røde blodceller og blodserum gir også agglutinering. Når et antistoff er bundet spesifikt til et virus kan dette komplekset videre binde seg til reseptorer på makrofager som gir fagocytose og fjerning av viruset. Et antigen-antistoffkompleks kan dessuten aktivere komplementsystemet.
Blodgruppesystemet AB0 (ABnull) er et av blodtypesystemene, og ved blodoverføring vil immunsystemet hos mottakeren kjenne igjen molekyler på overflaten til de røde blodcellene og starte en avstøtingsreaksjoner hvis det er uforenelighet. A med A-karbohydrat, B med B-karbohydrat og AB med begge. Blodtype null (0) har ingen overflateantigener og kan fungere som universaldonor.
Eksempler på autoimmunsykdommer er rematoid artritt; diabetes type I hvor immunsystemet går til angrep på insulinproduserende celler i de Langerhanske øyene i pankreas (bukspyttkjertel); multipell sklerose hvor myelinskjeden rundt nervecellene blir nedbrutt; hudsykdommen psoriasis, og cøliaki hvor glutenproteiner fra korn resulterer i nedbrytning av tarmtotter i tynntarmen.
Immunsystemet og kreftterapi
At virusinfeksjon i noen tilfeller kan være koblet til kreft viste Peuton Rous (1879-1970) i 1911 hvor et retrovirus (rous sarkomavirus) ga et sarkom hos hønsefugl. Rous fikk nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1966 for denne oppdagelsen. At det er sammenheng mellom immunsystemet og kreft viser blant annet personer infisert med HIV-virus og utviklet AIDS (ervervet immunsviktsyndrom) i tillegg til lettere å bli utsatt for sopp- og bakterieinfeksjoner også fikk en spesiell type kreft (Kaposis sarkom). Hepatitt B vaksine ga redusert sannsynlighet for leverkreft. Harald zur Hausen fant en sammenheng mellom stammer av humant papillomavirus (HPV) som med økt sannsynlighet gir livmorhalskreft (Nobelprisen i fysiologi eller medisin 2008). Det er nå utviklet en antikreftvaksine basert på et kapsidprotein til HPV. Immunsystemet har celler som overvåker og fjerner celler som er infisert eller har skader i DNA, og derved utviklet tanken seg om at man kunne benytte kroppens eget immunsystem til å bekjempe kreftceller. I 2018 fikk amerikanske James P Allison og japanske Tasuku Honjo nobelprisen i medisin eller fysiologi for oppdagelsen av immunoterapi. Allison fant et kontrollprotein CTLA-4 som virket som en inhibitor (brems, hemmer) i aktivering av T-celler fra dendrittceller. Honjo oppdaget et tilsvarende protein i PD-1 familien som virker som en hemmer på aktiviteten til T-celler. I tillegg til å finne stoffer som fjerner ”bremsene” på immunsystemet, utvikles metoder basert på monoklonale antistoffer. Men som alltid, enhver medisinsk behandling har sine bivirkninger.
Antigener
Et antigen er overflaten til makromolekyler for eksempel proteiner som virker som en antigendeterminant. Bare en del av makromolekylet, en epitope, er nok til å virke som et antigen. Spesifikke antistoffer kjenner igjen antigener, binder seg til dem og danner et antistoff-antigenkompleks.
Immunsystemet og virus
Virus er cellulære parasitter som invaderer cellene hos en vertsorganisme. Med sitt eget virusgenom (DNA eller RNA) overtar den cellens synteseapparat for å lage nye viruspartikler og på den måten formere seg og overleve. Straks et virus er inne i en celle blir det utfordring for immunsystemet å finne igjen hvilke celler som er virusinfisert. For å gi melding til immunsystemet om at en celle er virusinfisert bruker cellene klasse I hovedhistokompatibilitetskompleksproteiner (MHC klasse I) til å vise fram små peptider fra viruset på celleoverflaten . En type T-celler, kalt cytotoksiske T-celler har overflateproteiner (T-celle reseptorer) som gjør dem i stand til å kjenne igjen signalet (antigenet) om at en celle er virusinfisert. Lignende mekanisme bruker naturlige dreperceller, men som også kan respondere hvis en virusinfisert celle inneholder færre MHC klasse I proteiner enn den burde. Cytotoksiske T-celler dreper cellen med cytotoksiske faktorer og enzymer oppbevart i små granuler. Eksempel på cytotoksiske faktorer er en type proteiner kalt perforiner som lager porer og hull i celleveggen i den infiserte cellen slik at den dør. En type enzymer i T-cellene kalt granzymer kan entre de virusinfiserte cellene gjennom porene, og cytotoksisk granulysin ødelegger cellemembraner.
Slimhinner og epitelvev i hals og lunger som har blitt infektert av forkjølelsesvirus har stor evne til å reparere og regenerere celler etter et virusangrep, i motsetning til poliovirus hvor skaden er permanent. Herpesvirus etterlater seg et minikromosom i cellekjernen i nerveceller hvor det kan ligge latent. RNA-virus muterer lett siden enzymet RNA polymerase ikke har korrekturlesing, i motsetning til DNA polymerase.
Det er tre typer influensavirus, type A, B og C. B og C angriper bare mennesker, men gir ikke pandemi. Mange typer virus (virioner) som infekterer mennesker har sin opprinnelse fra dyr. Influensavirus type A kan leve i mennesker, hester, andefugl og gris. I Asia er det vanlig med gris og andefugl, slik at her er det stor mulighet for nye varianter og stammer av type A ved rekombinasjon. De forskjellige stammene av influensavirus typa A, som for øvrig ga spanskesyken 1918-1919, får navn etter hemagglutinin (H) proteinet som deltar i å feste viruset til celler og enzymet neuraminidase (N), for eksempel H1N1, H5N1 (fugleinfluensa).
Virussykdommer kan bli spredd via insekter som Aedes aegypti og Aedes albopictus. Hos planter er det bitende insekter som sprer viruset.
Vaksine og vaksinasjoner
Vaksinasjoner (l. vacca – ku, jfr. inokulering, variolering, Mary Wortley Montague (1689-1762) Edvward Jenner ( 1749-1823) og kukoppevirus; Louis Pasteur (1822-1895, kimteori, pasteurisering, rabiesvaksine mot virussykdommen hundegalskap, kyllingkoleravaksine, anthraxvaksine (Robert Koch Bacillus antracis) kan gi immunitet mot flere typer virus- og bakteriesykdommer. Da man klarte å dyrke og oppformere virus i hønseegg kunne man lage en vaksine som inneholde et svekket virus eller drept virus for eksempel poliovaksine. Koppevaksine består av kukoppevirus som er i slekt med koppeviruset, men mindre farlig. BCG-vaksine mot tuberkulose bruker svekkete bakterier. Tyfoidfeber skyldes bakterien Salmonella typhii og i tyfoidvaksine kan man bruke døde bakterier. Bakterietoksin kan svekkes via behandling med formalin brukt som vaksine mot difteri. Adjuvant er en tilsetning til vaksinen som øker den immunologiske responsen. Vaksiner har vært helt fundamentale i kampen mot de fryktede virussykdommene kopper og poliomeylitt (polio), og bakteriesykdommene difteri (Corynebacterium diphtheriae som skiller ut difteritoksin), kolera (Vibrio cholerae skiller ut koleratoksin) og stivkrampe (Clostridium tetani som skiller ut tetanustoksin). Barnevaksinasjonsprogrammet omfatter også vaksine mot røde hunder, kikhoste og meslinger. Dessverre har det bredt seg en vaksineskepsis.
DNA-vaksiner
Første generasjons vaksiner er basert på levende, forsvaket eller drepte virus eller bakterier. I andre generasjons vaksiner bruker man proteiner og rekombinant protein som antigen, og nå er man i gang med å lage DNA-vaksiner.
Innen veterinærmedisin er det utviklet DNA-vaksiner er basert på modifisert DNA laget med gentekniske metoder. Innen havbruksnæringen er det tatt i bruk en plasmidbasert DNA-vaksine mot pankreassykdom som angriper bukspyttkjertelen (pankreas) hos laksefisk, forårsaket av salmonid alfavirus som finnes i flere serotyper.
Litteratur
Campbell NA, Urry LA, Cain ML, Wasserman SA, Minorsky PV, Reece, JB: Biology. A global approach. Global edition, 10. ed. Pearson Education Limited
Wikipedia