Imunitní systém

Zvětšit obrázek

Dendritická buňka (Kredit: Judith Behnsenová a kol., PLOS Pathogens)

Náš obranný mechanismus má evolučně starší část „nespecifickou“ nebo-li „neadaptivní“ imunitu a vývojově mladší „antigenně specifickou“. Zatímco tu letitější, založenou na prostém požírání toho, co do organismu nepatří (fagocytózu) zvládají prakticky všichni živočichové, mladší je výsadou obratlovců. Stojí na dvou pilířích – protilátkách, což je produkt B-lymfocytů, a na vypořádávání se s vetřelci pomocí buněk zvaných zabíječi. Ty ničí protivníka přímo. Jejich dotek přezdívaný „polibek smrti“ je ve skutečnosti enzymatická „injekce“, jež naleptá povrch cizí buňky až exploduje, jako když píchneme do balónku. Makrofágy využívající evolučně nižší způsob likvidace nepřítele, jsou také vyznavači kontaktního souboje. Na rozdíl od zabíječských buněk jim k likvidaci protivníka nestačí lehký dotek, ale musejí svého soka doslova sežrat.
Ještě nedávno jsme si mysleli, že nejdůležitějšími buňkami prezentujícími na svém povrchu antigen, podle něhož další buňky poznávají proti komu je potřeba pozvednout zbraně, jsou makrofágy. Není tomu tak. Makrofágy sice dovedou proškolit své podřízené (lymfocyty) kdo je nepřítel, ale nejdůležitějšími buňkami zajišťujícími získanou imunitu jsou v našich tělech buňky dendritické. Biologové pro ně používají familiární zkratku „DC“ (z anglického dendritic cells). Mají v popisu práce ukazovat na nepřítele a na jejich rozhodnutí závisí, zda se infekci vzepřeme, nebo budeme vyjednávat o příměří. Do dendritických buněk jsou nyní vkládány velké naděje co do vylepšování naší protinádorové imunity. První výsledky s jejich kultivací a nasměrováním proti myší rakovině, jsou slibné.

Zvětšit obrázek

Než se poznalo k čemu dendritické buňky jsou, anatomové je nazývali buňkami Langerhansovými. Mnozí jim tak říkají dodnes. Na preparátu jsou vidět jen díky účinku imunoperoxidázové barvičky, po níž tmavnou. Jde o zánětlivý proces kůže při němž se buňky setkaly s infekcí, tudíž dozrály a jejich život by se začal počítat jen na dny.

Bílé krvinky „DC“
Výběžkaté buňky našeho imunitního systému, jichž se udělení nejprestižnější vědecké ceny týká, nejsou početné. I když byly nazvány dendritickými buňkami, jsou to lymfocyty. Z pohledu délky žití jsou jen jakýmisi jepicemi mezi buňkami obranného systému. Po svém přerodu vydrží v aktivní službě jen asi tři dny, pak umřou. Vyskytují se především v tkáních nějak souvisejících s vnějším prostředím – v kůži a sliznicích, jsou však i ve slezině a krvi. Většina DC je nedozrálých. V chrabré obránce se mění až po svém kontaktu s nepřítelem. Pak vystaví své antigeny jako bojové zástavy. Nejde při tom jen o prosté mávání dobře viditelným fáborem. Původní představa vlajkonošů, za nimiž do boje pochodují regimenty bojovníků netušících co je čeká, se ukázala zcestná. Místo sebevražedného předvoje jde spíše o velitelské posty majících na triku přípravu specializovaných komand.

Zvětšit obrázek

V tělních orgánech je dendritických buněk jen okolo jednoho procenta. Od jejich možné kultivace mimo organismus, jejich patřičného nasměrování a následného dodání do nemocného těla si hodně slibují i onkologové. (Kredit: Rockefeller University)

Dendritické buňky své podřízené lymfocytární vojáky nasměrují proti nepříteli pomocí jakýchsi vyčnívajících „fanglí“. S jejich pomocí jsou schopny zlotřilce popsat tak podrobně, že poučené buňky cizí vetřelce poznají, i když se bude maskovat. Musejí však nejprve absolvovat školení. Při něm jim dendritické buňky nevtloukají "do hlavy" celkový obraz nepřítele, ale jen jeho specifický detail. Řadový vojín lymfocytární pěchoty dostává stručný a jasný příkaz, který mu neumožňuje vícero způsobů výkladu. K předávání obrazu nepřítele (komunikaci), který je tak přesný, buňkám slouží nejpolymorfnější systém v tělech obratlovců. Jsou to geneticky řízené struktury kódované úsekem jaderné DNA s dlouhým krkolomným názvem - hlavní histokompatibilitní systém. Z úspory času se mu říká MHC (major histocompatibility complex).

Co se stane, když dendritická buňka na své průzkumné misi střetne s nepřítelem? Protivníka zajme, nebo se seznámí s jeho ostatky v těle makrofága, který ho pozřel. Malé kousky z nepřítelova těla (proteiny) si pustí k tělu (do cytoplazmy) a začne je přetvářet. Vybere charakteristický peptid a spojí si ho s nově nasyntetizovaným produktem MHC systému, který si pro tento účel vytvořila. Teprve v kombinaci vlastního a cizího pak zloducha představuje ostatním buňkám. Dendritické buňky na svém povrchu tedy nevystrkují jen „nějaké zbytky rozcupovaného“ nepřítele, ale jeho nejtypičtější malou část doplněnou o visačku s kódovanou zprávou napsanou komplexem MHC. Z povrchu takové zralé dendritické buňky se stává "popsaná tabule", která kolemjdoucím dává na srozuměnou, koho je potřeba zabíjet. Není to jen popis zevnějšku agresora, ale dokonalá charakteristika s podrobnostmi o jak závažnou záležitost se jedná. Pokyny tedy rozlišují mezi stavem ohrožení a tolerancí v případě, že jde o neškodné antigeny, jichž je v přírodě mnoho, ale nic nám od nich nehrozí. Obránci mají hned na začátku bitvy jasno, zda jde o život, nebo jen o velký úklid, s nímž není třeba nijak zvlášť spěchat a je lepší šetřit síly na mocnějšího vetřelce.

Zvětšit obrázek

Ralph M. Steinman, biolog z Rockefellerovy University je jedním ze tří oceněných Nobelovou cenou za medicínu a fyziologii. Dostal jí za objev buněk s rozhodujícím vlivem při získávání imunity a tolerance.

Ani to ještě není vše. V pokynech je zakódována také informace o tom, která část lymfocytárního osazenstva má narukovat. To vše se odehrává při pouhém kontaktu lymfocytů s povrchovými strukturami dendritických buněk. Instruktáž podávaná prostřednictvím antigenů se signálními molekulami našeho histokompatibilitního komplexu většinou probíhá v mízních uzlinách. Tam se armádě lymfocytů dávají „očichat“ okomentované kousky z cizopasníkova, bakteriálního či virového těla. Uzliny tedy nejsou jen školícím střediskem. Jsou i velitelským stanovištěm, které určuje, zda operaci provedou komanda lymfocytů specializovaných pro přímý boj "muže proti muži" - buňky zabíječi likvidující protivníka kontaktem, a nebo zda bude úkol svěřen chemickému mužstvu bojujícímu dalekonosnými zbraněmi – protilátkami, což je záležitost armády B lymfocytů.

Zatímco mít hodně vojáků je přínosem, příliš nabubřelý velitelský sbor je kontraproduktivní. To samé se týká dendritických buněk. Ve slezině, kde jich je poměrně hodně, představují tito "velitelé" jen asi jedno procento všech buněk. Štěstěna Arése se kloní na stranu toho, kdo dokáže rychle protivníka odhalit a bez průtahů vydat srozumitelné a jednoznačné povely. A právě to je úloha dendritických buněk. I když je jich v našich tělech jen hrstka, nijak to nesnižuje jejich důležitost ani význam jejich objevu.

Ironií osudu je, že člověk, který zasvětil svůj život poznávání zákonitostí imunity, podlehl chorobě, která jeho vlastní imunitu dokázala obelstít. Steinmanovi bohužel nebyly dopřány ani tři dny navíc, aby se alespoň dočkal chvíle, kdy by mu zástupce vědecké komunity oznámil, že jeho práce došla toho nejvyššího možného ocenění.

VIDEA (Quicktime)

Na prvním videu se dendritická buňka (označena šipkou) proplétá mezi lymfocyty a systematicky prozkoumává okolí. Její kontakt s lymfocyty je krátký, nedochází při něm k stabilnějšímu propojení. K takovému by došlo, pokud by lymfocyt zaregistroval na dendritické buňce patřičný povrchový marker.

Na druhém videu je aktivní dendritická buňka s pulzujícím jádrem. V cytoplazmě jsou hojné tmavé mitochondrie.

Třetí video je rovněž pohledem na aktivní dendritickou buňku původem ze sleziny. V tomto orgánu byly tyto buňky poprvé pozorovány.

Poslední z videí představuje dendritickou buňku komunikující s makrofágem. Zatímco jádro dendritické buňky pulsuje a buňka si „sahá“ do makrofágu, jeho jádro je nehybné. Cytoplazma oplývá velkým množstvím různě velkých zrnitých útvarů. Jsou to lysozomy. Může jít o zbytky makrofágem pozřených „nepřátel“ z nichž si dendritická buňka vybírá vhodné zbytky. Podle nich pak připraví pro lymfocyty podrobné instrukce k ničení cílů.

Poznámka: Do předchozího článku o udělení letošních Nobelových cen za medicínu  jsme doplnili překlad tiskové zprávy, která uvádí podrobnosti o objevech dalších dvou laureátů Bruce A. Beutlera a Julese A. Hoffmanna.
.