Loading AI tools
ענף בביולוגיה העוסק בחקר מערכת החיסון על היבטיה השונים מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
אימונולוגיה (Immunology, או אימונוביולוגיה, Immunobiology; בעברית: תורת החיסון[1]) היא ענף בביולוגיה, העוסק בחקר מערכת החיסון על היבטיה השונים.
_and_a_dead_Human_neutrophil_-_NIAID.jpg)
על פי הערכות נפוצות כיום, למערכת החיסון האנושית ישנה יכולת להתמודד עם פתוגנים שונים. יכולת זו קיימת גם ללא חשיפה לפתוגן, אך תגובה חיסונית מותירה אחריה עמידות ארוכת טווח, והרג אפקטיבי יותר של הגורם הזיהומי בחשיפה חוזרת.
מערכת החיסון באופן מסורתי מחולקת לשתי תת-מערכות מרכזיות; מערכת החיסון המולדת ומערכת החיסון הנרכשת. אף על פי שחלוקה זו יוצרת סדר ארגוני, עדויות חדשות מערערות על קווי יסוד אלו.
מלבד טיפול במזהמים, אימונולוגיה עוסקת גם בחיסונים ופיתוחם; פתולוגיות כגון רגישות יתר, דיכוי חיסוני ומחלות אוטואימוניות; השתלת איברים (ודחייתם); סרטן, ועוד. תחומים אלו נכללים בעולם תוכן שנקרא אימונולוגיה קלינית.
ערך מורחב – תא דם לבן_diagram_en.svg)
תגובה חיסונית מוצלחת דורשת תיאום בין כלל מרכיבי המערכת, ולכן מדובר במערכת מורכבת ומסועפת במיוחד. מקורם של כלל התאים החיסוניים, כמו כן תאי דם אדומים וטסיות דם בתא משותף הוא בתא גזע המטופאטי. תא זה מסוגל להתחלק בחלוקה מיטוטית נרחבת. חלק מתאי הבת ישמרו כתאי גזע זהים למקור, וחלק מתאי הבת יתמיינו לשושלות בעלות פעילות פיזיולוגית.
תא HSC עשוי להתמיין לאחת משתי שושלות; מיאלואידית ולימפואידית. השושלת הלימפואידית מולידה ברובה את מערכת החיסון הנרכשת, ואילו השושלת המיאלואידית יוצרת את תאי הדם האדומים, טסיות הדם ואת מרבית התאים של מערכת החיסון המולדת. יוצאים מכלל אלה תאי NK, אשר מקורם בשרשרת הלימפואידית, אך תפקודם מזוהה עם מערכת החיסון המולדת.
גרנולוציטים:
ערך מורחב – גרנולוציט
בביולוגיה של התא, המונח 'גרנולה' מתאר שקיק הפרשה. אף על פי שכל תאי מערכת החיסון, ומרבית התאים באופן כללי, מכילים גרנולות, ישנם שלושה תאים אשר גרנולות מהווה מאפיין מורפולוגי בולט בהם:
פאגוציטים:
ערך מורחב – פגוציטפאגוציטוזה היא מנגנון בו תא עוטף חלקיק זר, ולאחר מכן נסגר על עצמו. מנגנון זה מאפשר לתא להכניס חלקיקים גדולים לתוכו, למרות הממברנה השומנית אשר ביסודה מונעת חדירה. ישנם מספר תאים חיסוניים אשר תכונה זו מאופיינים ביכולת פאגוציטית טובה במיוחד, אם כי ישנם תאים נוספים אשר מסוגלים לבצע תהליך זה:
ערך מורחב – מערכת החיסון
מערכת זו מכילה תאים אשר מסוגלים להתמודד עם מגוון רחב של אויבים. כל תא במערכת החיסון המולדת מכיל קולטנים, שביכולתם לזהות תבניות כלליות של פתוגנים. קולטנים אלו נקראים PRR. תבניות פתוגניות משפחתיות עשויות להיות חלבונים או סוכרים אשר אינם קיימים באורגניזם עצמו. תבניות אלו נקראות (Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMPs. דוגמה בולטת ל-PAMP היא המעטפת הליפופוליסכרידית (LPS) של חיידקים גראם-שליליים.
ידועות כיום 6 משפחות של PRR. כל משפחה מסווגת על סמך מאפיינים מולקולריים משותפים. כמו כן, בכל משפחה מספר קולטנים, וייעודם שונה. ישנם קולטנים ייעודיים להתמודדות עם וירוסים, חלקם עם חיידקים, חלקם עם פטריות ועוד. אין תא אשר מכיל את כל סוגי ה-PRR. על פי רוב, תאי מערכת החיסון המולדת מכילים מספר PRR שונים, וכך ביכולתם ליצור תגובה חיסונית ורסטילית.
תפקיד חשוב של מערכת החיסון המולדת הוא גם פינוי פסולת תאית, כגון תאים מתים. בדומה ל-PAMPs, תבניות של סמנים פתוגניים, ישנן גם תבניות נפוצות לתאים פצועים. תבניות אלו נקראות (DamageAssociated Molecular Patterns (DAMPs.
פעילות מרכזית נוספת של מערכת החיסון המולדת היא זיהוי הצורך בתגובה חיסונית, ואיתות למערכת החיסון הנרכשת. איתות זה מתבצע באמצעות תאים ייעודיים בשם Antigen-presenting cell – APC.
האיתות למערכת החיסון הנרכשת מתבצע על ידי בליעת הפתוגן בפאגוציטוזה ופירוקו. פאגוציטוזה עשויה לצאת לפועל גם בקישור ספונטני של פתוגן ותא בלען, אך לרוב ישנם חומרים נוספים אשר מתווכים זאת. תיווך פאגוציטוזה, או ליתר דיוק הגברת פאגוציטוזה, מתבצעת, בין היתר על ידי מערכת המשלים, בתהליך שנקרא אופסוניזציה. ישנם אופסונינים רבים במערכת החיסון, בין היתר ניתן למנות נוגדנים וחלבוני מערכת המשלים.
שלושת סוגי ה-APC:
_antibodies_binding_to_adjacent_antigen_epitopes_on_the_surface_of_bacterial_cells..png)
מערכת החיסון הנרכשת מכילה מספר מצומצם של סוגי תאים אשר נקראים לימפוציטים. שמם של הלימפוציטים נגזר מאזור התבגרותם, וכן מפעילותם. תאי T מתבגרים בתימוס (Thymus), ומכאן שמם. תאי B מתבגרים במח העצם (Bone marrow). מקור שמם של תאי ה-B נובע מגילוים לראשונה בעופות, במבנה אנטומי שנקרא Bursae of Fabricius.
אף על פי שגם לימפוציטים מכילים PRR בכמות מינימלית[4], ברשותם קולטנים ייחודיים להם. כל לימפוציט מכיל קולטן אחד בלבד, אשר מותאם לסמן פתוגני ספציפי. כאשר פורץ זיהום את גבולות הגוף, שבט (clone) של לימפוציטים בעלי יכולת השמדה ממוקדת, המותאמת לאותו פתוגן, מתרבים במהירות. חלק מהשבט מתמיין בהמשך לתאי זיכרון, ובכך נוצרת עמידות ארוכת טווח – זיכרון חיסוני.
כאמור, כל תא של מערכת החיסון הנרכשת מכיל קולטן ייחודי לאותו לימפוציט. כל קולטן שכזה מזהה סמן מולקולרי ספציפי על גבי הפתוגן. סמן זה נקרא אנטיגן. אתר הקישור הספציפי בין הקולטן הלימפוציטי לבין האנטיגן נקרא אפיטופ. כל קולטן של מערכת החיסון הנרכשת הוא יחיד ומיוחד, והוא מסוגל לקשור אפיטופ בודד, או מספר אפיטופים דומים.
ערך מורחב – נוגדן
נוגדן (נקרא גם Antibody, Immunoglobulin) הוא קולטן לימפוציטי מתאי B, אשר מופרש לזרם הדם. ישנן 5 משפחות של נוגדנים:
| סוג הנוגדן | מספר תת-יחידות | משמעות פיזיולוגית |
|---|---|---|
| IgM | 5 | מאפיין תגובה חיסונית ראשונה |
| IgD | 1 | בעל פעילות פיזיולוגית לא ידועה מאפיין תאי B בוגרים |
| IgG | 1 | מאפיין תגובה חיסונית חוזרת ונשנית |
| IgA | 2 | הנוגדן הנפוץ ביותר באתרי הפרשה כגון מערכת העיכול וחלב אם |
| IgE | 1 | קיים בכמות מינימלית, מאפיין תגובה חיסונית כנגד פרזיטים |
הנוגדנים אשר מופיעים בראש הטבלה, IgM ו-IgD קיימים גם בתצורה ממברנלית. שאר הנוגדנים קיימים אך ורק בתצורה המופרשת.
במהלך התפתחותו, מציג כל תא B אך ורק קולטנים ממברנליים מסוג IgM, ובתום התפתחותו הוא עשוי להציג, בנוסף ל-IgM, גם קולטנים מסוג IgD. בשלב זה התא נקרא 'לימפוציט נאיבי', מכיוון שעדיין לא פגש פתוגן. לאחר חשיפה לפתוגן, יתמיין תא ה-B לתא פלזמה, אשר טומן בחובו את אותו הקולטן הייחודי. לאחר התמיינותו לתא פלזמה, יפסיק התא להציג קולטנים ממברנליים, וכל ייעודו יהיה להפריש אותם לזרם הדם. בשלב זה הקולטנים נקראים נוגדנים. התהליך שבו תא פלזמה מחליף את סוג הקולטן ממשפחה אחת לאחרת נקרא Immunoglobulin_class_switching.
קישור נוגדן לאפיטופ מסייע לאורגניזם להשמיד ולנטרל פתוגנים. נטרול פתוגן מתבצע על ידי עטיפתו בנוגדנים, כך שהוא לא יוכל לתקשר, או לפגוע, בסביבה. נוסף על כך, הנוגדנים עצמם מתקדמים גם כאופסונונים, מגבירי פאגוציטוזה. נוגדנים מסוג IgG ו-IgM מהווים גם טריגר לשפעול מערכת המשלים (מוסבר בהמשך).
נוסף על כל אלו, קיים מנגנון שנקרא Antibody dependent Cell mediated Cytotoxicity (ADCC). מנגנון זה מוביל להשריית ציטוטוקסיסיות, בדומה לפעילותם של תאי T, על ידי תאים נוספים של מערכת החיסון. תאי המטרה המרכזיים אשר מציגים ADCC הם תאי NK, מקרופאג'ים ואאוזינופילים.
ערך מורחב – מערכת המשלים
מערכת המשלים, בהתאם לשמה, משלימה ומרחיבה את הפעילות האימונולוגית של האורגניזם. מערכת זו, בניגוד למערכות אחרות בגוף, לא כוללת תאים או איברים כשלעצמה, אלא, מדובר באוסף של חלבונים אשר פועלים כזימוגנים. זימוגן הוא חלבון אשר שרוי במצב שאיננו פעיל, ובעת הצורך – הוא נחתך, משופעל ונכנס לפעולה. מרבית חלבוני המשלים מסומנים באות 'C' ומספר, לציון שיוכם למערכת זו; The Complement System.
מערכת זו מכילה למעלה מ-40 חלבונים שונים[4]. שני החלבונים החשובים ביותר במכלול זה הם C3 ו-C5. כאשר פתוגן חודר לזרם הדם, הוא חשוף לחלבוני הפלזמה השונים, וביניהם חלבוני מערכת המשלים. חלבונים אלו נערמים בתורם על גבי הפתוגן. כאשר C3 מתחבר לחלבוני הקומפלמנט, נוצר מבנה שנקרא C5 Convertase. קומפלקס זה חותך את C5, הזימוגן, ומפעיל אותו. C5 אחראי ליצירת קומפלקס הרס טבעתי – Complement membrane attack complex. טבעת זו מתחפרת בממברנת הפתוגן, ויוצרת חרירים קטנים. פתחים אלו פוגעים ביציבותו האוסמולרית של התא, אשר מובילים לתנועת נוזלים מתוך התא, ובמקביל, לתוכו. בסופו של דבר, הממברנה תתפרק ותוביל לפיצוץ התא (ליזיס).
ישנם שלושה מנגנונים שונים אשר מובילים לחיבור C3 למערום חלבוני המשלים. השוני מתבטא בטריגר הראשוני לשפעול המערכת. בסופו של דבר כלל המנגנונים מתאחדים למסלול אחיד. המסלולים מתאחדים מתחיל ברגע בו C3 נחתך ונוצר C5 Convertase.
על מנת ש-C3 ייחתך וישופעל, יש צורך במבנה חלבוני שנקרא C3 Convertase. בכל מסלול של מערכת המשלים ישנה גרסה שונה של קומפלקס זה.
| מסלול המשלים | טריגר אקטיבציה | חלבון המשלים #1 | חלבון המשלים #2 | חלבון המשלים #3 |
|---|---|---|---|---|
| המסלול הקלאסי | נוגדן מסוג IgM או IgG אשר נקשר לאפיטופ | C1 | C2 | C4 |
| מסלול הלקטין | חלבון קומפלנט ממשפחת הלקטינים שנקשר לאפיטופ סוכרי (לדוגמה – מאנוז) | Mannan-binding_lectin | C2 | C4 |
| המסלול האלטרנטיבי | חיתוך ספונטני של C3 | C3 | B | - |
כאמור מערכת המשלים מורכבת ברובה מזימוגנים, חלבונים אשר שרויים במצב לא-פעיל. לאחר חיתוך הזימוגנים, מתקבלים מספר פרגמנטים – שברי חלבונים. חלקם מיועדים להתאגד ליצירת קומפלקס ההרס MAC, אך ישנם גם תפקידים נוספים, כגון אופסוניזציה ותיווך דלקת. ככל הנראה תפקידים אלו מהווים ייעוד מרכזי של מערכת המשלים, ואילו MAC מהווה אמצעי שולי בחשיבותו, להגנה אימונוגנית.
ערך מורחב – ציטוקין ערך מורחב – תקשורת תאית (ביולוגיה)
הציטוקינים הם אוסף של חלבונים קטנים אשר פועלים כחומרים דמויי הורמונים. פעילותם המרכזית היא תיווך דלקת. מרבית תאי הגוף מפרישים ציטוקינים. אף על פי שלרוב מדובר בהפרשה אוטוקרינית ופראקרינית, לעיתים ישנו גם דפוס הפרשה אנדוקריני.
חלבונים אלה הם קבוצה אחת מתוך מכלול רחב של חומרים אשר אחראיים על תקשורת תאית (Cell Signalling). במשפחת החומרים אשר מבצעים תקשורת תאית נמצאים הורמונים, פרוסטגלנדינים, לויקוטריאנים, טרומבוקסנים, ליפוקסינים, אאוקסינים ורסולוינים. ניתן גם לצרף לרשימה זו את כל חלבוני קרישת הדם, מערכת הקינין, מערכת המשלים ועוד.
סיווג הציטוקינים הוא נושא מורכב ודינמי. להלן מספר משפחות מוסכמות של ציטוקינים. כיום ישנן קבוצות נוספות, כאשר סיווגם איננו אחיד. קבוצות אלו כוללות, למשל, את משפחת ה-IL1, משפחת ה-IL17, משפחת ה-class 1 cytokines ועוד[4].
קבוצה חשובה במיוחד של ציטוקינים היא משפחת הכימוקינים. כימוקינים אלה אוסף של חלבונים, אשר מטרתם היא איתות לתאי מערכת החיסון לנוע למיקום מסוים. פעולה זו של תנועה בהתאם למפל ריכוזים של חומר כימי נקראת כימוטקסיס.
| משפחה | חברים מרכזיים בקבוצה | השפעות פיזיולוגיות |
|---|---|---|
| מעוררי דלקת | IL1, IL6, TNF-α | מגבירי דלקת, בעלי פעילות אנדוקרינית בכבד ובמוח, אחראיים ל-acute phase response. גורמים לחום גבוה ולדיכוי תיאבון. |
| מדכאי דלקת | IL10,
TGF-β |
מפחיתים דלקת, מובילים לסיום תגובה דלקתית. |
| ציטוקינים המטופאטיים | IL2, IL3, IL4, IL12, GM-CSF, G-CSF | מובילים לפרוליפרציה של תאים חיסוניים. דוגמה בולטת של קבוצה זו הוא הציטוקין IL2, אשר משפיע באופן אוטוקריני על לימפוציטים כאשר הם מזהים פתוגן ומשופעלים. |
| כימוקינים | IL8, CCL19, CCL21, MIP-a | ציטוקינים אשר מובילים לתנועת תאי מערכת החיסון. חומרים אלו מסייעים לתאים שונים לנוע ברחבי הגוף אל עבר איברים לימפואידיים שניוניים, וכמו כן אל עבר אתר זיהומי פעיל. CCL8 מהווה דוגמה מרכזית של קבוצה זו. |
| אינטרפרונים | IFN-α, IFN-β, IFN-γ | אינטרפרונים זו קבוצה ייחודית של ציטוקינים אשר מטרתם היא השמדת זיהומים ויראליים. |
ערך מורחב – דלקתדלקת היא תגובה ביולוגית של רקמה וסקולרית (בעלת כלי דם) עקב פגיעה ברקמות הגוף. מטרת העל של תופעה זו היא נטרול הגורם הפוגע, ובמקביל ריפוי הרקמה. אף על פי שנהוג לסווג דלקת כתופעה משנית לזיהום, אין זה כך. למעשה, דלקת מופיעה בעקבות כל פגיעה ברקמות הגוף.
מבחינה היסטורית, דלקת תוארה כמופע קליני הכולל ארבעה סימנים קרדינליים. תיאור זה, אשר מקורו בעבודתו של קלסוס במאה הראשונה לספירה, הורחב לחמישה סימנים במאה ה-19 על ידי אבי הפתולוגיה המודרנית – רודולף וירכו.
כיום ידוע כי מופע זה הוא משני לתהליכים ביולוגיים ברורים. בפשטות, כלי הדם באזור הפגוע מתרחבים, וישנה זרימת דם מוגברת באתר הדלקת. כך נוצרת אדמומיות ותחושה חמה למגע. ישנה גם עלייה בחדירות כלי הדם, ובעקבותיה תנועת נוזלים, ותאים, אל עבר האינטרסטיציום (מרווח בין תאי). זוהי הסיבה להיווצרות בצקת ונפיחות. כחלק ממנגנון ההגנה הדלקתי, מופרשים חומרים מרובים, וביניהם גם סרוטונין, ברדיקינין ופקטור P אשר מתווכים תחושת כאב לקצות עצבים סמוכים. מכלול הציטוקינים, הפגיעה המקורית והבצקת מובילים לירידה בתפקוד הרקמה הפעילה.
דלקת מאופיינת בתגובה כפולה; תגובה וסקולרית (כלי הדם) ותגובה תאית. שני התהליכים מתרחשים בו זמנית.
בכל רקמה ישנם תאים השייכים למערכת החיסון המולדת. תאים אלו ממוקמים ברקמה כדרך קבע, ונועדו לזהות נזק תאי. כמכלול, תאים אלו נקראים תאים סנטינליים (Sentinel Cells), ותחת מונח זה ניתן לכלול תאי מאסט, מקרופאג'ים ותאים דנדריטיים. מאפיין ההיכר של תאים סנטינליים הוא ריבוי קולטנים ממשפחת ה-PRR, קולטנים אשר גירוים מוביל להפרשת הציטוקינים IL-1, TNFα והיסטמין. ציטוקינים אלו נקשרים לקולטנים מתאימים על גבי תאי האנדותל של כלי הדם. ראשית כלי הדם מתכווצים בתגובה לגירוי, אך לאחר מכן רפלקס זה נחלש ומופיעה ואזודילטציה – כלי דם מורחבים. נוסף על הרחבת כלי הדם, תאי האנדותל מתכווצים ומתרחקים זה מזה (Endothelial Contraction). בתנאים פיזיולוגיים רגילים, תאי האנדותל צמודים זה לזה באופן הרמטי על ידי Tight Junctions, מה שמונע בריחת נוזלים דרכם. כאשר המרווח הבין-אנדותליאלי גדל, ישנה בריחת נוזלים (Exudate) ומופיעה בצקת.
שינויים אלו בכלי הדם מובילים להאטה בזרימת דם, מה שמסייע לתאי מערכת החיסון להיצמד לדפנותיהם. במצב רגיל, לויקוציטים ממוקמים במרכז כלי הדם. תהליך זה, בו לויקוציטים נצמדים לדפנות כלי הדם הוא תהליך מרכזי בדלקת אשר נקרא מרגינציה (Margination).
תאי האנדותל מציגים על פני קרום התא שלהם קולטני קישור חלשים ממשפחת הסלקטינים. מטרת הסלקטינים היא האטה נוספת של תאי מערכת החיסון. האטה זו מתבטאת בגלגול (Rolling) הלויקוציטים על גבי תאי האנדותל. בהמשך מבטאים הלויקוציטים על גבי דפנותיהם קולטני קישור חזקים ממשפחת האינטגרינים. הפעלת האינטגרינים מובילה לקיבוע הלויקוציטים. קיבוע זה מאפשר לתאים לחדור את כלי הדם, ולנוע אל עבר האתר הדלקתי. חדירת כלי הדם על ידי לויקוציטים נקראת דיאפדזיס, או לחלופין, אקסטראווזציה (Extravasation). מעבר לכלי הדם, הלויקוציטים נעים בעקבות כימוטקסיס. מקורו של כימוטקסיס זה בחלבוני מערכת המשלים והציטוקין IL-8.
המרכיב התאי של דלקת, אשר מאופיין בגיוס נרחב של תאים לבנים, נוטה להציג שלוש תקופות מובחנות:
מארג מתווכי הדלקת כולל בתוכו גם חומרים אשר מובילים לחלוקה תאית – מיטוגנים. כך למעשה מעודדת הרקמה לתקן עצמה, ולשוב למורפולוגיה נורמלית.
דלקת היא מנגנון מרכזי אשר מסייע לריפוי הגוף לאחר פציעה. עם זאת, סיום הדלקת מהווה אבן דרך חשובה לא פחות בפיזיולוגיה תקינה. אירוע של דלקת אקוטית עשוי להסתיים באחד מארבע התוצאות הבאות:
ישנם מספר מנגנונים מרכזיים אשר משתתפים בתהליך סיום הדלקת:
על פי הערכות נפוצות, מסוגלת מערכת החיסון הנרכשת לזהות כ- אפיטופים שונים. קולטנים אלו מסוגלים להבדיל בין תא 'עצמי' (self) לבין תא זר, ולתקוף תאים זרים בלבד. מערכת החיסון כוללת מספר רב של מנגנונים אשר מעשירים את גיוונה הגנטי. משיקולים היסטוריים, את המנגנונים אשר מבצעים פעולה זו נהוג לחלק לשתי קבוצות מרכזיות:
על אף שכביכול גישות אלו מציגות עמדות מחקריות שונות ומנוגדות, שתיהן נכונות. הגישה הראשונה, תאוריית שורת-המין, עוסקת בשינויים גנטיים לפני מפגש הלימפוציט עם אנטיגן. לעומתה, תאוריית ההיפרמוטציה הסומטית עוסקת בשינויים גנטיים לאחר מפגש עם אנטיגן.
על פי הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית, מולקולות ה-DNA מסוגלות לבצע שתי פעולות; שכפול עצמי, ושעתוק ליצירת מולקולות RNA. לאחר מכן RNA עובר מודיפיקציות רבות ומרובות, משתנה, ומתורגם ליצירת חלבונים פעילים. החלבונים אחראיים על ביצוע תפקידים תאיים, וגם הם מסוגלים לעבור מודיפיקציות לאחר יצירתם בתהליך התרגום.
בניגוד חד לכך, לימפוציטים מציגים שינויים גנטים ברמת ה-DNA עוד בתהליך היווצרותם. שינויים גנטיים אלו נקראים בכללותם Germ-line theory[5].
כל קולטן, וכל נוגדן, בנויים ממספר שרשראות חלבוניות. שרשראות חלבוניות אלו מקורן במקטעים חוזרניים בגנום אשר נקראים V, D או J בהתאם למיקומם. כאשר הקולטן נוצר לראשונה, כל תא מאגד באופן רנדומלי מספר מקטעים אלו, ומקבץ אותם לתצורה של גן יחיד. תהליך זה נקרא רקומבינצית V(D)J (ראו גם ערך לועזי מורחב – V(D)J Recombination). בסופו של התהליך מתקבל גן רקומביננטי בודד אשר אחראי לאחת השרשראות החלבוניות מהן הקולטן מורכב. כך מספר מצומצם של מקטעים בגנום מסוגל לייצר מספר רב מאוד של קולטנים.
המבנה אשר אחראי על קיבוץ ואיגוד מקטעי V, D ו-J הוא קומפלקס חלבוני אשר נקרא Recombination-activating_gene, או בקיצור RAG. קומפלקס ה-RAG מזהה את מקטעי ה-V, D ו-J באמצעות רצפים גנטיים קטנים שנקראים (Recombination_signal_sequences (RSS. נוסף על כך, במהלך ההרכבה, ישנו חלבון נוסף אשר באופן מכוון מייצר מוטציות קלות. חלבון זה נקרא (Terminal_deoxynucleotidyl_transferase (TdT. מנגנונים אלו מייצרים מגוון גנטי רחב.
| סוג מקטע | שרשרת כבדה | שרשרת קלה κ | שרשרת קלה λ | סה"כ קומבינציות אופציונליות של נוגדן שלם |
|---|---|---|---|---|
| V | 51 | 40 | 30 | |
| D | 27 | 0 | 0 | |
| J | 6 | 5 | 4 | |
| קומבינציות אפשריות | 8,262 | 200 | 120 | 198,288,000 |
כפי שמשתמע מתאוריית ה-Germ Line, רובם המוחלט של הקולטנים נוצרים לפני המפגש בינם לבין הפתוגן המתאים. לאחר שנוצר קשר בין לימפוציט בוגר לבין האנטיגן המתאים לו, מתחילה תגובה חיסונית אשר כוללת, בין היתר, פרוליפרציה מאסיבית של אותו הלימפוציט בדיוק. למעשה נוצר שבט של תאים זהים, כאשר כל אחד מן התאים הללו מסוגל לזהות את האנטיגן הספציפי שהוביל לתחילת התגובה החיסונית. התהליך בו מתרבים הלימפוציטים המעורבים בתגובה החיסונית נקרא Clonal Expansion, והוא מתבצע בתוך איברי לימפה שניוניים כגון בלוטות לימפה. זוהי הסיבה לנפיחות בקשריות הלימפה במהלך זיהום חריף.
במהלך החלוקה התאית, מופיעים שינויים גנטיים בתאי הבת. התאים המוטנטיים עוברים תהליך של סלקציה, כאשר רק התאים המותאמים ביותר לזיהוי הפתוגן נשלחים להשתתף בתגובה החיסונית. השינויים הגנטיים הם אינם ספונטניים, אלא הם מוגברים על ידי חלבון פריפרי שנקרא AID. התהליך בו נבררים רק תאי הבת בעלי האפיניות הגבוהה ביותר לאפיטופ הפתוגני נקרא Clonal Selection.
תורה זו קיבלה את שמה מכיוון שישנו שיעור מוטציה גבוה מן הצפוי, היפרמוטציה. תופעה זו מופיעה בתאים סומטיים בלבד, כלומר, תאים שאינם שייכים לתאי המין.
חלק קטן מן התאים אשר נוצרו ב-Clonal Expansion מתמיין לתאי זיכרון. בעוד שמרבית הלימפוציטים מתים לאחר התגובה החיסונית, תאי הזיכרון ישרדו זמן רב לאחר מכן. תאים אלו עשויים לשרוד שנים, ולעיתים אף עשרות שנים. בחשיפה חוזרת תאי הזיכרון ישופעלו, ולכן תופיע תגובה חיסונית מהירה, ואף חזקה יותר, מזו הראשונה.
המשמעות הקלינית אשר נובעת מתאוריות ה-Germ line theory וה-Somatic Hypermutation ניתנת לסיכום בשתי נקודות מרכזיות:
לאורך כל הדרך, קולטנים אשר מזהים מבנים עצמיים נבררים ומסולקים. תכונה זו של הפרדה בין self לבין nonself מהווה נושא מרכזי בתחום האימונולוגיה.
בין הנושאים הנחקרים במסגרת האימונולוגיה ניתן למנות:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
