Защитни механизми при бактериални инфекции

Имунният отговор към бактериален стимул започва, когато навлезлите в организма патогени активират рецептори на вродената имунна система, това води до продуциране на провъзпалителни и противовъзпалителни медиатори. Факта, че различни компоненти на имунния отговор се борят срещу различни видове микроорганизми, е известно от началото на 50-те години на миналия век, когато за първи път е документирана ролята на антителата в унищожаването на извънклетъчните бактерии. Въпреки че антителата сами по себе си и изолирано не са способни да унищожат бактериите, те могат да неутрализират микроорганизмите, като ги предпазят от свързване с тъканта на приемника. Освен това, във връзка с комплемента, антителата могат да лизират бактерии и да функционират като опсонини, като по този начин улесняват фагоцитозата.

Неутрофилите, еозинофилите и макрофагите проявяват своето микробоцидно действие най-общо срещу различни типове агенти и са изключително важни клетки за защита на гостоприемника. Еозинофилите са от съществено значение не толкова поради фагоцитната активност, а поради тяхната цитотоксична активност срещу хелминти. T-клетъчно медиираният отговор е много ефективен защитен механизъм срещу вътреклетъчни агенти, като вируси, протозои, гъбички и вътреклетъчни бактерии. Т-клетките могат да упражняват своята функция чрез цитотоксичност, медиирана от CD₈+ Т-лимфоцити или чрез секреция на цитокини, които активират макрофагите, за да унищожат вътреклетъчните агенти. Други елементи, които могат да участват в процеса на защита срещу бактериите , включват кератиноцитите и клетките тип Лангерханс. Кератиноцитите са способни да секретират цитокини, като по този начин активират и насочват лимфоцити към кожата.

Имунните механизми, които участват в защитата на организма спрямо бактериални инфекции се реализират с участието както на клетъчния, така и на хуморалния имунитет. Преди да се образуват увеличени количества от специфични антитела или Т-клетки в отговор на нахлуващите бактериални патогени, “неспецифичните” механизми на резистентност на гостоприемника (като полиморфонуклеарни неутрофили и клирънс на макрофаги) трябва да защитават гостоприемника срещу микроорганизмите. Развитието на ефективен специфичен имунитет (като отговор на антитела към бактерията) може да отнеме до няколко седмици. Нормалната бактериална флора на повърхността на кожата и лигавиците също служи за предпазване на гостоприемника от колонизация от бактериални патогени. В повечето здрави индивиди бактериите от нормалната флора, които понякога проникват в тялото се изчистват от клетъчните и хуморални механизми на гостоприемника. Обратно, индивиди с дефектни имунни отговори са склонни към чести, повтарящи се инфекции дори с най-малко вирулентните бактерии. Най-известният пример за такава чувствителност е синдромът на придобитата имунна недостатъчност (СПИН), при който CD₄+ Т-хелперните лимфоцити постепенно се унищожават от човешкия имунодефицитен вирус (HIV). Въпреки това, механизмите на резистентност могат да бъдат променени от много други процеси.

Когато бактерии, като Neisseria meningitidis, нахлуят в тялото, те са атакувани от имунни протеини, наречени комплементни протеини. Комплементните протеини подпомагат бактериалното убиванепо три пътя - с участието на комплемента, алтернативен път на комплемента или лектинов път.

Лиза, медиирана от комплемента

Първите стъпки на класическия път на комплемента изискват свързването на антитела към повърхността на бактерията-мишена. След това антителата стават мишени за един специфичен комплемент-протеинов комплекс, известен като С1-С1, който се свързва с опашката (известна като Fc област) на антитялото. Веднъж свързан, С1 инициира каскада от разцепване и реформиране на комплемента, което завършва със свързването на няколко комплементарни протеина към повърхността на бактерията под формата на мембранно атакуващ комплекс (МАС) или генерира опсонини, които макркират бактерията като цел за унищожаване. MAC може да вмъкне в клетъчната мембрана на Грам-отрицателни, но не и Грам-положителни бактерии. Там той произвежда пори, които позволяват навлизането на увреждащи мембраната молекули, като лизозим и прави бактерията податлива на осмотичен лизис.

Чрез клетъчно-медииран имунитет

Бактериите, погълнати по време на фагоцитоза, избягват механизмите за убиване на фагоцитите, за да оцелеят вътре в клетките. Макрофагите са обичайни мишени за вътреклетъчните бактерии (например видовете Salmonella), които живеят в клетъчната цитоплазма. Тези бактерии не могат да бъдат открити чрез комплемент или антитяло, а вместо това се елиминират с помощта на клетъчно-медиирания имунен отговор. Инфектираните макрофаги представят бактериални пептиди на тяхната клетъчна повърхност, използвайки МНС клас II молекули. Този механизъм се нарича представяне на антиген. Помощната Т-клетка се свързва с МНС клас II молекули чрез Т-клетъчен рецептор (TCR), за да разпознае пептидите, които са с чужд произход. Ако е представен бактериален пептид, Th1 клетката освобождава IFN-g. Този цитокин стимулира механизмите на умъртвяване (като производството на лизозим) в заразения макрофаг, за да усвои и унищожи нахлуващата бактерия. IFN-g също увеличава представянето на антигена от клетките, правейки бактерията по-видима за имунната система и по-податлива на атака.

Лектинов път за активиране на комплемента

Пътят на лектин е вид каскадна реакция в системата на комплемента, подобна по структура на класическия комплементарен път, в която, след активирането, той преминава през действието на С4 и С2 компонентите, за да произведе активирани комплементни протеини по-надолу по каскадата , за разлика от класическия комплементен път, пътят на лектин не разпознава антитела, а започва с маноза-свързващ лектин (MBL) или с фиколин, свързващ се към някои захари. В този път маноза-свързващият лектин се свързва с маноза, глюкоза, въглехидратни или гликопротеинови компоненти на микроорганизмите, включително бактерии като Salmonella, Listeria, и щамове на Neisseria.

Фагоцитоза

Бактериите могат също да бъдат убити от фагоцити. Имунните протеини и антитела се свързват с повърхността на бактериите чрез процес, наречен опсонизация. Следователно, опсонираните бактерии са покрити с молекули, които фагоцитните клетки разпознават и реагират. Активираните фагоцити поглъщат и унищожават опсонизирани бактерии чрез процес, наречен фагоцитоза. Допълнение C3b е особено важен опсонизационен протеин за контролиране на бактериалните инфекции чрез този механизъм. Опсонизацията позволява убиване на грам-положителните бактерии (например Staphylococcus spp.), които са устойчиви на убиване от мембранно атакуващ комплекс (МАС). След като бактериите са погълнати при фагоцитоза, те се убиват чрез различни процеси, които се случват вътре в клетката и се разпадат на малки фрагменти от ензими. Фагоцитите представят фрагментите на тяхната повърхност чрез молекули от клас II на основната клетъчна съвместивост (МНС клас II).

За да се разграничат инфекциозните агенти макрофагите са развили ограничен брой фагоцитни рецептори. Патогените също се фагоцитират от комплементни рецептори след сравнително неспецифична опсонизация с комплемент и от Fc рецептори след специфична опсонизация с антитела. Всички тези рецептори предизвикват пренареждания в цитоскелета на актина, които водят до интернализация на частицата.