Imunita

William E. Paul je americký imunolog a výzkumník, který se specializuje na studium imunitního systému a jeho vztahu k onemocněním. Narodil se v roce 1945 v New Yorku a vystudoval medicínu na Harvardově univerzitě. V současnosti působí jako profesor na Washingtonské univerzitě v St. Louis a je členem Národní akademie věd Spojených států.

Je autorem několika knih, včetně bestselleru Imunita, který se stal klasikou v oblasti imunologie. V této knize se zabývá fungováním imunitního systému a jeho vztahu k lidskému zdraví a nemocem. Paulův přístup je založen na jeho vlastním výzkumu a zkušenostech, které získal během své kariéry.

Kromě své práce v oblasti imunologie se William E. Paul také angažuje v různých vědeckých organizacích a je členem několika výborů a komisí. Je považován za jednoho z nejvýznamnějších imunologů současnosti a jeho práce má významný dopad na medicínu a výzkum imunitního systému.

Imunita je naše ochrana

Každý den jsme pořád obklopeni infekčními nemocemi a existuje jen jedna věc, která nás chrání – náš imunitní systém.

Význam našeho imunitního systému je opravdu neocenitelný. Slouží jako pozoruhodný štít proti virům a bakteriím, a pokud nějakým způsobem selže, následky mohou ohrozit náš život.

V těchto kapitolách se seznámíte s historií, vědou a základními principy imunity - od účinků vakcín, které imunitu mobilizují, až po to, jakou roli může imunita hrát v boji proti rakovině.

Imunitní reakce může ohrozit organizmus

Kdybyste se zeptali, zda je váš imunitní systém užitečná "věc", většina lidí by řekla, že tomu tak určitě je. Vždyť právě imunitní systém člověka, zejména pokud je posilován léky, je tím, co nás brání proti virům, bakteriím a nemocem všeho druhu. Tato síla má však i svůj háček – pokud je vaše imunitní reakce nějak narušena, může to váš organismus zdevastovat a vyvolat život ohrožující onemocnění.

Tělo musí udržovat rovnováhu. Abychom si to uvědomili, podívejme se na případ známý mezi imunology.

Po tisíciletí sužoval lidstvo virus způsobující neštovice. Zabíjel stovky milionů lidí, dokud 8. května 1980 Světová zdravotnická organizace neprohlásila neštovice za vymýcené.

Ale jak se podařilo neštovice porazit?

Pomocí posílení imunitního systému očkováním, což je metoda, kterou objevil anglický lékař Edward Jenner v 18. století. Všiml si, že dojičky se často nakazily méně závažnými kravskými neštovicemi a že po uzdravení byly vůči neštovicím imunní. Jenner věděl, že oba viry jsou si blízce příbuzné, a vyslovil hypotézu, že záměrné vystavení lidí kravským neštovicím by je mohlo ochránit před pravými neštovicemi.

Tak se zrodilo očkování, aktivace imunitní reakce v našem těle, která produkuje buňky zabíjející virus. V důsledku tohoto objevu zahájila Světová zdravotnická organizace v roce 1967 kampaň na vymýcení neštovic, která s neuvěřitelným úspěchem využívala rozsáhlé očkování.

Imunitní reakce však může být také velmi nebezpečná.

Třeba cukrovka je důsledkem špatného fungování imunitního systému. Imunitní systém lidí s cukrovkou 1. typu začne napadat tělo samotné. Výsledkem je, že buňky zabíjející viry zvané T-lymfocyty rozbíjejí buňky produkující inzulín, které hrají zásadní roli při regulaci hladiny cukru v krvi. Výsledkem této poruchy imunitního systému je cukrovka, závažné a dokonce život ohrožující onemocnění.

Jak funguje imunita

Imunitní systém je tedy nezbytný a zároveň nebezpečný, ale co se přesně stane, když zareaguje na infekci a začne s ní bojovat?

Ve skutečnosti má lidské tělo tři různé typy imunitních reakcí na patogeny, tedy původce nemocí. První z nich spočívá ve vybudování fyzické bariéry, která brání potenciálním nebezpečím, jako jsou bakterie, v přístupu k buňkám a jejich infikování.

Například lidské dýchací cesty jsou vystlány fyzickou bariérou z hlenu, který zachycuje bakterie. Jakmile jsou bakterie touto membránou zastaveny, jsou buď spolknuty a zničeny žaludečními kyselinami, nebo jsou vyplivnuty.

Druhá forma imunity se nazývá vrozená imunita. K této reakci dochází, když určité buňky odhalí, co by mohlo být nebezpečnou bakterií, a pomohou ostatním buňkám s ní bojovat.

A třetí formou je adaptivní (získaná) imunita. Funguje následovně.

Při vrozené imunitní reakci mají všechny buňky daného typu bojující s bakteriemi stejnou schopnost najít a zničit patogen. Při adaptivní imunitní reakci však vznikají extrémně specializované buňky, které jsou obzvláště vhodné pro boj s konkrétní hrozbou, například s určitou nemocí. Poté, co se tělo zotaví, některé z těchto buněk zůstanou v těle a vyzbrojí ho proti budoucím útokům.

Existují tedy tři způsoby, jak imunitní systém reaguje, ale kromě toho existují tři základní zákony, kterými se imunita řídí. Prvním z nich je zákon univerzality, který říká, že imunitní systém může produkovat specializované protilátky – buňky, které vyhledávají a napadají patogeny – prakticky pro jakoukoli hrozbu.

Druhý je zákon tolerance, který říká, že imunitní systém nenapadne tělesné buňky svého hostitele. A třetí, zákon přiměřenosti, říká, že každý patogen vyžaduje specifickou imunitní reakci, a také upravuje, kdy reagovat a jak se k různým hrozbám chovat.

Zákon univerzality

Pokud jde o zákon univerzality, největší otázkou je, jak může imunitní systém působit specificky? To znamená, jak může vytvářet vysoce specializované protilátky, které účinně ničí různé hrozby nebo, jak se říká, antigeny?

Abychom na tuto otázku odpověděli, budeme se muset vydat po stopách vědců, kteří jako první navrhli teorii specifity a zákon univerzality. Tato cesta začala u německého vědce Paula Ehrlicha, který jako první vytvořil teorii vysvětlující specifitu.

V roce 1901 Ehrlich navrhl myšlenku, že protilátky jsou podobné molekulám, které antigeny loví. Logika spočívala v tom, že antigeny se nechají oklamat a přiblíží se k protilátkám, které na ně pak zaútočí. Protože se tyto protilátky nacházejí v krvi, mohly by se na antigeny navázat dříve, než by se antigeny dostaly k buňkám, které měly zničit.

Ehrlichova teorie však měla závažnou chybu.

Podle jeho předpovědi byl svět antigenů značně limitovaný, omezený na molekuly, které se mohly vázat na buňky, na něž byly zaměřeny. Jen o několik let později se však zjistilo, že antigenem může být prakticky jakákoli chemická sloučenina, pokud se spojí s bílkovinou. Vesmír antigenů je tedy prakticky neomezený a Ehrlichovo přesvědčení bylo neopodstatněné.

V padesátých letech 20. století přišli vědci David Talmage a Frank Macfarlane Burnet s lepší teorií specifity, která vycházela z lymfocytů, bílých krvinek, které jsou nezbytné pro adaptivní imunitní reakce.

Vycházeli z toho, že každý lymfocyt má jiný receptor pro rozpoznávání antigenu a že existuje omezený počet lymfocytů, které mohou rozpoznat daný antigen. Když se tedy do těla dostane specifický antigen a je identifikován specifickým lymfocytem, aktivují se specifické protilátky tím, že jsou produkovány neboli „klonovány“ v obrovském množství. Tato teorie, označovaná jako klonální selekce, je dnes lékařskou komunitou široce přijímána.

Zákon tolerance

Stačí selský rozum – zbraň v domácnosti zvyšuje pravděpodobnost, že bude někdo zastřelen. Co však brání tomu, aby se arzenál těla, tedy protilátky, obrátil proti tělu samotnému?

Ve skutečnosti k takovým útokům sice dochází, ale druhý zákon imunity, zákon tolerance, takovým katastrofám obvykle zabraňuje. Dělá to tak, že vysílá specifické buňky, které tělo odrazují od sebeútoků.

Ačkoli tedy někdy dochází k poruchám imunitního systému, které způsobují útok protilátek na hostitele, neboli k autoimunitním reakcím, obvykle jim brání specifické buňky. Tyto buňky se nazývají regulační T-lymfocyty, zkráceně „Treg". Treg fungují tak, že regulují standardní T-lymfocyty, které jsou schopné zabíjet buňky infikované viry.

Právě selhání tvorby Treg je ve skutečnosti příčinou toho, že u lidí dochází k autoimunitním reakcím. Například práce vědců R. S. Wildina, S. Smyk-Pearsona a A. H. Filipoviche z roku 2002 podrobně popisuje nešťastný příběh chlapce, který krátce po narození podlehl řadě autoimunitních reakcí, mezi nimi i cukrovce 1. typu.

Brzy dostal infekci středního ucha, po níž následoval průjem a zápal plic. Zjistilo se, že jeho zdravotní problémy byly důsledkem genetické mutace, která jeho tělu bránila ve vývoji Treg.

Nejedná se však pouze o lidský problém. Ve skutečnosti byly autoimunitní reakce zjištěny také při pokusech na potkanech. Například počátkem roku 2000 provedli oxfordští vědci Fiona Powrieová a Don Mason pokusy na specifickém druhu potkanů zvaném Bezsrstý potkan, u něhož bylo zjištěno, že nemá vyvinutý T-buněčný imunitní systém.

Když vědci přenesli T-buňky bez Treg z normálních potkanů do Bezsrstých potkanů, došlo u těchto hlodavců k celé řadě autoimunitních reakcí, čímž se ukázalo, že Treg jsou nezbytné k udržení potenciálně sebedestruktivní síly T-lymfocytů pod kontrolou.