1 1
2 Vizsgakövetelmények Ismerje fel fénymikroszkópos készítményen az emberi vért. Ismertesse a teljes vértérfogat mennyiségét, az alakos elemek és a vérplazma arányát, a vérplazma fő alkotórészeit és értse jelentőségüket. Értelmezze a homeosztázist a folyadékterek összetételének példáján (lásd kiválasztás jegyzet). Ismertesse, hogy mi okból változhat a vér kémiai összetétele (ph, glükózszint). Ismertesse a vörösvérsejtek, a fehérvérsejtek és a vérlemezkék szerepét, keletkezésük helyét, a normál értéktartománytól való eltérés okait és következményeit. Ismerje a hemoglobin fő részeit (hem: 4 db N-tartalmú gyűrű, Fe, globin: fehérje). Ismerje az AB0- és az Rh-vércsoportrendszert. Magyarázza az anyai Rh-összeférhetetlenség jelenségét. Ismerje a vérátömlesztés és a véradás jelentőségét. Ismertesse a sérült érfal, a vérlemezkék, a trombin, a fibrin, a kalciumion szerepét a véralvadás folyamatában, tudja, hogy a folyamathoz K-vitamin szükséges. Hozza összefüggésbe ezeket a vérzékenység kialakulásával. Ismerje az antitest, antigén, immunitás fogalmát. Tudja összehasonlítani a természetes (veleszületett vagy anyatejjel szerzett) és az adaptív immunválaszt. Sorolja fel az immunrendszer jellemző sejtjeit (falósejtek, nyiroksejtek). Magyarázza a memóriasejtek szerepét a másodlagos immunválasz kialakításában. Magyarázza a rendszer működésének a lényegét: az idegen anyag megtalálásának a módját, felismerését, az immunglobulinok jelentőségét, az idegen anyag megsemmisítését. Ismerje a vérszérum fogalmát. Ismerje a falósejtek szerepét és a genny eredetét. Értse az autoimmun betegségek lényegét. Ismertesse az immunizálás különböző típusait (aktív, passzív, természetes, mesterséges). Minden típusra mondjon példát. Ismertesse a szervátültetésekkel kapcsolatos gyakorlati és etikai problémákat. Értse a láz védekezésben betöltött szerepét és a lázcsillapítás módjait. Értse az immunrendszer állapota és a betegségek kialakulása közti összefüggést. Magyarázza meg a gyulladás tüneteit, kialakulásuk okát. Értse, hogy az allergia az immunrendszer túlérzékenységi reakciója, tudjon felsorolni allergén anyagokat, értse az allergiák és a környezetszennyezés közti kapcsolatot. 2
3 Az ember keringési rendszere Szerkesztette: Vizkievicz András Az anyagszállító szervrendszer egyik alapvető feladata a különböző szállítófunkciók ellátása. Az emberi test igen sok, egymástól távol eső és ráadásul eltérő működésű sejtből áll, továbbá a sejtek túlnyomó többsége a test belsejében található, s csak néhány szerv sejtjei - tüdő, bélcsatorna, vese, bőr - érintkeznek a külvilággal. A keringés alapfeladatát úgy látja el, hogy a szervezet egységes működésének az érdekében, közvetít a sejtek és a szövetek között, ill. összekapcsolja a belső sejteket a külső környezettel. A fentiek tükrében az anyagszállító szervrendszer alapfeladatai a következők: 1. Tápanyagok szállítása a bélcsatornából a szövetekhez, raktárakhoz. 2. Az anyagcsere bomlástermékeinek elszállítása a szövetekből a kiválasztószervekhez. 3. A légzési gázok szállítása a tüdő és a szövetek között. 4. A sejtek működését szabályozó anyagok, a hormonok szállítása a belső elválasztású mirigyek felől a szövetek felé. 5. Immunsejtek termelése és szállítása. 6. A hő elszállítása az izmokból. Az említett szállítófeladatokon túlmenően a keringési szervrendszer feladata a szervezet belső védekezésének, az immunitásnak a biztosítása. A keringési szervrendszer általunk tárgyalt részei: a vér, a vörös csontvelő, a szív és a vérerek, a nyirokrendszer. A vér A vér a zárt keringési rendszerre jellemző, a vérerekben keringő vörös színű folyadék. A vér - mint ahogyan a teljes keringési szervrendszer - mezodermális eredetű. Egy 70 kg-os testsúlyú ember vértérfogata kb. 5 liter. A vér folyékony kötőszövet, s mint ilyen sejtközötti és sejtes állományból áll. A sejtközötti állomány a vérplazma, amely a teljes vértérfogat mintegy 56 %-át teszi ki, a fennmaradó részt az ún. alakos elemek alkotják kb. 44 %-ban. 3
4 A vérplazma A vérplazma sárgás színű, átlátszó folyadék. Összetétele: víz, kb. 90 %-ban, anorganikus sók, ionok: Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, PO4 3-, HCO3 -, tápanyagok: glükóz, aminosavak, zsírsavak, lipoproteinek, bomlástermékek: karbamid, húgysav, tejsav, bilirubin, ammónia, vitaminok, hormonok, fehérjék kb. 7 %-ban. A vérplazma fehérjéi A vérplazmafehérjéket összetételül és feladatuk alapján 3 csoportba soroljuk. 1. Albuminok Egyszerű fehérjék, melyek az összes plazmafehérje kb. 60 %-át adják. A májban termelődnek. Alapvetően kétféle feladatot látnak el. Transzportfehérjék, melyek vízben rosszul oldódó anyagokat, hormonokat, zsírokat szállítanak. A kötődés egyben megakadályozza a vesén keresztüli kiürülésüket. Kialakítják a vérplazma optimális ozmotikus nyomását. Ezenkívül Puffer-rendszerek, a vér ph-jának szabályozásában vesznek részt. Kristályos albumin 2. Globulinok Szénhidrát tartalmú összetett fehérjék. Feladatuk alapján két csoportjuk van: az alfa- és a béta-globulinok transzportfeladatot látnak el, mint pl. a vasat szállító transzferin. A májban termelődnek. A gamma-globulinok az ún. immunoglobulinok (antitestek, ellenanyagok), melyeket az immunrendszer sejtjei termelnek és az immunitásban játszanak szerepet. 3. Véralvadási faktorok, pl. fibrinogén Többnyire a májban termelődő. inaktív fehérjék, amelyek a véralvadásban játszanak szerepet. A vér összetétele a szállítófeladatok miatt bizonyos értékhatárok között változhat. Nagyobb ingadozás tapasztalható: a vérsejtek számában, a tápanyagok koncentrációjában, a plazmafehérjék koncentrációjában, a hormonok, vitaminok mennyiségében. 4
5 Azonban viszonylagos állandóságot mutat: az ozmotikus koncentráció, a ph, az ionösszetétel, a vértérfogat. Az anyagcsere során különféle savas kémhatású vegyületek széndioxid, tejsav - jönnek létre. A homeosztázis fenntartásához ezért szükség van ph-beállító mechanizmusokra. Ez azért fontos, mert a legtöbb fehérje, a sejtek alakja és térfogata ph-függő. A sav-bázis egyensúly fenntartásában a következő szervek vesznek részt: Tüdő: CO2 eltávolításával, Vese: H + vagy HCO3 - (bikarbonát) kiválasztásával Szövetek: CO2 termelésük révén, Vér: amely kiegyensúlyozó szerepű puffereket tartalmaz. A vér ph-ját a különböző puffer-rendszerek tartják állandó értéken. 1. Bikarbonát puffer-rendszer H + + HCO3 - = H2CO3 = CO2 + H2O Széndioxid túlsúly esetén ami a vér ph-ját csökkenti szénsav képződése révén, a felhalmozódott CO2 távozik a tüdőn keresztül, így az egyensúly jobbra tolódásával nőhet a ph (a H + mennyisége csökken). 2. A plazmafehérjék puffer-rendszer Az albuminok amino- és karboxil csoportjai játszanak szerepet (H + -t köthetnek meg, ill. adhatnak le). 3. A hemoglobin pufferszerepe A vörösvértestekbe bediffundáló CO 2 rögtön szénsavvá alakul egy enzim segítségével. Ezután a protonját átveszi a hemoglobin, ugyanis erősebben köti a protont, mint a szénsav. A vér alakos elemei A vérben levő sejtes állományt, a sejtek felépítése és működése alapján 3 csoportba soroljuk. Vörösvértestek Vérlemezkék Fehérvérsejtek A vérképzés embrionális korban a májban történik, majd posztembrionálisan a vér alakos elemeinek a túlnyomó többsége a vörös csontvelőben termelődik. A vörös csontvelő A vörös csontvelő szövettanilag lényegében recés kötőszövet. Előfordulási helyei a következők. A lapos csontok szivacsos állományának a hézagaiban, így pl. a szegycsontban, a bordákban és a medencecsontban. A csigolyák ún. csigolyatesti részében, továbbá a hosszú csöves csontok végein. Fiatalabb korban általában a csöves csontok kp.-i üregeiben. 5
6 Az életkor előrehaladtával a hosszú csontokban a vörös csontvelő átalakul sárgacsontvelővé és ezért előfordulása csak néhány csontra korlátozódik, pl. a combcsont és a felkarcsont kiszélesedő a test felé eső végeire. Ugyanakkor fokozott vérvesztés esetén a sárgacsontvelő visszaalakulhat vörös csontvelővé, segítve a vérképzést. A vörös csontvelőben keletkeznek a: vörösvértestek, vérlemezkék, granulociták, B limfociták, monociták. Mint látható a vörös csontvelőben igen eltérő alakú és működésű sejtek jönnek létre. Minden vérsejt képződése ún. multipotens őssejtekből indul ki. Az őssejtek korlátlan osztódóképességgel rendelkező differenciálatlan sejtek. Az őssejtek osztódásukkal különböző sejtvonalakat hoznak létre. Egy-egy sejtvonalban az eltérő génműködés következtében a sejtek különböző differenciálódási folyamatokon mennek keresztül. A differenciálódás eredményeképpen az eltérő sejtvonalaknak megfelelő sejttípus jön létre. Az őssejteknek különböző típusait különböztethetjük meg. Totipotens őssejt: az összes (embrionális és extraembrionális) szövet és szerv létrehozására képes. Totipotens sejtnek tekintjük a zigótát. Pluripotens őssejt: csak embrionális sejtek és ivarsejtek képzésére alkalmas. Ilyen az embrionális-őssejt. Multipotens őssejt: nem képes ivarsejt létrehozására, de bármely más sejttípus kifejlődhet belőle. Ilyenek a szervezet szöveti őssejtjei. Unipotens őssejt: egyetlen sejttípust képes előállítani, de képes a megújulásra, ami megkülönbözteti a nem őssejt testi sejtektől (pl. izom-őssejtek). A vörösvértestek (eritrociták) A vörösvértestek emlősökben sejtmag nélküli, önálló mozgásra képtelen, középen homorú korong (bikonkáv) alakú sejtek. Számuk férfiakban 5 millió/mm 3, nőkben 4.5 millió/mm 3. Mennyiségüket befolyásolja a tengerszint feletti magasság is, pl. hosszabb magashegyi tartózkodás következtében számuk elérheti akár a 6-8 milliót is köbmilliliterenként. A vörösvértestek szárazanyagának 95 %-át a hemoglobin nevű fehérje tölti ki. A hemoglobin 4 alegységből felépülő, vörös színű, összetett fehérje. A négy alegység egy tetraéder csúcsainak megfelelően helyezkedik el. Minden alegység egy globin nevű fehérjerészből és egy hem nevű nem fehérje természetű részből áll. A hem 4 pirrol gyűrűből összekapcsolódott porfirinváz, melynek közepén Fe 2+ helyezkedik el. 6
7 A vörösvértestekben sejtmag, belső membránrendszer nincs, s így teljes tömegét a hemoglobin adja. Anyagcseréje minimális, mivel mitokondriumokat nem tartalmaz, a sejt csupán glikolízist folytat. A vörösvértestek feladata az oxigén és részben a széndioxid szállítása. Az oxigén a hem vas ionjához kötődik, miközben a fehérje harmadlagos és negyedleges szerkezete egyaránt megváltozik. A hemoglobin oxigénnel való telítettségének a mértékét elsősorban a közeg oxigén koncentrációja - s ezzel arányosan a parciális nyomása - határozza meg. A haemoglobin (folyamatos vonal) és a myoglobin (szaggatott vonal) szaturációja (oxigén telítettsége) a po 2 függvényében. A felső vastag vonal a tengerszinten mérhető alveoláris po 2 mellett észlelt szaturációt jelzi. A hemoglobin szaturációja az artériás vérben (95 Hgmm po 2) 97%, a vénás vérben (40 Hgmm po 2) 75% (jelentős tartalék). A hemoglobin fontos tulajdonsága, hogy oxigénaffinitása ph függő. Minél savasabb a vér, úgy csökken az oxigénkötődés erőssége, azaz alacsonyabb ph-n a hemoglobin molekulák kevésbé kötik az oxigént. Ez a jelenség biztosítja, hogy a működő szövetekben - ahol a keletkezett széndioxid savas kémhatást okoz - a hemoglobin könnyebben adja le az oxigént. A tüdőben fordított a helyzet, ahol a magas oxigén koncentráció - és magasabb ph miatt - a hemoglobin újra oxigénnel telítődik. A hemoglobin-molekula oxigénkötő-képességét az ún. oxigéntelítési görbével jellemezhetjük (szaturáció). A telítettség azt mutatja meg, hogy a hemoglobinmolekulák legnagyobb oxigénkötő-képességéhez viszonyítva hány százalékos az oxigénkötés. Ez a grafikon a vérben található oxigén koncentrációjának (illetve az azzal arányos úgynevezett parciális nyomásának, po2) függvényében ábrázolja a molekulák telítettségét. A három görbe három különböző kémhatásértéken mutatja a vér oxigénkötő-képességét. A szövetekben: a széndioxid a szövetekből a vérplazmába diffundál, a vérplazmában a széndioxid hidrát alakban van jelen CO 2.H 2O, onnan a vörösvértestekbe diffundál ahol egy enzim hatására szénsavvá alakul, a szénsav elbomlik H + és hidrokarbonát-ionra (HCO3 - ), a protonokat a hemoglobin - oxigén leadása mellett felveszi, a felesleges HCO3 - kidiffundál a vérplazmába, ott szállítódik, helyette a töltések egyensúlya miatt a sejt Cl - -t vesz fel. 7
8 A tüdőben megindul a vérplazmából a CO2 felszabadulása a tüdő légterébe, a vérplazmában a csökkenő mennyiségű CO2 pótlása a vörösvértest felől történik. A vörösvértestben mivel csökken a CO 2 ezért a szénsav elbomlik vízre és széndioxidra, ami kidiffundál. A szénsav H + - + HCO 3 = H 2CO 3 reakcióból pótlódik. A H + a hemoglobinhoz kötött H + -ból származik, így a hemoglobin újra oxigént vehet fel. A sejtben tehát fogy a HCO 3-, ezért a vérplazmából mennyisége Cl - cserével pótlódik. A CO2 molekulák továbbá a globin láncok N-terminálisához is kötődnek karboxil-csoportot alkotva. Ezen az úton jut a tüdőbe a CO 2 mintegy 20 %-a, ezenkívül a vérplazmában is oldódik 10% -, és hidrokarbonát-ionok formájában szállítódik. Ismert a hemoglobinon kívül egy másik oxigénkötő fehérje is, a mioglobin, amely az izmokban található. A mioglobin csupán egy polipeptidláncból és egy hemből álló fehérje. A két fehérjében az oxigén kötődés mechanizmusa hasonló, ugyanakkor a mioglobin alacsonyabb ph-n és alacsonyabb oxigén koncentráció esetén is köti az oxigént, hiszen feladata az oxigén raktározása. A vörösvértestek átlagos élettartalma 120 nap, keletkezésük, pusztulásuk folyamatos. A képzés szabályozott folyamat. A vörösvértestek képződését serkenti az oxigénhiány, a vérvesztés, ill. hormonálisan a vesében termelődő eritropoetin hormon, mely hatását a férfi nemi hormonok tovább fokozzák. A vörösvértestképzéshez szükséges még B12 vitamin, fólsav, cobalt és vas. Egy átlagos emberi szervezetnek naponta 1 mg vasra van szüksége, azonban várandós nők esetén ez akár meg is duplázódhat. Az emberi test kb. 4 g vasat képes raktározni a májban, a lépben, a vörös csontvelőben egy ferritin nevű fehérjéhez kötve. Sok vasat tartalmaz a tojás, a máj, a bab és a borsó. Az elöregedett sejteket a lép, a máj és a vörös csontvelő vonja ki a forgalomból. A sejtek hemoglobin tartalma először hemre és globinra bomlik, majd a hemből a vas transzferrinre és ferritinre kerülve újra felhasználódik, és a hem vasnélküli biliverdinné alakul, amely még a lépben, vízben oldhatatlan indirekt bilirubinná redukálódik, a hem (indirekt bilirubin) a májban vízben oldható direkt bilirubinná alakulva az epével és a vizelettel (urobilinogén formájában) kiválasztásra kerül. 8
9 A hemoglobin egyik közismert rendellenessége a sarlósejtes vérszegénység. A betegség lényege, hogy a globin egyik láncában az N-terminálistól számítva a hatodik helyen glutamin helyett valin található. A rendellenes vörösvértestek citoplazmájában oldott hemoglobin kicsapódik, megváltoztatva sejtek működését és az alakját. A beteg sejtek egyrészt már csak részben képesek az oxigén szállítására, másrészt sarlóalakúvá válnak, összecsapódnak, vérrögöket képeznek, melyeket az immunrendszer folyamatosan eltávolít. A hibás sejtek likvidálása miatt a vörösvértestszám lecsökken, ami vérszegénységhez vezet. A grafikonok alapján megállapítható: Sarlósejtes vérszegénységben szenvedő ember hemoglobinja kevésbé köti az oxigént, mint az egészséges emberé, de a fölvett oxigén egy részét a szövetekben képes leadni. CO-mérgezés esetén a hemoglobin telítettsége az artériás vérben csak kb. 50%-os, ugyanakkor a szövetekre jellemző viszonyok között a hemoglobin-molekulák alig adják le a szállított oxigént. Az emberi vércsoportok A vörösvértestek felszínét borító sejtköpenyben megtalálható glikoproteidek alapján az emberi populációban többféle vörösvértest típus fordul elő. Ennek alapján több mint 29 egymástól független vércsoportrendszert különböztetünk meg, azonban a vérátömlesztés szempontjából, ebből csupán kettőnek van jelentősége, ez az AB0-rendszer és az Rh-rendszer, melyek az emberszabású majmokban is előfordulnak. (ezenkívül MN, Langereis, Junior vércsoport, stb.). Az egyes vércsoportokon belül számos alcsoport állapítható meg, amelyeket számozással jelölnek. Az emberi vércsoportokat a 20. század elején Landsteiner fedezte fel, amiért később Nobel-díjat kapott. Ezek a molekulák tehát glikoproteidek, a vörösvértestek sejthártyájának felszínén találhatók meg, többnyire transzportfehérjék. Az ABO vércsoportrendszer A receptorok vércsoport antigének - elhelyezkedése és minősége alapján négy nagyobb csoportot különböztetünk meg. Az egyes típusokon belül még további altípusok ismertek pl. A1, A2, A3, A4, A5. Egy adott vércsoport vérplazmájában - az AB kivételével - a másik csoport vörösvértestei ellen termelődő ellenanyagok, antitestek vannak. Vércsoporttípus Receptor-típus Ellenanyag-típus A A B B B A AB AB nincs O nincs AB 9
10 Vérátömlesztésnél elsődlegesen csoportazonos vért kell használni, ha ez nem áll rendelkezésre, különösen kell vigyázni és betartani az alábbi szabályokat, mivel pl. ha egy A vércsoportú ember B vért kap, a vérplazmák keveredésével egymás vörösvértesteit kicsapják, ami súlyos, esetleg életveszélyes következményekkel járhat. vércsoporttípus kinek adhat kitől kaphat A A, AB A, O B B, AB B, O AB AB általános kapó O általános adó O A beadott vérkészítmények vérplazmamentesek, mivel azt előzőleg eltávolították és a vörösvértesteket fiziológiás sóoldatba vitték, így csak arra kell ügyelni, hogy a beadott sejtek ne csapódjanak ki. Rh-vércsoportrendszer A vércsoportrendszer nevét onnan kapta, hogy a Macacus Rhesus majomban fedezték fel. Itt kétféle vércsoport van aszerint, hogy az Rh-faktor (D-antigén) megtalálható-e vagy sem a vörösvértestek felületén. Az első esetben Rh+ a második esetben Rh - csoportról beszélünk. Rh ellenanyag eredendően nincs a vérplazmában, csak abban az esetben termelődik, ha egy Rh - ember Rh+ vért kap, hiszen az Rh+ vörösvértestek - az Rh faktor miatt - testidegen anyagként immunreakciót indítanak be. Vércsoporttípus receptortípus ellenanyagtípus Rh+ D-antigén nincs Rh - nincs nincs Vércsoporttípus kinek kitől kaphat adhat Rh+ Rh+ Rh+ Rh - Rh - Rh -, Rh+ Rh - Régebben súlyos gondokat okozott az Rh összeférhetetlenség problémája. Amikor egy Rh - nő Rh + gyereket szül, szülés közben a kétféle vér keveredésekor az anya vérében megindul az ellenanyag képződés. Ez az első terhesség alatt azért nem okoz problémát, mert az anyai és a magzati vér nem érintkezett egymással. Azonban ha a második gyerek is Rh +, az anya vérében már jelenlevő ellenanyag átjutva a méhlepényen kicsapja a magzat vörösvértesteit, annak életét súlyosan veszélyeztetve. A szülést követően 72 órán belül az anyának Rh+ ellenanyagot adva megakadályozható az immunreakció kialakulása. Az egyes vércsoportok gyakorisága Mo-n. 10
11 Emelt szintű érettségi feladatok A kötődés molekulája Az emberi szervezetben a légzési gázok szállításában alapvető szerepet játszik a hemoglobin molekulája. 1. Az alábbi állítások közül melyek igazak a hemoglobinra? Betűjeleiket írja az üres négyzetekbe! (3 pont) A) A vérplazma vörös színét adja. B) Összetett fehérje, melyben az oxigént nem a fehérjerész köti meg. C) Oxigént, szenet, nitrogént és vasat is tartalmaz. D) A szállított oxigént a mitokondriumban adja le. E) A lépben és a májban keletkezik. F) Sérüléskor szerepet játszik a fibrinszálak kicsapódásában. G) Globin része a riboszómák felszínén képződik. A hemoglobin-molekula oxigénkötő-képességét az ún. oxigéntelítési görbével jellemezhetjük. A telítettség azt mutatja meg, hogy a hemoglobinmolekulák legnagyobb oxigénkötő-képességéhez viszonyítva hány százalékos az oxigénkötés. Ez a grafikon a vérben található oxigén koncentrációjának (illetve az azzal arányos úgynevezett parciális nyomásának, po2) függvényében ábrázolja a molekulák telítettségét. A három görbe három különböző kémhatásértéken mutatja a vér oxigénkötő-képességét. 2. Melyik görbe melyik vérhez tartozik? Testvéna normál légzéskor: Testvéna visszatartott légzés után:. Aorta normál légzéskor: 3. A három telítési görbe alapján melyek igazak a következő állítások közül? (2 pont) A) A keringési rendszerben változik a hemoglobin oxigénkötő-képessége. B) A szövetekben keletkező szén-dioxid nem befolyásolja a hemoglobin oxigéntelítettségét. C) A légzés visszatartása elősegíti a vér által szállított oxigén leadását. D) A légzés visszatartása elősegíti a vér által szállított oxigén megkötését. E) A szövetekre jellemző körülmények között a hemoglobin-molekulák legnagyobb része leadja az általa szállított oxigénmolekulát. 11
12 A hemoglobin oxigéntelítési görbéje arra is alkalmas, hogy segítségével különböző kóros állapotokban jellemezzük a vér szállítási funkciójának megváltozásait. A következő diagramon normál helyzetben, CO-mérgezés, valamint sarlósejtes vérszegénység esetén felvett görbéket lát. 4. Hogyan változik meg a grafikonok alapján a hemoglobin oxigénkötő-képessége az ábrázolt kóros állapotokban? (2 pont) A) A sarlósejtes vérszegénység esetében a tüdőben (légköri oxigénnyomást feltételezve) a hemoglobin gyengébben köti az oxigént, mint a CO-mérgezés esetében. B) CO-mérgezés esetén a szövetekre jellemző viszonyok között a hemoglobinmolekulák alig adják le a szállított oxigént. C) CO-mérgezés esetén a tüdőt elhagyó vérben a hemoglobin-molekulák nem szállítanak oxigént. D) Sarlósejtes vérszegénységben szenvedő ember hemoglobinja kevésbé köti az oxigént, mint az egészséges emberé, de a fölvett oxigén egy részét a szövetekben képes leadni. E) Kezelés nélkül a sarlósejtes vérszegénységben szenvedők túlélési esélyei kisebbek, mint a CO-mérgezettekéi. Megoldás 1. B, C, G 2. Testvéna normál légzéskor: B Testvéna visszatartott légzés után: C Aorta normál légzéskor: A 3. A, C 4. B, D Az emberi vér A) A, Rh-pozitív vércsoportú vér B) B, Rh-negatív vércsoportú vér C) mindkettőre igaz D) egyikre sem igaz 1. Vérplazmájában vércsoport-antigének találhatók. 2. 0, Rh-negatív vércsoportú vérből származó vérsavó hatására kicsapódik. 3. Az ilyen vércsoportú anya első terhessége során Rh-összeférhetetlenség alakulhat ki. 4. Az ilyen vércsoportú anya második terhessége során Rh-összeférhetetlenség alakulhat ki. 5. Vörösvérsejtjeinek membránján az AB0 és az Rh-vércsoportrendszert tekintve összesen kétféle antigén található. 6. Vörösvérsejtjei szükség esetén AB, Rh-negatív személybe juttathatók. 12
13 Megoldás 1. D 2. C 3. D 4. B 5. A 6. B A vér és a véralvadás Kísérletelemzés Vérvizsgálat során fehér csempelapra egy vizsgálati személy véréből három cseppet helyezünk, majd a következő anyagokat adjuk hozzá: az I. számú csepphez A vércsoportú vérből származó vérszérumot, a II. számú csepphez B vércsoportú vérből származó vérszérumot, a III. számú csepphez 0 vércsoportú vérből származó vérszérumot. A vizsgálat eredményét a következő ábra szemlélteti: 1. Adja meg a vizsgálati személy vércsoportját!. 2. Sorolja fel, milyen vércsoportú egyén(ek)től szabad vérátömlesztést kapnia a kísérleti személynek sürgős esetben (ha más lehetőség nincs)! 3. Milyen vércsoportúak lehettek a vizsgálati személy szülei? (2 pont) A. 0 és AB B. 0 és A C. AB és AB D. A és A E. 0 és 0 Megoldás 1. B 2. B és 0 3. A, C 13
14 A vérlemezkék (trombociták) A vér legkisebb alakos elemei, számuk 300 000/mm 3. Nevük arra utal, hogy emlősökben szabálytalan alakú, sejtmag nélküli, apró sejttöredékek, így élettartalmuk 5-10 nap, igen rövid. A vörös csontvelőben keletkeznek úgy, hogy az őssejtekből differenciálódó óriássejtek (megakariocyta) sejtplazmájából hasadnak le. A véralvadásban játszanak szerepet. A véralvadás A keringési rendszer alapfeladata a szállítás, a különböző anyagok eljuttatása a test egyik pontjáról a másikra. Az elmozdulás igénye szükségessé teszi, hogy ennek funkcionális közege folyékony legyen. A vér és a nyirok zárt rendszerben áramlik, azonban előfordulhat, hogy a csőrendszer fala kisebb-nagyobb sérüléseket szenved, így a benne lévő folyadék eltávozhat. Ennek megakadályozására a rendszerben keringő folyadék kis részlete képes megszilárdulni, ami tömítést képezve elzárja a nyílást. E meglehetősen komplikált folyamatot véralvadásnak nevezzük. A véralvadást megelőzően az érfal, ill. szövetek kisebb sérüléseinél az alábbi folyamatok lépései játszódnak le. A sérült ér artériás részén az érfal reflexesen összehúzódik, csökkentve az átfolyó vér mennyiségét és nyomását. A károsodott szövetekből felszabaduló anyagok hatására a vérlemezkék nagymértékben aggregálódnak, létrehozva egy rögöt (fehér trombus), amely a nyílást részlegesen, esetleg teljesen elzárja. A képen a vérplazmában aggregálódó vérlemezkék láthatók. Amennyiben a fenti folyamatok nem elegendők a testfolyadékok elfolyásának a megakadályozására, megindul a véralvadás bonyolult, többlépcsős biokémiai láncreakciója (kaszkádrendszer: a résztvevő anyagok láncreakciószerűen egymást aktiválják). A kezdő lépést az váltja ki, hogy a sérülés helyén a vér érintkezésbe kerül az érfal külső sejtjeinek a membránjában elhelyezkedő szöveti faktornak (régen tromboplasztin) nevezett integráns membránfehérjével. A szöveti faktor nem található meg a vérrel közvetlenül érintkező sejtek (érbelhártya sejtek, fehérvérsejtek, vörösvérsejtek) membránjában. Ezért a vérben található VII. faktor csak az érsérülés helyén találkozik a szöveti faktorral, ez a találkozás indítja meg véralvadás láncreakcióját. A VII. faktor aktiválódásának eredményeképpen, közvetetten, más faktrorok X. - aktiválódásának köszönhetően, Ca 2+ jelenlétében a vérplazmában megtalálható inaktív protrombin aktív trombinná alakul. A protrombin a májban termelődik, előállításához K-vitamin szükséges, ezért a K-vitamin elengedhetetlen a normális véralvadáshoz, hiánya vérzékenységhez vezet. 14
15 A trombin egy enzim, amely az oldott fibrinogénből lehasít egy oligopeptidet, létrehozva a polimerizálódó fibrint. Az oldhatatlan fibrinpolimer térhálós szerkezetű, amelybe beletapadnak a vér alakos elemei. Az így kialakult kocsonyás képződményt vérlepénynek nevezzük, mely méretének növekedésével teljesen elzárja a nyílást. A vérzés csillapodásával a vérlepényen át, a nyomásviszonyok miatt, egy sárgás áttetsző folyadék szűrődik ki. Ez a vérszérum (vérsavó), amely fibrinogén mentes vérplazma. Az említett anyagokkal együtt összesen 13-féle összetevője van a véralvadásnak, amelyeket I-XIII római számokkal jelzett véralvadási faktoroknak nevezzünk. A véralvadás mechanizmusának öröklött hibája a vérzékenység, hemofília. Laboratóriumi körülmények között, a levett vérben, a Ca 2+ eltávolításával, megkötésével megakadályozható a véralvadás. Műtétek során a nemkívánatos alvadás megakadályozására, az egyes faktorok aktiválódását gátolják meg, ugyanis fiziológiás körülmények között a kalcium-ion megkötése nem járható út, mivel a vérplazma Ca 2+ koncentrációjának a csökkenése súlyos izomgörcsöket eredményez, ami fulladásos halált okozhat. A fehérvérsejtek A fehérvérsejtek - szemben a vér alakos elemeinek másik két csoportjával - sejtmaggal rendelkező, teljes értékű sejtek. Számuk a szervezet állapotától függően széles határok között változhat, általában 4000-10 000/mm 3, fertőzés, gyulladás esetén számuk jelentősen emelkedhet. A fehérvérsejtek az immunitásban játszanak szerepet, felépítésük és további szerepük alapján a sejteket 3 csoportba osztjuk. Granulociták Limfociták Monociták A granulociták Nevüket a sejtplazmában megtalálható nagymennyiségű szemcséről (granulum) kapták, melyek membránnal határolt hólyagok, lizoszómák. A granulociták amőboid mozgásra képesek, átlépnek a hajszálerek falán, a szövetek közötti határfelületekenn és a fertőzés irányába vándorolnak kemotaxissal. A kórokozókat bekebelezik kis falósejtek - és a sejtekben levő nagyszámú lizoszóma segítségével lebontják. Amikor a granulociták a kórokozókkal kapcsolatba kerülnek, belőlük is sok elpusztul. A fertőzött sebek körül keletkező genny az ilyenkor elhalt nagy tömegű granulocitától, kórokozótól és szétesett szövetelemektől származik. 15
16 Viszonylag kis méretük és fagocitáló képességük miatt mikrofágoknak is nevezzük őket. A granulociták minden típusa a vörös csontvelőben termelődik. A limfociták (nyiroksejtek) Elnevezésük onnan származik, hogy a sejtek képződése részben vagy egészben, ill. elhelyezkedésük a nyirokrendszerhez kapcsolható (nyirok = lympha). A sejteknek érési helyük és funkciójuk alapján két nagy csoportjuk van. 1. Nagy limfociták, természetes ölősejtek (NK). 2. Kis limfociták, melyeknek tobábbi 2 típusa ismert: B limfociták, melyek a vörös csontvelőben termelődnek és az ún. szerzett (adaptív) humorális immunválasz kialakításában vesznek részt. T limfociták, amelyek őssejtjei szintén a vörös csontvelőből származnak, azonban ezek még az embrionális fejlődés során kivándorolnak a tímuszba (csecsemőmirigy) és fejlődésüket érésüket - ott fejezik be. A T-sejtek az ún. szerzett sejtes, azaz celluláris immunválaszért felelősek. A vörös csontvelő és a tímusz ún. elsődleges nyirokszervek, az itt megért anigén felismerésére képes - limfociták a vér és a nyirokkeringés segítségével a másodlagos nyirokszervekbe kerülnek, melyek a lép, a nyirokcsomók, a mandulák és a szervezetben elszórt nyiroktüszők. A másodlagos nyirokszervekben az érett antigén felismerésére képes - nyiroksejtek készenlétben állnak és kapcsolatba lépnek a kórokozókkal, miáltal aktíválódnak, megindítják az immunválaszt. A monociták makrofágok antigénbemutató sejtek Nagyméretű, fagocitáló, vándorló sejtek, azonban ezeket a képességüket nem a vérben fejtik ki, hanem átlépve a hajszálerek falán a szövetekben makrofágokká alakulva végzik működésüket. Funkciójuk alapján hívjuk őket antigénbemutató sejteknek is, mivel bizonyos T-limfociták számára ők teszik lehetővé az idegen anyagok (antigének) felismerését. A makrofágok alapvetően fontos szerepet játszanak az immunválasz minden fázisában. A veleszületett immunrendszer elemeként legfontosabb feladatuk a kórokozók és apoptotikus sejtek azonnali felismerése, bekebelezése és feldolgozása. Antigén-prezentáló sejtként az adaptív immunválasz elindítói; képesek a T- és B- sejteket aktiválni. A granulocitákat és a makrofágokat szokták falósejteknek is nevezni. 16
17 Az immunitás A szervezet egységes működésének feltétele többek között az is, hogy a testbe bekerült idegen anyagokat, parazitákat, ill. a képződött tumorsejteket felismerje és szükség esetén eltávolítsa, megsemmisítse. Ezt a fontos feladatot rendkívül sokféle típusú sejt bonyolult együttműködése révén létrejövő immunrendszer látja el. A fenti értelemben immunrendszer nem alakult ki gerinctelenekben, hanem csupán néhány sejtféleség (testüregi sejtek) rendelkezik megfelelő felismerő és fagocitáló képességgel. Ezek a sejtek funkcionális kapcsolatban nem állnak egymással, munkamegosztás nincs közöttük. Az ilyen sejtek mivel egyféleképpen reagálnak az idegen anyagokkal szemben, ún. nem specifikus immunválaszt alakítanak ki. Immunrendszerről csak gerincesektől kezdve beszélhetünk, ahol az immunsejtek sokfélesége miatt kialakul a specifikus immunválasz, amely a különböző antigénekkel szemben eltérő védekezést jelent. Az immunrendszer működésének az előfeltétele, hogy felismerje a szervezet saját anyagait, sejtjeit. Az azonosítás folyamata az embrionális korban történik, a kialakuló immunrendszer minden olyan makromolekulát, sejtet sajátnak fog később tekinteni, amellyel ebben az időszakban találkozik. A sejtek felismerése a sejtköpenyben levő fehérjeszénhidrát láncok alapján történik, melyek az adott szervezetre specifikusak, genetikailag meghatározottak. Ezeknek a molekuláknak a csoportját képezik az ún. MHC struktúrák (Major Histocompatibility Complex, fő szövetösszeférhetőségi komplex), melyek az immunsejtek működésének az alapját képező saját - nem saját felismerését teszik lehetővé. E molekuláknak alapvetően két csoportját különböztetjük meg; az MHC I minden sejten megtalálható, az MHC II főleg az immunsejteken fordul elő. A már megismert anyagokat az immunrendszer eltűri, tolerálja, azonban azokkal az objektumokkal szemben, amelyeket az immunrendszer nem ismer fel, megindul az immunválasz. A sejtfelismerésen túl feladatuk az antigének megkötése és bemutatása. Az immunválaszt kiváltó anyagokat összefoglalóan antigéneknek nevezzük. Amennyiben az antigén másik szervezetből származik heteroantigénről, ha a saját szervezetből származik autoantigénről beszélünk. Az autoantigénnel szemben ún. autoimmunfolyamat indul be, amely kedvező, ha a saját anyagok valamilyen oknál fogva rendellenesen jönnek létre, pl. daganatos sejtek esetén. Abban az esetben, ha az immunreakció normális anyagokkal szemben indul meg, a folyamat kóros és különböző autoimmun-betegségeket eredményez, mint pl. az I. típusú cukorbetegség, a sclerozis multiplex, gluténérzékenység, a Basedow-kór, egyes ízületi gyulladások, vérlemezke hiányos vérzékenység stb.. 17
18 A heteroantigéneket a következőképpen lehet csoportosítani. Vírusok burokfehérjéi. Baktériumok, egysejtű kórokozók sejtfelszíni molekulái. Baktériumok, gombák citoplazmatikus toxinjai, melyek kikerülve a sejtekből válnak antigénné. Szervezetidegen makromolekulák, elsősorban fehérjék, szénhidrátok. A táplálkozás során mikor a fehérjék lebomlás nélkül kerülnek a szervezetbe, jellegzetes immunválasz - allergia indulhat be (lisztérzékenység). Szervátültetésnél a szervezetbe került idegen sejtek felszíni molekulái. Az ún. transzplantációs antigének miatt a beültetett szerv általában kilökődik, amit úgy próbálnak lassítani vagy megakadályozni, hogy a befogadó szervezet immunrendszerének működését gyógyszeresen korlátozzák. Vérátömlesztésnél az alakos elemek - elsősorban a vörösvértestek - felületén található ún. vércsoport antigének, amelyek az említett vércsoportok kialakításáért felelősek. Az immunválasz fajtái Az immunválasz lehet: I. nem specifikus (veleszületett vagy természetes) az antigén fajtájától függetlenül hasonlóan játszódik le. II. specifikus (adaptív vagy szerzett) és Mindkét esetben lehet: a különböző vegyületekhez kötött humorális és az igen sokféle immunsejttel kapcsolatos celluláris immunválasz. I. A nem specifikus immunválasz a) A nem specifikus humorális immunválaszt különféle vegyületek alakítják ki. A lizozim a légző és emésztőrendszeri váladékokban bontja a baktériumok sejtfalát. Az interferonokat (citokinek egy csoportja) a vírussal fertőzött sejtek bocsátják ki. A még egészséges sejtek megkötik, bennük olyan enzimek képződését váltják ki, amelyek akkor keletkeznek, mikor bekövetkezik a fertőzés. Ezek az enzimek pl. bontják a vírus mrns-t, gátolják a fehérje szintézist. 18
19 Komplementrendszer. Ezek a főként máj által termelt fehérjék a vérplazmában keringő inaktív enzimek, amelyek felbontják az idegen, ill. a megtámadott saját sejteket (pl. kilyukasztják és növelik a sejthártya áteresztőképességét). Láncreakcióban aktiválják egymást (1-9-ig). A kezdő lépés az antigén-antitest komplex felismerésén alapul. b) A nem specifikus sejtes védekezésben a szervezet fagocitái - mikrofágok és a makrofágok és a természetes ölősejtek - vesznek részt. A falósejtek bekebelezik az antigéneket és lizoszómáikban lebontják, az NK sejtek sejtfalat feloldó enzimjeikkel (perforinok, granzimek) a sejtfalon lyukakat fúrnak, ami ozmotikus sejthalállal végződik, és/vagy a sejtekbe programozott természetes sejthalál (apoptózis) beindításával, fejtik ki védő hatásukat. A veleszületett immunrendszer sejtjei vagy olyan molekuláris mintázatokat ismernek fel, amelyek mikrobák felszínén jelennek meg, de a saját sejtekre nem jellemzőek, vagy az antigénekhez kapcsolódott antitestek bizonyos jellemző részeit azonosítják. A vérben keringő és a szövetekbe vándorló sejtek a szervezet egészséges sejtjeinek felszínén meglévő MHC-I-et ismerik fel. Amennyiben a sejten kevés vagy nincs MHC-I molekula, beindul az immunválasz, melynek eredményeképpen az antigén megsemmisül. A szervezetet fenyegető fertőzések és a sejtek daganatos elfajulása az MHC-I hiányát okozza, ami főleg az NK-sejtek révén kiküszöbölésüket jelenti. Az NK-sejtek elsősorban a sejtfelszíni MHC-I struktúrát ismerik fel, amely egy tiltó jelet vált ki az NKsejtekből, megakadályozva a saját sejtek megölését, ezért a saját MHC-I elvesztése/hiánya, módosulása az NKsejtek ölő- (citotoxikus) mechanizmusát indítja be. Az NK-sejtek éppúgy idegennek tekintik a megváltozott saját, például vírusok által megfertőzött sejteket, mint bizonyos patogéneket. II. A specifikus vagy adaptív vagy szerzett immunválasz A specifikus immunválasz kialakításáért a limfociták felelősek. A B-limfociták a humorális, a T-limfociták a celluláris immunfolyamatokat bonyolítják le. Az antigén felismerésében alapvető szerepük van a már említett MHC molekuláknak. A makrofágok molekuláris mintázataik alapján, ill. az MHC I hiánya miatt felismerik, bekebelezik, majd részben lebontják az antigéneket, valamilyen jellemző részletüket kijutatják a sejthártya felszínére, pontosan az MHC struktúrákkal együtt. Ennek a komplexnek a felismerése aktiválja az immunrendszer többi sejtjeit. Ezért nevezhetjük bátran a makrofágokat ún. antigénbemutató sejteknek. 19
20 A B-limfociták a vörös csontvelőben érnek be, mely érés során a sejtek sejthártyáján antigénreceptorok jelennek meg, melyek megegyeznek azzal az ellenanyaggal (antitest), melyet az illető sejtpopuláció elő tud állítani. Az érett B-limfociták a vérrel és a nyirokkal elszállítódnak a másodlagos nyirokszervekbe, mint pl. a nyirokcsomókba. Itt találkoznak az antigénekkel, melyeket megkötve (antigénantitest komplementaritása) aktiválódnak. Az aktiválódott sejtek a segítő (helper) T- limfociták hatására osztódásba kezdenek. Az aktivált B-limfociták kétféle sejtpopulációt hoznak létre: 1. plazmasejtekké alakulnak, melyek nagy mennyiségben állítanak elő ellenanyagot, ill. 2. hosszú életű memóriasejtté differenciálódnak, melyek egy későbbi fertőzés során gyors, azonnali immunválaszt tesznek lehetővé. A nem aktiválódott sejtek rövidesen elpusztulnak (apoptózis). Az antitestek (ellenanyagok, immunoglobulinok) Az antitestek molekulái Y alakúak, két azonos könnyű és két azonos nehéz láncból épülnek fel, melyeket diszulfid-hidak tartanak egybe. Mind a könnyű, mind a nehéz láncokban vannak állandó és változékony aminosavsorrendű szakaszok. Az állandó szakaszok határozzák meg, hogy az antitest a vérplazmába kerül, vagy a plazmasejt membránján marad, vagy fagocitáló sejtek felületéhez tapad. A variábilis szakaszok, amelyek az Y két ágának végein találhatók, felelősek a specifikus antigénhez való kötődésért. Szervezetünk kb. 10 9 különböző antitest előállítására képes. Ezt az óriási mennyiségű információt néhány száz DNS szakasz véletlenszerű újrarendeződése kódolja. Az antitest: A testnedvekben szabadon keringve hozzákötődhet a neki megfelelő antigénhez, kicsapva azt. Az antigénhez kötődve mozgósítja a komplementrendszert (az antitest molekulán komplement kötőhely van), amely tönkreteszi az antitesttel megjelölt sejtet. Az antigénhez kötődve fagocitózisra készteti a falósejteket. Tehát a B-limfociták az antigént a felszínükön található receptorként működő antitestekkel ismerik fel. A B-limfocita érése során az antitestek változékony szakaszának kb. egymilliárd variációjából kiválaszt egyet, ezt kiteszi a sejthártyájára. Majd még az érés során érintkeznek a magzati korban felismert szervezet saját anyagaival, és amelyik B-limfocita kapcsolódni képes valamelyikkel, az apoptózissal elpusztul (klónszelekció). Az érett sejtekből kb. 10000 db. keletkezik, melyek ugyanazt a Ig-t képesek előállítani. Szervezetünkben kb. 10 7 sejtcsalád ún. klón létezik. Ez elegendő az összes 20
21 idegen felismerésére. Így csak olyan B-sejt kerül ki a keringésbe, amely a saját anyagokkal nem lép reakcióba, csak idegennel. Az érett sejtek a nyirokcsomókban az antigén kapcsolódására aktiválódnak és intenzív osztódásba kezdenek. Az aktíválódott B-limfociták osztódását a helper T-sejtek által termelt citokinek fokozzák. A T-limfociták őssejtjei a vörös csontvelőben fejlődnek, majd a sejtek a vérárammal a Thymusba csecsemőmirigybe - kerülnek, ahol befejezik érésüket. A tímusz mérete és aktivitása az életkorral folyamatosan csökken, és a pubertás idejére gyakorlatilag kimutathatatlanná válik. Ennek ellenére a T-sejtek érése bár kisebb mértékben de a felnőttkorban is zajlik. Feltételezések szerint felnőtt korban azért sincs szükség nagymértékű T-sejt érésre, illetve új T-sejtek kialakulására, mert a memória T-sejtek élettartama nagyon hosszú (akár a 20 évet is meghaladhatja), ezért az élet előrehaladtával felhalmozódnak. A T-sejtek érésük során megismerkednek a szervezet saját anyagaival mielőtt a keringésbe kerülnek. A csecsemőmirigyben eltöltött időszakot csak azok a T-sejtek "élik túl", amelyek képesek az MCH-molekulák felismerésére, miáltal képesek a saját-idegen megkülönböztetésére klónszelekció -, továbbá ekkor jönnek létre a sejtek felszínén az idegen antigének felismerésére alkalmas TCR molekulák. A Tc sejt receptora (TCR), igen sokféle szerkezetű lehet. Genetikai mechanizmusok biztosítják, hogy minél többféle variációban jöjjön létre, mivel egy adott sejtnek csak egyféle TCR-je van. A sokféle T- sejtek receptoraik közül előbbutóbb illeszkedni tud majd a prezentált antigénnel. Ezek a bekötődött T sejtek a kötődés hatására aktiválódnak, azaz osztódnak és így számbelileg felszaporodnak. Az ellenanyagok termeléséért felelős B-limfociták és a sejtes immunitást hordozó T-sejtek eltérően ismerik fel az antigéneket. Az antitestek, azaz a B-sejtek felszíni antigénreceptorai az eredeti antigén térszerkezetét érzékelik, azaz a baktérium sejtfalán található molekulák minden változás nélkül maguk az antigének. A T-limfociták a makrofágok által feldarabolt és "bemutatott" peptideket ismerik fel, méghozzá a bemutató sejt MHC molekuláinak kíséretében. Más szóval, a T sejtek egy módosított ("saját nyelvükre lefordított") formában képesek csak az antigén felismerésére. Az érett T-limfociták a másodlagos nyirokszervekben aktiválódnak, itt lépnek kölcsönhatásba az antigénekkel, majd erős osztódásba kezdenek. A T-limfociták tehát kizárólag a makrofágok (APC) által feldarabolt és "bemutatott" antigéneket ismerik fel az MHC molekulákhoz kapcsoltan a T-sejt receptorok (TCR) segítségével. 21
22 Az aktiválódott T-sejtek többféle sejtpopulációt hoznak létre. A segítő (helper) sejtek (Th) szabályozóanyagokat ún. citokineket termelnek, amelyek osztódásra késztetik a már aktiválódott B-limfocitákat, makrofágokat, és egyéb T- sejteket. A citokinek felelősek többek között a gyulladás és a láz kialakulásáért. A citotoxikus T-sejtek (Tc) a célsejt membránjára egy perforin nevű fehérjét (toxint) juttatnak sejtkontaktus -, amely beépülve a membránba lyukat képez, melyen keresztül kifolyik a megtámadott sejt citoplazmája. A memória T-sejtek (Tm) hosszúideig élnek és tartós védettséget biztosítanak. Az elnyomó, szupresszor T-sejtek (Ts) visszaállítják a fertőzés előtti állapotot, úgy, hogy gátolják az immunsejtek osztódását. Immunizálás Immunizálás a fertőző betegségek megelőzésére, leküzdésére alkalmazott eljárás, melynek több formája ismert, lehet aktív v. passzív, természetes, ill. mesterséges. Az aktív immunizálás hátterében az immunmemória jelensége áll, mely a specifikus immunválasz során létrejött T és B memóriasejteknek köszönhető. A memóriasejtek hosszúéletű limfociták, melyek megtalálhatók egyrészt az elsődleges nyirokszervekben, másrészt a periférián, a szövetekben, másodlagos nyirokszervekben, keringési rendszerben. Egy korábban már megismert antigén ismételt megjelenésekor intenzív osztódásba kezdenek és létrehozzák a különféle végrehajtó B és T sejteket, melyek gyorsan lebonyolítják az immunválaszt. Mesterséges aktív, ha a kórokozó egy jellemző darabját juttatjuk be a szervezetbe, ezt az immunrendszer megjegyzi, ill. ellenanyagot termel vele szemben, és ha legközelebb találkozik vele, elpusztítja. Ezt a védőoltást gyakran kísérheti enyhe betegség, láz, ami az immunrendszer működésének köszönhető. Ilyen pl. az influenza, hepatitis elleni oltás. Természetes aktív immunizáláson esünk át, mikor természetes úton megfertőződünk, és az immunrendszerünk leküzdi a betegséget. Passzív mesterséges, ha más állatból kivont ellenanyagot juttatunk a szervezetbe, pl. tetanus. 22
23 Passzív természetes immunizálás, pl. az anyatejjel megkapott ellenanyag révén történik a csecsemőkorban. A gyulladás lényege, mechanizmusa és tünetei A gyulladás a szervezetnek a különféle okok által kiváltott helyi szövetkárosodásra adott válaszreakciója. Célja a szövetkárosodások okainak és következményeinek felszámolása. Kiváltó okai lehetnek: Kórokozók. Mechanikai, vegyi, hő hatás. Sugárzás. Tünetei: Duzzanat Vörösség Meleg Fájdalom Fehérvérsejtszám emelkedés Ellenanyag termelés Láz Formái Valódi gyulladás kórokozótól. Steril gyulladás szövetszéteséstől. Gyulladás mechanizmusa Sejtek, szövetek esnek szét, gyulladásos tüneteket kiváltó vegyületek szabadulnak fel a hízósejtekből (hisztamin, szerotonin) amelyek o fokozzák az erek áteresztőképességét, szövetnedv felszaporodását, o tágítják az ereket, növelik a gyulladt területek hőmérsékletét. Helper T-sejtekből citokinek szabadulnak fel, melyek szabályozzák az értónust, fokozzák a citotoxikus T-sejtek osztódását, valamint a falósejtek migrációját. Falósejtek vándorolnak a fertőzött gócok felé (kemotaxis). A széteső szövetekből felszabaduló vegyületek a szabad idegvégződéseket, ingerlik, kiváltják a fájdalmat. Immunanyagok hatására kialakulhat a láz. A lázat az adaptív immunválasz során a T- helper sejtek által termelt citokinek alakítják ki. A magasabb testhőmérséklet kedvez az immunfolyamatoknak, ugyanakkor a patogének szaporodása szempontjából kedvezőtlen (lásd még köztiagy jegyzet). Allergia Allergia az a jelenség, amikor a szervezet immunrendszere kórosan reagál általában ártalmatlan anyagokra (allergénekre). Az allergia korunk civilizációs betegsége. Leggyakoribb allergének a poratka ürüléke, különböző pollenek, élelmiszerek, ill. annak összetevői, pl. földimogyoró, tejtermékek, tojás, glutén, egyes rovarok csípése, egyes gyógyszerek. 23
24 Az allergiás tünetek attól függően alakulnak ki, hogy az allergén a szervezet melyik részével érintkezett. Így a pollenek okozta szénanátha szem- és orrtüneteket - többek között orrfolyást, szemviszketést, könnyezést, torokirritációt, orrdugulást - vált ki. Allergiás kontakt dermatitisz (bőrgyulladás, melyet a bőr és az allergén - pl. nikkel - érintkezése vált ki) esetén bőrvörösség, hámlás, viszketés alakulhat ki azon a ponton, ahol a bőr és az allergén érintkezett. rovarcsípéssel szembeni allergia esetén csalánkiütés (viszkető hólyagok és bőrvörösödés) jelentkezhet, élelmiszerek összetevőivel szembeni allergia emésztőrendszeri tünetekkel jár, pl. gluténérzékenység. A nagyon súlyos allergiás reakciót anafilaxiás sokknak nevezzük; ennek során kiterjedt bőrvörösödés, légzési nehézség, jelentős vérnyomásesés, végső stádiumban pedig eszméletvesztés, ill. halál is bekövetkezhet. Az allergiás megbetegedések száma folyamatosan emelkedik. Ebben nagy szerepet játszanak egyrészt környezeti, másrészt genetikai tényezők. A növekedő környezetszennyezésnek köszönhetően az emberi környezetben egyre több allergén anyag halmozódik fel, ami jelentősen növeli az allergiás megbetegedések kockázatát. Ilyenek pl. a szennyezett levegőben található nehézfémek, dieselkorom, fokozódó pollenkoncentráció, ózon, természetes vizekben szintén a különféle nehézfémsók (ólom, kadmium, higany stb.) az élelmiszerekben található színezékek, tartósítószerek, és egyéb adalékanyagok. Összefoglalás Az immunrendszer a szervezet védelmét szolgálja a baktériumokkal, vírusokkal, gombákkal, parazitákkal és a szervezet saját tumoros sejtjeivel szemben. Az immunrendszer a mikroorganizmusok, tumorsejtek jellegzetes molekuláit, antigénjeit ismeri fel. Antigén minden olyan anyag, melyet az immunrendszer felismer, s amelyre az immunrendszer reagál. Az immunszervek Elsődleges központi - nyirokszervek csontvelő, tímusz - a limfociták érésének színtere, itt jön létre a csak a limfocitákra jellemző antigénfelismerő receptorok nagyfokú sokfélesége, a sejtek itt érnek meg. Másodlagos vagy perifériás nyirokszervek nyirokcsomók, lép - a kórokozók lehetséges behatolási kapuinak megfelelően helyezkednek el a szervezetben. A limfociták a perifériás nyirokszervekben találkoznak a vér és nyirokkeringés révén oda jutó kórokozókkal, illetőleg azok jellegzetes molekuláival, itt aktiválódnak. A természetes vagy veleszületett vagy nem specifikus immunitás A fertőző ágensekkel szembeni védelem első vonalát képezi a szervezetben. A szervezet külső és belső határain a bőr és a nyálkahártyák fontos szerepet töltenek be. A bőrfelszín savas ph értéke, a gyomor sósavtermelése, a könnyben, a nyálban megtalálható lizozim enzim, az emberi szervezetben található normál baktériumflóra, mely sejtjei közel tízszer annyian találhatók meg szervezetünkben, mint az eukaritóta sejtek. 24
25 A komplement rendszer elsősorban a baktériumok okozta fertőzések elleni védekezésben játszik lényeges szerepet. A komplement-rendszer tagjai vérben oldott fehérjék, melyek egymást aktiválják, mint a meglökött dominó sor tagjai. 1. A kaszkád végén azoknak a sejteknek a membránjában, amelyeknek felszínén a komplement rendszer aktiválódik, olyan fehérje-komplex keletkezik, amely ezt átfúrva, a sejtek feloldásához, pusztulásához vezethet. 2. A komplement aktiválódás a gyulladás keletkezésében is igen fontos szerepet játszik. 3. Egy harmadik védekezési mechanizmus az, hogy a komplement fehérjék a kórokozók felszínét bevonva elősegítik a baktériumok fagocitózisát, vagyis a falósejtekbe való bekebelezésüket és elölésüket. A makrofágok és a granulociták bekebelezik, majd elpusztítják a kórokozókat, kialakítva a természetes sejtes immunválaszt. A természetes sejtes immunitás fontos elemei még a természetes ölő sejtek (natural killer vagy NK sejtek), a hízósejtek is. A közelmúltban vált ismertté, hogy az idegsejtek dendritjeire emlékeztető nyúlványokkal rendelkező dendritikus sejtek igen fontos szerepe a természetes és adaptív immunitás összehangolásában. A szervezetünk határfelületei mentén elhelyezkedő éretlen dendritikus sejtek az immunrendszer őrszemeinek tekinthetők. Felszínükön mintázatfelismerő receptorokkal képesek érzékelni a többféle fertőző ágensre közösen jellemző molekuláris mintázatokat, mint pl. a bakteriális lipopoliszacharidok és peptidoglikánok jelenlétét. Amennyiben veszélyt (mikrobiális molekuláris mintázatot) érzékelnek receptoraikkal, elvándorolnak a legközelebbi másodlagos nyirokszervbe, ahol a szerzett/adaptív immunválasz sejtes elemeit riadóztatják. A szerzett vagy adaptív immunitás A szerzett immunitás életünk során fokozatosan alakul ki, és részben a T limfocitákhoz kötött celluláris (sejtes), részben a B limfociták által az antitestekhez kötött humorális immunitáson alapul. A központi immunszervekből a perifériára kikerült érett limfociták már rendelkeznek egyedi antigénfelismerő receptorral. Egy adott limfocita csak egyféle szerkezetű és specificitású receptorral rendelkezik, és egy adott specifitású receptorral rendelkező sejtből csak néhány ezer van jelen a szervezetben. A limfociták folyamatos vándorlása teszi lehetővé, hogy fertőzés esetén a megfelelő receptorral rendelkező sejt valamely perifériás nyirokszerv területén találkozzék az antigénnel. Az így, klónszelekcióval kiválasztott sejt aktiválódik, és gyors egymást követő mitózisok révén azonos specifitású sejtek egész kolóniáját hozza létre, melyek képesek a kórokozókat elpusztítani vagy eltávolítani. Egyidejűleg azonos specifitású receptorral rendelkező memóriasejtek is létrejönnek, melyek révén egy ismételt fertőzés esetén gyorsabb, hatékonyabb immunválasz jöhet létre. Tekintettel arra, hogy a megfelelő receptorral rendelkező limfocita és az antigén találkozásához, a limfociták aktiválódásához, osztódásához és differenciálódásához néhány nap szükséges, ezért szemben a természetes immunitással, a szerzett immunitás nem azonnal, hanem csak 1-2 hét után válik teljessé. T-sejt felismerés és antigén bemutatás A T-limfociták elsősorban a fehérje természetű antigének felismerésére szakosodtak. Antigén felismerő receptoraik sokfélék, de közvetlenül nem képesek kapcsolatba lépni a fehérje típusú antigénekkel, és a felismerés csak antigénbemutató (prezentáló) sejtek (APS) közreműködésével jöhet létre. 25
26 Az APS-ek tevékenységének lépései: az antigén felvétele, az antigén sejten belüli átalakítása és lebontása enzimatikus hasítások segítségével, a képződött kisebb nagyobb fehérje szakaszok sejtfelszínre szállítása MHC molekulák közvetítésével. Vírussal fertőzött APS-ekben a sejtfelszínen vírus eredetű peptidek jelennek meg, amit az APS-tel kölcsönhatásba kerülő T-sejtek idegenkén ismernek fel. A specifikus antigén eredetű peptidek felismerését követően a T- limfociták felszaporodnak, majd különböző funkciójú végrehajtó sejtekké alakulnak. Az ölő képességgel rendelkező citotoxikus T-limfociták képesek elpusztítani a felismert sejtet, míg a segítő T-limfociták olyan faktorokat (citokineket) választanak ki, amelyek fokozzák a B-limfociták ellenanyag termelő képességét és az ölő T-limfociták sejtpusztító hatását is. A B-sejtek, a humorális immunválasz A B-sejteket a sejtmembránjukon található immunoglobulin fehérjék alapján lehet megkülönböztetni a többi fehérvérsejttől, amely az antigén felismerését és megkötését szolgálja. A B-sejtek érésük során tanulják meg azt a képességet, hogy a saját fehérjéket és sejteket megkülönböztessék a nem saját struktúráktól. Az éretlen B-sejteken jelenik meg először az érett sejtekre is jellemző receptor, amely felismerheti a saját környezetében jelenlevő sejteket és fehérjéket is. A sajátot felismerő éretlen sejtek veszélyesek a szervezet számára, hiszen megtámadhatják a szervezet saját anyagát is. Ezek a sejtek nem juthatnak ki a csontvelőből, és saját-felismerő képességük pusztulásukhoz vezet (apoptózis). A csontvelőt elhagyó, érett B-sejtek a keringésbe jutnak, és betelepítik a különféle perifériás nyirokszerveket: a lépet és a nyirokcsomókat. Az érett B-sejtek antigénnel való találkozása a perifériás nyirokszervekben történik. A B-sejtek fejlődése az egész élet során folyik, az antigénnel nem találkozó sejtek egy idő után elpusztulnak, s helyükbe újak lépnek. 26
27 Az antigén felismerését követően a sejt aktiválódik, majd szaporodik és ellenanyag termelő plazmasejtté alakul. Az egy adott antigént felismerő B-sejtből kialakuló utódsejtek (sejt klón) valamennyi sejtje azonos specifitású antigén-felismerő receptorral rendelkezik, majd ezek plazmasejtté való fejlődésük után ugyanilyen specifitású ellenanyagot termelnek. A sejtaktiválódás eredményeként nemcsak plazmasejtek, hanem emlékező, un. memória-sejtek is keletkeznek. Ezek készenlétben várják az antigén újabb megjelenését, amelyre gyors és hatékony ellenanyagválasszal reagálnak. A memória sejtek egy része hosszú életű plazmasejt. A kis mennyiségben folyamatosan jelenlévő ellenanyagok biztosítják a védelmet azokkal a kórokozókkal szemben, amelyekkel a szervezet már egyszer találkozott. Az ellenanyagok többféleképpen semmisítik meg az antigént, például vírusok felszínére kötődve megakadályozzák a sejtmembránhoz való kötődését, elősegítik baktériumok feloldását, illetve az antigén-ellenanyag komplexek makrofágok és mikrofágok által történő bekebelezését. Véralkotók Emelt szintű gyakorlófeladatok Jellemezze a vér három alkotóját, a vérplazmát, a vörösvérsejteket és a vérlemezkéket az alábbi táblázat értelemszerű kitöltésével! Egy betűjel sehova nem illik (kakukktojás). A. Hormont szállít. B. Részt vesz a szén-dioxid szállításában. C. A véralvadásban szerepet játszó enzimet tartalmaz. D. A vörös csontvelőben képződik. E. Vastartalmú oxigénkötő fehérje van benne. F. Színtelen vagy halványsárga. G. Membránján az Rh vércsoport antigénjeit tartalmazhatja. H. Anti-A és anti-b antitesteket tartalmazhat. I. Fagocitózisra képes. 27