ایمونولوژی

ایمونولوژی ،مطالعه ی سیستم ایمنی و شاخه ی بسیار مهمی از علوم پزشکی و زیستی است.

سیستم ایمنی بدن ما را از طریق خطوط دفاعی مختلف در برابر عفونت محافظت می کند.

اگر سیستم ایمنی بدن آنطور که باید عمل نکند ، می تواند منجر به بیماری هایی مانند بیماری های خود ایمنی ، آلرژی و سرطان شود.

هم چنین اکنون مشخص شده است که پاسخ های ایمنی به ایجاد بسیاری از اختلالات شایع که ایمونولوژی در نظر گرفته نمی شوند نیز کمک می کند ، از جمله اختلالات متابولیک ، قلبی عروقی و عصبی مانند آلزایمر.
سیستم ایمنی بدن :
سیستم ایمنی بدن ، سیستمی پیچیده از ساختار ها و فرآیند هاست که سبب محافظت از بدن در برابر بیماری ها می شود.

اجزای مولکولی و سلولی سیستم ایمنی را تشکیل می دهند.

عملکرد این اجزاء به مکانیسم های غیر اختصاصی ، مکانیسم های ذاتی یک ارگانیسم و واکنش های پاسخ دهنده، که با عوامل بیماری زای خاص سازگار هستند ، تقسیم بندی می شود.

ایمونولوژی بنیادی یا کلاسیک شامل مطالعه اجزای سازنده سیستم ایمنی ذاتی و سازگار است.
۱) ایمنی ذاتی اولین خط دفاعی و غیر اختصاصی بدن است که در برابر تمام پاتوژن های بالقوه یکسان عمل می کند، بدون اهمیت اینکه با هم تفاوت دارند.

ایمنی ذاتی شامل سد های دفاعی ( مانند پوست، بزاق) و سلول ها ( مانند ماکروفاژ ها، نوتروفیل ها، بازوفیل ها، ماست سل ها) می باشد.

این اجزا آماده ی حمله به جزء خارجی و محافظت از ارگانیسم در روز های اول از عفونت می شود.

این امر برای پاکسازی عامل بیماری زا کافی است ، اما در موارد دیگر، خط دوم دفاعی وارد عمل می شود.
۲) ایمنی اکتسابی دومین خط دفاعی است که شامل ایجاد حافظه در مقابل عفونت ها می شود ، بنابراین می تواند پاسخ تقویت شده خاص را به پاتوژن یا ماده خارجی ایجاد کند.

ایمنی اکتسابی شامل ایمونوگلوبولین (آنتی بادی) هایی است که سبب ایجاد ویژگی اختصاصیت و خاطره می شود.

اجزای سیستم ایمنی اکتسابی توسط قطعاتی از میکروارگانیسم به نام آنتی ژن، تحریک می شوند.

زمانی که آنتی ژن ها توسط سلول های ارائه دهنده آنتی ژن به لنفوسیت ها معرفی می شوند، لنفوسیت ها سلول هایT و سلول های B را تولید می کنند.

به طور کلی 5 ایزوتیپ از مولکول های ایمونوگلوبولین وجود دارند که شامل IgG,IgM,IgD,IgA و IgE هستند.

IgG ایزوتوپ اصلی حاضر در سرم است.

IgA نقش مهمی در غشاهای موکوسی داشته و IgM ایزوتوپی است که سبب بروز پاسخ اولیه به آنتی ژن خارجی می شود.

مولکول های IgD به عنوان رسپتور های سطح سلول عمل کرده و IgE نقش مهمی در محافظت از بدن در برابر عفونت های انگلی و حساسیت های شدید دارد.
لنفوسیت های خون محیطی از 90-70 درصد سلول T و 10-5 درصد سلول B و 10-1 درصد سلول های کشنده طبیعی (NK Cells) تشکیل شده اند.

تمام این سلول ها از سلول های بنیادی در مغز استخوان نشات می گیرند.

زیر مجموعه های لنفوسیت ها توسط بیان مارکر های سطحی خود به نام آنتی ژن های CD تعریف می شوند.

سلول های T توسط مارکر های سطح سلولی به نام+CD3 همراه با زیر مجموعه های کمکی (Th) به نام های +CD3 و +CD4 طبقه بندی می شوند. سلول های+B، CD19 و سلول های کشنده طبیعی +CD16 و +CD56 هستند.
سلول های T نابالغ از مغز استخوان تولید شده و در هنگام حرکت در طول غده تیموس نوزاد بالغ می شود.

سلول هایT بالغ، قطعات / پپتید های آنتی ژنی را زمانی شناسایی می کنند که به آن ها توسط مولکول های MHC (کلاس 1 و 2) متصل شوند.
مولکول های MHC بدن را قادر به شناسایی و تمیز دادن سلول های خودی از غیر خودی می کنند.

MHC کلاس 1 در سطح همه سلول های نوکلئوتیدی بیان شده در حالی که MHC کلاس2 فقط در سطح سلول های APC بیان می شوند.
زمانی که اجزای سیستم ایمنی به طور کامل تکامل نیافته است و یا کنترل آن به هم می خورد، اختلالات ابتدایی ایمنی (PID) به وجود می آید.

با اینکه این اختلالات بیشتر در دوره کودکی رخ داده اما می تواند در هر سنی ایجاد شود.
رایج ترین PID آن هایی هستند که از کمبود ایمونوگلوبولین ها ( IgG،IgA و یا IgM) ایجاد می شوند.

نقص ایمنی و ایمونولوژی بالینی :

نقص ایمنی شامل مشکلاتی در سیستم ایمنی بدن است که توانایی ایجاد دفاع مناسب را مختل می کند که تقریبا همیشه با عفونت های شدیدی همراه هستند.

دو نوع نقص ایمنی وجود دارد :

۱) نقص ایمنی اولیه، معمولا از بدو تولد وجود دارد، به طور کلی ارثی است و نسبتا نادر است.

3) نقص ایمنی ثانویه، که عموما در اواخر عمر و ممکن است به دنبال عفونت ایجاد شود. همانطور که در ایدز پس از عفونت HIV اتفاق می افتد.
بیماری های خود ایمن زمانی اتفاق می افتند که سیستم ایمنی فرد به بدن خود فرد حمله می کند.

سیستم ایمنی افرادی که از بیماری های خود ایمنی رنج می برند، قابلیت تشخیص مولکول های “خودی” را از مولکول های “غریبه یا غیر خودی” ندارد. ایمونولوژی، تست های آزمایشگاهی متعددی را برای شناسایی بیماری های خود ایمن فراهم نموده است.

بیماری های خود ایمن ممکن است به صورت بیماری های خود ایمن “اولیه” توصیف شوند، مانند دیابت نوع ۱، که ممکن است از بدو تولد یا دوران نوزادی بروز کند، یا بیماری های خود ایمن “ثانویه”، که دیرتر در طول زندگی و بسته به فاکتور های مختلف بروز می کنند.

Rheumatoid arthritis و Multiple sclerosis به این گروه تعلق دارند.

همچنین، بیماری های خود ایمن بسته به محل اثرشان نیز می توانند گروه بندی شوند، مانند Crohn’s Disease که دستگاه ادراری را تحت تاثیر قرار داده، یا (systemic lupus erythematosus (SLE که بر روی سیستم عصبی تاثیر می گذارد.
آسم یک بیماری ضعیف کننده و گاهی کشنده است. این بیماری معمولا زمانی رخ می دهد که سیستم ایمنی به ذرات تنفسی از هوا واکنش می دهد و می تواند سبب ضخیم شدن راه های هوایی بیماران در طول زمان شود.
کهیر زمانی ایجاد می شود که ماست‌سل ها در اپی درم فعال می شوند.

در بیماران با کهیر مزمن ،بسیار نادر است که یک آلرژن شناسایی شود. مدیریت این بیماری توسط آنتی هیستامین های خوراکی است.
تورم رگ های لنفاوی حالتی است که می تواند هر قسمتی از بدن مانند زبان، دستگاه تناسلی و دست ها و پاها را تحت تاثیر قرار دهد. علت معمول این مشکل، فعالیت ماست سل ها در قسمت عمقی پوست است.

آنافیلاکسی :

آنافیلاکسی واکنشی است که به عنوان عامل تهدید کننده زندگی محسوب می شود.

ویژگی های بالینی معرف این حالت شامل انسداد راه های تنفسی و فشار خون پایین است.

دیگر علائم نیز شامل کهیر، تورم رگ ها، درد غیر طبیعی در شکم، حالت تهوع و اسهال می باشد.

سرطان :

سرطان به معنی رشد و تکثیر غیرطبیعی و کنترل نشده سلول هاست و توسط مجموعه ای از ویژگی ها مشخص می شود که یکی از آن ها، ظرفیت سلول های سرطانی برای جلوگیری از تخریب ایمنی است.

با آگاهی از اینکه فرار از سیستم ایمنی بدن می تواند در بروز سرطان نقش داشته باشد ، محققان برای غلبه بر سرطان به دستکاری سیستم ایمنی روی آورده اند (Immunotherapy).

ایمونوتراپی سرطان چیست ؟

ایمونوتراپی سرطان به منظور تحریک قدرت ذاتی سیستم ایمنی بدن برای مبارزه با بافت سرطانی است.

از دیگر کاربرد های دانش ایمونولوژیک در برابر سرطان می توان به استفاده از آنتی بادی های مونوکلونال (پروتئین هایی که به دنبال پروتئین هدف خاصی به نام آنتی ژن هستند و مستقیماً به آن متصل می شوند ، اشاره کرد.
پیوند‌ها شامل انتقال سلول ها ، بافت ها یا اندام ها از یک اهدا کننده به گیرنده است.

رایج ترین مانع برای پیوندها، تشخیص سیستم ایمنی بدن اعضای خارجی پیوندی است.

واکسن ها :

واکسن ها عواملی هستند که به بدن می آموزند که پاتوژن های مضر مانند باکتری ها ، ویروس ها و انگل ها خود را بشناسد و در برابر آن ها از خود دفاع کند.

واکسن ها حاوی یک عنصر بی خطر از عامل عفونی هستند که سیستم ایمنی بدن را تحریک می کنند تا با تولید آنتی بادی شروع به واکنش کند.

سلول های پاسخگو به واکسن هم به منظور تولید آنتی بادی های خاص عامل تحریک کننده و هم برای تشکیل “سلول های خاطره” تکثیر می شوند.

با برخورد مجدد با عامل عفونی برای بار دوم ، این سلول های خاطره به سرعت قادر به مقابله با عامل تهدید کننده به وسیله ی تولید مقادیر کافی آنتی بادی هستند.

عوامل بیماری زا در داخل بدن در نهایت از بین می روند و در نتیجه عفونت بیشتر را خنثی می کنند. چندین بیماری عفونی از جمله آبله ، سرخک ، اوریون ، سرخجه ، دیفتری ، کزاز ، سیاه سرفه ، سل و فلج اطفال به دلیل کاربرد موفق واکسن ها دیگر در اروپا مشکل حاد محسوب نمی شوند.

تکنیک های آزمایشگاهی در ایمونولوژی

تکنیک‌های آزمایشگاهی مختلفی وجود دارد که بر استفاده از آنتی‌بادی‌ها برای بررسی اجزای میکروارگانیسم‌ها یا دیگر انواع سلول‌ها و تشخیص یک سلول یا نوع ارگانیسم از دیگری تکیه دارد.
فلوسایتومتری ابزای قدرتمند است که پارامتر های متعددی را در سلول ها بررسی می کند. جمعیت های سلولی می توانند توسط ترکیبی از آنتی ژن ها هم در سطح و هم داخل سلول ها را شناسایی کند.

تعداد زیادی از کاربرد های مهم شامل ایمونوفنوتایپ، اندازه گیری تولید سایتوکاین داخل سلولی، تکثیر سلولی، ارزیابی زنده ماندن سلول توسط ایمونولوژیست ها انجام می شود.

جدا کردن سلول ها بر اساس فلوسایتومتری به منظور جداسازی سلول ها به جمعیت های مورد نظر است.

الکتروفورز (ایمونولوژی) :

الکتروفورز تکنیکی است که در آن اجزای پروتئینی یا کربوهیدراتی میکروارگانیسم ها را می توان بر اساس مهاجرت آنها از طریق یک تکیه گاه ژل تحت تأثیر محرک الکتریسیته جدا کرد.

بسته به ترکیب ژل، جداسازی می تواند بر اساس بار اجزا یا اندازه آن ها باشد. هنگامی که اجزا از هم جدا شدند، می توان آن ها را از نظر ایمونولوژیکی تشخیص داد. این کاربرد، ایمونوالکتروفورز نامیده می شود.
ایمونوالکتروفورز را می توان در آزمایشگاه ایمونولوژی بالینی به منظور تشخیص بیماری، به ویژه آن هایی که ترکیب ایمونوگلوبولین مایعات بدن را تغییر می دهند، استفاده کرد.
یکی از نمونه‌های تکنیک ایمونوالکتروفورتیک که با میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود، به نام وسترن بلات شناخته می‌شود.

پروتئین هایی که بر روی نوع خاصی از ساپورت ژل جدا شده اند می توانند به صورت الکتریکی به یک غشاء خاص منتقل شوند.

استفاده از آنتی بادی باعث اتصال آنتی بادی و آنتی ژن مربوطه می شود.

سپس، یک آنتی بادی تولید شده به آنتی بادی اولیه اضافه می شود. آنتی بادی ثانویه به آنتی بادی اولیه متصل می شود.

در نهایت، آنتی بادی ثانویه را می توان طوری ساخت که یک پروب به انتهای آزاد آنتی بادی متصل شود.

یک واکنش شیمیایی باعث ایجاد تغییر رنگ در پروب می شود. بنابراین، آنتی بادی اولیه متصل شده با ایجاد یک نوار تیره بر روی غشای پشتیبان حاوی پروتئین‌های جدا شده از طریق الکتروفورز مشاهده می‌شود.

برای اطمینان از واقعی بودن این واکنش می توان از کنترل های مختلفی استفاده کرد.
واکنش مشابهی را می توان برای تشخیص آنتی ژن در بخش هایی از مواد بیولوژیکی استفاده کرد که به عنوان ایمونوهیستوشیمی شناخته می شود. بخش ها را می توان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی یا میکروسکوپ نوری بررسی کرد.

اتصال بین آنتی ژن و آنتی بادی را می توان در ایمونوهیستوشیمی میکروسکوپ نوری با قرار گرفتن نمونه در معرض گرما افزایش دادکه معمولا از مایکروویو استفاده می شود.
یکی دیگر از روش های ایمونولوژی آزمایشگاهی که به خوبی تثبیت شده است، ELISA است.

در روش الایزا آنتی ژن به یک تکیه گاه جامد اضافه می شود. آنتی بادی بر روی ساپورت ژل جاری می شود.

هنگامی که یک آنتی بادی یک آنتی ژن مربوطه را تشخیص می دهد، اتصال آن دو اتفاق می افتد.

سپس یک آنتی بادی ایجاد شده علیه آنتی بادی اولیه اعمال می شود و اتصال آنتی بادی ثانویه به مولکول اولیه اتفاق می افتد.

در نهایت، یک سوبسترا به بخش آزاد آنتی بادی ثانویه متصل می شود و اتصال را می توان به عنوان یک واکنش رنگی مشاهده کرد.

به طور معمول، آزمایش الایزا با استفاده از یک صفحه پلاستیکی حاوی بسیاری از چاه های کوچک انجام می شود.

این اجازه می دهد تا حداکثر ۱۰۰ نمونه در یک آزمایش بررسی شود. الایزا می تواند وجود آنتی ژن را در مایعاتی مانند سرم بیمار آشکار کند.
ماهیت آنتی بادی می تواند در تکنیک های ایمونولوژیکی آزمایشگاهی مهم باشد.

آنتی‌بادی‌هایی مانند آنتی‌بادی‌هایی که در خرگوش یا بز هستند، ماهیت پلی کلونال دارند. یعنی یک ناحیه آنتی ژنیک خاص را تشخیص می دهند. فرآیند تولید آنتی بادی مونوکلونال می تواند شناسایی آنتی ژنی را بسیار خاص تر کند و تجزیه و تحلیل ایمونولوژیک را متحول کرده است.
آنتی بادی های مونوکلونال علیه یک محل آنتی ژنی هدف قرار می گیرند.

علاوه بر این، مقادیر زیادی از این نوع آنتی بادی می تواند ساخته شود. آنتی بادی های مونوکلونال در آزمایشگاه ایمونولوژی بالینی به عنوان کمکی برای تشخیص بیماری ها و تشخیص وجود اجزای خارجی یا غیر طبیعی در خون بسیار مفید هستند.