אנו בריאים רוב ימות השנה אף על פי שאנו מוקפים במיקרואורגניזמים גורמי מחלות רבים (כמו חיידקים ונגיפים). דבר זה נובע ממערכות הגנה משני סוגים:
מערך הגנה מולד (או טבעי) ומערך הגנה נרכש. מערך ההגנה המולד בנוי ממחסומים פיסיקליים וכימיים כגון העור, נוזלי הקיבה, ההפרשות הריריות, הריסים ברקמות הריריות והאנזימים ההידרוליטיים (אנזימים הידרוליטיים מזרזים פירוק חומרים על ידי החדרה של מולקולת מים). מחסומים אלה קיימים מלכתחילה, ואינם מופעלים על ידי גורמי מחלה. הם מוצגים באיור 1.1.
איור 1.1 מחסומים נגד פולשים זרים; הם מהווים מכשול לחדירה של רוב המיקרואורגניזמים לתוך הגוף.
על אף מחסומים אלה פולשים רבים מצליחים לעתים לחדור לגוף. הם עושים זאת, בדרך כלל, דרך פצעים פתוחים או על ידי התקשרות לרקמות ריריות (בדרכי הנשימה, המין והשתן) וחדירה לתוכן. לדוגמה, לעתים חיידקי coli .E פתוגניים (מעוררי מחלה) נקשרים למולקולות על קרום התא של תאי האפיתל שבדרכי השתן (ראה איור 2.1), אינם נשטפים, מתרבים וגורמים לדלקת*[1]
איור 1.2: צילום במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (Microscope Electron Scanning)
של חיידקי coli .E (הדומים למקלות קטנים) נצמדים לקרום התא של תאי אפיתל.
הקווים המפותלים שנראים בצילום הם בליטות שתפקידן להגדיל את שטח פני הספיגה בתא.
באדיבות גב' Fujita .K , אוניברסיטת Juntendo, יפן.
מערך ההגנה המולד מכיל גם תאים בולעניים (תאים פגוציטיים*[2] ). תאים אלה מסוגלים לבלוע גופים זרים ולעכלם. גילוים של תאים אלה הוא סיפור היסטורי מעניין.
בשנת 1882 הבחין א' מצ'ניקוף *[3] ( Metchnikoff .E ), כי כאשר נועצים קוץ בגופו השקוף של זחל כוכב-ים, נמשכים אל הקוץ תאים בולעניים.
מצ'ניקוף הניח כי תפקידם של תאים אלה הוא להרחיק גופים זרים מן הגוף על ידי בליעתם. מאחר שבתגובות דלקתיות באדם מופיעים תאים דומים לאלה שהוא ראה בכוכב- הים, הניח מצ'ניקוף כי תאים כאלה מגנים על בני אדם מפני גורמי מחלה. כיום אנו יודעים, כי תאים בולעניים אמנם מהווים חלק ממערך ההגנה של הגוף מפני גורמי מחלה.
מנגנון הבליעה של גופים זרים על ידי תאים פגוציטיים
בדם מצויים שני סוגים עיקריים של תאים בולעניים: נויטרופילים ומונוציטים. שניהם משתייכים לאוכלוסית תאי הדם הלבנים. המונוציטים עוברים מהדם לרקמות, ושם הם משנים את צורתם והופכים למקרופגים (תאים זללנים גדולים); גם נויטרופילים עוברים מהדם לרקמות, אך הם אינם משתנים באופיים. באיור שלפניך ניתן לראות צילום תא מקרופג של עכבר. "הגירת" המקרופגים מוגברת בתגובה לפציעה או דלקת*[4]
איור 1.3: תמונה של מקרופג של עכבר מבעד למיקרוסקופ אלקטרונים סורק. קרום התא מכיל בליטות (המכונות באנגלית villi) שמגדילות את שטח הפנים.
באדיבות ד"ר ש' קבילי, האוניברסיטה העברית, ירושלים.
בקטע הוידאו שלפניך ניתן לראות "הגירת" תאי דם לבנים מכלי הדם אל מקום הדלקת.
אחרי הצפייה בקטע דון עם חבריך בשאלה: מאין תא הדם הלבן "יודע" היכן נמצא אזור הדלקת, לדעתך?
"תאבונם" של המקרופגים משמש גם לניקוי הגוף משברי תאים, מפסולת שנוצרה והופרשה מתאים שונים בגוף ומתאי דם אדומים זקנים*[5].
כיום, בעזרת שימוש בשיטות מחקר שונות, כולל תצפיות במיקרוסקופ אלקטרונים, ניתן להראות, כי תהליך הפגוציטוזה מורכב ממספר שלבים. רצף השלבים מתואר באופן סכמטי באיור שלפנינו:
איור 1.4: מקרופג בפעולה:
1. מקרופג מתקרב לחיידקים.
2. נוצר קשר בין החיידק לקרום התא.
3. החיידק מוקף על ידי שלוחות של התא הפגוציטי.
4. השלוחות מתאחות ונוצרת בועית, שמכילה את החיידק.
5. אברונים*[6] הנקראים ליזוזומים ומכילים אנזימים הידרוליטיים
מתקרבים לבועית ומתאחים אתה.
6. תהליך הפגוציטוזה הושלם*[7].
דון עם חבריך על תיכנון של מערכת יעילה להתגוננות בפני גורמי מחלה. מהם המרכיבים שחייבים להיות במערכת ומהם עקרונות הפעולה נגד גורמי המחלות
ממערך ההגנה הנרכש (מנגנון ההגנה הספציפי):
מנגנון זה מבוסס על פעילותה של מערכת החיסון ([8]*immune system). באיור שלפניך ניתן לראות, כי פעילותה של מערכת החיסון מוגברת כתוצאה מפלישה חוזרת של אותו אנטיגן. אם כן, חשיפה לאנטיגן מעוררת זיכרון חיסוני ספציפי לאנטיגן זה, אך לא לאנטיגנים אחרים. תודות לזיכרון החיסוני אנו מוגנים בפני הישנותן של מחלות.
איור 1.5: מאפייני תגובת חיסון תקינה של בעל חיים נגד אנטיגן.
תפקוד תקין של מערכת החיסון הכרחי לקיום האורגניזם. תקלה חמורה בתפקוד זה – כמו זאת המתבטאת במחלת האיידס ([9]*AIDS ) – גורמת בסופו של דבר למוות.
במחלה זו נגיף (וירוס) האיידס, המכונה [10]*HIV, תוקף קבוצה מוגדרת של תאים במערכת החיסון; ובהמשך המחלה, לאחר שורה של תהליכים, קורס תפקודה של מערכת החיסון.
מקרה אחר המבליט את חשיבות המערכת הוא חסר מולד של מערכת חיסון. ילדים שנולדים עם חסר כזה נאלצים לגדול בתנאי הגנה מלאכותיים. הם ידועים כ"ילדי בועה", ותוחלת החיים שלהם קצרה.
איור 1.6 מתאר באופן סכמטי תגובת חיסון תקינה המופעלת בתגובה לחדירה חוזרת של אותו פתוגן (גורם מחלה).
באיור 1.6 רואים כי:
א. חדירה ראשונה של גורם זר אלים גורמת מחלה ומפעילה את מערכת החיסון. מערכת החיסון מגיבה נגד הגורם האלים בקצב ובעצמה חלשים יחסית. תגובה זו נקראת תגובת חיסון ראשונית. עם הזמן נעלמים סימני המחלה, והחולה מחלים בדרך כלל.
ב. מערכת החיסון מגיבה לחדירה שנייה של אותו גורם במהירות גדולה יותר ובעצמה רבה יותר בהשוואה לתגובה הראשונית. תגובה זו של מערכת החיסון נקראת תגובת חיסון שניונית.
היכולת להגיב בתגובת חיסון שניונית לפלישה חוזרת של גורם זר אלים נקראת זיכרון חיסוני. יכולת זאת היא אחת התכונות החשובות והייחודיות של מערך ההגנה הנרכש. הזיכרון החיסוני הוא ספציפי. חדירה של פולש זר מסוים מעוררת תגובת חיסון, המכוונת נגדו בלבד ומותירה זיכרון חיסוני ספציפי.
מערכת החיסון מגלה ספציפיות ביכולת זיהוי של מיליארדי צורות שונות של מולקולות. משום כך היא מעוררת שאלות חשובות ומעניינות במיוחד, ונזכיר שתיים מהן: מהו המנגנון המאפשר תגובה ספציפית למיליארדי צורות מולקולריות שונות? ומהו המנגנון המונע פעולה של תגובה זו נגד מרכיבים עצמיים? בהמשך נשיב על שאלות אלה.
חסינות מפני מחלות מושגת באמצעות שני סוגים של מנגנונים: מנגנון מולד (טבעי), שפעילותו בלתי ספציפית, ובבסיסו עומדים לדוגמה העור, הרקמות הריריות, אנזימים הידרוליטיים ותאים בולעניים. מנגנון נרכש, שפעילותו ספציפית, ובבסיסו עומדים תאים ומולקולות של מערכת החיסון.
אחד התפקידים של מערכת החיסון הוא תנגודת בפני מחלות זיהומיות. בקטע ההרחבה נסקור בקצרה שניים מהגורמים העיקריים למחלות זיהומיות: חיידקים ונגיפים
[1]דלקת – תגובה מקומית להרס רקמה, כתוצאה מפלישה של חיידקים, חשיפה לחומרים כימיים,
פגיעות מכניות, מכות חום או קור (כוויות) וכו'. סימניה החיצוניים הם אודם, נפיחות וחום. הללו
נגרמים כתוצאה מהתרחבות של כלי דם, הצטברות של תאי דם לבנים וחומרים המופרשים על ידם.
[2] תאים פגוציטיים = phago (יוונית) = זללן; cyto (יוונית) = תא. לפיכך phagocyte = תא זולל
[3] איליה מצ'ניקוף (1916-1845) נולד ברוסיה. עסק באמבריולוגיה, אנטומיה משווה, פתולוגיה, בקטריולוגיה ואימונולוגיה. זכה בפרס נובל לרפואה בשנת 1908 על גילוי התאים הבולעניים ועל הצעת התאוריה המסבירה את תפקידם בגוף.
[4] דלקת- תגובה מקומית להרס רקמה, כתוצאה מפלישה של חיידקים, חשיפה
לחומרים כימיים, פגיעות מכניות, מכות חום או קור (כוויות) וכו'. סימניה
החיצוניים הם אודם, נפיחות וחום. הללו נגרמים כתוצאה מהתרחבות של כלי דם,
הצטברות של תאי דם לבנים וחומרים המופרשים על ידם.
כאמור, המונוציטים עוברים מהדם לרקמות, ושם הם משנים את צורתם והופכים
למקרופגים (תאים זללנים גדולים).
[5] תאי דם אדומים זקנים- מזוהים על ידי המקרופגים כגופים זרים בגלל שינויים שחלו במבנה הסוכרים שלהם.
[6] אברונים- התא מוקף בקרום חיצוני, ומכיל גם קרומים פנימיים (שאינם קשורים לקרום התא). קרומים
אלה סוגרים ומפרידים אזורים ייחודיים בתא משאר הציטופלזמה. קרומים אלה תוחמים אוסף
של מבנים תת-תאיים, הידועים בשם אברונים. האברון הגדול ביותר בתא הוא הגרעין.
[7] תהליך הפגוציטוזה הושלם – יש לשים לב לכך שהקולטנים על קרום התא של המקרופג אינם מבחינים בין פתוגנים שונים, משום שהקולטנים קושרים מולקולות בעלות מבנה דומה באורגניזמים שונים; כלומר, הקישור הוא בלתי ספציפי. וזאת בניגוד לתגובה של לימפוציטים ונוגדנים, הנקשרים רק לדטרמיננטות אנטיגניות הספציפיות להם. לא חל שינוי במספר המקרופגים שהיו לפני הפגוציטוזה ואחריה. וזאת בניגוד לתגובה של לימפוציטים שכן מתרבים כתוצאה מהפעלה על ידי אנטיגן. עיכולו והריסתו של חיידק מותנים בכך, שהליזוזומים (אברונים המכילים אנזימי עיכול) יתאחו עם הבועית שבה נמצא החיידק. לפניך דוגמה לכך, שאם התנאי הזה אינו מתקיים לא תתרחש פגוציטוזה: חיידקים מסוימים כמו tuberculosis Mycobacterium, הפתוגנים הגורמים לשחפת, נבלעים על ידי מקרופגים. למרות זאת הם שורדים ואף מתרבים בתוכם. זאת על ידי עיכוב התהליך שבו הליזוזומים מתאחים עם הפגוזום (הבועית שבה נמצאים החיידקים). בבעלי חיים ירודים הפגוציטים הם מנגנון ההגנה העיקרי מפני פולשים מבחוץ. בחולייתנים, לעומת זאת, קיימים שני מערכי הגנה שמאפשרים להם לשרוד ולהתפתח בעולם העוין: מערך ההגנה המולד ומערך ההגנה הנרכש.
[8] immunis (לטינית) = חופשי מנטל. אנשים שהצליחו להתגבר על מחלה מידבקת היו מוגנים מנטל
המחלה, ולא חלו בה פעם נוספת. במקור ציין המונח immunis אנשים ששוחררו מנטל של מסים.
[9] AIDS – acquired immune deficiency syndrome
[10] HIV – human immunodeficiency virus
