Pengantar (feb 19).docx

BAGAIMANA SISTEM IMUN BEKERJA? PENGANTAR Imunologi adalah subjek yang sulit karena beberapa alasan. Pertama, ada banyak detail, dan terkadang detail ini menghalangi pemahaman konsep. Untuk mengatasi masalah ini, kami akan berkonsentrasi pada gambaran besarnya. Akan mudah bagi Anda untuk menemukan detail di tempat lain. Kesulitan lain dalam mempelajari imunologi adalah bahwa ada pengecualian untuk setiap aturan. Ahli imunologi menyukai pengecualian ini, karena mereka memberikan petunjuk tentang bagaimana fungsi sistem kekebalan tubuh. Tapi untuk saat ini, kami hanya akan mempelajari aturannya. Oh, tentu, kami akan menemukan pengecualian dari waktu ke waktu, tetapi kami tidak akan membahasnya. Tujuan kami adalah untuk memeriksa sistem kekebalan tubuh, yang dilucuti sampai esensinya. Kesulitan ketiga dalam mempelajari imunologi adalah bahwa pengetahuan kita tentang sistem kekebalan masih berkembang. Seperti yang akan Anda lihat, ada banyak pertanyaan yang tidak terjawab, dan beberapa hal yang tampaknya benar hari ini akan terbukti salah besok. Saya akan mencoba memberi Anda perasaan tentang bagaimana keadaan sekarang, dan dari waktu ke waktu saya akan membahas spekulasi imunologi apa yang mungkin benar. Tetapi perlu diingat bahwa meskipun saya akan mencoba untuk terus terang dengan Anda, beberapa hal yang saya akan katakan akan berubah di masa depan mungkin bahkan pada saat Anda membaca ini! Meskipun ketiga fitur ini membuat belajar imunologi sulit, saya pikir alasan utama imunologi menjadi subjek yang sulit adalah bahwa sistem kekebalan "upaya tim" yang melibatkan banyak pemain yang berinteraksi satu sama lain. Bayangkan Anda sedang menonton pertandingan sepak bola di TV, dan kamera terisolasi pada satu pemain, katakanlah, ujung yang ketat. Anda melihat dia berlari dengan kecepatan penuh ke lapangan, dan kemudian berhenti. Sepertinya tidak masuk akal. Namun kemudian, Anda melihat permainan yang sama di layar lebar, dan sekarang Anda mengerti. Ujung kecil itu membawa dua bek bersamanya turun ke lapangan, meninggalkan berlari kembali untuk menangkap umpan dan berlari untuk mengoper. Sistem kekebalan tubuh sangat mirip dengan tim sepak bola. Itu adalah jaringan pemain yang bekerja sama untuk menyelesaikan sesuatu, dan fokus pada satu pemain tidak masuk akal. Anda membutuhkan tampilan keseluruhan. Itulah tujuan dari kuliah pertama ini, yang bisa Anda sebut "turbo imunologi." Di sini, saya akan mengajak

Anda melakukan tur singkat tentang sistem kekebalan tubuh, sehingga Anda bisa merasakan bagaimana semuanya cocok. Kemudian dalam ceramah berikutnya, kami akan kembali dan melihat lebih dekat pada masing-masing pemain dan interaksinya. HAMBATAN FISIK Garis pertahanan pertama kami terdiri dari beberapa hambatan fisik, dan untuk menyebabkan masalah nyata, virus, bakteri, parasit, dan jamur harus menembus perisai ini. Meskipun kita cenderung menganggap kulit kita sebagai penghalang utama, area yang tertutup oleh kulit kita hanya sekitar 2 meter persegi. Sebaliknya, area yang ditutupi oleh selaput lendir yang melapisi saluran pencernaan, pernapasan, dan reproduksi kita berukuran sekitar 400 meter persegi - area seluas dua lapangan tenis. Poin utama di sini adalah bahwa ada perimeter besar yang harus dipertahankan. SISTEM IMUN BAWAAN Setiap kelainan yang menembus hambatan fisik kulit atau mukosa disambut oleh sistem kekebalan tubuh bawaan - garis pertahanan kedua kami. Ahli imunologi menyebut sistem ini "bawaan" karena merupakan pertahanan yang tampaknya dimiliki semua hewan secara alami. Memang, beberapa senjata sistem kekebalan tubuh bawaan telah ada selama lebih dari 500 juta tahun. Biarkan saya memberi Anda sebuah contoh bagaimana sistem bawaan yang menakjubkan ini bekerja. Bayangkan Anda keluar dari bak pemandian air panas, dan saat Anda melangkah keluar, Anda menginjak serpihan besar di jempol kaki Anda. Pada serpihan itu ada banyak bakteri, dan dalam beberapa jam Anda akan melihat

bahwa daerah di sekitar jempol

berwarna merah dan bengkak. Ini adalah indikasi bahwa sistem kekebalan tubuh bawaan Anda telah melakukan perlindungan pertama. Jaringan menjelajahi pita sel darah putih yang melindungi Anda dari serangan. Bagi kami, jaringan terlihat cukup solid karena luka sangat besar. Untuk sebuah sel, jaringan terlihat seperti spons dengan lubang di mana sel-sel individual dapat bergerak bebas. Salah satu sel pelindung yang ditempatkan di jaringan adalah sistem kekebalan tubuh bawaan yang paling terkenal dari semuanya: makrofag. Jika ada bakteri, makrofag adalah sel terakhir yang ingin dilihat setelah perjalanan luka tersebut. Berikut ini adalah mikrograf elektron yang menunjukkan makrofag untuk membunuh bakteri.

Anda akan melihat bahwa makrofag ini tidak hanya menunggu sampai membunuh bakteri, murni karena kebetulan. Tidak, makrofag ini sebenarnya telah merasakan keberadaan bakteri, dan sedang mengulurkan "kaki" untuk meraihnya. Tetapi bagaimana makrofag tahu bahwa ada bakteri di luar sana? Jawabannya adalah makrofag memiliki antena (reseptor) di permukaannya yang disetel untuk mengenali karakteristik "molekul berbahaya" dari penyerbu mikroba umum. Sebagai contoh, selaput yang mengelilingi bakteri terdiri dari lemak dan karbohidrat tertentu yang biasanya tidak ditemukan dalam tubuh manusia. Beberapa molekul asing ini mewakili sinyal “temukan saya dan makan saya” untuk makrofag. Dan ketika makrofag mendeteksi molekul bahaya, mereka mulai merangkak ke arah mikroba yang memancarkan molekul-molekul ini. Ketika bertemu bakteri, makrofag pertama kali menelannya dalam kantong (vesikel) yang disebut fagosom. Vesikel yang mengandung bakteri kemudian diambil di dalam makrofag, di mana ia bergabung dengan vesikel lain yang disebut lisosom. Lisosom mengandung bahan kimia dan enzim yang kuat yang dapat menghancurkan bakteri. Faktanya, agen-agen ini sangat merusak sehingga mereka akan membunuh makrofag itu sendiri jika mereka dilepaskan di dalamnya. Itu sebabnya mereka disimpan dalam vesikel. Menggunakan strategi pintar ini, makrofag dapat menghancurkan penyerbu tanpa "menembak dirinya sendiri di kaki." Seluruh proses ini disebut fagositosis, dan rangkaian foto ini menunjukkan bagaimana hal itu terjadi.

Infeksi bakteri dari luar. Makrofag sudah ada sejak lama. Faktanya, teknik menelan yang digunakan makrofag hanyalah penyempurnaan dari strategi yang digunakan amuba untuk memberi makan diri mereka sendiri - dan amuba telah berkeliaran di Bumi selama sekitar 2,5 miliar tahun. Jadi

mengapa makhluk ini disebut makrofag? "Makro," tentu saja, berarti besar - dan makrofag adalah sel besar. "Phage" berasal dari kata Yunani yang berarti "makan." Jadi makrofag adalah pemakan besar. Bahkan, selain untuk bertahan melawan penjajah, makrofag berfungsi sebagai pengumpul sampah. Itu akan memakan apa saja. Ahli imunologi dapat memanfaatkan nafsu makan ini dengan memberi makan makrofag besi. Kemudian, menggunakan magnet kecil, mereka dapat memisahkan makrofag dari sel-sel lain dalam campuran sel. Sangat! Dari mana datangnya makrofag? Makrofag dan semua sel darah lain di tubuh Anda dibuat di sumsum tulang, tempat sel-sel ini berasal dari sel yang memperbaharui diri yang disebut sel punca - sel-sel dari mana semua sel darah "bertangkai." sel induk tumbuh dan membelah menjadi dua sel anak, ia melakukan "satu untukku, satu untukmu" hal di mana beberapa sel anak kembali menjadi sel induk, dan beberapa anak perempuan menjadi sel darah dewasa . Strategi pembaruan diri yang terus-menerus ini memastikan bahwa akan selalu ada sel-sel induk darah yang dicadangkan untuk melanjutkan proses pembuatan sel-sel darah yang matang. Ketika setiap sel anak dewasa, ia harus membuat pilihan yang menentukan jenis sel darah yang akan terjadi ketika ia tumbuh dewasa. Seperti yang dapat Anda bayangkan, pilihan-pilihan ini tidak acak, tetapi dikendalikan dengan hati-hati untuk memastikan Anda memiliki cukup setiap jenis sel darah. Sebagai contoh, beberapa sel anak menjadi sel darah merah, yang menangkap oksigen di paru-paru dan membawanya ke seluruh bagian tubuh. Faktanya, “pabrik” sel punca kita harus menghasilkan lebih dari dua juta sel darah merah baru setiap detik untuk menggantikan yang hilang karena keausan normal. Keturunan sel punca lainnya bisa menjadi makrofag, neutrofil, atau jenis sel darah "putih" lainnya. Dan sama seperti anggur putih benar-benar bukan putih, sel-sel ini juga tidak putih. Mereka tidak berwarna, tetapi ahli biologi menggunakan istilah "putih" untuk menunjukkan bahwa mereka kekurangan hemoglobin, dan karena itu tidak berwarna merah. Berikut ini adalah gambar yang menunjukkan beberapa dari berbagai jenis sel darah yang bisa menjadi sel induk.

Ketika sel-sel yang akan matang menjadi makrofag pertama kali keluar dari sumsum tulang dan memasuki aliran darah, mereka disebut monosit. Secara keseluruhan, Anda memiliki sekitar dua miliar sel yang bersirkulasi dalam darah Anda setiap saat. Ini mungkin tampak sedikit menyeramkan, tetapi Anda bisa sangat senang mereka ada di sana. Tanpa mereka, Anda akan berada dalam masalah besar. Monosit tetap dalam darah selama rata-rata sekitar tiga hari. Selama waktu ini mereka melakukan perjalanan ke kapiler - yang mewakili "ujung garis" untuk pembuluh darah - mencari celah antara sel-sel endotel yang melapisi bagian dalam kapiler. Sel-sel endotel ini berbentuk seperti herpes zoster, dan dengan menjulurkan kaki di antara mereka, monosit dapat meninggalkan darah, memasuki jaringan, dan matang menjadi makrofag. Begitu berada di jaringan, sebagian besar makrofag hanya diam, melakukan pengumpulan sampah, dan menunggu Anda mendapatkan serpihan sehingga mereka dapat melakukan pekerjaan nyata. Ketika makrofag memakan bakteri pada serpihan di kaki Anda, mereka mengeluarkan bahan kimia yang meningkatkan aliran darah ke sekitar luka. Penumpukan darah di daerah ini adalah apa yang membuat jari kaki Anda merah. Beberapa bahan kimia ini juga menyebabkan sel-sel yang melapisi pembuluh darah berkontraksi, meninggalkan ruang di antara mereka sehingga cairan dari kapiler bisa bocor ke jaringan. Cairan inilah yang menyebabkan pembengkakan. Selain itu, bahan kimia yang dikeluarkan oleh makrofag dapat merangsang saraf di jaringan yang mengelilingi serpihan, mengirimkan sinyal rasa sakit ke

otak Anda untuk mengingatkan Anda bahwa ada sesuatu yang tidak beres di daerah jempol kaki Anda. Selama pertempuran dengan bakteri, makrofag menghasilkan dan mengeluarkan (mensekresikan) protein yang disebut sitokin. Ini adalah pembawa pesan hormon yang memfasilitasi komunikasi antara sel-sel sistem kekebalan tubuh. Beberapa sitokin ini mengingatkan monosit dan sel sistem kekebalan lain yang bepergian di kapiler di dekatnya bahwa pertempuran sedang berlangsung, dan mendorong sel-sel ini untuk keluar dari darah untuk membantu melawan bakteri yang berkembang biak dengan cepat. Segera, Anda memiliki respons "peradangan" yang kuat di kaki Anda, ketika sistem kekebalan tubuh bawaan berjuang untuk menghilangkan penjajah. Jadi inilah strateginya: Anda memiliki perimeter besar untuk dipertahankan, jadi Anda menempatkan penjaga (makrofag) untuk memeriksa penjajah. Ketika penjaga bertemu dengan musuh, mereka mengirimkan sinyal (sitokin) yang merekrut lebih banyak pembela ke lokasi pertempuran. Makrofag kemudian melakukan yang terbaik untuk menahan penjajah sampai bala bantuan tiba. Karena respons bawaan melibatkan pejuang seperti makrofag, yang diprogram untuk mengenali banyak penyerang umum, sistem kekebalan tubuh bawaan Anda biasanya merespons dengan sangat cepat sehingga pertempuran berakhir hanya dalam beberapa hari. Ada pemain lain di tim bawaan. Misalnya, selain fagosit profesional seperti makrofag, yang menjadikannya sebagai urusan mereka untuk memakan penyerbu, sistem bawaan juga mencakup protein pelengkap yang dapat melubangi bakteri, dan sel-sel pembunuh alami (NK) yang mampu menghancurkan bakteri, parasit, sel yang terinfeksi virus, dan beberapa sel kanker. Kita akan berbicara lebih banyak tentang rekan setim sistem makrofag di kuliah berikutnya. SISTEM KEKEBALAN ADAPTIF Sekitar 99% dari semua hewan hidup baik-baik saja dengan hanya penghalang alami dan sistem kekebalan tubuh bawaan untuk melindungi mereka. Namun, untuk vertebrata seperti kita, Alam memberikan tingkat pertahanan ketiga: sistem kekebalan adaptif. Ini adalah sistem pertahanan yang sebenarnya bisa beradaptasi untuk melindungi kita dari hampir semua penyerang. Salah satu petunjuk pertama bahwa sistem kekebalan adaptif ada kembali pada 1790-an ketika Edward Jenner mulai memvaksinasi Inggris melawan virus

cacar. Pada masa itu, cacar adalah masalah kesehatan utama. Ratusan ribu orang meninggal karena penyakit ini, dan banyak lagi yang cacat parah. Apa yang Jenner amati adalah bahwa milkmaids sering tertular penyakit yang disebut cacar sapi yang menyebabkan lesi di tangan mereka yang terlihat mirip dengan luka yang disebabkan oleh virus cacar. Jenner juga mencatat bahwa milkmaids yang tertular cacar sapi hampir tidak pernah terkena cacar (yang, ternyata, disebabkan oleh kerabat dekat virus cacar sapi). Jadi

Jenner

memutuskan

untuk

melakukan

percobaan

yang

berani.

Dia

mengumpulkan nanah dari luka seorang gadis susu yang menderita cacar sapi, dan menggunakannya untuk menyuntik seorang bocah lelaki bernama James Phipps. Kemudian, ketika Phipps diinokulasi ulang dengan nanah dari luka orang yang terinfeksi cacar, ia tidak tertular penyakit itu. Dalam bahasa Latin, kata untuk sapi adalah vacca - yang menjelaskan dari mana kita mendapatkan kata vaksin. Sejarah menjadikan pahlawan dalam perselingkuhan ini adalah Edward Jenner, tetapi saya pikir pahlawan sesungguhnya pada hari itu adalah anak muda itu. Bayangkan pria besar ini mendekati Anda dengan jarum besar dan tabung penuh nanah! Meskipun ini bukan hal yang dapat dilakukan hari ini, kita dapat bersyukur bahwa percobaan Jenner berhasil, karena ini membuka jalan bagi vaksinasi yang telah menyelamatkan banyak nyawa. Virus cacar bukanlah sesuatu yang biasa ditemui manusia. Jadi percobaan Jenner menunjukkan bahwa jika sistem kekebalan manusia diberi waktu untuk bersiap, itu bisa menghasilkan senjata yang bisa memberikan perlindungan terhadap penyusup yang belum pernah dilihat sebelumnya. Yang penting, vaksinasi cacar hanya melindungi terhadap cacar atau virus terkait erat seperti cacar sapi. James Phipps masih bisa mendapatkan gondong, campak, dan yang lainnya. Ini adalah salah satu ciri khas sistem kekebalan adaptif: Ia beradaptasi untuk bertahan melawan penjajah tertentu. Antibodi dan sel B Akhirnya, ahli imunologi menentukan bahwa kekebalan terhadap cacar diberikan oleh protein khusus yang beredar dalam darah individu yang diimunisasi. Protein ini bernama antibodi, dan agen yang menyebabkan antibodi dibuat disebut antigen - dalam hal ini, virus cowpox. Inilah sketsa yang menunjukkan prototipe antibodi, imunoglobulin G (IgG). Seperti yang Anda lihat, molekul antibodi IgG terdiri dari dua pasang dua protein berbeda, rantai berat (Hc) dan rantai ringan (Lc). Karena struktur ini, setiap molekul memiliki

dua "tangan" identik (daerah Fab) yang dapat berikatan dengan antigen. Protein adalah molekul ideal yang digunakan untuk membangun antibodi yang dapat menangkap penyerang, karena protein yang berbeda dapat melipat ke dalam segudang bentuk kompleks. IgG membentuk sekitar 75% dari antibodi dalam darah, tetapi ada empat kelas antibodi lainnya: IgA, IgD, IgE, dan IgM. Setiap jenis antibodi diproduksi oleh sel B - sel darah putih yang lahir di sumsum tulang, dan yang dapat matang menjadi pabrik antibodi yang disebut sel B plasma. Selain memiliki tangan yang dapat berikatan dengan antigen, sebuah molekul antibodi juga memiliki daerah "ekor" konstan yang dapat berikatan dengan reseptor (reseptor Fc) pada permukaan sel seperti makrofag. Faktanya, itu adalah struktur khusus dari wilayah antibodi Fc yang menentukan kelasnya (mis., IgG vs. IgA), yang akan diikat dengan sel-sel sistem kekebalan, dan bagaimana fungsinya. Tangan masing-masing antibodi berikatan dengan antigen spesifik (mis., Protein pada permukaan virus cacar), sehingga untuk memiliki antibodi yang tersedia yang dapat mengikat banyak antigen yang berbeda, diperlukan banyak molekul antibodi yang berbeda. Sekarang, jika kita ingin antibodi melindungi kita dari setiap penyerbu yang mungkin (dan kita lakukan!), Berapa banyak antibodi yang berbeda yang kita perlukan? Nah, ahli imunologi telah membuat perkiraan kasar bahwa sekitar 100 juta harus melakukan trik. Karena setiap daerah pengikat antigen dari suatu antibodi terdiri dari rantai berat dan rantai ringan, kita dapat mencampur dan mencocokkan sekitar 10.000 rantai berat berbeda dengan 10.000 rantai ringan berbeda untuk mendapatkan 100 juta antibodi berbeda yang kita butuhkan. Namun, sel manusia hanya memiliki sekitar 25.000 gen, jadi jika setiap protein rantai berat atau ringan dikodekan oleh gen yang berbeda, sebagian besar informasi genetik sel B akan digunakan hanya untuk membuat antibodi. Anda melihat masalahnya. Menghasilkan keragaman antibodi dengan desain modular Teka-teki tentang bagaimana sel B dapat menghasilkan 100 juta antibodi berbeda yang diperlukan untuk melindungi kita diselesaikan pada tahun 1977 oleh Susumu Tonegawa, yang menerima Hadiah Nobel atas penemuannya. Ketika Tonegawa mulai mengerjakan masalah ini, dogma adalah bahwa DNA di setiap sel dalam tubuh adalah sama. Ini masuk akal, karena setelah sel telur dibuahi, DNA dalam sel telur disalin. Salinan ini kemudian diturunkan ke sel anak, di mana mereka disalin lagi, dan diturunkan ke anak perempuan mereka - dan seterusnya.

Karena itu, kecuali kesalahan dalam penyalinan, masing-masing sel kita harus berakhir dengan DNA yang sama dengan sel telur asli yang dibuahi. Tonegawa, bagaimanapun, berhipotesis bahwa meskipun ini mungkin benar secara umum, mungkin ada pengecualian. Idenya adalah bahwa semua sel B kita mungkin mulai dengan DNA yang sama, tetapi ketika sel-sel ini matang, DNA yang membentuk gen antibodi dapat berubah - dan perubahan ini mungkin cukup untuk menghasilkan 100 juta antibodi berbeda yang kita butuhkan . Tonegawa memutuskan untuk menguji hipotesis ini dengan membandingkan urutan DNA rantai cahaya dari sel B dewasa dengan urutan DNA rantai cahaya dari sel B yang belum matang. Benar saja, dia menemukan bahwa mereka berbeda, dan bahwa mereka berbeda dengan cara yang sangat menarik. Apa yang ditemukan Tonegawa dan yang lainnya adalah bahwa gen antibodi dewasa dibuat dengan desain modular. Di setiap sel B, pada kromosom yang menyandikan rantai berat antibodi, ada banyak salinan dari empat jenis modul DNA (segmen gen) yang disebut V, D, J, dan C. Setiap salinan dari modul yang diberikan sedikit berbeda dari salinan lain dari modul itu. Sebagai contoh, pada manusia ada sekitar 40 segmen V berbeda, sekitar 25 segmen D berbeda, 6 segmen J berbeda, dan sebagainya. Untuk mengumpulkan gen rantai berat yang matang, setiap sel B memilih (kurang lebih secara acak) satu dari setiap jenis segmen gen, dan menempelkannya bersama seperti ini. V1 V2 V3

D1 D 2

J1

J2

CM

CD

IMMATURE B CELL DNA ~40

~25

6

~10

Choice of Gene Segments by Recombination

V3

D2

J1

CM

CD

MATURE B CELL DNA

Anda telah melihat strategi mix and match yang digunakan sebelumnya untuk menciptakan keragaman. Sebagai contoh, 20 asam amino berbeda dicampur dan dicocokkan untuk membuat sejumlah besar protein berbeda yang diproduksi sel-sel kita. Dan untuk menciptakan keragaman genetik, kromosom yang Anda warisi dari ibu dan ayah Anda dicampur dan dicocokkan untuk membuat seperangkat kromosom yang masuk ke sel telur

atau sperma Anda. Begitu Ibu Alam mendapatkan ide yang bagus, ia menggunakannya berulang kali - dan desain modular adalah salah satu ide terbaiknya. DNA yang mengkodekan rantai cahaya molekul antibodi juga dirakit dengan memilih segmen gen dan menempelkannya bersama-sama. Karena ada begitu banyak segmen gen berbeda yang dapat dicampur dan dicocokkan, skema ini dapat digunakan untuk membuat sekitar 10 juta antibodi yang berbeda - tidak cukup. Jadi, untuk membuat segalanya menjadi lebih beragam, ketika segmen gen bergabung bersama, basis DNA tambahan ditambahkan atau dihapus. Ketika keragaman fungsional ini dimasukkan, tidak ada masalah menciptakan 100 juta sel B, masing-masing dengan kemampuan untuk membuat antibodi yang berbeda. Keajaiban skema ini adalah bahwa dengan menggunakan desain modular dan keragaman fungsional, hanya sejumlah kecil informasi genetik yang diperlukan untuk menciptakan keragaman antibodi yang luar biasa. Seleksi klonal Dalam aliran darah manusia, ada total sekitar tiga miliar sel B. Ini sepertinya banyak, tetapi jika ada 100 juta jenis sel B yang berbeda (untuk menghasilkan 100 juta jenis antibodi yang kita butuhkan untuk perlindungan), ini berarti bahwa, rata-rata, hanya akan ada sekitar 30 sel B di darah yang dapat menghasilkan antibodi yang akan berikatan dengan antigen yang diberikan (misalnya protein pada permukaan virus). Mengatakan dengan cara lain, meskipun kami memiliki sel B di gudang kami yang pada dasarnya dapat menangani setiap penyerang, kami tidak memiliki banyak jenis sel B apa pun. Akibatnya, ketika kita diserang, lebih banyak sel B yang sesuai harus dibuat. Memang, sel B dibuat "sesuai permintaan." Tetapi bagaimana sistem kekebalan tubuh tahu sel B mana yang menjadi lebih banyak? Solusi untuk masalah ini adalah salah satu yang paling elegan di semua imunologi: prinsip seleksi klon. Setelah sel B melakukan campuran dan mencocokkannya dan menempelkan modul yang diperlukan untuk membentuk "resep" untuk protein antibodi rantai berat dan ringannya, sejumlah kecil protein ini dibuat - "kumpulan uji" molekul antibodi , jika kamu mau. Antibodi penguji ini, yang disebut reseptor sel B (BCRs), diangkut ke permukaan sel B dan ditambatkan di sana dengan daerah pengikat antigen menghadap ke luar. Setiap sel B memiliki sekitar 100.000 BCR berlabuh di permukaannya, dan semua BCR pada sel B yang diberikan mengenali antigen yang sama.

Reseptor sel B pada permukaan sel B bertindak seperti "umpan," dan apa yang mereka "tangkap" adalah molekul yang memiliki bentuk yang tepat untuk ditangkap oleh daerah Fab mereka - antigen serumpun mereka. Sayangnya, sebagian besar sel B ikan sia-sia. Misalnya, kebanyakan dari kita tidak akan pernah terinfeksi virus SARS atau virus AIDS. Akibatnya, sel-sel B dalam tubuh kita yang bisa membuat antibodi yang mengenali virusvirus ini tidak akan pernah menemukan kecocokannya. Itu pasti sangat membuat frustasi bagi sebagian besar sel B. Mereka menangkap ikan sepanjang hidup mereka, dan tidak pernah menangkap apa pun! Namun, kadang-kadang, sel B benar-benar menangkap. Dan ketika reseptor sel B berikatan dengan antigen serumpunnya, sel B itu dipicu untuk menggandakan ukuran dan membelah menjadi dua sel anak - sebuah proses yang disebut oleh para ahli imunologi disebut proliferasi. Kedua sel anak tersebut kemudian berlipat ganda dalam ukuran dan membelah untuk menghasilkan total empat sel, dan sebagainya. Setiap siklus pertumbuhan dan pembelahan sel membutuhkan waktu sekitar 12 jam untuk menyelesaikannya, dan periode proliferasi ini biasanya berlangsung sekitar satu minggu. Pada akhir waktu ini, sebuah "klon" sekitar 20.000 sel B identik akan diproduksi, yang semuanya memiliki reseptor pada permukaannya yang dapat mengenali antigen yang sama. Sekarang ada cukup sel B untuk memasang pertahanan nyata! Setelah sel B yang dipilih berkembang biak untuk membentuk klon besar ini, kebanyakan dari mereka mulai membuat antibodi dengan sungguh-sungguh. Antibodi yang diproduksi oleh sel-sel B yang dipilih ini sedikit berbeda dari molekul-molekul antibodi yang ditampilkan pada permukaannya karena tidak ada "jangkar" untuk menempelkannya pada permukaan sel B. Akibatnya, antibodi ini diangkut keluar dari sel B dan masuk ke aliran darah. Satu sel B, bekerja pada kapasitas penuh, dapat memompa sekitar 2000 molekul antibodi per detik! Setelah melakukan upaya heroik ini, sebagian besar sel B ini mati, hanya bekerja selama sekitar satu minggu sebagai pabrik antibodi. Ketika Anda memikirkannya, ini adalah strategi yang luar biasa. Pertama, karena mereka menggunakan desain modular, sel B menggunakan gen yang relatif sedikit untuk membuat molekul antibodi yang cukup berbeda untuk mengenali kemungkinan penyerbu. Kedua, sel B dibuat berdasarkan permintaan. Jadi alih-alih mengisi tubuh kita dengan sejumlah besar sel B yang mungkin tidak pernah digunakan, kita mulai dengan jumlah sel B yang relatif kecil, dan kemudian memilih sel B tertentu yang akan berguna melawan "invader

du jour." Setelah dipilih, sel B berkembang biak dengan cepat untuk menghasilkan klon besar sel B yang antibodinya dijamin bermanfaat melawan penyerang. Ketiga, setelah klon sel B tumbuh cukup besar, sebagian besar dari sel-sel ini menjadi pabrik antibodi yang memproduksi sangat banyak antibodi yang tepat untuk bertahan melawan penyerang. Akhirnya, ketika penyusup telah ditaklukkan, sebagian besar sel B mati. Akibatnya, kami tidak mengisi dengan sel B yang sesuai untuk bertahan melawan penyerang kemarin, tetapi yang tidak akan berguna melawan musuh yang menyerang kami besok. Saya suka sistem ini! Apa yang dilakukan antibodi Menariknya, meskipun antibodi sangat penting dalam pertahanan melawan serangan, mereka benar-benar tidak membunuh apa pun. Tugas mereka adalah menanam "kiss of death" pada serangan- untuk menandainya kehancuran. Jika Anda pergi ke pernikahan mewah, Anda biasanya akan melewati garis penerima sebelum Anda diizinkan untuk menikmati sampanye dan kue. Tentu saja, salah satu fungsi dari jalur penerima ini adalah untuk memperkenalkan setiap orang kepada pengantin. Tetapi fungsi lainnya adalah untuk memastikan tidak ada orang luar yang diterima dalam perayaan tersebut. Saat Anda melewati garis, Anda akan disaring oleh seseorang yang akrab dengan semua tamu yang diundang. Jika dia menemukan bahwa Anda tidak pantas berada di sana, dia akan memanggil penjaga dan membuat Anda diusir. Dia tidak melakukannya sendiri - tentu saja tidak. Perannya adalah untuk mengidentifikasi yang tidak diinginkan, bukan untuk menunjukkannya pintu masuk. Dan itu sama dengan antibodi: Mereka mengidentifikasi penyerang, dan membiarkan pemain lain melakukan pekerjaan kotor.Di negara maju, penjajah yang paling sering kita temui adalah bakteri dan virus. Antibodi dapat mengikat kedua jenis penjajah dan menandai mereka untuk dihancurkan.Ahli imunologi suka mengatakan bahwa antibodi dapat menyerang penyerbu. Istilah ini berasal dari kata Jerman yang berarti "mempersiapkan makan." Saya suka menyamakan opsonize dengan "menghias," karena saya membayangkan bakteri dan virus ini dengan antibodi yang tergantung di atasnya, menghias permukaannya. Bagaimanapun, ketika antibodi meng-opsonize bakteri atau virus, mereka melakukannya dengan mengikat ke penyerbu dengan daerah Fab mereka, membiarkan ekor Fc mereka tersedia untuk mengikat reseptor Fc pada permukaan sel seperti makrofag. Dengan menggunakan strategi ini, antibodi dapat membentuk jembatan antara penyerang dan fagosit, mendekatkan penyerang, dan mempersiapkannya untuk fagositosis.

Antibody Antigen Macr ophage Bacterium Receptor (Fcr) for Fc Region of Antibody

Bahkan, ini lebih baik dari ini. Saat reseptor Fc fagosit berikatan dengan antibodi yang menginvasi penyerang, nafsu makan fagosit meningkat, membuatnya menjadi lebih fagositosis. Makrofag memiliki protein di permukaannya yang dapat mengikat langsung ke banyak penyerbu umum. Namun, kemampuan antibodi untuk membentuk jembatan antara makrofag dan penyerbu memungkinkan makrofag untuk meningkatkan katalog musuh untuk memasukkan penyerbu yang dapat diikat oleh antibodi, umum atau tidak umum. Akibatnya, antibodi memusatkan perhatian makrofag pada penjajah, beberapa di antaranya (yang tidak biasa) diabaikan makrofag. Selama serangan virus, antibodi dapat melakukan hal lain yang sangat penting. Virus memasuki sel kita dengan mengikat molekul reseptor tertentu pada permukaan sel. Tentu saja reseptor ini tidak ditempatkan di sana untuk kenyamanan virus. Mereka adalah reseptor normal, seperti reseptor Fc, yang memiliki fungsi yang cukup sah, tetapi virus telah belajar menggunakan untuk keuntungannya sendiri. Setelah mengikat reseptor ini dan memasuki sel, virus kemudian menggunakan mesin sel untuk membuat banyak salinannya sendiri. Virusvirus baru ini meledak dari sel, kadang-kadang membunuhnya, dan terus menginfeksi sel tetangga. Sekarang untuk bagian yang rapi: Antibodi sebenarnya dapat berikatan dengan virus ketika masih di luar sel, dan dapat menjaga virus agar tidak memasuki sel atau bereproduksi setelah masuk. Antibodi dengan sifat-sifat ini disebut antibodi penawar. Sebagai contoh, beberapa antibodi penawar dapat mencegah virus dari "docking" pada permukaan sel dengan mengikat bagian virus yang biasanya akan dimasukkan ke reseptor seluler. Ketika ini terjadi, virus itu "hang out to dry," opsonized dan siap dimakan oleh fagosit! Sel T Walaupun antibodi dapat menandai virus untuk menelan fagositosis, dan dapat membantu menjaga virus agar tidak menginfeksi sel, ada kelemahan dalam pertahanan

antibodi terhadap virus: Begitu virus masuk ke dalam sel, antibodi tidak bisa sampai ke sana, sehingga antibodi tidak aman, sehingga virus tersebut aman untuk membuat ribuan salinannya sendiri. Mother Nature mengenali masalah ini, dan untuk mengatasinya, ia menemukan sel T pembunuh yang terkenal, anggota lain dari tim sistem kekebalan adaptif. Pentingnya sel T disarankan oleh fakta bahwa manusia dewasa memiliki sekitar 300 miliar di antaranya. Sel T sangat mirip dengan sel B dalam penampilan. Bahkan, di bawah mikroskop biasa, seorang ahli imunologi tidak dapat membedakannya. Seperti sel B, sel T diproduksi di sumsum tulang, dan pada permukaannya mereka menampilkan molekul mirip antibodi yang disebut reseptor sel T (TCR). Seperti reseptor sel B (molekul-molekul antibodi yang menempel pada permukaannya), TCR juga dibuat oleh strategi desain modular campuran dan cocok. Akibatnya, TCR beragam seperti BCR. Sel T juga mematuhi prinsip seleksi klon: Ketika reseptor sel T berikatan dengan antigen serumpunnya, sel T berproliferasi untuk membangun klon sel T dengan kekhususan yang sama. Tahap proliferasi ini membutuhkan waktu sekitar satu minggu untuk diselesaikan, jadi seperti respons antibodi, respons sel T lambat dan spesifik. Meskipun mereka serupa dalam banyak hal, ada juga perbedaan penting antara sel B dan sel T. Sedangkan sel B matang di sumsum tulang, sel T matang di timus (itulah sebabnya mereka disebut sel "T"). Lebih lanjut, meskipun sel B membuat antibodi yang dapat mengenali molekul organik apa pun, sel T berspesialisasi dalam mengenali antigen protein. Selain itu, sel B dapat mensekresi reseptornya dalam bentuk antibodi, tetapi reseptor sel T tetap terpaku erat pada permukaannya. Mungkin yang paling penting, sel B dapat mengenali antigen "dengan sendirinya," sedangkan sel T, seperti pria Inggris kuno, hanya akan mengenali antigen jika "disajikan dengan tepat" oleh sel lain. Saya akan menjelaskan apa artinya sedikit. Sebenarnya ada tiga jenis utama sel T: sel T pembunuh (sering disebut limfosit sitotoksik atau CTL), sel T helper, dan sel T regulator. Sel T pembunuh adalah senjata ampuh yang dapat menghancurkan sel yang terinfeksi virus. Memang, dengan mengenali dan membunuh sel-sel ini, CTL memecahkan masalah "virus bersembunyi" - cacat yang saya sebutkan dalam pertahanan antibodi terhadap virus. Cara sel T pembunuh menghancurkan sel yang terinfeksi virus adalah dengan melakukan kontak dengan targetnya dan kemudian memicu sel untuk bunuh diri! “Bantu bunuh diri” ini adalah cara yang bagus untuk

menangani virus yang telah menginfeksi sel - karena ketika sel yang terinfeksi virus mati, virus di dalam sel juga mati. Tipe kedua dari sel T adalah sel T helper (sel Th). Seperti yang akan Anda lihat, sel ini berfungsi sebagai quarterback dari tim sistem kekebalan tubuh. Ini mengarahkan tindakan dengan mengeluarkan kurir kimia (sitokin) yang memiliki efek dramatis pada sel sistem kekebalan tubuh lainnya. Sitokin ini memiliki nama seperti interleukin 2 (IL-2) dan interferon gamma (IFN-γ), dan kami akan membahas apa yang mereka lakukan dalam kuliah nanti. Untuk saat ini, penting untuk menyadari bahwa sel T helper pada dasarnya adalah pabrik sitokin. IL-2 Receptor Secreted IL-2

CTL

IFN-γ Receptor Th Cell

Secreted IFN-γ

Macr ophage

Jenis sel T ketiga, sel T regulator (Treg), masih agak misterius. Peran sel T pengatur adalah untuk membantu menjaga sistem kekebalan tubuh dari reaksi berlebihan - meskipun rincian bagaimana hal ini dilakukan tidak sepenuhnya dipahami. Presentasi antigen Satu hal yang perlu saya jelaskan adalah bagaimana antigen disajikan ke sel T. Ternyata protein khusus yang disebut protein kompleks histokompatibilitas utama (MHC) benar-benar melakukan "penyajian," dan bahwa sel T menggunakan reseptornya untuk "melihat" antigen yang disajikan ini. Seperti yang Anda ketahui, "histo" berarti jaringan, dan protein histokompatibilitas utama ini, selain menjadi molekul presentasi, juga terlibat dalam penolakan organ yang ditransplantasikan. Faktanya, ketika Anda mendengar bahwa seseorang sedang menunggu ginjal yang "cocok", itu adalah molekul MHC dari donor dan penerima yang dicoba untuk dicocokkan oleh ahli bedah transplantasi.

Ada dua jenis molekul MHC, yang disebut kelas I dan kelas II. Molekul MHC kelas I ditemukan dalam jumlah yang bervariasi pada permukaan sebagian besar sel dalam tubuh. Molekul MHC kelas I berfungsi sebagai "papan iklan" yang menginformasikan sel T pembunuh tentang apa yang terjadi di dalam sel-sel ini. Misalnya, ketika sel manusia terinfeksi oleh virus, fragmen protein virus yang disebut peptida dimuat ke molekul MHC kelas I, dan diangkut ke permukaan sel yang terinfeksi. Dengan memeriksa fragmen protein yang diperlihatkan oleh molekul MHC kelas I, sel T pembunuh dapat menggunakan reseptornya untuk "melihat" sel untuk menemukan bahwa ia telah terinfeksi dan harus dihancurkan. Molekul MHC kelas II juga berfungsi sebagai papan iklan, tetapi tampilan ini dimaksudkan untuk pencerahan sel T helper. Hanya sel-sel tertentu dalam tubuh yang membuat molekul MHC kelas II, dan ini disebut sel-sel penyajian antigen (APC). Makrofag, misalnya, adalah sel penyaji antigen yang sangat baik. Selama infeksi bakteri, makrofag akan "memakan" bakteri, dan akan memuat fragmen protein bakteri yang dicerna ke dalam molekul MHC kelas II untuk ditampilkan pada permukaan makrofag. Kemudian, menggunakan reseptor sel T mereka, sel T helper dapat memindai papan iklan MHC kelas II makrofag untuk mengetahui berita infeksi bakteri. Jadi molekul MHC kelas I memperingatkan sel T pembunuh ketika ada sesuatu yang tidak benar di dalam sel, dan molekul MHC kelas II yang ditampilkan pada APC memberi tahu sel T penolong bahwa ada masalah di luar sel. Meskipun molekul MHC kelas I terdiri dari satu rantai panjang (rantai berat) ditambah rantai pendek (β2-mikroglobulin), dan molekul MHC kelas II memiliki dua rantai panjang (α dan β), Anda akan melihat bahwa ini penampilan molekulnya agak mirip. CLASS I MHC

CLASS II MHC α chain

heavy chain

β2- microglobulin OUTSIDE CELL CELL MEMBRANE INSIDE CELL (CYTOPLASM)

β chain

Oke, saya tahu sulit untuk memvisualisasikan bentuk molekul nyata dari gambar seperti ini, jadi saya pikir saya akan menunjukkan beberapa gambar yang mungkin membuat ini lebih nyata. Beginilah bentuk molekul MHC kosong dari sudut pandang reseptor sel T. Segera Anda melihat alur di mana fragmen protein akan cocok.

Selanjutnya, mari kita lihat pada molekul kelas I yang penuh.

Saya bisa mengatakan itu adalah molekul MHC kelas I karena peptida terkandung dengan baik di dalam alur. Ternyata ujung-ujung alur molekul kelas I ditutup, sehingga sebuah fragmen protein harus sekitar sembilan asam amino panjangnya agar pas dengan benar. Molekul MHC kelas II sedikit berbeda.

Di sini Anda melihat bahwa peptida meluap-luap. Ini bekerja dengan baik untuk kelas II, karena ujung alurnya terbuka, sehingga fragmen protein sebesar sekitar 20 asam amino cocok dengan baik. Jadi molekul MHC menyerupai roti, dan fragmen protein yang mereka hadirkan menyerupai wieners. Dan jika Anda membayangkan bahwa sel-sel dalam tubuh kita memiliki hot dog di permukaannya, Anda tidak akan salah tentang presentasi antigen. Itu tentu cara saya menggambarkannya! Aktivasi sistem imun adaptif Karena sel B dan T adalah senjata yang sangat kuat, Mother Nature menerapkan persyaratan bahwa sel-sel dari sistem kekebalan adaptif harus diaktifkan sebelum dapat berfungsi. Secara kolektif, sel B dan T disebut limfosit, dan bagaimana mereka diaktifkan adalah salah satu masalah utama dalam imunologi. Untuk memperkenalkan konsep ini, saya akan menggambarkan bagaimana sel T helper diaktifkan. Langkah pertama dalam aktivasi sel T helper adalah pengenalan antigen serumpunnya (mis., Fragmen protein bakteri) yang diperlihatkan oleh molekul MHC kelas II pada permukaan sel penyaji antigen. Tetapi melihat antigen serumpun pada papan iklan itu tidak cukup - sinyal kedua atau "kunci" juga diperlukan untuk aktivasi. Sinyal kedua ini tidak spesifik (sama untuk antigen apa pun), dan melibatkan protein (B7 dalam gambar ini) pada permukaan sel penyajian antigen yang dihubungkan ke reseptornya (CD28 pada gambar ini) pada permukaan sel T pembantu.

T Cell Receptor (TCR)

Presented Antigen Antigen

Class II MHC Molecule

Antigen Presenting Cell (APC)

A Macrophage ctivated

Helper T Cell (Th)

B7 CD28

Anda melihat contoh sistem dua kunci semacam ini ketika Anda mengunjungi brankas Anda. Anda membawa kunci yang khusus untuk kotak Anda - itu tidak akan cocok dengan yang lain. Teller bank memberikan kunci kedua, non-spesifik yang cocok untuk semua kotak. Hanya ketika kedua kunci dimasukkan ke dalam kunci pada kotak Anda dapat dibuka. Kunci spesifik Anda sendiri tidak akan melakukannya, dan kunci non-spesifik teller juga tidak akan melakukannya. Anda membutuhkan keduanya. Sekarang, mengapa Anda mengira sel T pembantu dan sel lain dari sistem kekebalan adaptif membutuhkan dua kunci untuk aktivasi? Untuk keamanan, tentu saja - sama seperti kotak bank Anda. Sel-sel ini adalah senjata ampuh yang hanya harus diaktifkan pada waktu dan tempat yang tepat. Setelah sel T helper diaktifkan oleh sistem dua kunci ini, ia berkembang biak untuk membangun klon yang terdiri dari banyak sel T helper yang reseptornya mengenali antigen yang sama. Sel-sel penolong ini kemudian matang menjadi sel-sel yang dapat menghasilkan sitokin yang dibutuhkan untuk mengarahkan aktivitas sistem kekebalan tubuh. Sel B dan sel T pembunuh juga membutuhkan sistem dua kunci untuk aktivasi mereka, dan kami akan membicarakannya dalam kuliah lain. Organ limfoid sekunder Jika Anda berpikir tentang bagaimana sistem kekebalan adaptif dapat dihidupkan selama serangan, Anda mungkin mulai bertanya-tanya apakah ini bisa terjadi. Bagaimanapun, hanya ada antara 100 dan 1000 sel T yang akan memiliki TCR spesifik untuk penyerang tertentu, dan agar sel T ini diaktifkan, mereka harus bersentuhan dengan sel penyaji antigen yang telah “melihat” penyerbu itu. Mengingat sel-sel T dan APC ini tersebar di seluruh tubuh, sepertinya tidak akan terjadi sebelum invasi benar-benar tidak terkendali. Untungnya, untuk membuat sistem ini bekerja dengan probabilitas yang masuk akal, Mother Nature menemukan organ limfoid sekunder, yang paling dikenal adalah kelenjar getah bening. Anda mungkin tidak terbiasa dengan sistem limfatik, jadi saya lebih baik mengatakan beberapa hal tentang itu.Di rumah Anda, Anda memiliki dua sistem pipa. Yang pertama memasok air yang keluar dari faucet Anda. Ini adalah sistem bertekanan, dengan tekanan disediakan oleh pompa. Anda memiliki sistem saluran air lain yang mencakup saluran air di wastafel, pancuran, dan toilet Anda. Sistem kedua ini tidak di bawah tekanan - air hanya mengalir ke saluran pembuangan dan keluar ke saluran pembuangan. Kedua sistem terhubung dalam arti bahwa akhirnya air limbah didaur ulang dan digunakan lagi.Pipa pada manusia sangat mirip dengan ini. Kami memiliki sistem bertekanan (sistem kardiovaskular) di mana darah dipompa

ke seluruh tubuh oleh jantung. Semua orang tahu tentang ini. Tetapi kami juga memiliki sistem saluran air lain: sistem limfatik. Sistem ini tidak berada di bawah tekanan, dan mengalirkan cairan (getah bening) yang bocor keluar dari pembuluh darah kita ke jaringan kita. Tanpa sistem ini, jaringan kita akan penuh dengan cairan dan kita akan terlihat seperti Pillsbury Doughboy. Untungnya, getah bening dikumpulkan dari jaringan tubuh bagian bawah kita ke pembuluh limfatik, dan diangkut oleh pembuluh ini, di bawah pengaruh kontraksi otot, melalui serangkaian katup satu arah ke batang tubuh bagian atas. Getah bening ini, ditambah getah bening dari sisi kiri torso atas, dikumpulkan ke dalam saluran toraks dan dikosongkan ke dalam vena subklavia kiri untuk didaur ulang kembali ke dalam darah. Demikian juga, getah bening dari sisi kanan tubuh bagian atas dikumpulkan ke dalam saluran limfatik kanan dan dikosongkan ke dalam vena subklavia kanan. Dari diagram ini, Anda dapat melihat bahwa ketika getah bening berputar kembali untuk dipersatukan kembali dengan darah, ia melewati serangkaian limpnode. Pada manusia, ada sekitar 500 kelenjar getah bening yang ukurannya bervariasi dari sangat kecil hingga hampir sebesar tunas Brussels. Sebagian besar tersusun dalam "rantai" yang dihubungkan oleh pembuluh limfatik. Penyerbu seperti bakteri dan virus dibawa oleh getah bening ke kelenjar getah bening di dekatnya, dan sel penyaji antigen yang mengambil antigen asing dalam jaringan melakukan perjalanan ke getah bening untuk menyajikan muatannya. Sementara itu, sel B dan sel T bersirkulasi dari satu node ke node lainnya, mencari antigen yang “ditakdirkan”. Jadi kelenjar getah bening benar-benar berfungsi sebagai “bar penanggalan” - tempat di mana sel T, sel B, APC, dan antigen semuanya berkumpul untuk tujuan komunikasi dan aktivasi. Menyatukan sel-sel dan antigen-antigen ini dalam volume kecil dari kelenjar getah bening sangat meningkatkan kemungkinan bahwa mereka akan berinteraksi dan secara efisien mengaktifkan kekebalan adaptif. Memori imunologis Setelah sel B dan T diaktifkan, berkembang biak untuk membangun klon sel dengan kekhususan antigen yang sama, dan telah menaklukkan musuh, kebanyakan mati. Ini adalah ide yang baik, karena kita tidak ingin sistem kekebalan kita dipenuhi dengan sel B dan T yang lama. Di sisi lain, alangkah baiknya jika beberapa dari sel B dan T yang berpengalaman ini bertahan, untuk berjaga-jaga kalau-kalau kita kembali ke penyerang yang sama. Dengan begitu, sistem imun adaptif tidak harus mulai dari awal. Dan begitulah cara kerjanya. Sel B dan T "sisa" ini disebut sel memori, dan selain lebih banyak dari sel B dan T asli yang tidak

berpengalaman, sel memori lebih mudah untuk diaktifkan. Sebagai hasil dari memori imunologis ini, selama serangan kedua, sistem adaptif biasanya dapat beraksi begitu cepat sehingga Anda bahkan tidak pernah mengalami gejala apa pun. Toleransi diri Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, reseptor sel B dan reseptor sel T sangat beragam sehingga mereka harus dapat mengenali potensi penyerbu. Namun, keragaman ini menimbulkan masalah: Jika reseptor sel B dan T sangat beragam, banyak dari mereka yang pasti mengenali molekul "diri" kita sendiri (misalnya, molekul yang membentuk sel kita, atau protein seperti insulin yang beredar di kita). darah). Jika ini terjadi, sistem kekebalan tubuh adaptif kita mungkin menyerang tubuh kita sendiri, dan kita bisa mati karena penyakit autoimun. Untungnya, Alam telah menemukan cara untuk mendidik sel B dan sel T untuk membedakan antara diri kita sendiri dan penyerang berbahaya. Meskipun mekanisme yang terlibat dalam pengajaran sel B dan T agar toleran terhadap antigen diri kita masih belum sepenuhnya dipahami, pendidikan yang diterima sel B dan T cukup ketat bahwa penyakit autoimun relatif jarang. PERBANDINGAN SISTEM KEKEBALAN BAWAAN DAN ADAPTIF Sekarang setelah Anda bertemu dengan beberapa pemain utama, saya ingin menekankan perbedaan antara “tim” bawaan dan sistem imun adaptif. Memahami perbedaannya sangat penting untuk memahami cara kerja sistem kekebalan. Bayangkan Anda berada di tengah kota dan seseorang mencuri sepatu Anda. Anda mencari-cari toko tempat Anda dapat membeli pasangan lain, dan toko pertama yang Anda lihat disebut Sepatu Kustom Charlie. Toko ini memiliki sepatu dari setiap gaya, warna, dan ukuran, dan wiraniaga dapat menyesuaikan Anda dengan sepatu yang Anda butuhkan. Namun, ketika tiba saatnya untuk membayar, Anda diberitahu bahwa Anda harus menunggu satu atau dua minggu untuk mendapatkan sepatu Anda - mereka harus menjadi custommade untuk Anda, dan itu akan memakan waktu cukup lama. Tetapi Anda membutuhkan sepatu sekarang! Anda bertelanjang kaki, dan Anda harus memiliki sesuatu untuk diletakkan di atas kaki Anda sampai sepatu khusus itu tiba. Jadi mereka mengirim Anda ke seberang jalan ke Fast Fit Freddie - toko yang hanya membawa beberapa gaya dan ukuran. Freddie tidak akan cocok dengan Shaquille O’Neal, tetapi toko ini menyediakan stok sepatu dalam ukuran umum yang cocok untuk kebanyakan orang. Konsekuensinya, Anda dapat membeli sepasang

sepatu dari Freddie yang akan membawa Anda sampai sepatu kustom Anda dibuat untuk Anda. Ini sangat mirip dengan cara kerja sistem imun bawaan dan adaptif. Para pemain dari sistem bawaan (seperti makrofag) sudah ada di tempat, dan siap untuk bertahan terhadap serangan yang relatif kecil oleh penjajah yang kemungkinan besar akan kita temui setiap hari. Memang, dalam banyak kasus, sistem bawaan sangat efektif dan cepat sehingga sistem kekebalan adaptif bahkan tidak pernah menendang. Dalam kasus lain, sistem bawaan mungkin tidak cukup untuk menghadapi invasi, dan sistem adaptif perlu dimobilisasi . Namun, ini membutuhkan waktu, karena sel B dan T dari sistem adaptif harus dibuat khusus melalui proses seleksi dan perkembangbiakan klon. Akibatnya, ketika "sel-sel desainer" ini diproduksi, sistem kekebalan tubuh bawaan harus melakukan yang terbaik untuk menahan serangan. ATURAN SISTEM BAWAAN Ahli imunologi dulu percaya bahwa satu-satunya fungsi dari sistem bawaan adalah untuk menyediakan pertahanan cepat yang akan berurusan dengan penjajah sementara sistem kekebalan adaptif semakin meningkat. Namun, sekarang jelas bahwa sistem bawaan melakukan lebih dari itu. Reseptor antigen sistem imun adaptif (BCR dan TCR) sangat beragam sehingga mereka mungkin dapat mengenali molekul protein apa pun di alam semesta. Namun, sistem adaptif tidak tahu yang mana dari molekul-molekul ini berbahaya dan mana yang tidak. Jadi bagaimana sistem adaptif membedakan teman dari musuh? Jawabannya adalah bahwa hal itu bergantung pada penilaian sistem bawaan. Berbeda dengan reseptor antigen dari sistem imun adaptif, yang benar-benar "tidak fokus," reseptor sistem bawaan secara tepat disetel untuk mendeteksi keberadaan patogen umum (agen penyebab penyakit) yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari - virus, bakteri, jamur, dan parasit. Selain itu, sistem bawaan memiliki reseptor yang dapat mendeteksi ketika patogen “tidak umum” membunuh sel manusia. Akibatnya, itu adalah sistem bawaan yang bertanggung jawab untuk mengevaluasi bahaya dan untuk mengaktifkan sistem kekebalan adaptif. Dalam arti sebenarnya, sistem bawaan memberi "izin" ke sistem adaptif untuk merespons invasi. Tetapi itu bahkan lebih baik dari itu, karena sistem bawaan melakukan lebih dari sekedar mengaktifkan sistem adaptif. Sistem bawaan sebenarnya mengintegrasikan

semua informasi yang dikumpulkan tentang penyerbu, dan merumuskan rencana tindakan. "Rencana permainan" ini, yang diberikan sistem bawaan ke sistem imun adaptif, memberi tahu senjata mana yang harus dimobilisasi (mis., Sel B atau sel T pembunuh) dan di mana tepatnya di dalam tubuh senjata ini harus digunakan. Jadi jika kita menganggap sel T helper sebagai quarterback dari tim sistem imun adaptif, kita harus mempertimbangkan sistem kekebalan bawaan sebagai "pelatih" - karena itu adalah sistem bawaan yang "mengintai" lawan, merancang rencana permainan , dan mengirimkan drama untuk quarterback untuk dihubungi. EPILOG Kita telah sampai pada akhir tinjauan penelitian kita tentang sistem kekebalan tubuh, dan sekarang Anda harus memiliki gambaran kasar tentang bagaimana sistem itu bekerja. Dalam sembilan kuliah berikutnya, kami akan lebih fokus pada pemain individu dari tim sistem bawaan dan adaptif, memberikan perhatian khusus pada bagaimana dan di mana para pemain ini berinteraksi satu sama lain untuk membuat fungsi sistem secara efisien.