Nettbank

For å komme inn i nettbanken min trenger jeg å oppgi personnummeret, deretter et tilfeldig tall fra kodebrikken og til slutt et personlig passord. Jeg må altså gi tre signaler for å aktivere nettbanken. Det er for at banken skal være helt sikker på at jeg faktisk er meg, og at jeg ønsker å komme inn i nettbanken. 

Immunforsvaret har et liknende sikkerhetssystem. Når mikrober kommer inn i kroppen, må trusselen håndteres. Samtidig er det viktig å ikke overreagere. Noe av det første som skjer er at mikrobene aktiverer dendrittiske celler som spiser dem. Deretter vil disse profesjonelle antigenpresenterende cellene oppsøke nærmeste lymfeknute for å stimulere T-celler til å starte en tilpasset immunrespons mot mikroben. Men T-cellene reagerer ikke sånn uten videre.

Bakterier aktiverer profesjonelle antigenpresenterende celler. Aktiverte antigenpresenterende celler (aAPC) kan aktivere T-celler ved hjelp av tre signaler: 1) HLA pluss peptid fra mikroben. 2) Protein (B7) som kan binde seg til liknende protein (CD28) på T-cellen. 3) Cytokiner som gir T-cellen informasjon om hva slags immunreaksjon som trenges.

Hvis jeg istedet for å være bankkunde hadde vært en profesjonell antigenpresenterende celle, hadde jeg måttet gi tre signaler for å få aktivert T-cellen. Det første signalet er et HLA-molekyl med et peptid fra mikroben bundet til seg som passer akkurat til T-cellens egen reseptor. Det tilsvarer mitt unike fødselsnummer som nettbanken ber om først. Deretter må den antigenpresenterende cellen gi T-cellene et signal 2 som viser at den selv er aktivert og mener alvor. Det er bare aktiverte antigenpresenterende celler som kan gi dette signalet til T-cellene. Alle andre celler mangler de nødvendige molekylene på celleoverflaten. De har rett og slett ikke kodebrikken. Det tredje signalet T-cellen trenger, består av ett eller flere hormoner eller cytokiner. Aktiverte antigenpresenterende celler skiller ut flere slike cytokiner, og sammensetningen av cytokinene gir T-cellen beskjed om hva slags type immunreaksjon som trengs.

Hvorfor dette sterke fokuset på sikkerhet og kontroll? Det er alltid HLA-molekyler på overflaten av alle celler, også på profesjonelle antigenpresenterende celler. HLA-molekylenes grop er vanligvis fylt med et peptid fra et av kroppens egne proteiner. T-cellene våre overser disse HLA-peptid kompleksene, delvis fordi de er lært opp til det i thymus, delvis fordi de bare får dette første signalet, men ikke signal 2 og 3. Det at T-cellene trenger to ekstra signaler for å bli aktivert, er en forsikring mot at T-cellene ikke blir stimulert til å angripe kroppens egne celler. Faktisk er det slik at hvis T-cellene bare får det første signalet uten de to neste, kan det få motsatt effekt. T-cellene kan bli ute av stand til å reagere ved en senere anledning. Akkurat slik passordbeskyttede websider kan bli blokkert hvis du ikke husker passordet.

Jeg er veldig glad for at det er vanskelig å aktivere nettbanken, jeg ønsker jo ikke at andre skal ha tilgang til mine penger. På samme måte er jeg veldig glad for at mine T-celler ikke blir aktivert i utide. Siden det bare er aktiverte antigenpresenterende celler som kan gi signal 2, og siden antigenpresenterende celler bare aktiveres i forbindelse med fare, har vi en sikkerhet for at T-cellene bare blir aktivert når det er nødvendig. Siden T-cellene er nøkkelen til det tilpassete immunforsvaret, er denne passordbeskyttelsen en viktig mekanisme for å hindre at immunforsvaret angriper kroppens eget vev.

Hvis T-celler likevel blir aktivert til å angripe kroppens egne celler, kan det gi autoimmun sykdom. Det blir akkurat som når et hackerangrep mot nettbanken lykkes i å aktivere en mengde bankkonti uten bruk av de vanlige passordene og sikkerhetskontrollene.

Blogginnlegg av Anne Spurkland, publisert 19. april 2013

PS: Vil du vite mer om hackerangrep i immunsystemet? Norsk selskap for immunologi arrangerer åpne populærvitenskapelige seminarer om autoimmune sykdommer i Litteraturhuset fredag 26. april kl. 11.00-15.00 og på Haukeland universitetssjukehus, Birkhaugsalen, Sentralblokken samme dag 10.00-14.00.

Visning

Når jeg kommer inn i oppgangen vår, hender det at det lukter deilig av hvitløksspekket fårestek eller nystekte boller i gangen. Jeg får lyst til å gå inn til naboen i stedet for hjem til meg selv. Dette grepet blir ofte brukt ved visning. Lukten av nystekte boller får potensielle kjøpere positivt innstilt til leiligheten allerede mens de er i oppgangen.

Det som skjer er at luktstoffer fra maten sprer seg fra kjøkkenet og ut i oppgangen som en usynlig sky. Lukten er sterkest på kjøkkenet, avtar i resten av leiligheten, og nederst i oppgangen er lukten av nystekte boller bare så vidt merkbar. Men siden luktesansen vår er svært følsom, kan vi merke duft av boller eller fårestek selv om det bare er noen få molekyler i luften. Etter hvert som vi kommer nærmere, blir lukten sterkere og vi blir sikrere og sikrere på at den finnes og at vi gjerne vil dit lukten kommer fra. I biologien kalles dette fenomenet for kjemotakse. Celler beveger seg i retning av kilden til en kjemisk stimulans.

Mange av immuncellene våre flytter hele tiden gjennom kroppen, fra blodet til vevet, over i lymfeårene via lymfeknutene og tilbake til blodet igjen. Den stadige trafikken av celler er delvis styrt av kjemotakse. Mange ulike stoffer kan virke som «duftmolekyler» for celler. For eksempel virker fragmenter av bakterier eller aktivert komplement kjemotaktisk på granulocytter, som trekkes til stedet kort tid etter at bakterier er kommet inn i et sår. Men immuncellene påvirkes også av en hel gruppe med beslektede signalmolekyler, kalt kjemokiner, som binder seg til reseptorer som likner luktreseptorene i nesen. Fellestrekket er at reseptorene er stukket syv ganger ut og inn gjennom cellens yttermembran.

T-celler og antigenpresenterende celler finner hverandre i lymfeknutene ved hjelp av kjemotakse. T=T-celle, DC=dendritisk celler (en antigenpresenterende celle), E=celle i lymfeknuten som skiller ut kjemokinet CCL21. Både T-cellen og antigenpresenterende celle har samme kjemokinreseptor CCR7 som binder seg til CCL21.

Ikke alle immunceller har de samme kjemokinreseptorene på overflaten hele tiden, og ikke alle kjemokiner produseres alle steder i kroppen. Slik får man et system der immuncellene vet hvor de skal til enhver tid. Kjemokiner bidrar til at T-cellene finner fram til aktiverte, antigenpresenterende celler i lymfeknutene, og til at B-cellene finner fram til området i milten der det er stor sjanse for å møte antigen. Når T- og B-cellene i disse områdene blir aktivert vil de få andre kjemokinreseptorer på overflaten enn de hadde før. Det betyr at de aktiverte og mer erfarne cellene nå vil gå til andre steder i kroppen enn tidligere. Slik sikrer kjemokinene at de rette cellene møter opp på rett sted i rett tid for å iverksette og videreutvikle en immunrespons.

Så eiendomsmegling og kjemotakse av immunceller har en god del felles. Det gjelder å bidra til at den rette kjøperen finner fram, noe som øker sjansen for et raskt salg. Men får man en erfaren huskjøper på visning, kan man regne med at han eller hun bryr seg mindre om duften av de nystekte bollene, men heller går ekstra nøye gjennom rom som andre huskjøpere overser. Lukter det for eksempel mugg under badekaret?

Blogginnlegg av Anne Spurkland, publisert 16. mars 2013

Et hav av farer

Kroppen møter hele tiden mikrober som utgjør en mulig eller virkelig trussel mot kroppens overlevelse. Utfordringen for immunforsvaret er å oppdage enhver mulig trussel mot kroppen, uansett hvordan den ser ut og hvilken form den har. Så hva er det immunforsvaret reagerer på?

Proteinenes byggesteiner kan settes sammen på en nesten uendelig antall måter. Kroppen bruker bare noen få av dem.

Både kroppen og mikrobene er bygget opp av proteiner, karbohydrater og fett. Av disse tre byggematerialene er det i særklasse proteinene som er de mest varierte. Et protein består av en kjede av sammenhektede byggesteiner, eller  aminosyrer. Rekkefølgen på aminosyrene bestemmer proteinets egenskaper. Hvordan proteinene i kroppen skal være bestemmes av genene våre. Siden vi har et begrenset antall gener, er også kroppen bygget opp av et begrenset antall proteiner.

Mikrobene vi møter er stort sett bygget opp av helt andre proteiner enn dem som finnes i kroppen. Det er 20 ulike aminosyrer som blir brukt både i kroppen og av mikrobene. De kan settes sammen i en hvilken som helst rekkefølge, i kjeder som bestå av noen få til flere tusen aminosyrer. Det er derfor et hav av mulige fremmede proteiner som immunforsvaret skal kunne oppdage og reagere på.

En del av løsningen på denne utfordringen ligger i HLA-molekylenes oppbygning og funksjon. Disse molekylene har en fordypning på overflaten, der det er plass til å binde en kort proteinfragment, et peptid på 8-9 aminosyrer. Peptidet kan komme fra kroppens egne proteiner eller fra proteinene til en mikrobe. HLA-molekylene finnes på alle kroppens celler og har som funksjon å vise fram peptider fra proteiner som finnes inne i cellene. Immunforsvarets T-celler sjekker hele tiden innholdet i HLA-molekylene. Så lenge det bare er peptider fra kroppens egne proteiner i cellene, vil T-cellene forholde seg rolig. Men hvis det dukker opp et peptid fra en mikrobe i et HLA-molekyl, er det nok til at T-cellene reagerer. Det vil sette igang en immunreaksjon som har som mål å fjerne eller uskadeliggjøre mikroben.

Blogginnlegg av Anne Spurkland, 8.9.12