Pokok Bahasan: IMUNOLOGI ANAK dr. Sumadiono
CARA KERJA TEM KEKEBALAN TUBUH
Sumadiono
Bagian Ilmu Kesehatan Anak Fakultas Kedokteran UGM Yogyakarta 2001
CARA KERJA SISTEM KEKEBALAN TUBUH Sistem kekebalan tubuh atau sistem imun merupakan jaringan dan sel-sel dan organ-organ tubuh yang bekerja bersama-sama mempertahankan terhadap serangan benda asing. Benda-benda asing ini bisa berupa infeksi bakteri, virus, parasit atau jamur. Kerja sistem imun ini mencegah/menggagalkan masuknya benda asing, mencari dan merusak mereka. Apabila sistem imun ini gagal atau fungsinya terganggu, dapat menimbulkan berbagai penyakit seperti alergi, arthritis, keganasan, atau AIDS. Sistem imun merupakan sistem yang kompleks dan mengagumkan, dapat mengenali berjuta-juta benda asing yang berbeda dan dapat memproduksi sekresi dan sel - sel dengan mencocokan/menandingi dan memusnahkan mereka masing masing. Rahasia suksesnya adalah komunikasi jaringan yang rumit dan dinamis. Berjuta-juta sel terorganisasi dalam kelompok dan sub-kelompok, melalui informasi dan mengembalikan informasi dan selanjutnya seperti sekelompok lebah berkerumun mengelilingi sarangnya. Sekali sel imun menerima alarm/tanda, mereka berubah menjadi bentuk yang ideal dan mulai memproduksi kekuatan kimiawi. Substansi ini mengikuti sel-sel untuk mengatur pertumbuhannya dan kebiasaan mendapat bantuan dan kawan-kawannya dan langsung menerima tenaga baru ke titik kerusakan. Diri Sendiri atau Benda Asing Pada pusat sistim imun ada kemampuan luar biasa untuk membedakan antara sel-sel tubuh sendiri dan sel-sel asing. Pertahanan tubuh normal berdampingan dengan damai dengan sel-sel yang membawa molekul petanda diri sendiri. Tetapi apabila sel-sel pertahanan menjumpai sel atau organisme yang petanda yang menunjukkan benda asing, mereka cepat bereaksi. Sesuatu yang dapat mencetuskan respons imun ini disebut sebagai antigen. Antigen dapat berupa virus atau bagian dan virus. Jaringan atau sel dan orang lain (kecuali kembar identik) juga membawa petanda benda asing dan bereaksi sebagai antigen. Hal ini menerangkan mengapa jaringan transplantasi bisa direjeksi. Tubuh akan menolak protein-protein dalam makanan apabila mereka pertama kali dipecah oleh saluran pencernaan. Pada situasi yang abnormal, sistem imun dapat salah, menentukan diri sendiri sebagai benda asing dan menyerangnya; hasilnya disebut sebagai penyakit autoimun. Beberapa bentuk arthritis dan diabet merupakan penyakit autoimun. Pada kasus yang lain sistem imun merespons secara kurang adekuat pada bahan-bahan yang
tampaknya berbahaya seperti tepung sari, atau bulu kucing; hasilnya adalah alergi, dan macam antigen ini disebut alergen. Struktur Sistem Imun Organ-organ sistem imun ditempatkan di seluruh tubuh. Mereka disebut organ limfoid, sebab mereka kembali ke limfosit, sel darah putih kecil yang merupakan pemeran utama pada sistem imun. Sumsum tulang, jaringan lunak di dalam tengah rongga tulang, merupakan sumber utama semua sel-sel darah, termasuk sel didarah putih yang dipersiapkan menjadi sel imun. Timus adalah organ yang terletak di belakang dada. Limfosit yang dikenal sebagai sel T matang di dalam timus ini Limfosit dapat beredar ke seluruh tubuh melalui pembuluh darah atau melalui sistem mereka sendiri yaitu saluran limfe. Seperti sungai kecil yang mengosongkan ke dalam sungai yang makin besar, pembuluh limfe menjadi saluran yang makin besar. Pada dasar leher mereka bergabung menjadi saluran besar yang mengeluarkan isinya ke dalam pembuluh aliran darah. Pembuluh limfe membawa limfe, cairan bening yang mengairi jaringan tubuh. Kelenjar limfe berbentuk kacang kecil, menyusur sepanjang pembuluh limfe, dengan kelompok-kelompok di leher, ketiak, perut, dan lipatan paha. Masing-masing kelenjar limfe terdiri dan bahan-bahan khusus, dimana mereka berkumpul dan dapat menghadapi antigen. Limpa adalah organ sekepalan tangan terletak di kin atas abdomen. Sperti kelenjar limfe, limpa terdiri dan bahan-bahan khusus dimana sel-sel imun berkumpul dan bekerja dan tersedia daerah pertemuan dimana antigen berhadapan dengan sistem pertahanan. Serumpun jaringan limfoid dijumpai di beberapa bagian tubuh terutama sepanjang saluran pencernaan, saluran pernafasan, dan paru-paru, merupakan daerah yang melayani pintu masuk ke dalam tubuh. Jaringan-jaringan mi termasuk tonsil, adenoid, dan usus jari. Sel-sel imun dan partikel-partikel asing memasuki kelenjar limfe melalui pembuluh limfe atau kelenjar limfe dan pembuluh darah kecil. Semua limfosit keluar dan kelenjar limfe dan melalui pembuluh limfe yang keluar. Mereka di aliran darah diedarkan ke seluruh janingan tubuh, dan berpatroli kemana-mana terhadap antigen asing, kemudian pelan-pelan mengalir kembali ke sistim limfe.
Sel-sel Imun dan Produksinya Sistim imun mengadakan persediaanlgudang sel-sel sangat banyak, tidak hanya limfosit tetapi juga sel fagosit pemakan dan familinya. Beberapa sel imun menerima semua pendatang, sedang lainnya dilatih pada target yang sangat khusus. Agar dapat bekerja efektif, sel imun penlu bekerja sama dengan temannya. Kadang sel imun berkomunikasi dengan kontak fisik langsung, kadang dengan mengeluarkan pesan kimiawi. Agar memiliki tempat untuk semua sel yang diperlukan untuk melawan berjuta-juta musuh, sistim imun menyimpan hanya beberapa dan masing-masing jenis. Bila sebuah antigen muncul, beberapa sel pelawan itu masing-masing jenis berbiak menjadi tentara dalam jumlah besar. Setelah pekerjaannya selesai mereka menghilang lagi. Limfosit Limfosit adalah salah satu tipe dan sel imun utama. Tipe sel linfosit terutama T /B. sel B terutama bekerja menjaring substansi yang dapat larut/dapat dipecahkan limfosit disebut antibodi kedaalam cairan tubuh. Antibodi menyerang tiba-tiba antigen yang beredar dalam aliran darah. Bagaimanapun mereka kurang kuat untuk masuk ke dalam sel. Setiap sel B diprogram membuat satu antibodi khusus. Misal satu sel B membuat zat antiboddi yang memakan virus peenyebab flu, sedang yang lain menghasilkan antibodi yang menyerang bakteri penyebab pneumonia. Apabila sebuah sel B menjumpai antigen pencetus, dia menyebabkan munculnya anyak sel besar disebut sel plasma. Setiap sel plasma adalah pabrik penting untuk menghasilkan antibodi. Masing-masing sel plasma diturunkan dari sel B yang menghasilkan berjutajuta molekul antibodi identik dan memasukkannya ke dalam aliran darah. Sebuah antibodi mencocokkan dengan antigen seperti kunci dengan lubangnya, Beberapa sangat cocok, yang lain pas lebih mirip suatu rangka kunci. Tetapi bila antigen dan antibodi berpaut, antibodi menandai antigen yang dirusak. Antibodi memiliki molekul besar disebut imunoglobulin. Perbedaan tipe mempunyai peran beda juga dalam strategi pertahanan tubuh. Ig G bekerja efisien ke lapisan kuman, mempercepat uptake mereka oleh sel-sel lain dalam sistim imun. Ig M sangat efektif membunuh bakteri. Ig A bltrnpn di airari tnbuh: air maTh, tudab, sekresi saluran respirasi, saluran pencernaan, menjaga pintu masuk tubuh. Ig E yang pekerjaan aslinya mungkin melawan infeksi parasit adalah penjahat dan gejala alergi. Sel T menambah pertahanan imun melalui dua jalan, langsung meregulasi respon imun dan
yang lain membunuh sel yang menyerang sel yang terinfeksi atau kanker. Sel T-killer kurang membantu, karena menyerang sel asing yang ditanam sebagai graft organ. Limfosit T bekerja terutama dengan sekresi zat kimia disebut sitokin atau lebih khusus limfokin. Setelah terikat pada sel target limfokin menggerakkan banyak sel-sel dan substansi lain. Mereka mendorong pertumbuhan sel-sel, aktivitas sel pencetus, gerakan sel, perusakan sel target dan menggerakkan fagosit. Sel pembunuh natural (NK-cell) adalah bentuk lain dan sel darah putih atau limfosit. Seperti sd T-killer, sel NK dipersenjatai dengan granula- granula berisi zat kimia yang kuat. Sel T-killer hanya menyerang target pasangannya khusus. Sel NK menyerang semua musuh. Kedua macam sel killer membunuh dengan kontak langsung dan menghasilkan bahan-bahan kimia yang mematikan. Fagosit Fagosit atau sel pemakan adalah sel darah putih besar yang dapat menghabiskan, menelan dan mencerna kuman dan partikel asing lain. Monosit adalah faagosit yang beredar dalam darah. Bila monosit pindah ke dalam jaringan, mereka menjadi makrofag atau si pemakan besar. Bentuk khusus dari makrofag dapat dijumpai di banyak organ termasuk di dalam paru-paru, ginjal, otak dan hati. Makrofag mempunyai
banyak
peran,
antara
lain:
Sebagai
pemakan
bangkai mereka
membersihkan tubuh dari sel-sel yang usang dan kotoran lain. Mereka mengendalikan antigen asing dengan jalan menarik perhatian dan limfosit yang sesuai. Mereka bersahabat dengan bentuk variasi sitokin yang mengagumkan kekuatannya disebut monokin yang sangat penting dalam respon imun. Granulosit adalah bentuk lain dari sel imun. Granulosit adalah sel darah putih yang mengandung granula-granula berisi zat kimia yang kuat, yang menyebabkan granulosit dapat merusak mikro organisme. Beberapa dan zat kimia ini misalnya histamin juga berperan dalam peradangan dan alergi. Neutrofil, slah satu tipe granulosit, juga fagosit. Ia mempergunakan bungkus zat kimia untuk menguraikan mikroba yang dimakannya. Eosinofil
dan
basofil
adalah
granulosit
yang
pada
degranulasinya
rnenyemburkan zat kimia pada sel yang membahayakan atau mikroba didekatnya. Sel Mast adalah kembaran basofil, kecuali yang bukan sel darah, sel ini dijumpai di dalam paru-paru, kulit, lidah, sepanjang saluran hidung, dan saluran pencernaan, dimana mereka sangat responsif pada gejala alergi.
Trombosit (keping darah) adalah bagian sel juga terdiri dan granula untuk menambah pembekuan darah dan penyembuhan luka. Komplemen. Sistim complemen dibuat kurang-lebih dan 25 badan kimia yang bekerja bersama dengan complemen aksi antiboddi dalam merusak bakteri.Complemen juga membantu membersihkan tubuh dan antiboddi yang tertutup antigen /kompleks antigen antibodi Komplemen protein yang menyebabkan pembuluh darah dilatasi, kemudian bocor menambah merah, hangat ,bengkak dan nyeri serta kehilangan fungsi yang khas pada respon radang. Protein komplemen beredar dalam darah sebaagai bentuk inaktif. Bila protein pertama pada serial complemen diaktifkan dan golongan antibodi yang terikat antigen yang menonjol dan sel ini. Sekumpulan tersebut bergerak seperti efek domino. Masing-masing komponen membawa perubahannya dalam rantai yang tepat dan langkah-langkah yang disebuty komponen cascade /aliran componen. Hasil akhirnya adalah silinder yang terpasang kedalam dan menembus lobang pada dinding sel. Dengan cairan dan molekul mengalir masuk dan keluar ,sel menjadi bengkak dan pecah. Mounting /Puncak respon imun Infeksi adalah penyebab umum dan penyakit manusia. Berkisar dan flu ke kondisi yang melemahkan seperti hepatitis kronis sampai dengan yang mengancam kehidupan seperti AIDS. Mikroba /kuman mencoba masuk dalam tubuh mula-mula harus merubah pelindung luar tubuh. Kulit dan membran terbentang di gerbang tubuh tak hanya bersikap sebagai pertahanan fisik juga mereka kaya sel-sel pemakan dan Ig A. Selanjutnya penyerbu harus menghindar dan pertahanan non spesifik yang siap menyerang tanpa memperhatikan tanda khas antigen ini termasuk sel-sel ronda pemakan, sel natural killer dan komplemen. Kuman yang sudah melintasi pertahanan non spesifik, kemudian harus menghadapi senjata khusus yang disesuaikan untuk mereka yaitu yang termasuk sel dan antibodi, dilengkapi dengan struktur reseptor yang istimewa sehingga mereka dapat bergabung dengan target yang ditentukan. IMUNITAS Alamiah dan dapatan. Masa lalu dokter menyatakan bila orang sembuh dari pes tak akan sakit lagi. Mereka dapat imunitas dapatan, ini disebabkan bila T sel dan B sel telah teraktivasi.
Beberapa dari sel menjadi sel memori. Yang akan datang bila orang tersebut menemui antigen yang sama ,sistim imun akan tersedia untuk melumpuhkannya. Imunitas bisa kuat atau lemah. Hidup pendek atau lama berlangsung tergantung tipe antigen dan jumlah antigan dan jalur mana yang dilewati ke tubuh. Imunitas juga dapat dipengaruhi oleh gen yang dimiliki. Bila berhadapan dengan antigen yang sama, beberapa individu akan berespon kuat sekali, yang lain sangat lemah. Tapi seperti imunitas pasif khasiatnya hanya berlangsung beberapa minggu atau bulan. Bayi yang lahir dengan respon imun yang lemah dilindungi pada trimester I hidupnya dengan antibodi yang diterima dan ibunya sebelum lahir. Bayi yang menyusui juga dapat menerima antibodi dan ASI ,ini akan melindungi saluran pencernaan. ALERGI Bentuk tersering reaksi alergi terjadi bila sistim imun menjawab pada alarm yang salah. Pada orang yang alergi ,barang yang normal tak berbahaya seperti benangsari, rumput ,debu rumah dapat disangka suatu ancaman sehingga diserang. Alergi seperti hay fever dan urticaria berhubungan dengan antibodi disebut immunoglobulin E/ Ig E. Seperti antibodi yang lain ,tiap Ig E adalah spesifik. Satu melawan benangsari Oak yang lain ragweed. PENYAKIT AUTOIMUN. Kadang-kadang sistim imun alat pengenalnya rusak dan tubuh berubah menghasilkan sel T dan antibodi melawan langsung sel tubuh sendiri dan organ-organ. Sel T yang salah ini dan autoantibodinya seperti diketahui menyebabkan banyak penyakit.Lebih lanjut sel T yang menyerang sel-sel pancreas menyebabkan DM, sedang autoantibodinya disebut rheumatoid faktor sering ada pada sel-sel orang dengan rheumatoid arthritis. Orang-orang dengan SLE mempunyai antibodi pada beberapa macam sel dan komponennya. Tak seorangpun yang tahu dengan tepat apa penyebab penyakit autoimun, tapi banyak faktor hampir serupa yang terlibat. Ini termasuk elemen - elemen dalam lingkungan termasuk virus, obat tertentu, sinar matahari, semua yang dapat merusak atau merubah sel tubuh. Hormon dicurigai berperan semenjak banyak penyakit autoimun lebih sering terjadi pada wanita daripada laki-laki. Keturunan nampaknya juga penting. Banyak orang dengan penyakit autoimun mempunyai tipe khas dati molekul petanda sendiri.
PENYAKIT KOMPLEKS IMUN Kompleks imun adalah sekelompok dari ikatan antigen antibodi yang normal. Kompleks imun cepat dibersihkan dari aliran darah. Kadang-kadang bagaimanapun mereka terus beredar dan bahkan menyusup ke jaringan ginjal, paru ,kulit ,sendi dan pembuluh darah. Disana mereka membuat serangkaian reaksi dengan complemen yang menyebabkan radang dan kemsakan jaringan. Kompleks imun menjalani kejahatannya pada beberapa penyakit termasuk malaria dan virus hepatitis, seperti juga bermacam penyakit autoimun. PENYAKIT DEFISIENSI IMUN Apabila sistim imun kehilangan satu atau lebih komponennya , hasilnya adalah gangguan imun defisiensi. Gangguan kekurangan imun dapat diwariskan ,didapat melalui infeksi atau hasil tak sengaja oleh obat-obat misal seperti yang dipakai untuk pengobatan kanker atau pasien cangkok. Defisiensi imun temporer dapat terjadi pada saat timbul infeksi virus umumnya termasuk influenza, infeksi mononucleosis dan campak. Respon imun juga dapat merendah dengan tranfusi darah, tindakan bedah, malnutrisi dan sties. Beberapa anak dilahirkan dengan kekurangan pada sistim imunnya. Beberapa mempunyai cacat pada sistim sel B dan tak dapat memproduksi antibodi, yang lain yang thymusnya juga hilang atau kecil dan abnormal, kekurangan sel T. Lebih jarang bayi lahir kekurangan semua pertahanaan imun mayor. Beberapa anak-anak dengan ini disebut sebagai severe combine imunodefisiensi disease /SCID. Beberapa anak dengan keadaan ini dapat hidup beberapa tahun dengan hidup dalam ruang bebas kuman dan bubbles /gelembung. AIDS Adalah gangguan defisiensi imun disebabkan oleh virus yang menginfeksi sel imun. Virus dapat merusak atau melumpuhkan T sel vital. Membuka jalan untuk macam- macam kelemahan imunologis. Virus AIDS juga dapat bersembunyi dalam sel imun lama sekali. Apabila pertahanan imun goyah, seseorang dengan AIDS jatuh jadi sasaran penyakit yang tidak umum, sering mengancam jiwa, jarang kanker. Penyakit menular AIDS disebarkan dengan kontak sex ehm… intim, masuknya virus langsung dalam aliran darah ,atau dari ibu ke anak waktu hamil. Sekarang tak ada penyembuhan untuk AIDS ,tetapi penemuan-penemuan baru obat-obat anti virus dapat
menahan perkembangan penyakit, paling sedikit untuk beberapa waktu.Vaksin AIDS juga sedang diteliti. KEGANASAN SISTIM IMUN. Sel dari sistim imun seperti sel yang lain dapat tumbuh tak terkontrol, hasilnya ada kanker leukemia disebabkan proliferasi sel darah putih atau lekosit. Pertumbuhan tak terkontrol dan antibodi yang menghasilkan sel plasma dapat menyebabkan multiple myeloma. Kanker dari organ limfoid dikenal sebagai lymphoma termasuk penyakit Hodgkins. IMUNOLOGI DAN TRANPLANTASI. Setiap tahun beribu-ribu orang Amerika menikmatri usia panjang dengan tranplantasi organ: ginjal, hati. Paru, jantung, dan pancreas. Untuk suatu cangkok agar hidup
bagaimanapun
diperlukan
menolak
kecenderungan
alam
tubuhnya
membersihkan dirinya dar jaringan asing. Suatu langkah adalah tissue typing /mengenal tipe jaringan untuk meyakinkan bila self marker dan jaringan donor semirip mungkin dengan resipien. Masing-masing sel mempunyai dobel set dan 6 mayor antigen jaringan dan masing-masing ada hidup. Dalam individu yang berbeda didalam sebanyak 20 variasi. Kesempatan untuk 2 orang mempunyai antigen transpian yaang identik kurang lebih 1;100.000. Jalan kedua adalah menidurkan sistim imun resipien. Ini dapat dikerjakan dengan obat imunosupresif kuat misalnya cyclosporin A, atau dengan memakai antibodi buatan pabrik atau laboratorium yang menyerang sel T matur. BONE MARRROW TRANSPLAN Apabila respon imun sangatlah menurun pada bayi lahir dengan defek imun atau penderita kanker, ada kemungkinan menolong mengirim dan sumsum tulang yang sehat. Dimasukkan pada sirkulasi sel-sel sumsum tulang tranplantasi melalui tulang panjang dimana mereka tumbuh berfungsi sebagai sel B dan sel T. Pada cangkok sumsum tulang mencocokkan /closematch sangat penting. Tidak hanya ada bahaya bila sel tubuh menolak sel sumsum tulang cangkok, tapi sel matur dan cangkok sumsum tulang dapat melawan balik dan merusak jaringan resipien. Mencegah keadaan itu disebut penyakit graft versus host, ilmuwan memakai obat atau antibodi untuk membersihkan sumsum donor dan sel T matur yang berbahaya.
IMUNITAS DAN KEGANASAN. Sistim imun menyediakan satu dan pertahanan tubuh melawan kanker. Bila sel normal berubah menjadi sel kanker ,beberapa antigen dipermukaannya dapat berubah. Antigen baru atau yang berubah dapat melemahkan pembela imunitas, termasuk sel T killer, sel NK dan macrophage. Menurut teori sel patroli dan sistim imun memberikan penjagaan seluruh tubuh, memata-matai dan menghilangkan sel yang menjadi kanker. Tumor terjadi bila sistim imun msak atau kuwalahan /angkat tangan. Ilmuwan membuat sel imun dan substansinya sebagai senjata melawan kanker. Substansi dikenal sebagai pengubah respon biologis termasuk limfosit dan limfokin dipakai untuk mendukung respon imun pasien. Pada beberapa kasus pengubah respon biologis disuntikkan langsung pada penderita. Pada kasus lain mereka pakai di laboratorium merubah limfosit penderita sendiri kepada sel tumor yang lapar, kemudian disuntikkan kembali ke penderita, sehingga mereka dapat menyerang sel kanker. Antibodi khusus dibuat untuk mengenal kanker spifik yang dapat dirangkai dengan obat, racun atau bahan radioaktif kemudian dikirim kembali seperti peluru yang bermuatan mematikan langsung ke sel kanker target. Pilihan lain racun dapat dihubungkan dengan limfokin dan mengirimkannya ke sel tujuan dilengkapi dengan reseptor untuk limfokin. Antibodi berlabel radioaktif juga dapat dipakai untuk menemukan sarang-sarang kanker yang tersembunyi / metastase. SISTIM IMUN DAN SISTIM SARAF. Bukti masih mengganjal apabila sistim imun dan sistim saraf berhubungan dalam beberapa jalan .Satu hal yang diketahui hubungan keterlibatan kelenjar adrenal. Respon pada pengiriman pesan stres dan otak, kelenjar adrenal mengeluarkan hormon kedalam darah. Untuk menolong seseorang yang berespon keadaan gawat dengan menggerakkan energi simpanan tubuh, hormon stres ini dapat melumpuhkan efek antibodi dan limfosit. Hormon dan bahan kimia lain yang diketahui menyampaikan pesan diantara sel saraf telah diketahui “bicara” dengan sel imun. Sesungguhnya beberapa sel imun dapat menghasilkan produk sel saraf typical. Sedang beberapa limfokin dapat mengirim informasi ke sistim saraf. Bagaimana selanjutnya? Otak dapat mengirim berita ke sistim imun langsung, sel saraf yang jauh jaringan kerja serabut saraf dijumpai berhubungan dengan organ limfoid.
PERBATASAN DALAM IMUNOLOGI Ilmuwan sekarang dapat mengumpulkan hasil sekresi sel imun juga antibodi dan limfokin. Seperti juga sel imun spesial. Tersedianya material ini tidak hanya berubah cepat ilmu sistim imun tapi juga mempunyai pengaruh sangat besar pada pengobatan, pertanian dan industri. Sehingga disebut antibodi monoclonal yang identik dengan antibodi buatan dan banyak keturunan /clones dan sel plasma single. Khusus anttigen target disuntikkan pada tikus kemudian antibodi yang dihasilkan sel plasma dipanen dari tikus. Sel plasma tikus digabungkan dengan sel plasma yang hidup di laboratorium didalam sel membran single. Sel yang bersatu tersebut atau hydrids /cangkok /dikawinkan kemudian dicloned. Clone masih rahasia sampai beberapa waktu pembuat memesan antibodi monoclonal [single clone] Mesin genetika membuat ilmuwan mengumpulkan gene-gene bahan dan segmen keturunan /herediter. DNA suatu bentuk dan organisme dan kombinasinya dengan gene dan organisme kedua .Dengan jalan ini relatif organisme yang sederhana seperti bakteri atau jamur/ ragi dapat diinduksi untuk membuat protein manusia dalam jumlah besar termasuk hormon misal insulin, seperti juga limfokin dan monokin .Mereka juga menghasilkan protein dan penyebab infeksi seperti virus hepatitis atau virus AIDS yang penting untuk vaksinasi. Tehnik mesin genetika juga menjanjikan pengobatan gene, menggantikan gene yang cacat atau hilang atau menambah gene pembantu. Calon utama terapi gene adalah SCID /severe combine imunodevisiensi disease yang disebabkan kekurangan enzym karena kehilangan gene tunggal. Gene yang hilang dapat dimasukkan kedalam sel diambil dan bone marrow pasien. Setelah sumsum tulang yang diobati mulai menghasilkan enzym dapat disuntikkan lagi kedalam penderita. Target lain terapi gene adalah kanker .Pada percobaan pendahuluan ilmuwan membah limfosit yang melawan kanker dan tumor pasien kanker dimasukkan suatu gene yang mendorong kemampuan limfosit untuk membuat sejumlah produksi anti kanker natural, kemudian ditumbuhkan pada sel yang tersusun jumlahnya dalam laboratorium. Sel ini disuntikkan kembali kedalam penderita sehingga merea dapat mencari tumor dan membawa dosis besar dan zat kimia anti kanker. Kesulitan penelitian pencegahan / mengatur keseimbangan respon imun adalah meningkatkan pengetahuan dan fuingsi imun normal atau abnormal. Suatu hari
kemungkinan mengobati penyakit seperti SLE dengan menekan bagian dan sistim imun yang over aktif dan merangsang yang kurang aktif. Dengan mencangkok jaringan imun manusia yang imatur atau sel —sel imun kedalam tikus SCID ilmuwan te!ah berkreasi pada model hidup sistim imun manusia. Model binatang ini memberi harapan besar dalam mempelajari sistim imun dan menggunakannya untuk kepentingan manusia. Bahan: Immune system: How does it work? (http://www.medhelp.org) Immune cells and foreign particles enter the lymph nodes via incoming lymphatic vessels or the lymph nodes’ tiny blood vessels. All lymphocytes exit lymph nodes through outgoing lymphatic vessels. Once in the bloodstream, they are transported to tissues throughout the body. They patrol everywhere for foreign antigens, then gradually drift back into the lymphatic system, to begin the cycle all over again. Immune Cells and Their Products The immune system stockpiles a huge arsenal of cells, not only lymphocytes but also cell- devouring phagocytes and their relatives. Some immune cells take on all corners, while others are trained on highly specific targets. To work effectively, most immune cells need the cooperation of their fellows. Sometimes immune cells communicate
by
direct
physical
contact,
sometimes
by
releasing
chemical
messengers. In order to have room for all the cells needed to match millions of possible enemies, the immune system stores just a few of each kind When an antigen appears, those few matching cells multiply into a full-scale army. After their job is done, they fade away. Lymphocytes Lymphocytes are one of the main types of immune cells. And B and T cells are the main types of lymphocytes. B cells work cheifly by screening soluble substances called antibodies into the body’s fluids. Antibodies ambush antigens circulating in the bloodstream. However, they are powerless to penetrate cells. The job of attacking target cells--either cells that have been infected by viruses or cells that have been distorted by cancer—is left to T lymphocytes or other immune cells (described below).
Each B cell is programmed to make one specific antibody. For example, one B cell will make an antibody that blocks a virus that causes the common cold, while another produces an antibody that attacks a bacterium that causes pneumonia. When a B cell encounters its triggering antigen, it gives rise to many large cells known as plasma cells. Every plasma cell is essentially a factory for producing antibody. Each of the plasma cells descended from a given B cell manufactures millions of identical antibody molecules and pours them into the bloodstream. An antibody matches an antigen much as a key matches a lock. Some match exactly; others fit more like a skeleton key. But whenever antibody and antigen interlock, the antibody marks the antigen for destruction. Antibodies belong to a family of large molecules known as immunoglobulins. Different types play different roles in the immune defense strategy. Immunoglobulin G, or1gG, works efficiently to coat microbes, speeding their uptake by other cells in the immune system. Immunoglobulin M is very effective in killing bacteria. Immunoglobulin QA concentrates in body fluids--tears, saliva, the secretions of the respiratory tract and the sigestive tract—guarding the entrances to the body. Immunoglobulin E, whose natural job probably is to protect against parasite infections, is the villain responsible for the symptoms of allergy. T cells contribute to the immune defenses in two major ways. Some direct and regulate the immune responses. Others are killer cells that attack cells that are infected or cancerous. Less helpfully, killer T cells assail foreign cells transplanted as organ grafts. T lymphocytes work primarily by secreting potent chemical messengers known as cytokines or, more specifically, lymphokines. Binding to target cells, lymphokines mobilize many other cells and substances. They encourage the growth of cells, trigger cell activity, direct cell traffic, destroy target cells, and arouse phagocytes. Natural killer cells (NK cells) are another kind of lethal white cell, or lymphocyte. Like killer T cells, NK cells are armed with granules filled with potent chemicals. But killer T cells attack only their specific matching targets; natural killer cells attack any foe. Both kinds of killer cells slay on contact. The deadly
assassin binds to its target, aims its weapons, and then delivers a lethal burst of chemicals. Phagocytes and Their Relatives Phagocytes (or “cell eaters”) are large white cells that can swallow and digest microbes and other foreign particles. Monocytes are phagocytes that circulate in the blood When monocytes migrate into tissues, they develop into macrophages, or “big eaters.” Specialized types of macrophages can be found in many organs, including the lungs, the kidneys, the brain, and the liver. Macrophages play many roles. As scavengers, they rid the body of worn-out cells and other debris. They display bits of foreign antigen in a way that draws the attention of matching lymphocytes. And they chum out an amazing variety of powerful cytokines, known as monokines, which are vital to the immune responses. Granulocytes are another kind of immune cell. Granulocytes are white blood cells that contain granules filled with potent chemicals, which allow the granulocytes to destroy microorganisms. Some of these chemicals such as histamine also contribute to inflammation and allergy. One type of granulocyte, the neutrophil, is also a phagocyte; it uses its prepackaged chemicals to degrade the microbes it ingests. Eosinophils and basophils are granulocytes that “degranulate,” spraying their chemicals nonto harmful cells or microbes nearby. The mast cell is a twin of the basophil, except that it is not a blood cell. Rather, it is found in the lungs, skin, tongue, and linings of the nose and intestinal tract, where it is responsible for the symptoms of allergy (see “Allergy”). A relatea A structure is a cell fragment, the blood platelet. Platelets, too, contain granules. In addition to promoting blood clotting and wound repair, platelets activate some of the immune defenses. Complement The complement system is made up of about 25 body chemicals that work together to “complement” the action of antibodies in destroying bacteria. Complement also helps to rid the body of antibody-coated antigens (antigen-antibody complexes). Complement proteins, which cause blood vessels to become dilated and then leaky, contribute to the redness, warmth, swelling, pain, and loss of function that characterize an inflammatory response.
Complement proteins circulate in the blood in an inactive form. When the first protein in the complement series is activated--typically by antibody that has locked onto an antigen protruding from a cell- it sets in motion a domino effect. Each component takes its turn in a precise chain of steps known as the ‘complement cascade.” The end product is a cylinder inserted into - and puncturing a hole in - the cell’s wall. With fluids and molecules flowing in and out, the cell swells and bursts. Mounting an Immune Response Infections are the most common cause of human disease. They range from the common cold to debilitating conditions like chronic hepatitis to life-threatening diseases such as AIDS. Microbes attempting to get into the body must first move past the body’s external armour. The skin and the membranes lining the body’s gateways not only pose a physical barrier, they are also rich in scavenger cells and IgA antibodies. Next, invaders must escape a series of nonspecific defenses, which are ready to attack, without regard for any specific antigen markers. These include patrolling scavenger cells, natural killer (NK) cells, and complement. Microbes that cross the nonspecific barriers must then confront specific weapons tailored just for them. Specific weapons, which include both antibodies and cells, are equipped with singular receptor structures that allow them to recognize and interact with their designated targets. Immunity, Natural and Acquired Long ago physicians realized that people who had recovered from the plague would never get it again - they had acquired immunity. This is because, whenever T cells and B cells are activated, some of the cells become memory cells. The next time that an individual meets up with the same antigen, the immune system is set to demolish it. Immunity can be strong or weak, short-lived or long-lasting, depending on the type of antigen, the amount of antigen, and the route by which it enters the body. immmunity can also be influenced by the genes you inherit; when faced with the same antigen, some individuals will respond forcefully, other feebly, and some not at all. An immune response can be sparked not only by infection but also by immunization with vaccines. Vaccines contain microorganisms - or parts of microorganisms — that have been treated so they will be able to provoke an immune response but not full-blown disease.
Immunity can also be transferred from one individual to another by injections of serum rich in antibodies (antiserum). Immune serum globulin or “gamma globulin” is sometime given to protect travelers to countries where hepatitis is widespread, but such “passive immunity” typically lasts only a few weeks or months. Infants, who are born with weak immune responses, are protected for the first few months of life by antibodies they received from their mothers before birth. Babies who are nursed can also receive some antibodies from breast milk; these help to protect the digestive tract. Allergy The most common types of allergic reactions occur when the immune system responds to a false alarm In an allergic person, a normally harmless material - grass pollen or house dust, for example is mistaken for a threat and attacked Allergies such as hay fever and hives are related to the antibody known as immunoglobulin E (IgE), Like other antibodies, each IgE antibody is specific; one acts against oak pollen, another against ragweed. Autoimmune Diseases Sometimes the immune system’s recognition apparatus breaks down, and the body begins to manufacture T cells and antibodies directed against the body’s own cells and organs. These misguided T cells and these autoantibodies, as they are known, contribute to many diseases. For instance, T cells that attack pancreas cells contribute to diabetes, while an autoantibody known as rheumatoid factor is common in persons with rheumatoid arthritis. Persons with systemic lupus erythematosus (SLE) have antibodies to many types of cells and cell components. No one knows exactly what causes an autoimmune disease, but multiple factors are likely to be involved. These include elements in the environment, including viruses, certain drugs, and sunlight, all of which may damage or alter normal body cells. Hormones are suspected of playing a role, since most autoimmune diseases are far more common in women than in men. Heredity, too, seems to be important; many people with autoimmune diseases have characteristic types of “self’ marker molecules.
Immune Complex Diseases Immune complexes are clusters of interlocking antigens and antibodies. Normally, immune complexes are rapidly removed from the bloodstream. Sometimes, however, they continue to circulate, and eventually they become trapped in the tissues of the kidneys, the lungs, skin, joints, or blood vessels. There they set off reactions with complement that lead to inflammation and tissue damage. Immune complexes work their mischief in many diseases. These include malaria and viral hepatitis, as well as many autoimmune diseases. Immunodefciency Diseases When the immune system is missing one or more of its components, the result is an immunodeficiency disorder. Immunodeficiency disorders can be inherited acquired through infection, or produced unintentionally by drugs such as those used to treat cancer or transplant patients. Temporary immune deficiencies can develop in the wake of common virus infections, including influenza, infectious mononucleosis, and measles. The immune responses can also be depressed by blood transfusions, surgery, malnutrition, and stress. Some children are born with defects in their immune systems. Some have flaws in the B cell system and cannot produce antibodies. Others, whose thymus is either missing or small and abnormal, lack T cells. Very rarely, infants are born lacking all the major immune defenses; some children with this condition, known as severe combined immunodeficiency disease or SCID, have been able to survive for a number of years by living in germ-free rooms and “bubbles.” AIDS is an immunodeficiency disorder caused by a virus that infects immune cells. The virus can destroy or disable vital T cells, paving the way for a variety of immunologic shortcomings. The AIDS virus can also hide out for long periods of time in immune cells. As the immune defenses falter, a person with AiDS falls g prey to unusual, often life-threatening infections and rare cancers. A contagious disease, AIDS is spread by intimate sexual contact, by direct inoculation of the virus into the bloodstream, or from mother to child during pregnancy. There is presently no cure for AIDS, but newly developed antiviral drugs can slow the advance of the disease, at least for a time. AIDS vaccines are also being sought.
Cancers of the Immune System The cells of the immune system, like other cells, can grow uncontrollably; the result is cancer. Leukemias are caused by the proliferation of white blood cells, or leukocytes. The uncontrolled growth of antibody-producing plasma cells can lead to multiple myeloma. Cancers of the lymphoid organs, known as lymphomas, include Hodgkin’s disease. Immunology and Transplants Each year thousands of Americans have their lives prolonged with transplanted organs - kidney, heart, lung, liver, pancreas. For a transplant to “take,” however, it is necessary to override the body’s natural tendency to rid itself of foreign tissue. One way is tissue typing, to make sure that the markers of self on the donor’s tissue are as similar as possible to those of the recipient. Each cell has a double set of six major tissue antigens, and each of the antigens exists, in different individuals, in as many as 20 varieties. The chance of two people having identical transplant antigens is about 1 in 100,000. A second way is to lull the recipient’s immune system. This can be done with powerful immunosuppresive drugs such as cyclosporine A, or by using laboratorymanufactured antibodies that attack mature T cells. Bone Marrow Transplants When the inunune response is severely depressed — in infants born with immune defects or in cancer patients —one possible remedy is a transfer of healthy bone marrow. Introduced into the circulation, transplanted bone marrow cells travel to the long bones where they grow into functioning B and T cells. In bone marrow transplants, a close match is extremely important. Not only is there a danger that the body will reject the transplanted bone marrow cells, but mature T cells from the bone marrow transplant may counterattack and destroy the tissues of the recipient To prevent this situation, known as graft-versus- host disease, scientists use drugs or antibodies to “cleanse” the donor marrow of potentially dangerous mature T cells.
Immunity and Cancer The immune system provides one of the body’s n-lain defenses against cancer. When normal cells turn into cancer cells, some of the antigens on their surface may change. These new or altered antigens can flag immune defenders, including killer T cells, natural killer cells, and macrophages. According to one theoiy, patrolling cells of the immune system provide bodywide surveillance, spying out and eliminating cells that become cancerous. Tumors develop when the system breaks down or is overwhelmed. Scientists are shaping inunune cells and substances into ingenious new anticancer weapons. Substances known as biological response modifiers, including lymphocytes and lymphokines, are being used to bolster the patient’s immune responses. In some cases biological response modifiers are injected directly into the patient; in other cases they are used in the laboratory to transform some of the patient’s own lymphocytes into tumor-hungry cells which are then injected back into the patient, so they can attack the cancer cells. Antibodies specially made to recognize specific cancers can be coupled with drugs, toxins, or radioactive materials, then sent off like “magic bullets” to deliver their lethal cargo directly to the target cancer cells. Alternatively, toxins can be linked to a lymphokine and routed to cells equipped with receptors for the lymphokine. Radioactively labeled antibodies can also be used to track down hidden nests of cancer cells (metastases). The lmmune System and the Nervous System Evidence is mounting that the immune system and the nervous system are linked in several ways. One well-known connection involves the adrenal glands. In response to stress messages from the brain, the adrenal glands release hormones into the blood. In addition to helping a person respond to emergencies by mobilizing the body’s energy reserves, these “stress hormones” can stifle the effects of antibodies and lymphocytes. Hormones and other chemicals known to convey messages among nerve cells have been found to “speak” to cells of the immune system. Indeed, some immune cells
are able to manufacture typical nerve cell products, while some lymphokines can transmit information to the nervous system. What’s more, the brain may send messages to the immune system directly, down nerve cells; networks of nerve fibers have been found connecting to the lymphoid organs. Frontiers in Immunology Scientists are now able to mass-produce immune cell secretions, both antibodies and lymphokines, as well as specialized immune cells. The ready supply of these materials not only has revolutionized the study of the immune system itself, but has had an enormous impact on medicine, agriculture, and industry. So called monoclonal antibodies are identical antibodies made by the many descendants (clones) of a single plasma cell. Typically, the target antigen is injected into a mouse, then antibody-producing plasma cells are “harvested” from the mouse. The mouse plasma cell is fused with a long-lived laboratory- grown plasma cell, within a single cell membrane. These fused cells, or hybrids, are then cloned. A clone will secrete, over a long period of time, themade-to-order monoclonal (single clone) antibody. Genetic engineering allows scientists to pluck genes - segments of the hereditaiy material, DNA- from one type of organism and combine them with genes of a second organism. In this way relatively simple organisms such as bacteria or yeast can be induced to make quantities of human proteins, including hormones such as insulin as well as lymphokines and monokines. They can also manufacture proteins from infectious agents such as the hepatitis virus or the AIDS virus, for use in vaccines. Genetic engineering also holds promise for gene therapy--replacing defective or missing genes, or adding helpful genes. A prime candidate for gene therapy is severe combined immunodeficiency disease. SCID is caused by the lack of an enzyme due to a single missing gene. The missing gene can be introduced into cells taken from the patient’s bone marrow. After the treated marrow cells begin to produce the enzyme, they can be injected back into the patient. Another target for gene therapy is cancer. In pioneering experiments, scientists are removing cancer-lighting lymphocytes from the cancer patient’s tumor, inserting a
gene that boosts the lymphocytes’ ability to make quantities of a natural anticancer product, then growing the restructured cells in quantity in the laboratory. These cells are injected back into the patient, so they can seek out the tumor and deliver large doses of the anticancer chemical. Research into the delicate checks and balances that control the immune response is increasing knowledge of normal and abnormal immune functions. Someday it may be possible to treat diseases such as systemic lupus eiythematosus by suppressing parts of the immune system that are overactive and stimulating those that are underactive. By transplanting immature human immune tissues an/or immune cells into SCID mice, scientists nave created a living model of the human immune system. This animal model promises to be of immense value in helping us to understand the immune system, and to manipulate it to our benefit. ________________________________ This document was created by NYSERNet, Inc. through a grant funded by the New York State Science and Technology Foundation as part of the Breast Cancer Information Clearinghouse.
The material contained herein is provided for informational purpose only and should not be considered as medical advice or relating to a medical problem or condition. This information has been provided to you via: MED HELP INTERNATIONAL E-mail :
[email protected]
