الدرس الثاني: الجهاز المناعي في الإنسان (الأعضاء والخلايا والأجسام المضادة)

• الأعضاء الليمفاوية الأولية والثانوية (Lymphoid Organs): الأولية هي مواضع نشأة ونضج الخلايا الليمفاوية (نخاع العظام الأحمر لإنتاج ونضج البائية B والقاتلة الطبيعية NK ونشأة التائية؛ والغدة التيموسية لنضج وتمايز الخلايا التائية T تحت تأثير هرمون التيموسين). والثانوية هي مواضع استقرار واحتجاز وتفاعل الخلايا مع الميكروبات (الطحال، اللوزتان، بقع باير، والعقد الليمفاوية المنتشرة بالجسم).
• الخلايا الليمفاوية (Lymphocytes): خلايا دم بيضاء غير محببة تمثل 20-30% من إجمالي كرات الدم البيضاء، وتضم: الخلايا البائية B (10-15% تنتج الأجسام المضادة)، الخلايا التائية T (80% تتمايز إلى مساعدة Th، وسامة Tc، ومثبطة Ts)، والخلايا القاتلة الطبيعية NK (5-10% تدمر الخلايا المصابة بالفيروسات والأورام السرطانية بالإنزيمات).
• الخلايا البلعمية الكبيرة (Macrophages): خلايا تلتهم الميكروبات والخلايا الهرمة وتقدم معلومات مناعية؛ وتوجد كخلايا بلعمية ثابتة تستقر في الأنسجة، وخلايا بلعمية جوالة تحمل أنتيجينات الميكروبات بعد تفكيكها لتعرضها مع بروتين التوافق النسيجي MHC على سطحها للخلايا الليمفاوية.
• المواد الكيميائية المساعدة (Chemical Mediators): وسائط كيميائية مناعية تشمل: الكيموكينات (عوامل جذب كيميائية للخلايا البلعمية بأعداد غفيرة لموقع الميكروب)، الإنترلوكينات (أداة اتصال وتنشيط بين خلايا الجهاز المناعي)، الإنترفيرونات (بروتينات تفرزها الخلايا المصابة بالفيروس لتحث الخلايا السليمة المجاورة على إنتاج إنزيمات تثبط نسخ الحمض النووي للفيروس)، والمتممات (بروتينات تحلل أغلفة الميكروبات بعد ارتباط الجسم المضاد بها).
• الجسم المضاد (Antibody - Immunoglobulin): جلوبيولين مناعي بروتيني تفرزه الخلايا البائية البلازمية، يتخذ شكل حرف Y ويتألف من 4 سلاسل ببتيدية (سلسلتان ثقيلتان وسلسلتان خفيفتان ترتبط معاً بروابط كبريتيدية ثنائية)، ويحتوي على منطقتين: منطقة متغيرة متخصصة لكل أنتيجين ومنطقة ثابتة، ويوجد في 5 أنواع: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD.
• طرق عمل الأجسام المضادة الخمس: 1) التعادل (Neutralization) لمنع انتشار الفيروسات ودخولها للخلايا. 2) التلازن أو الالتصاق (Agglutination) كما في IgM ذي العشرة مواقع ارتباط. 3) الترسيب (Precipitation) للأنتيجينات الذائبة. 4) التحلل (Lysis) بتنشيط المتممات لإذابة غشاء الميكروب. 5) إبطال مفعول السموم (Antitoxins) بتنشيط المتممات للتفاعل مع السموم وإتلافها.

• حساب عدد ونسب كرات الدم البيضاء والخلايا الليمفاوية: [ الصيغة: الخلايا الليمفاوية = 20% إلى 30% من كرات الدم البيضاء | الخلايا التائية T = 80% من الليمفاوية | البائية \[\begin{gathered}B = 10-15\% | \,\text{NK} = 5-10\% ]\end{gathered}\] تُستخدم هذه النسب في الفحوصات الطبية لتحديد كفاءة الجهاز المناعي ومتابعة حالات العدوى الفيروسية والبكتيرية ونقص المناعة المكتسب.
• معادلة الارتباط التخصصي بين الأنتيجين والجسم المضاد (قفل ومفتاح): [ الصيغة: موقع الارتباط المتغير بالجسم المضاد (Variable Region) ⇋ محدد الأنتيجين الميكروبي (Epitope) ] يتم الارتباط بتطابق فراغي وفيزيائي دقيق يشبه القفل ومفتاحه بفضل التشكيل الفريد لتتابع الأحماض الأمينية في الموقع المتغير للجسم المضاد.

• يُمثل الجهاز الليمفي الركيزة البنيوية لجهاز المناعة في الإنسان، وعلى خلاف الأجهزة العضوية الأخرى ذات الاتصال التشريحي المباشر، فإن أجزاء الجهاز المناعي متناثرة في جميع أرجاء الجسم ولكنها تتكامل وظيفياً بصورة متناسقة مذهلة عبر تيار الدم والسائل الليمفي: 1) نخاع العظام الأحمر (Red Bone Marrow): يوجد داخل العظام المسطحة (كالقص، الجمجمة، الحوض، الترقوة، العمود الفقري) ورؤوس العظام الطويلة؛
• وهو مصنع الدم الرئيسي المسؤول عن إنتاج جميع خلايا الدم الحمراء والبيضاء والصفائح، وموضع نضج الخلايا البائية والقاتلة الطبيعية.

2. • الغدة التيموسية (Thymus Gland): تقع في التجويف الصدري خلف عظمة القص وأعلى القلب وقصبة الهوائية؛
   • وتفرز هرمون 'التيموسين' الذي يحفز نضج الخلايا الليمفاوية الجذعية إلى خلايا تائية (T-lymphocytes) وتمايزها لأنواعها المختلفة (Th, Tc, Ts). 3) الطحال (Spleen): عضو ليمفي بحجم قبضة اليد يقع في الجانب العلوي الأيسر من تجويف البطن، ويعد مقبرة كرات الدم الحمراء الهرمة ومصفاة الدم الكبرى؛
   • حيث يحتوي على ملايين الخلايا البلعمية الكبيرة والخلايا الليمفاوية التي تقتنص الميكروبات وتحللها.
3. • اللوزتان (Tonsils): غدتان ليمفاوِيتان تقعان على جانبي الجزء الخلفي من الفم، وتلتقطان الميكروبات والأجسام الغريبة الداخلة مع الهواء والطعام.
   • 5) بقع باير (Peyer's Patches): عقد ليمفاوية دقيقة تنتشر في الغشاء المخاطي المبطن للجزء السفلي من الأمعاء الدقيقة، وتؤدي دوراً مناعياً حاسماً ضد ميكروبات القناة الهضمية.
   • 6) العقد الليمفاوية (Lymph Nodes): مصافي دقيقة يتراوح حجمها من رأس الدبوس إلى بذرة الفول، تنتشر بطول الأوعية الليمفاوية تحت الإبطين والرقبة والفخذين، ومقسمة لجيوب ممتلئة بالخلايا البائية والتائية والبلعمية لتنقية سائل الليمف تماماً من الميكروبات وخلايا السرطان قبل إعادته لمجرى الدم.

• تتكامل كريات الدم البيضاء في مواجهة الميكروبات وفق تخصصات دقيقة: 1) خلايا الدم البيضاء الأخرى: أ- المتعادلة: أكثر الخلايا عدداً، متعددة النواة، تحتوي على حبيبات لابتلاع وهضم البكتيريا في العدوى الحادة.
• ب- الحامضية والقاعدية: ذات نوى فصية وحبيبات إفرازية تفرز وسائط الالتهاب كالهستامين لمكافحة الحساسية والطفيليات.
• ج- وحيدة النواة: تدور في الدم وتتحول عند الحاجة لخلايا بلعمية كبيرة عند اختراق الميكروب للأنسجة.

2. الخلايا الليمفاوية الثلاث الكبرى: أ- الخلايا البائية (B-Cells): تنشأ وتنضج في نخاع العظام، وتتعرف على أنتيجينات الميكروبات عبر مستقبلاتها السطحية، وعند تنشيطها تتمايز إلى خلايا بائية بلازمية تضخ آلاف الأجسام المضادة في الثانية الواحدة، وخلايا بائية ذاكرة تبقى لعشرات السنين. ب- الخلايا التائية (T-Cells): تنشأ في نخاع العظام وتنضج في التيموسية، وتضم 3 فرق تخصصية: الخلايا التائية المساعدة (Helper Th تحمل المستقبل CD4) وتفرز الإنترلوكينات والسيتوكينات لتنشيط كل أفرع المناعة؛ الخلايا التائية السامة القاتلة (Cytotoxic Tc تحمل المستقبل CD8) وتهاجم الخلايا السرطانية والأعضاء المزروعة والمصابة بالفيروسات؛ والخلايا التائية الكابحة المثبطة (Suppressor Ts تحمل CD8) وتفرز الليمفوكينات لتثبيط وتوقيف الاستجابة المناعية بعد القضاء على الميكروب لمنع تدمير خلايا الجسم الذاتية. ج- الخلايا القاتلة الطبيعية (NK-Cells): خلايا مناعة فطرية تهاجم وتقتل الخلايا المصابة بالفيروسات والخلايا السرطانية مباشرة دون انتظار إشارات تخصصية.

• تُمثل الأجسام المضادة (الأيميونوجلوبيولينات Igs) الذخيرة الكيميائية للمناعة الخلطية، ويتكون جزيء الجسم المضاد النموذجي من: 1) زوجين من السلاسل الببتيدية: سلسلتان طويلتان متطابقتان تسميان 'السلاسل الثقيلة' (Heavy Chains)، وسلسلتان قصيرتان متطابقتان تسميان 'السلاسل الخفيفة' (Light Chains).
• ترتبط السلاسل معاً بروابط كيميائية تساهمية قوية هي 'الروابط الكبريتيدية الثنائية' (Disulfide Bridges)؛
• رابطتان تربطان السلسلتين الثقيلتين ببعضهما، ورابطة تربط كل سلسلة خفيفة بسلسلة ثقيلة مقابلة.

2. • المنطقة الثابتة (Constant Region - Fc): جزء متطابق التتابع في جميع الأجسام المضادة من نفس الفئة، وهو المسؤول عن الارتباط بمستقبلات الخلايا البلعمية وتثبيت الجزيء.
   • 3) المنطقة المتغيرة وموقع الارتباط بالأنتيجين (Variable Region - Fab): يقع عند طرفي فرعي حرف Y، ويحتوي كل جسم مضاد على موقعين متماثلين تماماً للارتباط بالأنتيجين (باستثناء جزيء IgM الخماسي الذي يحتوي على 10 مواقع ارتباط).
   • ويتحدد شكل موقع الارتباط بدقة متناهية وفق التتابع الوراثي الفريد للأحماض الأمينية وتشكيلها الفراغي ثلاثي الأبعاد، ليرتبط بمحددات الأنتيجين (Epitopes) كالقفل ومفتاحه.

3. موقع الارتباط بالمتمم: يوجد على السلسلة الثقيلة، ويظل مغلقاً حتى يرتبط الجسم المضاد بالأنتيجين، فيتغير شكله الفراغي وينكشف موقع المتمم لينشط سلسلة تفاعلات تحلل الميكروب.

• تتبع الأجسام المضادة خمس استراتيجيات نوعية لتحييد وهلاك الميكروبات في الدم والليمف: 1) التعادل (Neutralization): وهي الآلية الأهم ضد الفيروسات؛
• حيث ترتبط الأجسام المضادة بالأغلفة الخارجية للفيروسات فتمنعها من الالتصاق بمستقبلات أغشية الخلايا الحية واختراقها؛
• وإذا نجح الفيروس في الدخول ترتبط الأجسام المضادة بغلاف الخلية وتمنع خروج وتكاثر المادة الوراثية الفيروسية.

2. • التلازن أو الالتصاق (Agglutination): وتتجلى بوضوح مع الجسم المضاد IgM الذي يتكون من 5 وحدات متصلة بـ 10 مواقع ارتباط؛
   • فيستطيع الارتباط بأكثر من ميكروب في آن واحد وتجميعها في كتل متلاصقة كبيرة الحجم وعاجزة عن الحركة، مما يجعلها صيداً سهلاً للغاية لالتهام الخلايا البلعمية الكبيرة دفعة واحدة.
3. • الترسيب (Precipitation): يحدث مع الأنتيجينات الذائبة كالسموم السائلة؛
   • حيث يؤدي ارتباط الأجسام المضادة بها لتكوين معقدات غير ذائبة على شكل راسب صلب تبتلعه الخلايا البلعمية بسهولة.
   • 4) التحلل (Lysis): يرتبط الجسم المضاد بالأنتيجين على جدار الخلية البكتيرية فينكشف موقع المتممات، فتنشط بروتينات المتممات وتثقب غشاء الخلية البكتيرية وتذيب محتوياتها الداخلية لتنفجر وتموت.
   • 5) إبطال مفعول السموم (Antitoxin Action): ترتبط الأجسام المضادة بجزيئات السموم، فيحفز هذا المعقد المتممات على التفاعل مع جزيئات السم وإجراء تفاعلات متسلسلة تبطل سميتها كيميائياً وتحولها لمواد غير ضارة تسهل بلعمتها.

• نص المسألة / السؤال: عينة دم لشخص مريض أظهرت أن عدد كرات الدم البيضاء الإجمالي = 8,000 خلية/ملم3.
• احسب: 1) متوسط عدد الخلايا الليمفاوية في العينة.
• 2) أكبر وأقل عدد محتمل للخلايا التائية T. 3) متوسط عدد الخلايا البائية B والقاتلة الطبيعية NK.

خطوات الحل والشرح النموذجي: 1) متوسط نسبة الخلايا الليمفاوية = \[\begin{gathered}(20\% + 30\%) \div 2 = 25\%\end{gathered}\].متوسط عدد الليمفاويات = \[\begin{gathered}8,000 \times 25\% = 2,000\end{gathered}\] خلية ليمفاوية.2) الخلايا التائية تمثل 80% دائماً من إجمالي الليمفاويات: أقل عدد محتمل لليمفاويات \[\begin{gathered}(20\%) = 8,000 \times 0.20 = 1,600\end{gathered}\] خلية -> أقل عدد للتائية = \[\begin{gathered}1,600 \times 0.80 = 1,280\end{gathered}\] خلية T.أكبر عدد محتمل لليمفاويات \[\begin{gathered}(30\%) = 8,000 \times 0.30 = 2,400\end{gathered}\] خلية -> أكبر عدد للتائية = \[\begin{gathered}2,400 \times 0.80 = 1,920\end{gathered}\] خلية T.3) متوسط البائية (12.5% من متوسط الليمفاويات): \[\begin{gathered}2,000 \times 0.125 = 250\end{gathered}\] خلية B.متوسط القاتلة الطبيعية NK (7.5% من متوسط الليمفاويات): \[\begin{gathered}2,000 \times 0.075 = 150\end{gathered}\] خلية NK.

• نص المسألة / السؤال: إذا كان لديك 5 جزيئات من الجسم المضاد IgG، وجزيء واحد من الجسم المضاد IgM؛
• احسب: 1) إجمالي عدد السلاسل الببتيدية الثقيلة والخفيفة فيها.
• 2) إجمالي عدد مواقع الارتباط بالأنتيجين فيها جميعاً.

خطوات الحل والشرح النموذجي: 1) كل جزيء IgG يحتوي على 4 سلاسل (2 ثقيلة + 2 خفيفة) -> 5 جزيئات × 4 = 20 سلسلة. جزيء IgM خماسي يتكون من 5 وحدات متصلة، فيحتوي على: 5 × 4 = 20 سلسلة (10 ثقيلة + 10 خفيفة).إجمالي السلاسل الببتيدية = \[\begin{gathered}20 + 20 = 40\end{gathered}\] سلسلة ببتيدية.2) كل جزيء IgG يمتلك موقعين للارتباط بالأنتيجين -> 5 × 2 = 10 مواقع. جزيء IgM يمتلك 10 مواقع ارتباط بالأنتيجين. إجمالي مواقع الارتباط بالأنتيجين = \[\begin{gathered}10 + 10 = 20\end{gathered}\] موقع ارتباط بالأنتيجين.

• الغدة التيموسية تضمر مع التقدم في العمر: تضمر الغدة التيموسية تدريجياً بعد البلوغ ولكن تظل أعداد كافية من الخلايا التائية المكتملة النضج مخزنة في الطحال والعقد الليمفاوية.
• أفضلية IgM في التلازن: يُعد IgM أفضل وأكفأ الأجسام المضادة في إبادة البكتيريا بالتلازن لاحتوائه على 10 مواقع ارتباط بالأنتيجين قادرة على شل حركة مستعمرات بكتيرية كاملة دفعة واحدة.
• آليات عمل الأجسام المضادة التي تحتاج متممات: احفظ جيداً: آليتا 'التحلل' و'إبطال مفعول السموم' هما الآليتان الوحيدتان اللتان تشترطان وجود المتممات لكي تكتمل فاعليتهما.

• العلاج بالأجسام المضادة أحادية النسيلة (Monoclonal Antibodies): تصنيع أجسام مضادة نقية معملياً موجهة بدقة متناهية لاستهداف بروتينات الخلايا السرطانية ومحاصرتها وتدميرها دون إيذاء الخلايا السليمة، مثل عقار التراستوزوماب لعلاج سرطان الثدي.
• أمصال لدغات العقارب والثعابين: حقن المصابين بلدغات الثعابين بالأجسام المضادة النوعية الجاهزة لمعادلة السموم وإبطال مفعولها الفتاك بالارتباط المباشر قبل تدميرها للجهاز العصبي والقلب.