الدرس الشامل: المناعة وآليات الدفاع في النبات والإنسان (الدليل الجامع)

• التيلوزات (Tyloses): نموات زائدة تنشأ نتيجة تمدد الخلايا البارنشيمية المجاورة لقصيبات وأوعية الخشب وتمر عبر النقر، لتسد مجرى الوعاء الخشبي المصاب وتمنع حركة وانتشار الميكروب إلى باقي أجزاء النبات.
• الحساسية المفرطة في النبات: إحدى وسائل المناعة التركيبية الناتجة عن الاستجابة للإصابة، حيث يقوم النبات بقتل بعض أنسجته المصابة لمنع انتقال وتغذية الكائن الممرض إلى الأنسجة السليمة المجاورة.
• الأجسام المضادة ( Antibodies / Immunoglobulins): جلوبيولينات مناعية بروتينية مفرزة من الخلايا البائية البلازمية تأخذ شكل حرف Y، وتتميز بمواقع ارتباط متغيرة تتطابق فراغياً كالقفل والمفتاح مع مولد الضد (الأنتيجين) المعين.
• السيتوكينات (Cytokines): بروتينات مناعية تفرزها الخلايا التائية المساعدة النشطة (TH)، تعمل كإشارات كيميائية تجذب وتنشط الخلايا البلعمية الكبيرة والخلايا البائية والتائية السامة والخلايا القاتلة الطبيعية.
• الخلايا البلعمية الكبيرة (Macrophages): خلايا دم بيضاء مناعية كبيرة الحجم (ثابتة أو دوارة)، تبتلع الأجسام الغريبة والميكروبات وتفككها بإنزيمات الليسوسوم وتعرض أنتيجيناتها على سطحها مرتبطة ببروتين التوافق النسيجي (MHC).

• آلية التلازن (التلصيق) في الأجسام المضادة: [ الصيغة: الجسم المضاد IgM يحتوي على 10 مواقع ارتباط للأنتيجينات ] يحتوي IgM على 5 وحدات متصلة بـ 10 مواقع ارتباط، مما يجعله قادراً على الالتصاق بأكثر من ميكروب في آن واحد وتجميعها معاً لتسهيل بلعمتها.
• توازن الاستجابة المناعية وتثبيطها: [ الصيغة: تثبيط المناعة = إفراز اللمفوكينات بواسطة خلايا TS المثبطة ] بعد القضاء على الميكروب، ترتبط خلايا TS بالخلايا TH و TC و B فتفرز بروتينات اللمفوكينات التي توقف الاستجابة وتحفز موت معظم الخلايا المناعية النشطة وتخزن خلايا الذاكرة.

• يواجه النبات في بيئته مسببات موت وأمراض شتى تنقسم إلى: الأعداء الخطرين (حيوانات الرعي والحشرات والفطريات)، والظروف غير الملائمة (الحرارة والبرودة ونقص أو زيادة الماء)، والمواد السامة (المبيدات وعوادم المصانع).
• ويمتلك النبات خطي دفاع متكاملين:

• أ.
• المناعة التركيبية: وتمثل حواجز طبيعية فيزيائية تمنع دخول أو انتشار الممرضات: (1) وسائل تركيبية موجودة أصلاً: كالأدمة الخارجية المغطاة بطبقة الكيوتين الشمعية التي تمنع استقرار الماء فتمنع إنبات جراثيم الفطريات، ووجود الشعيرات والأشواك التي تنفر الحيوانات؛
• والجدار الخلوي السليلوزي الصلب المدعم باللجنين؛
• (2) وسائل تركيبية تتكون كاستجابة للإصابة: تكوين الفلين لعزل المناطق المقطوعة لمنع غزو البكتيريا؛
• وترسيب الصموغ حول مواضع الجروح؛
• وتكوين التيلوزات لمنع انتشار الميكروبات داخل الجهاز الوعائي؛
• والإحاطة بخيوط الغزل الفطري بغلاف عازل لمنع نموها؛
• والتخلص من النسيج المصاب (الحساسية المفرطة).

• ب.
• المناعة البيوكيميائية: استجابة كيميائية داخلية تبدأ بإدراك وجود الخطر: (1) المستقبلات (Receptors): جزيئات بروتينية على الغشاء البلازمي تدرك وجود الميكروب وتنشط دفاعات النبات الفطرية؛
• (2) مواد كيميائية مضادة للكائنات الدقيقة: مثل الفينولات والجلوكوزيدات (مركبات سامة تثبط نمو البكتيريا)، والأحماض الأمينية غير البروتينية (مثل الكانافانين والسيفالوسبورين) التي تحاكي الأحماض الطبيعية فتفسد بروتينات الممرض؛
• (3) بروتينات مضادة للميكروبات: مثل إنزيمات نزع السمية التي تتفاعل مع سموم البكتيريا وتبطل مفعولها وتحولها لمواد غير ضارة.

الجهاز اللمفاوي في الإنسان جهاز مناعي متناثر الأجزاء تشريحياً ولكنه يتكامل وظيفياً بصورة مبهرة:

• أ.
• الأعضاء اللمفاوية: (1) نخاع العظام الأحمر: العضو اللمفاوي الرئيسي المسؤول عن تصنيع كافة خلايا الدم الحمراء والبيضاء والصفائح، ونضج الخلايا البائية (B) والخلايا القاتلة الطبيعية (NK)؛
• (2) الغدة التيموسية: تقع على القصبة الهوائية أعلى القلب خلف القص، وتفرز هرمون (التيموسين Thymosin) الذي يحفز نضج الخلايا اللمفاوية الجذعية إلى خلايا تائية (T) وتمايزها لأنواعها المختلفة؛
• (3) الطحال: مقبرة خلايا الدم وعقدة لمفاوية ضخمة تنقي الدم من الميكروبات والخلايا المسنة بفضل الخلايا البلعمية؛
• (4) العقد اللمفاوية: تنتشر على طول الأوعية اللمفاوية وترشح اللمف من الشوائب؛
• (5) اللوزتان وبقع باير المعوية: تلتقطان الميكروبات التي تدخل مع الطعام والشراب والهواء.

• ب.
• الخلايا اللمفاوية (تمثل 20-30% من خلايا الدم البيضاء): (1) الخلايا البائية (B-cells 10-15%): تصنع الأجسام المضادة في المناعة الخلطية؛
• (2) الخلايا التائية (T-cells 80%): وتنقسم إلى: التائية المساعدة (TH) التي تنشط باقي الخلايا المناعية، والتائية السامة (TC) التي تهاجم الخلايا السرطانية والأعضاء المزروعة والخلايا المصابة بالفيروسات بإفراز بروتين البيرفورين (صانع الثقوب) والسموم اللمفاوية، والتائية المثبطة (TS) التي تفرز اللمفوكينات لكبح المناعة بعد الشفاء؛
• (3) الخلايا القاتلة الطبيعية (NK 5-10%): تدمر الخلايا المصابة بالفيروس والأورام السرطانية بإنزيماتها الخاصة.

خط الدفاع الثالث (المناعة المكتسبة أو التكيفية) ينقسم إلى مسارين متكاملين:

• أ.
• المناعة الخلطية (بالأجسام المضادة): عندما يدخل أنتيجين محدد، تتعرف عليه الخلايا البائية بواسطة مستقبلاتها، وفي نفس الوقت تبتلع الخلية البلعمية الأنتيجين وتفككه بإنزيمات الليسوسوم وتربطه ببروتين التوافق النسيجي (MHC) وتعرضه على سطحها.
• تتعرف الخلية التائية المساعدة (TH) على المركب المعروض (أنتيجين + MHC) وتتحول إلى خلية نشطة تفرز بروتينات (الإنترلوكينات).
• تنشط الإنترلوكينات الخلايا البائية لتنقسم وتتمايز إلى: خلايا بائية ذاكرة تبقى في الدم عقوداً، وخلايا بائية بلازمية تنتج آلاف الأجسام المضادة المتخصصة للقضاء على الميكروب بطرق (التعادل، التلازن، الترسيب، التحلل وإبطال مفعول السموم بمساعدة المتممات).

• ب.
• المناعة الخلوية (بالخلايا الوسيطة): عند غزو الميكروب لداخل الخلايا الحية، تفرز الخلايا التائية المساعدة المنشطة بروتينات (السيتوكينات) بكميات ضخمة لتجذب وتنشط الخلايا التائية السامة (TC) والبلعمية الكبيرة وNK.
• تفرز TC المنشطة بروتين (البيرفورين) الذي يثقب غشاء الخلية المصابة، وتفرز سموماً لمفاوية تنشط جينات الموت الذاتي في نواة الخلية المصابة فتدمرها تماماً.

• الاستجابة المناعية الأولية مقابل الثانوية: الأولية بطيئة (تستغرق 5-10 أيام) لأن الخلايا B و T تحتاج وقتاً للتضاعف والتمايز فتظهر أعراض المرض؛
• بينما الثانوية (عند التعرض الثاني لنفس الميكروب) سريعة وخاطفة وتعتمد على خلايا الذاكرة فتفرز كميات هائلة من الأجسام المضادة وتدمر الميكروب دون ظهور أي أعراض.

• نص المسألة / السؤال: أظهر تحليل دم لشخص ما أن عدد خلايا الدم البيضاء في المليمتر المكعب = 8,000 خلية.
• احسب بدقة: (1) متوسط عدد الخلايا اللمفاوية؛
• (2) أكبر وأقل عدد متوقع للخلايا البائية (B)؛
• (3) متوسط عدد الخلايا التائية (T)؛
• (4) متوسط عدد الخلايا القاتلة الطبيعية (NK).

• خطوات الحل والشرح النموذجي: الخطوة 1: نسبة الخلايا اللمفاوية تمثل من 20% إلى 30% من إجمالي البيضاء؛
• إذن متوسط نسبتها = \[\begin{gathered}\dfrac{20 + 30}{2} = 25\%\end{gathered}\].
• متوسط الخلايا اللمفاوية = \[\begin{gathered}8,000 \times \left(\dfrac{25}{100}\right) = 2,000\end{gathered}\] خلية لمفاوية.
• الخطوة 2: الخلايا البائية تمثل من 10% إلى 15% من الخلايا اللمفاوية؛
• إذن: أقل عدد للخلايا \[\begin{gathered}B = 2,000 \times \left(\dfrac{10}{100}\right) = 200\end{gathered}\] خلية.
• أكبر عدد للخلايا \[\begin{gathered}B = 2,000 \times \left(\dfrac{15}{100}\right) = 300\end{gathered}\] خلية.
• الخطوة 3: الخلايا التائية تمثل دائماً 80% من الخلايا اللمفاوية؛
• إذن متوسط عددها = \[\begin{gathered}2,000 \times \left(\dfrac{80}{100}\right) = 1,600\end{gathered}\] خلية تائية.
• الخطوة 4: خلايا NK تمثل من 5% إلى 10% (متوسط 7.5%)؛
• إذن متوسط عددها = \[\begin{gathered}2,000 \times \left(\dfrac{7.5}{100}\right) = 150\end{gathered}\] خلية NK.

• نص المسألة / السؤال: احسب عدد مواقع الارتباط بالأنتيجين وعدد الروابط الكبريتيدية الثنائية في: (1) 5 جزيئات من الجسم المضاد IgG؛
• (2) 2 جزيء من الجسم المضاد الخماسي IgM.

• خطوات الحل والشرح النموذجي: الخطوة 1: كل جزيء جسم مضاد تقليدي (مثل IgG) يحتوي على سلسلتين ثقيلتين وسلسلتين خفيفتين وبه 4 روابط كبريتيدية ثنائية وموقعين (2) للارتباط بالأنتيجين.
• إذن لـ 5 جزيئات IgG: عدد مواقع الارتباط = 5 × 2 = 10 مواقع ارتباط؛
• وعدد الروابط الكبريتيدية = 5 × 4 = 20 رابطة.
• الخطوة 2: الجسم المضاد IgM يتكون من 5 وحدات متصلة ببروتين رابط؛
• كل جزيء IgM به 10 مواقع ارتباط و20 رابطة كبريتيدية ثنائية على الأقل.
• إذن لـ 2 جزيء IgM: عدد مواقع الارتباط = 2 × 10 = 20 موقع ارتباط بالأنتيجين.

• تكة امتحانية كبرى: نخاع العظام هو المسؤول عن إنضاج الخلايا البائية B والقاتلة الطبيعية NK، ولكنه لا يستطيع إنضاج الخلايا التائية T؛ فالخلايا التائية تهاجر كخلايا جذعية غير ناضجة إلى الغدة التيموسية لتنضج هناك بفعل هرمون التيموسين.
• الجسم المضاد لا يستطيع القضاء على الفيروسات المتوغلة داخل سيتوبلازم الخلايا الحية لكبر حجم جزيئات البروتين مقارنة بفتحات الغشاء الخلوي، وهنا يكمن دور المناعة الخلوية والخلايا التائية السامة TC.
• بروتين التوافق النسيجي MHC موجود في نوعين من الخلايا: الخلايا البلعمية الكبيرة والخلايا البائية، وهو وسيلة التعرف الحتمية للخلايا التائية المساعدة TH.

• العلاج المناعي الموجه للسرطان (الأجسام المضادة وحيدة النسل Monoclonal Antibodies): إنتاج أجسام مضادة مخبرياً تستهدف مستقبلات معينة على الخلايا الورمية لتحفيز الخلايا البلعمية وNK على تدميرها.
• تصنيع اللقاحات والأمصال: اللقاح (Vaccine) يحتوي ميكروباً مضعفاً لإنشاء خلايا ذاكرة تكسب الجسم مناعة إيجابية طويلة الأمد؛ بينما المصل (Antiserum) يحتوي أجساماً مضادة جاهزة تعطي مناعة سلبية فورية ومؤقتة في حالات لدغات الثعابين والتيتانوس.
• تطوير السلالات النباتية المقاومة للأمراض: استخدام الهندسة الوراثية والتربية النباتية لنقل جينات المستقبلات وإنزيمات نزع السمية إلى محاصيل القمح والأرز لحمايتها من الفطريات.