Am întâlnit deja un grup de celule T pe câmpul de luptă, atunci când sosirea lor a schimbat soarta bătăliei, dar nici măcar n-am început să le descoperim toate calităţile. Celulele T fac o mulţime de lucruri: coordonează alte celule imune, acţionează ca superarme antivirale şi ucid celule canceroase. Vom discuta ceva mai târziu în detaliu despre aceste celule uimitoare şi despre lucrurile fabuloase pe care le fac, dar deocamdată să reţinem un singur lucru: fără celulele T eşti de-a dreptul mort – ele sunt probabil cele mai importante celule imune adaptative de care ai parte. Dar înainte să poată lupta pentru tine, ele trebuie să treacă prin materia extrem de periculoasă care se predă în timus. Să pici un examen în acest loc nu are drept consecinţă doar o notă slabă. Aici eşecul înseamnă moarte.
Doar cei mai buni dintre cei mai buni studenţi pot evita această soartă. Aşa cum am văzut în capitolul precedent: sistemul imunitar adaptativ amestecă segmente de gene şi produce astfel o uimitoare diversitate de receptori distincţi, capabili să se lege de orice proteină posibilă din univers, numită în acest context antigen. Acest lucru înseamnă că fiecare celulă T individuală se naşte cu un anumit tip specific de receptor, capabil să recunoască un anumit antigen. Dar acest sistem are un defect fundamental: cu atât de mulţi receptori diferiţi, vor exista în mod cert un număr substanţial de celule T care posedă receptori capabili să se lege de proteine din propriile noastre celule. Acesta nu este doar un pericol teoretic, ci cauza a numeroase maladii cât se poate de reale şi de severe de care suferă în prezent milioane de oameni şi care se numesc boli autoimune.
Să ne imaginăm, de pildă, că un receptor al unei celule T se poate lega de o proteină de pe suprafaţa unei celule a pielii. Acesta nu va înţelege să tocmai s-a conectat la un prieten, ci va încerca să ucidă celula. Sau, mai rău, din moment ce există un număr mare de celule ale pielii în corpul uman, va crede că are loc un atac masiv în care inamicii sunt deja peste tot şi va alerta sistemul imunitar, făcându-l să intre în stare de luptă şi să genereze inflamaţie şi haos. Deşi acest lucru ar fi în sine destul de rău, rezultatul poate afecta şi celulele inimii sau ale sistemului nervos, ceea ce ar putea avea efecte chiar mai periculoase.
Cel puţin 7% dintre americani suferă de boli autoimune, dar vom afla mai multe despre ele ceva mai târziu. Pe scurt, boala autoimună este cauzată de celulele tale imune care cred că propriile tale ţesuturi sunt inamici, că sunt străine. Nu este exagerat să spunem că acest lucru reprezintă un pericol fundamental pentru supravieţuirea ta.
Aşa cum îţi poţi imagina, corpul ia foarte în serios această problemă şi pentru a o rezolva a găsit soluţia Universităţii Crimei din timus. Odată născută, o proaspătă celulă T se îndreaptă spre universitate şi îşi începe antrenamentul, care constă în trei etape, sau mai bine zis, în trei teste:
Primul test se asigură că tânăra celulă T posedă abilitatea de a produce receptori viabili. E ca şi cum, într-o şcoală normală, profesorii verifică dacă studenţii au la ei toate caietele şi cărţile necesare – numai că drept pedeapsă studenţii n-ar fi trimişi acasă, ci pur şi simplu anihilaţi.31
Celulele T care trec de primul test posedă receptori funcţionali. Excelent, până acum! Al doilea test poartă numele de selecţie pozitivă: profesorul verifică dacă celulele T reuşesc să recunoască receptorii celulelor împreună cu care vor trebui să lucreze. E ca şi cum profesorul verifică dacă stilourile aduse de elevi conţin suficientă cerneală şi dacă sunt în stare bună caietele de lucru. Din nou, pedeapsa pentru ratarea celui de-al doilea test este moartea.
După ce au trecut de primele două obstacole, Celulele T se află în faţa ultimului şi cel mai important test: selecţia negativă. Iar acesta ar putea fi cel mai dificil dintre toate. Examenul final constă dintr-o singură întrebare: Poate celula T să recunoască propriul corp? Altfel spus, sunt receptorii săi capabili să se lege de principalele proteine care intră în alcătuirea corpului? De proteinele care sunt doar ale tale şi te fac să fii tu? Singurul răspuns acceptabil este „nu, sub nici o formă.“
Prin urmare, în examenul final celulelor T li se prezintă tot felul de combinaţii de proteine care sunt folosite de celulele corpului tău. În paranteză fie spus, acest proces este de-a dreptul fascinant – celulele profesor din timus care supraveghează testul au o licenţă specială să fabrice tot felul de proteine speciale, care în mod normal sunt produse doar în organe cum ar fi inima, pancreasul sau ficatul, dar şi hormoni precum insulina, de exemplu. În acest mod, ele pot arăta celulei T o mulţime de proteine care sunt marcate ca aparţinând propriului corp. Dacă o celulă T este capabilă să recunoască vreuna dintre aceste proteine proprii, aceasta este scoasă afară şi împuşcată pe loc.32
În total, din 100 de celule care intră în universitate, 98 nu vor supravieţui antrenamentului şi li se va ordona să se sinucidă înainte de absolvire. Între zece şi douăzeci de milioane de celule T au ieşit azi din timusul tău. Acestea sunt cele 2% care au avut succes şi au supravieţuit. Supravieţuitorii sunt atât de diferiţi încât vei avea la dispoziţie cel puţin câte o celulă T care ar putea recunoaşte orice duşman potenţial pe care universul l-ar putea asmuţi împotriva ta.33
Din nefericire, Universitatea Crimei de care dispui este pe cale să se închidă. Timusul tău începe de fapt să se micşoreze şi să se veştejească încă din copilărie. Iar acest proces se accelerează atunci când ajungi la pubertate. Cu fiecare an de viaţă, din ce în ce mai multe celule ale timusului se transformă în ţesut gras sau cicatrizat. Universitatea închide din ce în ce mai multe departamente, iar lucrurile se deteriorează pe măsură ce îmbătrâneşti, până când, în jurul respectabilei vârste de 85 de ani, universitatea unde studiază celulele T îşi închide definitiv porţile. Ceea ce e destul de grav, dacă îţi surâde ideea de a rămâne viu şi sănătos. Există şi alte locuri în corp unde celulele T pot fi educate, dar, în linii mari, din acest moment sistemul tău imunitar este mai limitat decât înainte. Iar asta deoarece, odată dispărut timusul, va trebui să te mulţumeşti cu celulele T pe care le-ai antrenat până la momentul respectiv. Absenţa universităţii celulelor imune este unul dintre motivele importante pentru care vârstnicii sunt mai fragili şi mai susceptibili la boli infecţioase şi la cancer decât cei mai tineri. De ce se întâmplă asta? Ei bine, problema e că, odată trecuţi de vârsta la care putem face copii, naturii nu îi prea mai pasă de noi şi prin urmare nu există vreo presiune evolutivă pentru supravieţuire la vârste avansate.34
Aşadar, în ultimele două capitole am învăţat că sistemul nostru imunitar adaptativ posedă cea mai mare bibliotecă din univers. Am învăţat că după ce se nasc, celulele tale T recombină câteva fragmente speciale de gene, reuşind astfel de genereze miliarde de receptori distincţi (fiecare celulă T are la dispoziţie doar un anumit tip de receptor). În sfârşit, toate aceste celule T diferite, fiecare posedând receptorul său unic, sunt capabile să recunoască orice potenţial antigen din univers. Pentru a garanta că celulele tale imune adaptative nu vor reacţiona în mod accidental la propriul tău corp, atacându-l, aceste celule T trebuie să treacă printr-un proces de instruire, în urma căruia doar o minoritate supravieţuiesc. Chiar şi aşa, la final vei avea la dispoziţie câteva celule imune pentru fiecare inamic posibil care te-ar putea infecta.
Bun, toate acestea sună minunat. Dar, ca de fiecare dată în viaţă, există totuşi câteva mici probleme.
30. De fapt celulele T îşi datorează numele timusului, tocmai pentru că merg la şcoală acolo! E o convenţie ciudată de numire, dacă te gândeşti puţin. Imaginează-ţi cum ar fi dacă ţi s-a spune „om NW“, iar surorii tale „om B“ pentru că ai absolvit Universitatea Northwestern, iar sora ta a fost la Universitatea Brown.
31. În realitate, nici o celulă T nu este ucisă în timus. Ar fi mai corect să afirmăm că li se ordonă să se sinucidă de către celulele profesori. E o chestiune de semantică.
32. Există o singură mică excepţie care ar putea salva elevii cei mai nepregătiţi, şi despre care vom vorbi ceva mai târziu. În esenţă, o celulă T care este cât de cât capabilă să recunoască părţi ale propriului corp poate fi convertită într-un tip special de celulă, o aşa numită celulă T reglatoare, al cărei scop este să calmeze sistemul imunitar şi să prevină autoimunitatea. Dar despre toate acestea, mai încolo.
33. Îţi pui cumva întrebarea ce se întâmplă cu toţi acei studenţi care mor? În timusul tău există o mulţime de macrofage, iar misiunea lor este să-i înghită pe nefericiţii care n-au trecut examenul.
34. Unele dintre cele mai promiţătoare eforturi ale comunităţii ştiinţifice interesate de prelungirea vieţii constau în găsirea de modalităţi de a întârzia atrofierea timusului, sau chiar de a-i stimula regenerarea ţesutului. La momentul redactării aceste cărţi, avem informaţii despre derularea cu succes a unui studiu făcut pe voluntari, în care se susţine că s-ar fi reuşit regenerarea ţesutului timusului – cu toate că avem de-a face cu un număr mic de subiecţi, iar rezultatele ar trebui să fie reproduse şi confirmate şi de alte studii, cu mai mulţi participanţi. Dar dacă eşti suficient de tânăr în momentul în care citeşti aceste lucruri, s-ar putea să existe o şansă ca atunci când vei ieşi la pensie să existe medicamente sau tratamente care să-ţi regenereze timusul!
19. Cum să expui informaţia pe o tipsie de aur: Prezentarea antigenelor
Aşa cum am putut vedea în cazul simplei infecţii la deget, să ai la dispoziţie doar câteva celule imune nu e foarte util în cazul unei invazii agresive. Ai nevoie de sute de mii, dacă nu chiar de milioane de celule imune ca să te poţi lupta în mod eficient cu un duşman puternic. Şi chiar dacă sistemul tău imunitar adaptativ poate recunoaşte orice inamic posibil, posedând milioane de celule diferite, fiecare cu un anumit receptor, el are la dispoziţie doar 10-12 celule care au acelaşi receptor specific.
Ceea ce are sens, dacă stai puţin să te gândeşti. Dacă ai avea milioane de celule pentru fiecare dintre sutele de milioane de posibili patogeni diferiţi, corpul tău ar fi alcătuit doar dintr-un număr uriaş de celule imune şi nimic altceva. Pe de o parte, nu te-ai mai îmbolnăvi niciodată, fiind atât de bine pregătit pentru orice inamic. Pe de altă parte, ai fi doar o băltoacă de mâzgă. Doar să supravieţuieşti e plicticos, aşa că natura a găsit o cale mult mai eficientă şi mai elegantă pentru a rezolva această dilemă.
Când se produce o infecţie, sistemul tău imunitar determină ce tip specific de sistem de apărare este necesar şi în ce cantitate. Sistemul imunitar adaptativ colaborează cu sistemul imunitar înnăscut, încercând să găsească acele câteva celule care posedă receptorul potrivit pentru invazia în desfăşurare, să localizeze aceste celule printre miliardele de alte celule din corpul tău şi să producă rapid mai multe din aceste celule.
Nu numai că această strategie îţi permite să te descurci cu doar câteva celule pentru fiecare inamic posibil, dar garantează şi că sistemul imunitar nu produce arme în exces, risipind resurse – ceea ce este un lucru bun, deoarece sistemul imunitar, aşa cum e, consumă o cantitate mare de energie. Cum se realizează concret acest lucru? Pregătind o prezentare.
Sistemul tău imunitar adaptativ nu decide împotriva cui trebuie să lupte şi nici când trebuie să se activeze – acestea sunt sarcinile sistemul imunitar înnăscut, şi aici intervine celula dendritică, acea ciudată celulă gigant, cu tentacule asemenea unei caracatiţe, care culege probe de pe câmpul de luptă. Când are loc o infecţie, ea se acoperă cu o selecţie de antigene ale duşmanului şi încearcă să găsească o celulă T ajutătoare capabilă să recunoască vreunul dintre aceste antigene cu ajutorul receptorilor săi specifici. Acesta este motivul pentru care celula dendritică este de o importanţă vitală. Fără celule dendritice, nu ar exista o a doua linie de apărare. Bătălia degetului infectat nu s-ar încheia cu acea spectaculoasă răsturnare de situaţie.35
În primele câteva ore ale infecţiei, celula dendritică adună probe de pe câmpul de luptă şi colectează informaţii despre inamic, ceea ce este un mod agreabil de a spune că de fapt înghite inamicii şi îi dezasamblează în părţile lor componente, adică în antigene. Celula dendritică este o celulă prezentatoare de antigen, iar asta reprezintă un mod complicat de a spune că se acoperă cu maţele duşmanului. Într-adevăr, celulele dendritice dezasamblează patogenii în bucăţi de dimensiunile unor antigene, pe care le împachetează apoi în nişte dispozitive speciale din membrana lor celulară. La scară umană, ar fi ca şi cum ai ucide un soldat inamic şi apoi te-ai acoperi cu bucăţi din muşchii, organele interne şi oasele acestuia, pentru ca toate acestea să poată fi examinate şi de alţii. Extrem de brutal, dar foarte eficient şi perfect normal din punctul de vedere al celulelor noastre.
Acoperită de maţe, celula dendritică călătoreşte apoi prin sistemul limfatic pentru a le prezenta sistemului imunitar adaptativ, sau mai exact, celulelor T ajutătoare.
Toate celulele prezentatoare de antigen au ceva în comun: o moleculă foarte specială, la fel de importantă ca receptorii Toll-Like şi despre care merită să vorbim puţin, chiar dacă posedă unul dintre cele mai groaznice nume din toată imunologia: complexul major de histocompatibilitate clasa II. Sau, pe scurt, MHC clasa II, ceea ce e puţin mai bine, dar nu cu mult.
Îţi poţi imagina receptorul MHC clasa II ca pe o chiflă de hot-dog, care poate fi umplută cu un delicios crenvurst. În această metaforă, crenvurstul reprezintă antigenul. Molecula MHC clasa II, chifla, este extrem de importantă deoarece reprezintă un alt mecanism de securitate. Un alt nivel de control.
Aşa cum am menţionat deja pe scurt şi cum vom discuta în detaliu în următoarele câteva capitole, celulele sistemului imunitar adaptativ sunt extrem de puternice. Activarea lor accidentală trebuie evitată cu orice preţ, aşa că anumite cerinţe speciale trebuie să fie îndeplinite înainte de a fi stârnite. Iar una dintre acestea are de-a face cu molecula MHC clasa II, chifla de hot-dog.
Celulele T ajutătoare pot recunoaşte un antigen doar dacă este prezentat într-o moleculă MHC clasa II. Cu alte cuvinte, ele consumă un crenvurst doar într-o chiflă de hot-dog. Gândeşte-te la Celulele T ajutătoare ca la nişte consumatori extrem de mofturoşi – ele nici măcar nu s-ar gândi vreodată să mănânce sau măcar să atingă un crenvurst care pluteşte pur şi simplu prin zonă de unul singur. Nu, domnule, aşa ceva ar fi pur şi simplu dezgustător! Celulele T ajutătoare n-ar lua în calcul să mănânce un crenvurst decât dacă acesta le este prezentat, în mod elegant, într-o chiflă de hot-dog.
Acest lucru garantează că celulele T ajutătoare nu pot fi activate accidental atunci când se întâlnesc cu antigene care plutesc pe cont propriu prin sânge sau limfă. Pentru a fi activate, trebuie să li se prezinte un antigen situat într-o moleculă MHC clasa II şi doar de către o celulă prezentatoare de antigen. Doar în acest mod poate avea celula T ajutătoare confirmarea că există un pericol real şi că trebuie să se activeze!
Lucrurile astea sunt destul de bizare şi e în regulă dacă ţi se par greoaie. Hai să revedem procesul, dar de data asta urmărind o celulă dendritică din povestea noastră cu acel cui ruginit.
Ne aflăm din nou pe câmpul de luptă, soldaţii sunt implicaţi într-o bătălie epică, iar celulele dendritice înghit un eşantion al lucrurilor aflate prin preajmă, inclusiv soldaţi inamici. Dacă au înghiţit o bacterie, o sfâşie în bucăţi mici, antigene (crenvurştii), şi le poziţionează în molecule MHC clasa II (chiflele de hot-dog) aflate pe suprafaţă. Celulele sunt acum acoperite cu bucăţele rupte din corpul inamicilor şi alte resturi de la locul infecţiei.
În continuare, celula dendritică îşi croieşte drum prin sistemul limfatic până la cel mai apropiat ganglion limfatic, în căutarea unei celule T ajutătoare. Îţi aminteşti de acele locuri speciale de întâlnire din metropolele ganglionilor limfatici? Locurile în care celulele dendritice sosite de pe câmpul de luptă şi celulele T ajutătoare care călătoresc prin tot corpul se pot întâlni şi îndrăgosti unele de celelalte? Ei bine, hai să tragem cu ochiul la o astfel de întâlnire.
Celula noastră dendritică, acoperită de antigene (crenvurşti) poziţionate în molecule MHC clasa II (chifle de hot-dog), se deplasează de la o celulă T la alta şi îşi freacă de acestea corpul acoperit de antigene, urmărind dacă reuşeşte să stârnească vreo reacţie. Atunci când o celulă T ajutătoare se întâmplă să posede receptorul potrivit, având o formă care recunoaşte antigenul localizat în molecula MHC clasa II, receptorul şi antigenul se vor conecta, asemenea a două piese de puzzle care se îmbină perfect una cu cealaltă.
Acesta este un moment cu adevărat captivant. Celula dendritică a reuşit într-adevăr să găsească celula T ajutătoare potrivită printre miliarde de astfel de celule! Dar nici chiar asta nu este suficient pentru activarea celulei T ajutătoare. Mai e nevoie de un al doilea semnal, în care intervine un alt grup de receptori ai celor două celule.
Acest al doilea semnal este, dacă vrei, asemănător unui sărut blând oferit de celula dendritică. Este un alt semnal de confirmare care întăreşte mesajul: „Ce se întâmplă este adevărat, eşti activată în mod corespunzător!“ De ce este acest lucru atât de important încât să merite să fie menţionat aici? Este vorba despre un alt mecanism de siguranţă care previne activarea accidentală a celulelor T ajutătoare – aceste celule nu trebuie să se activeze decât atunci când apare un pericol real care activează o celulă dendritică, cu alte cuvinte un reprezentant al sistemului imunitar înnăscut.
Hai să rezumăm încă o dată, pentru că toate acestea sunt extrem de importante şi destul de complicate: ca să poată activa sistemul imunitar adaptativ, o celulă dendritică trebuie să ucidă inamici şi să-i sfâşie în bucăţi, numite antigene, pe care ţi le poţi imagina ca pe nişte crenvurşti. Aceste antigene sunt apoi introduse în nişte molecule speciale, numite molecule MHC clasa II, pe care le poţi considera ca pe nişte chifle de hot-dog.
La rândul lor, celulele T ajutătoare recombină segmente de gene pentru a genera câte un receptor specific fiecăreia dintre ele, care se poate conecta cu un anumit antigen (un crenvurst specific). Celula dendritică trebuie să găsească celula T ajutătoare potrivită, al cărei receptor specific se poate lega de antigen.