Odporność krzyżowa - czym jest? Mechanizm działania

Odporność krzyżowa jest fenomenem immunologicznym, który jest znany nauce od dawna. Odporność krzyżowa jest konsekwencją pewnej pomyłki układu odpornościowego, który może rozpoznawać molekularnie podobne do siebie patogeny. Jak medycyna wykorzystuje zjawisko odporności krzyżowej i jaki może mieć ona związek z COVID-19?

Spis treści

1. Odporność krzyżowa – co to jest?
2. Odporność krzyżowa – szczepienia
3. Odporność krzyżowa – mechanizm powstawania
4. Odporność krzyżowa – COVID-19
5. Odporność krzyżowa - możliwe negatywne skutki

Odporność krzyżowa – co to jest?

Odporność krzyżowa, inaczej heterologiczna odnosi się do zjawiska, w którym wcześniejsze narażenie układu odpornościowego na jeden patogen np. pasożyta, bakterię wirusa, zmienia reakcję organizmu na inny (heterologiczny) patogen.

Odporność krzyżowa występuje powszechnie w obrębie blisko spokrewnionych gatunków patogenów np. różne gatunki prątków. Jednak zjawisko odporności krzyżowej może wystąpić także pomiędzy patogenami niespokrewnionymi np. bakteriami lub należącymi do kompletnie odmiennych typów patogenów jak bakterie i wirusy.

Odporność krzyżowa – szczepienia

Odporność krzyżowa może mieć znaczenie w poszerzaniu ochronnego działania szczepień. Na przykład szczepionka BCG (Bacillus Calmette-Guéri) przeciwko prątkom gruźlicy Mycobacterium tuberculosis może nadawać odporność na inne prątki np. Mycobacterium leprae wywołujące trąd.

Co ciekawe w historii ludzkości pierwsza szczepionka przeciwko ospie prawdziwej opracowana przez Edwarda Jennera wykorzystywała nie bezpośrednio wirusa ospy prawdziwej, tylko spokrewnionego z nią wirusa ospy krowiej (krowianki). Ten sposób szczepienia powodował, że osoba przechorowywała łagodniejszą postać ospy, ale później w wyniku odporności krzyżowej była odporna na śmiertelną ospę prawdziwą.

Badania wykazały, że osoby zaszczepione wirusem krowianki były mniej podatne na jeszcze inne choroby zakaźne jak odra, szkarlatyna, krztusiec i kiła.

Warto też zwrócić uwagę, że wspomniana wcześniej szczepionka BCG przeciwko prątkom gruźlicy nie zawiera w swoim składzie dokładnie tego gatunku prątka, który wywołuje chorobę u ludzi, ale gatunek Mycobacterium bovis wywołujący gruźlicę bydła.

Badania pokazują, że odporność krzyżowa nie jest taka przewidywalna jakby mogło się wydawać. Na przykład w przypadku wirusów grypy odporność krzyżowa może nie występować, gdyż wirusy grypy są bardzo zróżnicowane genetycznie i antygenowo. Stąd przechorowanie przeziębienia spowodowanego przez jeden szczep grypy nie daje gwarancji, że nie zachorujemy na przeziębienie wywołane przez inny szczep. W takim przypadku, ewentualnie choroba może mieć łagodniejszy przebieg.

Odporność krzyżowa – mechanizm powstawania

Fenomen odporności krzyżowej wynika z natury naszego układu odpornościowego, a szczególnie nabytej odpowiedzi odpornościowej, do której należą limfocyty B i T. Cechuje się ona tzw. pamięcią immunologiczną, czyli zdolnością swoistego zapamiętywania patogenu, a dokładniej jego antygenów (sekwencji aminokwasów). W późniejszym okresie ponowna ekspozycja na ten sam patogen jest o wiele szybsza i skuteczniejsza.

Jak układ odpornościowy zapamiętuje zagrożenie? Jest to możliwe dzięki wytworzeniu po kontakcie z patogenem na powierzchni limfocytów T specjalnych receptorów limfocytów T (TCR). Natomiast limfocyty B wytwarzają specyficzne dla danego antygenu białka odpornościowe – przeciwciała.

Specyficzne receptory dla limfocytów T i przeciwciała powstają w wyniku niezwykle skomplikowanego procesu genetycznego. Oprócz tego ostatnie badania pokazują, że w odporności krzyżowej mogą uczestniczyć inne mechanizmy np. nieswoista odpowiedź odpornościowa, w której mogą pośredniczyć inne komórki odpornościowe – makrofagi.

Odporność krzyżowa może wynikać z podobieństwa niektórych antygenów dla różnych patogenów. Wtedy limfocyty T lub przeciwciała mogą je rozpoznawać podobnie jak patogen, na który powstawały wcześniej.

Przykładem odporności krzyżowej pomiędzy niespokrewnionymi ludzkimi wirusami można zaobserwować w przypadku wirusa grypy typu A i wirusa zapalenia wątroby typu C. Stwierdzono, że odpowiedź limfocytów T na antygen NS31073-1081 wirusa wątroby typu C, wykazuje silną reakcję krzyżową na antygen NA231-239 wirusa grypy typu A.

Odporność krzyżowa – COVID-19

Eksperci od chorób zakaźnych m.in. Światowa Organizacja Zdrowia wskazują, że nie ma dowodów sugerujących, że psy lub koty mogą być źródłem zakażenia wirusem SARS-CoV-2 i jego przenoszeniem na ludzi.

Ostatnio w mediach pojawiła się odwrotna informacja, że właściciele kotów i psów są wręcz mniej narażeni na zachorowanie na COVID-19. Czy tak rzeczywiście jest? Choć jest to teoretycznie możliwe, choćby ze względu na zjawisko odporności krzyżowej.

Zwierzęta domowe są rezerwuarem patogenów, które nie są groźne dla człowieka, ale mogą stymulować odporność krzyżową. Jak zostało to opisane w przypadku choćby szczepień z wirusem krowianki i nadawaniem odporności krzyżowej na wirusa ospy prawdziwej.

Inny przykład to nosówka u psów i odra u człowieka. Jednak to zagadnienie wymaga dalszych badań obserwacyjnych na dużej grupie osób i aktualnie brak jakichkolwiek podstaw naukowych dla tej tezy.

Czytaj też: U właścicieli psów i kotów COVID-19 się nie rozwija?

Odporność krzyżowa - możliwe negatywne skutki

Odporność krzyżowa może mieć także swoje negatywne oblicze. Wykazano, że zakażenia wirusowe lub bakteryjne mogą indukować proces autoimmunologiczny i powstawanie takich chorób jak stwardnienie rozsiane, czy cukrzyca typu 1.

Jednym z potencjalnych mechanizmów tego zjawiska jest tzw. mimikra molekularna, w której wirus może posiadać sekwencje aminokwasów podobne do sekwencji w naszych tkankach. W następstwie reakcji podobnej jaka zachodzi podczas odporności krzyżowej dochodzi do atakowania limfocytów T i przeciwciał własnych tkanek np. komórek wytwarzających insulinę w trzustce.

O autorze

dr n. med. Karolina Karabin, biolog molekularny, diagnosta laboratoryjny, Cambridge Diagnostics Polska

Z wykształcenia biolog ze specjalizacją mikrobiologia i diagnosta laboratoryjny z ponad 10-letnim stażem w pracy laboratoryjnej. Absolwentka Studium Medycyny Molekularnej oraz członek Polskiego Towarzystwa Genetyki Człowieka.Kierownik grantów naukowych realizowanych w Pracowni Diagnostyki Molekularnej przy Klinice Hematologii, Onkologii i Chorób Wewnętrznych WUM. Tytuł doktora nauk medycznych w zakresie biologii medycznej obroniła na I Wydziale Lekarskim WUM. Autorka wielu prac naukowych i popularnonaukowych z zakresu diagnostyki laboratoryjnej, biologii molekularnej i żywienia. Na co dzień jako specjalista w zakresie diagnostyki laboratoryjnej prowadzi dział merytoryczny w Cambridge Diagnostics Polska oraz współpracuje z zespołem dietetyków w Poradni Dietetycznej CD. Ze specjalistami dzieli się praktyczną wiedzą dotyczącą diagnostyki i dietoterapii chorób na konferencjach, szkoleniach oraz na łamach czasopism i portali internetowych. Szczególnie zainteresowana wpływem współczesnego stylu życia na procesy molekularne w organizmie.

Czytaj więcej artykułów tej autorki

dr n. med. Karolina Karabin, biolog molekularny, diagnosta laboratoryjny, konsultant ds. żywienia i stylu życia