Sistem imun bawaan
Sistem kekebalan turunan (bahasa Inggris: innate immune system, genetic immunity, native immunity, natural immunity, inherent immunity)[1] adalah mekanisme suatu organisme mempertahankan diri dari infeksi organisme lain, yang dapat segera dipicu setelah beberapa saat terpapar oleh hampir semua jenis antigen. Sistem kekebalan ini merupakan sistem kekebalan pertama pada manusia dan telah ada sejak saat kelahiran.[2]
Ini berarti sel-sel dari sistem imun turunan mengenali dan merespon patogen dalam cara yang umum, namun tidak seperti sistem imun tiruan, sistem imun turunan tidak menyediakan kekebalan yang protektif dan jangka panjang bagi organisme yang memilikinya. Sistem imun turunan menyediakan pertahanan menengah melawan infeksi, dan dapat ditemukan pada semua tumbuhan dan hewan.
Fungsi
Sistem imun turunan dipercaya berperan dalam strategi kekebalan yang lebih tua dan evolusioner. Sistem imun turunan adalah sistem kekebalan utama yang ditemukan pada tanaman, jamur, serangga, dan organisme multiseluler pimitif. Hal ini adalah bentuk lain dari sistem kekebalan turunan.
Fungsi utama dari sistem imun turunan vertebrata yaitu:
- Mengambil sel imun ke wiayah infeksi dan inflamasi, melalui produksi faktor kimia, termasuk mediator kimia terspesialisasi yang disebut sitokin.
- Aktivasi lembah komplemen untuk mengidentifikasi bakteri, mengaktivasi sel dan melakukan pembersihan sel mati atau sisa-sisa antibodi.
- Identifikasi dan memindahkan substansi asing yang terdapat pada organ, jaringan, darah dan limpa, oleh sel darah putih yang terspesialisasi.
- Aktivasi sistem imun tiruan melalui proses yang disebut presentasi antigen.
Inflamasi
Radang atau inflamasi adalah satu dari respon utama sistem imun terhadap infeksi dan iritasi. Inflamasi distimulasi oleh faktor kimia yang dilepaskan oleh sel yang terluka dan mendirikan pelindung fisik melawan penyebaran infeksi dan menginisiasi penyembuhan terhadap berbagai jaringan yang terluka melalui pembersihan patogen.
Faktor kimia yang diproduksi selama inflamasi (histamin, bradikinin, serotonin, leukotrien, dan prostaglandin) membuat reseptor rasa sakit peka, menyebabkan vasodilasi pembuluh darah, menarik fagosit terutama neutrofil. Neutrofil lalu memicu bagian lain dari sistem imun dengan melepaskan faktor yang memanggil leukosit dan limfosit.
Respon inflamasi terkarakterisasi oleh berbagai gejala: Bekas kemerahan, panas, membengkak, sakit, dan kemungkinan disfungsi organ atau jaringan.
Sistem komplemen
Sistem komplemen adalah lembah arus biokimia dari sistem imun yang membantu, atau melengkapi kemampuan antibodi untuk membersihkan patogen atau menandai mereka untuk proses penghancuran oleh sel lain. Saluran ini disusun oleh berbagai protein plasma, disintesis di hati, umumnya oleh hepatosit. Protein bekerja bersama-sama untuk:
- Memicu pengambilan sel yang mengalami inflamasi
- Menandai patogen untuk penghancuran oleh sel lainnya, dengan opsonisasi, atau pembungkusan permukaan patogen
- Mengganggu membran plasma sel yang dihinggapi, menghasilkan sitolisis dan menyebabkan kematian patogen
- Melepaskan antigen yang telah dinetralisasi dari sisa-sisa antibodi
Unsur saluran komplemen dapat ditemukan di berbagai spesies yang lebih tua dari mamalia seperti tumbuhan, burung, ikan, dan beberapa spesies invertebrata.
Sel respon imun turunan
Seluruh sel darah putih dikenal dengan nama leukosit. Leukosit berbeda dengan sel lain di dalam tubuh, leukosit tidak berasosiasi secara ketat dengan organ atau jaringan tertentu, mereka bekerja secara independen seperti organisme sel tunggal. Leukosit mampu bergerak secara bebas dan berinteraksi dan menangkap serpihan seluler, partikel asing, atau mikroorganisme penyusup. Tidak seperti sel lainnya dalam tubuh, kebanyakan leukosit imun turunan tidak bisa membelah diri atau bereproduksi dengan cara mereka sendiri, melainkan mereka adalah produk dari stem cell hematopoietic pluripotent yang ada pada sum-sum tulang.
Leukosit turunan meliputi: sel pembunuh alami, sel mast, eosinofil, basofil, dan sel fagosit termasuk makrofaga, neutrofil, dan sel dendritik, dan fungsi dalam sistem imun dengan mengidentifikasi dan mengeliminasi patogen yang mungkin akan menyebabkan infeksi.
Sel mast
Sel mast adalah tipe sel imun turunan yang berdiam di antara jaringan dan di membran mucus, dan sel mast sangat berhubungan dengan bertahan melawan patogen, menyembuhkan luka, dan juga berkaitan dengan alergi dan anafilaksis. Ketika diaktivasi, sel mast secara cepat melepaskan granula terkarakterisasi, kaya histamin dan heparin, bersama dengan berbagai mediator hormonal, dan kemokin, atau kemotaktik sitokin ke lingkungan. Histamin memperbesar pembuluh darah, menyebabkan munculnya gejala inflamasi, dan mengambil neutrofil dan makrofaga.
Makrofag
Makrofaga berasal dari bahasa Yunani yang berarti “pemakan sel yang besar”. Makrofaga adalah leukosit fagositik yang besar, yang mampu bergerak hingga keluar system vaskuler dengan menyebrang membran sel dari pembuluh kapiler dan memasuki area antara sel yang sedang diincar oleh patogen. Di jaringan, makrofaga organ-spesifik terdiferensiasi dari sel fagositik yang ada di darah yang disebut monosit. Makrofaga adalah fagosit yang paling efisien, dan bisa mencerna sejumlah besar bakteri atau sel lainnya. Pengikatan molekul bakteri ke reseptor permukaan makrofaga memicu proses penelanan dan penghancuran bakteri melalui "serangan respiratori", menyebabkan pelepasan bahan oksigen reaktif. Patogen juga menstimulasi makrofaga untuk menghasilkan kemokin, yang memanggil sel fagosit lain di sekitar wilayah terinfeksi.
Sel pembunuh alami
Sel pembunuh alami adalah komponen dari sistem imun turunan. Sel pembunuh alami menyerang sel yang terinfeksi oleh mikroba, namun tidak menyerang mikroba tersebut. Sel pembunuh menyerang dan menghancurkan sel tumor, sel yang terinfeksi virus, dan sebagainya dengan proses yang disebut dengan “missing-self”. Istilah ini muncul karena rendahnya jumlah penanda (marker) permukaan sel yang disebut MHC I (major histocompatibility complex), suatu keadaan yang muncul ketika terjadi infeksi. Mereka dinamai sel pembunuh alami karena mereka bergerak tanpa membutuhkan aktivasi.
Spesifikasi patogen
Bagian-bagian dari sistem imun turunan memiliki spesifikasi yang berbeda untuk berbagai patogen.
| Patogen | Contoh | Fagositosis | komplemen | Sel pembunuh alami |
|---|---|---|---|---|
| Virus intraseluler dan sitoplasmik | ya | tidak | ya | |
| Bakteri intraseluler | ya (spesifik pada neutrofil, tidak pada rickettsia) | tidak | ya (tidak pada rickettsia) | |
| Bakteri ekstraseluler | ya | ya | tidak | |
| Protozoa intraseluler | tidak | tidak | tidak | |
| Protozoa ekstraseluler | ya | ya | tidak | |
| jamur ekstraseluler | tidak | ya | tidak |
Penghindaran imun turunan
Sel sistem imun turunan secara efektif mencegah pertumbuhan bebas bakteri di dalam tubuh. Namun, banyak patogen telah mengembangkan mekanisme yang memungkinkan mereka menghindari sistem imun turunan.
Strategi penghindaran terhadap sistem imun turunan meliputi penggandaan intraseluler, seperti yang dilakukan Salmonella, atau kapsul pelindung yang mencegah lisis oleh sistem komplemen dan fagosit, seperti yang dilakukan Mycobacterium tuberculosis. Spesies Bacterioides umumnya bakteri komensal, mereka berdiam di usus buntu mamalia. Beberapa spesies seperti Bacterioides fragilis adalah patogen oportunistik, menyebabkan infeksi di lapisan peritoneum. Spesies ini menghindari sistem imun melalui proses penghambatan fagositosis dengan mempengaruhi reseptor yang digunakan fagosit untuk menelan bakteri atau dengan menyamar sebagai sel organisme tersebut sehingga sistem imun tidak mengenali mereka sebagai benda asing. Staphylococus aureus menahan kemampuan fagosit untuk merespon sinyal kemokin. Organisme lain seperti Mycobacterium tuberculosis, Streptococcus pyogenes, dan Bacillus anthracis memiliki mekanisme untuk membunuh langsung fagosit.
Bakteri dan jamur mungkin juga membentuk lapisan bio kompleks, menyediakan perlindungan dari sel dan protein dari sistem imun. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa lapisan bio muncul di infeksi yang berhasil, termasuk infeksi kronis Pseudomonas aeruginosa dan Burkholderia cenocepacia, ciri utama dari cystic fibrosis.
Bentuk lain dari sistem imun turunan
Perlindungan di prokariota
Bakteri memiliki mekanisme pertahanan yang unik, yang disebut sistem modifikasi restriksi untuk melindungi mereka dari patogen seperti bateriofag. Pada sistem ini, bakteri memproduksi enzim yang disebut endonuklease restriksi, yang menyerang dan menghancurkan wilayah spesifik dari DNA viral bakteriofag. Endonuklease restriksi dan sistem modifikasi restriksi hanya ada di prokariota.
Perlindungan di invertebrata
Invertebrata tidak memiliki limfosit atau antibodi berbasis sistem imun humoral. Namun invertebrata memiliki mekanisme yang menjadi pendahulu dari sistem imun vertebrata. Reseptor pengenal pola (pattern recognition receptor) adalah protein yang digunakan di hampir semua organisme untuk mengidentifikasi molekul yang berasosiasi dengan patogen mikrobial. Sistem komplemen adalah lembah arus biokimia dari sistem imun yang membantu membersihkan patogen dari organisme, dan terdapat di hampir seluruh bentuk kehidupan. Beberapa invertebrata, termasuk berbagai jenis serangga, kepiting, dan cacing memiliki bentuk respon komplemen yang telah dimodifikasi yang dikenal dengan nama sistem prophenoloksidase.
Peptida antimikrobial adalah komponen yang telah berkembang dan masih bertahan pada respon imun turunan yang ditemukan di seluruh bentuk kehidupan dan mewakili bentuk utama dari sistem imunitas invertebrata. Beberapa spesies serangga memproduksi peptida antimikrobial yang dikenal dengan nama defensin dan cecropin.
Perlindungan di tanaman
Anggota dari seluruh kelas patogen yang menginfeksi manusia juga menginfeksi tanaman. Meski spesies patogenik bervariasi pada spesies terinfeksi, bakteri, jamur, virus, nematoda, dan serangga bisa menyebabkan penyakit tanaman. Seperti binatang, tanaman diserang serangga dan patogen lain yang memiliki respon metabolik kompleks yang memicu bentuk perlindungan melawan komponen kimia yang melawan infeksi atau membuat tanaman kurang menarik bagi serangga dan herbivora lainnya.
Seperti invertebrata, tanaman tidak menghasilkan antibodi, respon sel T, ataupun membuat sel yang bergerak yang mendeteksi keberadaan patogen. Pada saat terinfeksi, bagian-bagian tanaman dibentuk agar dapat dibuang dan digantikan, ini adalah cara yang hanya sedikit hewan mampu melakukannya. Membentuk dinding atau memisahkan bagian tanaman membantu menghentikan penyebaran infeksi.
Kebanyakan respon imun tanaman melibatkan sinyal kimia sistemik yang dikirim melalui tanaman. Tanaman menggunakan reseptor pengenal pola untuk mengidentifikasi patogen dan memulai respon basal yang memproduksi sinyal kimia yang membantu menjaga dari infeksi. Ketika bagian tanaman mulai terinfeksi oleh patogen mikrobial atau patogen viral, tanaman memproduksi respon hipersensitif terlokalisasi, yang lalu membuat sel di sekitar area terinfeksi membunuh dirinya sendiri untuk mencegah penyebaran penyakit ke bagian tanaman lainnya. Respon hipersensitif memiliki kesamaan dengan pirotopsis pada hewan.
Referensi
- ^ (Inggris)"Humoral Immunity". Farlex free dictionary. Diakses tanggal 2010-03-07.
- ^ (Inggris)"Adaptive immune system". Gary E. Kaiser. Diakses tanggal 2010-03-08.
- Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters (2002). Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition. New York and London: Garland Science.
- Janeway, Charles; Paul Travers, Mark Walport, and Mark Shlomchik (2001). Immunobiology; Fifth Edition. New York and London: Garland Science.
- Stvrtinová, Viera; Ján Jakubovský and Ivan Hulín (1995). Inflammation and Fever from Pathophysiology: Principles of Disease. Computing Centre, Slovak Academy of Sciences: Academic Electronic Press.
- Janeway CA, Jr. et al. (2005). Immunobiology. (6th ed.). Garland Science.
- Schneider, David (2005) Plant immune responses. Stanford University Department of Microbiology and Immunology.