Immuunijärjestelmä suojaa elimistöä taudinaiheuttajamikrobeilta ja pahanlaatuisilta solumuutoksilta. Elimistön mikrobipuolustukseen osallistuvat seerumin antimikrobiset proteiinit ja erityisesti veren valkosolut.
Veren ja kudosten neutrofiilit, monosyytit, makrofagit, sekä dendriittisolut tarkkailevat ympäristöään mikrobien ja muiden taudinaiheuttajien varalta. Nämä valkosolutyypit ilmentävät lukuisia mikrobireseptoreja, joiden avulla ne tunnistavat mikrobirakenteita, kuten bakteerien pinnan lipopolysakkarideja, peptidoglykaania tai virusten kaksijuosteista RNA:ta. Tunnistustapahtuma käynnistää solunsisäisen signaalinvälityksen, mikä johtaa valkosolujen geeniluennan ja sitä kautta toiminnan muutoksiin. Valkosoluaktivaation tavoitteena on pysäyttää infektion leviäminen mahdollisimman nopeasti.
Solujen välinen viestintä on ehdoton edellytys toimivalle immuunijärjestelmälle. Liukoiset sytokiiniproteiinit ovat yksi tärkeimmistä immuunivasteen välittäjäaineista. Sytokiinigeenien luenta käynnistyy nopeasti mikrobikohtaamisen seurauksena. Nämä tulehdustyyppiset sytokiinit, eli pro-inflammatoriset sytokiinit, säätelevät immuunivasteen kehittymistä mm. aktivoiden antimikrobisten tekijöiden tuotantoa. Eräs sytokiiniryhmä – kemokiinit – säätelee valkosoluliikennettä tulehdusalueella.
Tutkimuksessa vertailtiin patogeenisen Streptococcus pyogenes ja ei-patogeenisen Lactobacillus rhamnosus -bakteerin kykyä aktivoida ihmisen valkosoluja. Tulokset osoittavat, että S. pyogenes aktivoi inflammatorisen välittäjäainevasteen makrofageissa ja kaikissa tutkituissa dendriittisolutyypeissä. Ihmisen immuunivaste näyttää siis aktivoituvan tehokkaasti S. pyogenes-bakteeria vastaan, mikä osaltaan johtaa tämän bakteerin tuhoamiseen ja infektion leviämisen estämiseen. Toisaalta voimakas välittäjäainetuotanto ja siitä mahdollisesti seuraava ylisuuri immuunivasteen aktivaatio saattaa pahimmillaan johtaa kudostuhoon tai streptokokki-infektion jälkitauteina kehittyviin autoimmuunitauteihin.
Ei-patogeeninen, elimistön normaaliflooraan kuuluva maitohappobakteeri L. rhamnosus aktivoi makrofagit ja dendriittisolut vain osittain eikä saanut aikaan inflammatoristen välittäjäaineiden tuotantoa dendriittisoluista. Inflammatorisen vasteen puuttuminen voi osaltaan selittää elimistön ja sen normaalimikrobiston välistä toleranssia ja symbioottista vuorovaikutusta.
Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi pro-inflammatoristen sytokiinien vaikutuksia solujen välittäjäaineiden tuotantoon bakteeri- ja virusinfektiossa. Tulokset osoittavat, että infektion aikana tuotettavat pro-inflammatoriset sytokiinit, erityisesti interferoni (IFN)-α, lisäävät patogeenisen S. pyogenes -bakteerin aikaansaamaa välittäjäainetuotantoa, mikä edelleen tehostaa immuunivasteen aktivaatiota. IFN-α:n ja tuumorinekroositekijä-α:n osoitettiin myös lisäävän solujen mikrobitunnistusreseptorien ja signaalinvälityskomponenttien ilmentymistä, minkä seurauksena epiteelisolujen virusvaste tehostui merkittävästi. Tulokset osoittavat, että tehokas immuunivasteen aktivaatio riippuu sekä suorista mikrobi-kohdesoluvuorovaikutuksista että infektion aikana tuotettavien sytokiinien välittämistä signaaleista.
Ville Veckman. Microbe-induced activation of inflammatory cytokine response in human cells. Kansanterveyslaitoksen julkaisuja, A2/2007. ISBN 978-951-740-671-0
”Vertailemme eri S.pyogenes -bakteerikantojen aikaansaamaa immuunivasteen aktivaatiota. Tämä on tärkeää siksi, että samaan bakteerilajiin kuuluvien eri bakteerikantojen välillä on suuriakin eroja kliinisessä taudinaiheuttamiskyvyssä. Tutkimme myös tarkemmin tiettyjen A-ryhmän streptokokin taudinaiheuttamistekijöiden vaikutusta valkosoluaktivaatioon ja sytokiinituotantoon. Näissä tutkimuksissa käytämme bakteerikantoja, joista on spesifisesti poistettu bakteerigeenejä. Tarkoituksena on myös vertailla tarkemmin patogeenisen ja ei-patogeenisen bakteerin valkosoluaktivaatiota. Näissä töissä pyrimme määrittämään mitkä mikrobintunnistusreseptorit ja toisaalta mitkä geeniluennan säätelytekijät aktivoituvat tiettyjen patogeenisen ja ei-patogeenisen bakteerin toimesta.”
”Streptokokin aiheuttama ylisuuri immuunivasteen aktivaatio riippuu monista tekijöistä, joita on kiihkeästi selvitetty viime vuosina. Jo pitkään on tiedetty, että bakteerin tuottamat proteiinit, ns. superantigeenit, aktivoivat immuunijärjestelmää epäspesifisti, mikä voi johtaa hallitsemattomaan ja ylisuureen vasteeseen. Tällöin valkosolut hyökkäävät elimistöä vastaan, mikä aiheuttaa vakavaa kudostuhoa ja pahimmillaan kuoleman. Viimeaikaisissa geneettisissä tutkimuksissa maailmalla on myös havaittu, että perimällämme, erityisesti tietyillä immuunipuolustukseen liittyvien geenien alleeleilla, on altistava vaikutus vakavaan streptokokki-infektioon.”