Иммунная система человека

ГООУ СПО Мурманский медицинский колледж

Реферат

по предмету Микробиология

на тему: «Иммунная система человека»

Выполнила:

студентка 2 курса Левчук Е.И.

Мурманск 2010

Содержание

Введение

1. Строение иммунной системы

2. Иммуноглобулины

3. Местный иммунитет

4. Иммунитет

4.1 Неспецифический иммунитет

5. Механизмы антибактериальной защиты

6. Специфический иммунитет

6.1 Антигены

6.2 Узнавание антигена

6.3 Иммунитет специфический клеточный

6.4 Иммунитет специфический гуморальный

7. Как организм защищается от бактерий

8. Как организм защищается от вирусов

9. Иммунодефицитные состояния

Выводы

Заключение

Список литературы

Введение

И.И. Мечников открыл первую клетку иммунной системы, которую назвали фагоцит, или макрофаг. Греческое слово “фаг” означает поедание, пожирание. Фагоцитоз был известен ученым c 1862 г. по работам Э. Геккеля, но только Мечников первым связал фагоцитоз с защитной функцией иммунной системы. Можно сказать, что именно с открытия фагоцитоза началась клеточная иммунология.

В 1892 г. Мечников выпускает свою ставшую сразу же знаменитой книгу “Лекции по патологии воспаления”. Мечников впервые употребил слово “иммунитет” для обозначения системы защиты организма от внешнего инфекционного агента, которая делает его свободным от болезней.

Мы живем в потенциально враждебном мире, наполненном огромным множеством инфекционных агентов, которые имеют различные размеры, форму, строение и разрушительную способность. Они были бы рады использовать нас для размножения своих “паразитических генов”, если бы мы, в свою очередь, не выработали целый ряд защитных механизмов, по меньшей мере равных по эффективности и изобретательности. Действие этих защитных механизмов обеспечивает возникновение иммунитета к инфекциям (от лат. immunitas - свободный от чего-либо).

Каждая система в организме выполняет свои жизненно необходимые функции. Функции иммунной системы - распознавание и удаление из организма всего чужеродного - микробов, вирусов, грибков и даже собственных клеток и тканей, если они под действием факторов окружающей среды изменяются и становятся чужеродными. К ним относятся мутантные и опухолевые, поврежденные и состарившиеся клетки, которые появляются на протяжении всей жизни организма. Особые случаи конфликта между иммунной системой организма и чужеродными клетками возникают при хирургических пересадках органов и тканей.

1. Строение иммунной системы

Простейший путь избежать инфицирования - это предотвратить проникновение возбудителя в организм. Главной линией обороны служит, конечно, кожа. Будучи неповрежденной, она непроницаема для большинства инфекционных агентов. Вдобавок, большинство бактерий не способны долго существовать на поверхности кожи из-за прямого губительного воздействия молочной кислоты и жирных кислот, содержащихся в поте и секрете сальных желез.

Слизь, выделяемая стенками внутренних органов, действует как защитный барьер, препятствующий прикреплению бактерий к эпителиальным клеткам. Микробы и другие чужеродные частицы, захваченные слизью, удаляются механическим путем - за счет движения ресничек эпителия, с кашлем и чиханием. К другим механическим факторам, способствующим защите поверхности эпителия, можно отнести вымывающее действие слез, слюны и мочи. Во многих жидкостях, секретируемых организмом, содержатся бактерицидные компоненты - кислота в желудочном соке, лактопероксидаза в молоке и лизоцим в слезах, носовых выделениях и слюне.

Иммунная система состоит из лимфоидных органов общей массой 1-1,25 кг, которые не имеют между собой анатомической связи, но вместе с тем функционируют весьма согласованно за счет входящих в их состав подвижных клеток, мигрирующих по всему организму, медиаторов и других компонентов. Система слагается из центральных и периферических органов. К центральным относят тимус (вилочковую железу) и бурсу Фабрициуса (лимфоидное образование кишечника птиц), обуславливающие соответственно клеточный и гуморальный иммунитет. Периферические органы включают миндалины, селезенку, лимфатические узлы, аппендикулярный отросток, лимфоидные элементы, расположенные во внутренних органах, а также кровь и костный мозг.

Тимус - лимфоэпителиальный орган. Является центром иммунного надзора. В нем происходит образование Т-лимфоцитов, тимусных факторов, управляющих Т-клетками на расстоянии. Отношение Т-лифоцитов к остальным клеткам у эмбриона 1:30, а у взрослых 1:1000. Важной особенностью тимуса является постоянно высокий уровень митозов, не зависящий от антигенного раздражения.

Бурса Фабрициуса - фолликулярно-эпителиальный орган. Обнаружена у птиц, регулирует гуморальные иммунные реакции. У человека функцию бурсы выполняет костный мозг, лимфатические образования кишечника, в первую очередь червеобразный отросток и другие лимфоидные образования.

Лимфатические узлы располагаются по ходу лимфатических сосудов. Содержат тимусзависимые (паракортикальные) и тимуснезависимые (герминативные) центры. Являются местом образования лимфоцитов, синтеза АТ. Здесь происходит задержка чужеродных АГ, опухолевых клеток, разрушение отработавших свой срок эритроцитов.

Селезенка в принципе выполняет ту же функцию, что и лимфатические узлы.

Кровь также условно относят к «периферическим лимфоидным органам». В ней циркулируют различные популяции и субпопуляции лимфоцитов, а также моноциты, нейтрофилы и другие клетки. Общее количество циркулирующих лимфоцитов составляет 1010.

Небные миндалины представляют парный лимфоидный орган, расположенный а преддверии глотки, позади глоточно-щечного сужения и впереди глоточно-носового сужения. Положение этого органа, вынесенного на периферию и располагающегося на границе дыхательного и пищеварительного трактов, придает ему особую роль информационного центра об Аг, поступающих во внутреннюю среду организма с пищей, водой, воздухом. Этому способствует огромная суммарная площадь всех крипт, равная 300 см2, и возможность ткани тонзилл обусловливать рецепцию Аг. Диффузная (межузелковая) ткань небных миндалин является тимусзависимой зоной, а центры размножения лимфоидных узелков, составляют В-зону обитания В-клеток. Миндалины находятся в функциональной связи с тимусом, их удаление способствует более ранней инволюции вилочковой железы. В этом органе синтезируются sIgA, IgM, IgG и интерфероны. Они обусловливают неспецифическую резистентность.

Аппендикулярный отросток гистоморфологически состоит из купола с короной, фолликулов, расположенных под куполом, тимусзависимой зоны и связанной с ней слизистой оболочки в форме грибовидных выступов. В куполе размещается смесь бластов и лимфоцитов, в кроне тимусзависимой зоны - малые лимфоциты, в фолликулах - клетки зародышевых центров. Купол аппендикса выполняет функцию центрального лимфоидного органа, а в фолликулах размножаются В-клетки, сенсибилизированные кишечными бактериями.

Главными клетками развертывания иммунных реакций являются лимфоциты. В костном мозге образуются их родоначальники - стволовые клетки. Они разделяются на предшественников отдельно Т- и В-лимфоцитов (на пре-Т- и пре-В-клетки). Они направляются в соответствующие центры, где дозревают, обрастая рецепторами, приобретают способность реагировать с Аг, т.е. становятся иммунокомпетентными. В циркуляцию из тимуса выходит лишь 0,9-8% клеток, остальные гибнут в вилочковой железе или сразу после выхода из нее.

Т-клетки составляют большинство всех лимфоидных клеток - до 70%, являются долгоживущими (месяцы, годы), постоянно циркулируют, проходя десятки раз через периферические органы иммунной системы. В тимус никогда не возвращаются, но постоянно контролируются им. Известны две субпопуляции Т-лимфоцитов: Т1 и Т2.

Т1 - незрелые, располагаются главным образом в селезенке, короткоживущие (до нескольких дней), малоактивные, нециркулирующие, высокочувствительные к кортикостероидами и радиации.

Т2 - зрелые, являются долгоживущими (более 100 дней), циркулирующие и рециркулирующие, малочувствительные к кортикостероидам и радиации, высокоактивные.

Т-лимфоциты заселяют Т-зависимые зоны периферических лимфоидных органов иммунной системы. В них они встречаются с Аг и дифференцируются на ряд субпопуляций, выполняющих строго специфические функции, к которым относятся следующие клетки:

- Т-эффекторы, осуществляющие клеточные иммунные реакции. Они бывают Аг-специфическими и Аг-неспецифическими.

- Т-киллеры (убийцы), уничтожающие злокачественные, пересаженные, мутантные, модифицированные, стареющие, пораженные вирусами и бактериями клетки.

- Т-хелперы (помощники, Тх), относятся к регуляторным клеткам и подразделяются на Тх1 и Тх2. Без них невозможна трансформация В-лимфоцитов в плазматические клетки, образующие АТ. Они также способны усиливать клеточные реакции иммунной системы. Уничтожение этой субпопуляции лимфоцитов, например при СПИДе, значительно ослабляет защитные возможности организма, который может погибнуть от инфекций, вызванных условно-патогенными обитателями организма, не вызывающими при нормальной иммунной системе инфекционных заболеваний, от злокачественных опухолей и других причин. Т-супрессоры способны тормозить слишком сильные и слишком затянувшиеся иммунные реакции. Они бывают специфическими и неспецифическими. Их действие распространяется на В-клетки, нулевые лимфоциты, макрофаги, Т-эффекторы, Т-хелперы. Нарушение их функций провоцирует формирование аутоиммунных и аллергических заболеваний.

- Т-амплификаторы усиливают взаимодействие Т-лимфоцитов с В-клетками, Т-супрессоров с Т-хелперами.

- Т-дифференциаторы (регулировщики) - влияют на направление дифференцировки кроветворных стволовых клеток.

Предшественники В-лимфоцитов созревают в центральном органе гуморального иммунитета, позднее они заселяют В-зависимые зоны в периферических лимфоидных органах. Количество и продолжительность жизни у них существенно меньше, чем у Т-клеток.

Среди В-лимфоцитов существуют субпопуляции, причем не только В -, но и Т-зависимые, В-супрессоры, В-киллеры и т.д.

В-лимфоциты являются предшественниками антителообразующих клеток. В норме они продуцируют АТ в небольших количествах. Специфичность их настолько многообразна, что они могут связываться практически с любым чужеродным белком, даже синтетическими, не встречающимися в природе.

Под влиянием специфического Аг В-лимфоциты дифференцируются в плазмобласты, юные и зрелые плазмоциты. Плазмоциты продуцируют специфические АТ со скоростью 50000 молекул в час. АТ выходят на поверхность лимфоидной клетки и постепенно «сбрасываются» с нее в кровь. Через 18-20 ч появляются новые рецепторы. В процессе синтеза может произойти смена классов продуцируемых АТ, однако, с сохранением их специфичности.

2. Иммуноглобулины

Известны пять основных классов иммунных глобулинов: IgM, IgG, IgA, IgD, IgE, имеющих следующие характеристики:

- IgM являются тяжелыми иммуноглобулинами. Различают 2 субкласса этих белков - IgM1 и IgM2. Низкоактивные, которые появляются первыми после антигенного раздражения. Период их полураспада составляет 5 дней. Они десятивалентны(молекула несет 10 активных центров и способна связать 10 детерминантных групп, составляя 10% всех классов иммунных глобулинов. Характер взаимодействия с Аг зависит от величины и концентрации его частиц в растворе. Если частиц Аг мало, то все 5 «ножек» АТ, изгибаясь, прикрепляются к одной частице Аг, и молекула принимает форму круглого стола.

- IgG - высокоактивные, синтезируются позднее IgM. В основном образуются при повторной иммунизации. Имеют 4 субкласса - IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, двухвалентны. Период полураспада достигает 23 дней. Составляют примерно 75% всех иммунных глобулинов.

- IgA - так же высокоактивны. Известны 2 субкласса IgA1 и IgA2. Образуются при антигенном раздражении. Составляют от 15 до 30% всех иммуноглобулинов. Имеют период полураспада около 6 суток. Различают 3 типа IgA: 1 - сывороточный мономерный IgA, составляющий до 80% всех IgA, циркулирующих в крови, 2 - сывороточный димерный IgA, 3 - секреторный sIgA.

- sIgA - высокоактивны. Представляют собой димер из двух IgA мономеров, соединённых секторным компонентом, образуемым эпителиальными клетками, с помощью которого он может прикрепляться к слизистой оболочке. Эти иммуноглобулины находятся в слюне, пищеварительных соках, секретах бронхов, женском молоке. Они относительно независимы от IgA сывороточной системы, подавляют прикрепление микробов к слизистым оболочкам, обладают мощной противовирусной активностью.

- IgD - функция их изучена недостаточно. Встречаются у больных с множественной миеломой и хроническим воспалением. Имеют период полураспада 3 дня. Общее их содержание не превышает 1%. По-видимому, играют важную роль в качестве рецептора иммуноглобулинов при дифференцировке В-лимфоцитов.

- IgE выполняют функцию реагинов. Обусловливают аллергические реакции немедленного типа. Период полураспада 2,5 дня. Концентрация в крови здоровых людей ничтожна.

- Принято считать, что наибольшей активностью связывания с Аг обладают IgG. Однако авидность белков зависит не только от класса, но и от характера Аг. Так, IgM более авидны при связывании с крупными Аг (эритроцитами, фагами, вирусами), а IgG более успешно связываются с более простыми белковыми Аг.

В 1973 г. Были открыты так называемые нулевые клетки (нуллеры), не имеющие маркеров Т- и В-лимфоцитов. Их популяция является весьма разнородной, она включает незрелые предшественники популяций лимфоцитов, которые попадают в расходуемый пул Т- и В-клеток. В периферической крови эти лимфоциты составляют в среднем 14,5% . Часть нулевых клеток является антителозависимой популяцией с киллерными функциями и свойствами естественных или нормальных (натуральных) киллеров.

Антителозависимые киллеры (К-клетка) встречаются в периферической крови человека в количестве 1,5-2,5%. Предназначены для уничтожения злокачественных клеток, трансплантатов, вирусинфецированных клеток с помощью АТ (IgG), выполняющих роль связующего элемента между мишенью и киллером.

Натуральные киллеры убивают злокачественные клетки самостоятельно без участия АТ и комплимента. Осуществляют иммунный надзор за спонтанно возникающими опухолевыми клетками.

Основной функцией системы является индукция иммунитета - способа защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки чужеродной информации.

Помимо указанных, цитотоксической способностью наделены нелимфоидные элементы: моноциты, макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы, имеющие на своей поверхности рецепторы к Fс фрагменту. Блокада этих рецепторов иммунными комплексами и приводит к утрате цитотоксичности.

Фактически иммунная система обеспечивает защиту от инфекционных агентов, элиминирует чужеродные, злокачественные, собственные модифицированные, стареющие клетки, обеспечивает процесс оплодотворения, «ликвидирует» рудиментарные органы в процессе эмбрионального развития, способствует началу родового акта, реализует программу старения.

Для этого развертывается ряд иммунных феноменов и реакций.

Сущность видового (наследственного) иммунитета обусловлена биологическими особенностями данного вида животного и человека. Он неспецифичен, устойчив, передается по наследству. Зависит от температурного режима, наличия или отсутствия рецепторов для микроорганизмов и их токсинов, метаболитов, необходимых для роста и жизнедеятельности.

3. Местный иммунитет

Местный иммунитет обеспечивает защиту покровных тканей организма, непосредственно контактирующих со внешней средой: мочеполовые органы, бронхолегочная система, желудочно-кишечный тракт. Местный иммунитет является частью общего иммунитета организма. Он формируется нормальной микрофлорой, растворимыми факторами организма - лизоцимом, комплементом, секреторными иммунными глобулинами, клетками - макрофагами и нейтрофилами, другими факторами, неспецифической невосприимчивости к неинфекционным агентам, обусловленные сложными комплексными механизмами.

Иммунитет слизистых оболочек обеспечивается неспецифическими защитными факторами, входящими в слизь (лизоцим, лактоферрин, миелопероксидаза, низкомолекулярные катионные белки, компоненты комплимента и др.); IgA, IgM, IgG, продуцируемыми местными мелкими железами, расположенными в подслизистой оболочке; мукоцилеарным клиренсом, связанным с работой ресничек эпителиоцитов, нейтрофилами и макрофагами, продуцирующими активные формы кислорода и оксида азота; CD8 и CD4 Т-лимфоцитами, обладающими соответственно цитотоксическими и хелперными свойствами; естественными киллерными клетками, расположенными в подслизистой.

Естественная резистентность не относится к истинно иммунной реакции. Однако, защищая организм против химических, физических, биологических (инфекционных и неинфекционных) патогенных агентов, она оказывается связующим звеном со специфическими иммунными механизмами, поскольку обеспечивает «подготовку» Аг для последующего запуска иммунных реакций и передачи сигнала от него на В-клетки. Без этого формирование активного иммунитета против тимусзависимых Аг (а их большинство) затруднительно.

Приобретенный иммунитет является ненаследственным, специфичным, в ряде случаев нестабильным, формируется на протяжении жизни индивида. Известны следующие формы приобретенного иммунитета:

- естественный активный, образуется после перенесенной инфекции, продолжается месяцы, годы или всю жизнь;

- естественный пассивный возникает вслед за получением материнских АТ через плаценту, с молозивом, исчезает после периода лактации, беременности;

- искусственный активный формируется под влиянием вакцин на многие месяцы или несколько лет;

- искусственный пассивный обусловливается инъекций готовых АТ. Его продолжительность определяется периодом полураспада введенных г-глобулинов.

Противовирусный иммунитет обусловлен неспецифическими и специфическими механизмами.

Неспецифические: мукозальный иммунитет (защитная функция кожи и слизистых оболочек), включая цитоксины; система интерферона (б, в, г); система естественных киллеров, обусловливающих элиминацию патогенна без участия АТ; базовая воспалительная реакция, обеспечивающая локализацию проникшего в организм патогена; макрофаги; цитоксины.

Специфические: Т-зависимые эффекторные механизмы защиты, носители маркера CD8+; антителзависимые киллерные клетки; цитотоксические АТ классов IgG и IgA (секретины).

Механизмы иммунитета, обусловленные антителами. Гуморальные АТ при участии компонентов комплемента реализуют бактерицидный эффект, способствуют фагоцитозу (опсонизации). Активны против внеклеточных патогенов, связываются с активными группировками экзотоксинов, обезвреживая их. Образование АТ может продолжаться до нескольких лет.

Механизмы иммунитета, обусловленные клетками. Представлены двумя типами: продукцией лимфокинов и активацией Т-лимфоцитов и макрофагов. Элиминируют внеклеточно паразитирующие бактерии, вирусы, простейшие.

Антителообразование. Обусловливается В-системой иммунитета. В-лимфоциты распознают тимусзависимые Аг с помощью макрофагов, представляющих фагоцитированные и переработанные Аг. Далее Т-хелперы получают от фагоцитов два сигнала - специфический и неспецифический (инструкцию для синтеза определенных АТ), взаимодействуют с В-клеткой, котроая вступает в дифференцировку с конечным образованием плазматических клеток, продуцирующих специфические АТ.

Первичный иммунный ответ. Возникает при первичном контакте Т-В-клеток с Аг, сопровождается пролиферацией иммунокомпетентных лимфоцитов, вызывает образование IgM, формирует иммунную память и другие феномены. Реакция развивается через 5-10 и более дней после стимула.

Вторичный иммунный ответ. Возникает при повторном контакте с Аг, обусловлен дерепрессией клеток иммунной памяти, не требует кооперации с макрофагами, характеризуется продукцией IgG в ранние сроки после «раздражения» (до трех дней).

Иммунная неотвечаемость (толерантность). Специфическая иммунная реакция, обратная иммунному ответу. Выражается в неспособности развивать специфические иммунные механизмы на повторно введенный чужеродный стимул. Иммунная толерантность характеризуется полным отсутствием формирования иммунных реакций и долговременна.

Иммунный паралич. Состояние, индуцируемое в организме при введении больших доз Аг. Характеризуется снижением силы иммунного ответа, устраняется после элиминации факторов из организма. Обусловлен связыванием избытком Аг распознающих рецепторов лимфоцитов.

4. Иммунитет

Иммунитет (лат. immunitas) - способ защиты организма от всех антигенно-чужеродных веществ как внешней, так и внутренней природы. Биологический смысл подобной защиты - обеспечение генетической целостности особей вида в течение их индивидуальной жизни.

Выступая в качестве фактора стабильности индивидуального (онтогенетического) развития, иммунитет создает условия для передачи наследственного материала от поколения к поколению.

Выделяют две формы иммунной защиты:

- иммунитет неспецифический (врожденный) и

- специфический (приобретенный, адаптивный).

4.1 Неспецифический иммунитет

Под неспецифическим иммунитетом подразумевают систему предсуществующих факторов организма, присущих данному виду как наследственно обусловленное свойство.

Тело человека защищено от внешней среды кожей и эпителиальными покровами: эпителиальными клетками, выстилающими пищеварительный тракт, дыхательные пути, уро-генитальный тракт.

Инфекция возникает лишь тогда, когда патоген способен колонизировать эпителий или когда нарушается целостность эпителиальных покровов в результате механических повреждений (раны, ожоги) или укусов насекомых - переносчиков инфекционных заболеваний (блох, вшей, комаров, москитов, клещей). Трансмиссивный путь передачи возбудителя с помощью насекомых является основным механизмом поддержания инфекций в природных очагах (чума, клещевой энцефалит, малярия и др.).

Эпителиальный покровы - это не только механическая преграда инфекционной агрессии. Клетки эпителия продуцируют определенный набор химических соединений, либо убивающих микробов, либо подавляющих их рост. Например, кислый желудочный сок и ферменты верхних отделов пищеварительного тракта являются реальной защитой от инфекции.

Кроме того, эпителиальный клетки кишечника секретируют набор антибактериальных пептидов широко спектра действия. Эпителиальные покровы имеют свою собственную микрофлору непатогенных бактерий, которые препятствуют колонизации эпителия патогенными микроорганизмами.

Один из механизмов отторжения патогенов связан с продукцией бактериями нормальной микрофлоры антибактериальных веществ, таких, например, как колицины - белки, продуцируемые Escherichia Coli. Если нормальная микрофлора кишечника уничтожается в результате тех или иных воздействий (одно из них - антибиотикотерапия), то опустошенные места занимаются патогенными микроорганизмами, что приводит к серьезным кишечным заболеваниям.

5. Механизмы антибактериальной защиты, осуществляемые эпителиальными покровами

Таблица 1 - Факторы защиты

Фактор защиты	Эффекторы
Механический	Плотное соединение эпителиальных клеток; смыв микроорганизмов движением жидкости и воздуха вдоль эпителиальных покровов
Химический	Жирные кислоты (кожа); ферменты: лизоцим (слюна, слезы, пот), пепсин (кишечник), низкий pH (желудок), антибактериальные пептиды дефенсины (кишечник)
Микробиологический	Конкуренция нормальной микрофлоры с патогенами за источник питания и способность к преимущественной колонизации эпителия; продукция антибактериальных соединений

6. Специфический иммунитет при инфекции

6.1 Антигены

Антигены - это вещества, способные вызывать специфические иммуннологичексие реакции: синтез АТ, формирование клеточной гиперчувствительности, иммунологическую толерантность, а так же иммунологическую память.

Вещества, индуцирующие выработку специфических АТ и способные взаимодействовать с ними in vivo и in vitro, называют полными Аг. Вещества, не способные самостоятельно вызывать синтез Ат, но специфически с ним реагирующие, называют неполными Аг, или же гаптенами. Гаптены могут стимулировать выработку АТ, только будучи коньюгированы или находясь в смеси с высокомолекуолярными белковыми веществами, роль которых состоит в том, что они укрупняют молекулу гаптена и служат проводником ( носителем) антигенного раздражения. Гаптенами являются липоиды, углеводы, и простые химические вещества - йод, бром, антиперин, ДНК и др.

Требования к Аг. Иммуногенность Аг определяется следующими свойствами: чужеродностью для организма, молекулярной массой, химическим строением.

Чужеродность. Для того чтобы молекула выступила в качестве иммуногена она должна быть распознана иммунной системой как «не своя». Это качество Аг кажется очевидным. При этом не все чужеродные молекулы способны вызвать иммунный ответ равной силы.

Молекулярная масса. Экспериментаторам хорошо известна зависимость между размерами Аг и силой иммунного ответа. Все корпускулярные Аг (бактерии, гетерологичные эритроциты) хорошие иммуногены. Для белковых Аг иммунные ответ будет тем сильнее, чем больше его молекулярная масса. При всех прочих равных условиях большая молекулярная масса Аг обеспечивает большую иммуногенность.

Химические особенности. Чужеродность и значительная молекулярная масса не является достаточным условием для проявления иммуногенности Аг. Синтетический поли- L-лизин с высокой молекулярной массой не является иммуногеном. В то же время сополимеры, построенные из двух аминокислот и более приобретают способность индуцировать иммунный ответ. Иммуногенность значительно усиливается, если в структуру сополимера включены ароматические аминокислоты.

Антагонистические отношения между патогенами самой различной природы и инфицируемым хозяином приводят к разнонаправленным адаптационным процессам, в основе которых лежит все та же необходимость выжить в конкретных условиях среды. С одной стороны, патоген «стремится» преодолеть защитные механизмы хозяина, модифицируя посредством отбора свою антигенную и биосинтетическую характеристику. С другой стороны, та же потребность выжить под натиском патогенов определяла совершенствование механизмов иммунной защиты.

Развитие острой инфекции с включением специфических иммунных форм защиты можно разбить на ряд этапов:

1. Начало инфекционного процесса характеризуется моментальным включением неспецифических форм иммунного реагирования;

2. Индукция специфического ответа - этап, обусловленный неспособностью врожденного иммунитета нейтрализовать патоген; в результате начинается формирование пула антигенспецифических Т- и В-клеток; На фоте раннего развития специфического ответа происходит размножение и накопление патогенна;

3. Через 4-5 дней от момента заражения сформированные клоны Т- и В-клеток начинают атаку на патоген, завершающуюся его уничтожением;

4. Заключительный этап накопления специфических по отношению к патогену клеток памяти. В результате завершения инфекционного процесса с участием факторов специфической иммунной защиты формируется состояние протективного иммунитета к конкретной инфекции.

6.2 Узнавание антигена

Узнавание антигена антителом происходит при контакте рецепторов двух структур. Если АГ и АТ совместимы, то они объединяются. Контакт АГ с АТ чаще происходит в жидкостях, поскольку при этом те и другие молекулы получают более высокую вероятность встречи. В особенности в жидкостях перемещающихся ("патрулирование" лейкоцитов, лимфоцитов, макрофагов крови, лимфы). Основным условием узнавания является сходство (совместимость) рецепторных поверхностей АГ и АТ. На поверхности АТ имеется от двух (IgО, IgА, IgЕ) до десяти (Igм) активных центров узнавания АГ. Узнавание возможно как при совпадении одной рецепторной поверхности АТ (одиночное узнавание), так и совпадении двух поверхностей (двойное узнавание).

Для узнавания ("обшаривания" окружающего пространства вместо "оглядывания") нужно много времени и большое количество молекул АТ и АГ. Кроме того, есть возможность группового узнавания и изменения узнавания под влиянием различных веществ. Поэтому скорее всего в естественных условиях существуют и другие механизмы этих процессов. Узнавание инородных частиц фагоцитом облегчается в присутствии компонентов сыворотки крови (опсонины, альбумины, С-реактивный белок).

Первым этапом иммунного ответа является реакция связывания АГ антителом. Организм имеет набор (до 10000 антител у эмбриона по Ф. Барнету) сформированных в предшествующих поколениях нормальных антител - естественный гуморальный иммунитет. "Привычные" АГ, попадая в те или иные жидкости организма, связываются естественными АТ.

Связывание осуществляется за счет гидрофобного соединения активных центров АТ и АГ, соответствующих друг другу: специфичность АГ-АТ реакции). После этого структура комплекса АГ-АТ изменяется (конформируется, от лат. соnformis - подобный). Комплекс приобретает способность связывать другие белки, например, комплемент. Форма образующегося комплекса зависит от числа активных центров АТ: от 1 у гаптена, т.е.. неполного антитела, до 10 у Igм. Поскольку АГ и АТ часто фиксированы на мембранах клеток (микробных, тканевых), то образовавшийся АГ-АТ комплекс "утяжеляет" клетки, меняет их свойства. В результате клетки склеиваются (агглютинируют, от лат. agglutiare - приклеивать), оседают (седиментируют, отлат. sedimentare - оседать, преципитируют, от лат. ргесipitare -сбрасывать). Если же комплекс АГ-АТ образуется из свободных, не фиксированных на мембранах белков, то формируются хлопья (происходит флокулляция, от лат. floculli - клочки, хлопья).

Итак, в результате связывания АГ антителом комплекс АГ-АТ теряет подвижность и либо лишается активности (цитотоксический эффект), либо растворяется (лизируется, от лат. lisis - растворение) с участием других белков (система комплемента, например).

"Привычные" (для них есть нормальные АТ), а также "новые" АГ подвергаются фагоцитозу (греч. phagos - пожирающий) макрофагами. Первоначально макрофаги образуют псевдоподию - выпячивание протоплазмы в направлении АГ- за счет, активации Са-зависимого фермента гельсолина, подавляющего образование геля из сократительных белков (актин, миозин) цитоплазмы. При сокращении цитоплазматических белков макрофаг постепенно приближается и контактирует с АГ. Имеющиеся на поверхности макрофага специфические (для "привычных" ) и неспецифические (гликопротеидные, полисахароидные для "новых" АГ) рецепторы соединяются с активными центрами АГ, который постепенно погружается в цитоплазму макрофага.

Эти процессы осуществляются с затратой энергии, метаболизм макрофага резко повышается (наблюдается "метаболический или дыхательный взрыв"). Основным источником энергии служит АТФ. Расщепленная АТФ тут же восстанавливается за счет креатинфосфата. Лизис АГ в макрофаге осуществляется при участии ферментов лизосом-глюкоронидаз,фосфатаз, миелопероксидаз, лактоферрина, др. При этом образуется набор окислителей, галоидов и др. веществ, подавляющих активность АГ.

Фагоцитоз приводит к усилению и видоизменению иммуного ответа. Выделение фагоцитирующими клетками различных веществ, осуществляющих передачу иммунологической сигнализации (медиаторов иммунного ответа).

С помощью медиаторов клеточного иммунитета местная реакция генерализуется. За счет хемоатрактантов (лат. attractare - притягивать) к месту попадания АГ начинают приближаться другие макрофаги, в том числе естественные клетки-киллеры аномальных клеток. Усиление кровотока в месте попадания АГ, происходящее а счет выделения гистамина и др. сосудорасширяющих веществ, ведет к поступлению дополнительных количеств АТ и макрофагов. Другие факторы (антителогенеза, стимуляции роста колоний, интерлейкин-3, др.) увеличивают синтез клеток-продуцентов антител.

Особую роль выполняют медиаторы иммунного ответа, стимулирующие образование АТ к "непривычным" АГ. В этом случае иммунный ответ обеспечивает синтез таких АТ, которые соответствуют АГ, а также запоминают иммунный сигнал, поддерживая в течение некоторого времени установившийся тип синтеза АТ.

6.3 Иммунитет специфический клеточный

Иммунологически некоммитированные лимфоциты, развивающиеся из стволовых лимфоидных клеток костного мозга, переносятся с кровью к тем тканям, где они дифференцируются. Те из них, которые оседают и размножаются в вилочковой железе (тимусе), превращаются в иммунокомпетентные Т-лимфоциты. Механизм этого превращения неизвестен. В дальнейшем Т-лимфоциты вновь поступают в кровоток, составляя большую часть лимфоцитов крови. При первом соприкосновении с антигеном часть этих клеток пролиферирует. Некоторые из образующихся дочерних клеток связываются с антигеном и разрушают его. При этом на поверхности цитотоксических эффекторных Т-клеток, в мембрану которых встроены рецепторные белки (возможно, фиксированные иммуноглобулины), осуществляется реакция антиген - антитело. Этот процесс требует участия так называемых Т-хелперов.

Другая группа дочерних клеток - это так называемые Т-клетки иммунологической памяти. Они обладают большой продолжительностью жизни, циркулируют в крови и после первого контакта с антигеном "запоминают" его на долгие годы. После повторного контакта клетки иммунологической памяти узнают антиген и возникает вторичный иммунный ответ - более интенсивная пролиферация, чем при первичном иммунном ответе. В результате образуется большое количество эффекторных Т-клеток, так называемых клеток - киллеров (убийц). Вторичный клеточный иммунный ответ развивается довольно быстро, достигая максимума примерно через 48 часов, однако еще быстрее развивается гуморальный специфический вторичный иммунный ответ.

Клеточные механизмы иммунитета. Как сказано, в организме предсуществуют антитела и РТК (рецепторы Т-клеток) к любому произвольно взятому антигену. Эти антитела и РТК присутствуют на поверхности лимфоцитов, образуя там антигенраспознающие рецепторы. Чрезвычайно важно, что один лимфоцит может синтезировать антитела (или РТК) только одной специфичности, не отличающиеся друг от друга по структуре активного центра. Это формулируется как принцип “один лимфоцит - одно и антитело”.

Каким же образом антиген, попадая в организм, вызывает усиленный синтез именно тех антител, которые специфично реагируют только с ними? Ответ на этот вопрос дала теория селекции клонов австралийского исследователя Ф.М. Бернета. Согласно этой теории, одна клетка синтезирует лишь один тип антител, которые локализуются на ее поверхности. Репертуар антител формируется до и независимо от встречи с антигеном. Роль антигена заключатся лишь в том, чтобы найти клетку, несущую на своей мембране антитело, реагирующее именно с ним, и активировать эту клетку. Активированный лимфоцит вступает в деление и дифференцировку. В результате из одной клетки возникает 500 - 1000 генетически идентичных клеток (клон). Клон синтезирует один и тот же тип антител, способных специфически распознавать антиген и соединяться с ним. В этом и заключается суть иммунного ответа: селекции нужных клонов и их стимуляции к делению.

В основе образования лимфоцитов-киллеров тот же принцип: селекция антигенов Т-лимфоцита, несущего на своей поверхности РТК нужной специфичности, и стимуляция его деления и дифференцировки. В результате образуется клон однотипных Т-киллеров. Они несут на своей поверхности большое количество РТК. Последние взаимодействуют с антигеном, входящим в состав чужеродной клетки, и способных убивают эти клетки.

Киллер ничего не может сделать с растворимым антигеном - ни обезвредить его, ни удалить из организма. Но лимфоцит-киллер очень активно убивает клетки, содержащие чужеродный антиген. Поэтому он проходит мимо растворимого антигена, но не пропускает антиген, находящийся на поверхности “чужой” клетки.

Детальное изучение реакции иммунитета показало, что для образования клона клеток, продуцирующих антитела, или клона Т-киллеров необходимо участие специальных лимфоцитов-помощников (Т-хэлперов). Сами по себе они не способны ни вырабатывать антитела, ни убивать клетки-мишени. Но, распознавая чужеродный антиген, они реагируют на него выработкой ростовых и дифференцированных факторов. Данные факторы необходимы для размножения и созревания антителообразующих и киллерных лимфоцитов. В этой связи интересно вспомнить о вирусе СПИДа, вызывающем сильное поражение иммунной системы. Вирус ВИЧ поражает именно Т-хэлперы, делая иммунную систему не способной ни к выработке антител, ни к образованию Т-киллеров.

6.4 Иммунитет специфический гуморальный

Часть иммунологически некоммитированых клеток, образующихся в костном мозге, превращаются в иммунокомпетентные клетки не в тимусе, а в других органах, возможно, в скоплении лимфатических узлов в тонком кишечнике, в червеобразном отростке и в глоточных миндалинах (окончательно это еще не установлено). В этих органах образуются так называемые В-лимфоциты, которые выходят в кровоток и разносятся к селезенке, лимфатическим узлам и другим лимфоидным образованиям. Эти клетки составляют лишь малую долю лимфоцитов крови. При первом контакте с антигеном чувствительные к нему В- лимфоциты пролиферируют (так называемая начальная активация, или сенсибилизация). Некоторые из дочерних клеток превращаются в клетки иммунологической памяти и покидают центры размножения, другие оседают и превращаются в плазматические клетки. Плазматические клетки и их предшественники вырабатывают гуморальные антитела и выделяют их в окружающую среду, т.е. в плазму крови.

При повторном контакте с антигеном содержание соответствующих иммуноглобулинов в крови экспоненциально нарастает.

Гуморальные иммунные реакции развиваются быстрее, чем клеточные иммунные реакции. К ним относятся многие аллергические состояния, аллергическая форма бронхиальной астмы и реакции при переливании иногруппной крови.

Возбудители бактериальных или вирусных заболеваний в процессе своей жизнедеятельности в организме хозяина во внеклеточной среде оказываются в той или иной ситуации. Пребывание в жидкостях организма может быть более длительным в случае с внеклеточными патогенами или более коротким - при поражении хозяина внутриклеточными бактериями или вирусами, но оно обязательно представлено. При нормальном функционировании иммунной системы патогенны и их токсины, оказавшиеся вне клеток хозяина подвергаются действию АТ - эффекторных молекул, продуцируемых В-лимфоцитами.

Участие АТ в иммунном ответе проявляется в трех формах: нейтрализации, опсонизации, активации системы комплимента. Вирусы и внутриклеточные бактерии для своего воспроизведения должны первоначально проникнуть из жидкостей организма в клетку - место своей жизнедеятельности. Оказавшись даже на короткое время во внеклеточном пространстве, патогены подвергаются нейтрализующему действию АТ. Они блокируют рецепторное взаимодействие между патогеном и инфицируемой клеткой. Иначе, АТ препятствуют предетермированному взаимодействию клеточных рецепторов с лигандом на поверхности патогена. Процесс нейтрализации проявляется не только в случаях с корпускулярными Аг, но и с бактериальными токсинами.

Одним из ведущих механизмов элиминации внеклеточных патогенов является активность фагоцитирующих клеток, которые, захватывая Аг, разрушают его в фаголизосомах. Этот неспецифический по основной своей феноменологии процесс усиливается специфическим АТ. Макрофаги - главные участники внутриклеточного разрушения патогенов - имеют на своей поверхности рецептор к Fc-фрагменту иммуноглобулинов. Патоген, связавшийся со специфическим АТ, оказывается значительно более доступным для фагоцитирующих мононуклеаров в результате взаимодействия Fc-фрагмента иммуноглобулина с Fc-рецептором на поверхности фагоцита. Процесс усиления фагоцитоза за счет гуморальных факторов вообще и специфических АТ в частности получил название опсонизации.

Третья форма функционального проявления АТ связана с системой комплимента АТ, связавшиеся с поверхностью бактериальной клетки, активируют белки системы комплимента, которые участвуют в ряде иммунологических реакций. Во-первых, взаимодействуя с патогеном, некоторые белки системы комплимента выполняют функцию опсонинов. Во-вторых, компоненты комплимента выступают в качестве хемотаксических факторов, привлекая в очаг инфекции фагоцитирующие клетки. Третье свойство белков системы комплимента связано с их лицетичексой активностью - способностью образовывать поры в клеточной стенке бактерий, что приводит к гибели патогенов.

При отсутствии Аг агрессии специфические АТ не образуются. По этому признаку процесс антителогенеза классифицируется как индуцебельное явление. Фактором индукции выступает Аг. Однако, как и в случае с Т-клетками, одного специфического сигнала от Аг не достаточно для начала синтеза АТ В-клетками. Необходим второй сигнал для реализации информации от специфического индуктора. Роль второго сигнала выполняют цитокины, продуцируемые хелперными CD4 Т-клетками. Получение второго сигнала для полноценного развития В-клеток в антителопродуцирующие плазмоциты возможно при непосредственном контактном Т-В-взаимодействии.

7. Как организм защищается от бактерий

Место проникновения бактерий в организм, называется входными воротами инфекции. Здесь на борьбу с бактериями поднимаются фагоцитирующие клетки. Первый сигнал мобилизации эти клетки получают от самих бактерий-агрессоров в виде молекул их токсинов. Одновременно с фагоцитозом бактерий макрофаги начинают синтезировать и выделять воспалительные цитокины - интерлейкин-1, фактор некроза опухолей и другие. Под влиянием цитокинов усиливается прилипание циркулирующих лейкоцитов к эндотелию сосудов и мобилизация в очаг инфекции. Те же цитокины усиливают антибактериальную активность фагоцитов. Если фагоцитирующие клетки не справляются с очищением очага инфекции от бактерий, интерлейкин-1 выполняет роль межклеточного сигнала. Он вовлекает в процесс активации Т-лимфоциты и включает механизмы специфического иммунного ответа.

Активированные Т-лимфоциты пополняют ресурсы воспалительных цитокинов, синтезируя гамма-интерферон, активирующий макрофаги. Существенную помощь фагоцитирующим клеткам в борьбе с бактериями оказывают продукты В-лимфоцитов - специфические антитела-иммуноглобулины. Взаимодействуя с антигенами бактерий, антитела как бы подготавливают бактерии в пищу фагоцитам, делают их более удобоваримыми. Кроме того, специфические антитела против бактериальных токсинов расправляются с последними самостоятельно: токсин, связавшийся со своими специфическими антителами, утрачивает токсичность и больше не представляет опасности для организма.

8. Как организм защищается от вирусов

Встречаясь с вирусом в крови или в межклеточных пространствах, специфические антитела способны обезвредить этот вирус. Однако особенность вируса как паразита состоит в том, что он предпочитает внутриклеточный паразитизм, то есть жизнь и размножение исключительно внутри клеток хозяина и за их счет. Как в таких условиях бороться против вируса-паразита? Остается два пути: или атаковать и убивать зараженные вирусами клетки вместе с вирусами, или каким-то образом воспрепятствовать внутриклеточному размножению вирусов, если не удалось помешать внедрению вирусов во входных воротах. По первому пути идут разные типы цитотоксических клеток-киллеров, защищающие организм от вирусов. Распознав на поверхности зараженной клетки чужеродные антигены, клетки-киллеры впрыскивают в такую клетку-мишень содержимое своих цитоплазматических гранул (куда входит фактор некроза опухолей и другие молекулы, повреждающие клетку-мишень). Результатом атаки киллера, как правило, является гибель клетки-мишени вместе с внутриклеточными паразитами. Правда, гибель и разрушение собственных клеток организма не безразлично для его жизнедеятельности. При некоторых вирусных инфекциях такого рода защитные реакции приносят больше вреда, чем пользы.

Другой механизм защиты против вирусов - молекулярный. Ответственны за противовирусную защиту молекулы интерферонов. Они способны “интерферировать”, то есть противодействовать процессам биосинтеза вирусных частиц в клетке хозяина. Интерферон синтезируется клеткой-продуцентом в ответ на заражение вирусом и соединяется с соответствующими рецепторами на поверхности зараженных клеток. Взаимодействие цитокина (в данном случае интерферона) со своим специфическим рецептором влечет за собой передачу внутриклеточного сигнала к ядру клетки. В клетке включаются гены, ответственные за синтез белков и ферментов, препятствующих самовоспроизведению вируса. Таким образом, интерферон блокирует биосинтез вирусных частиц в зараженной клетке. Это позволяет использовать препараты интерферона в качестве лечебных при вирусных инфекциях.

Клеточные и молекулярные механизмы при защите от вирусов, как и при защите от бактерий, работают согласованно, приходя на помощь друг другу. Молекулы интерферонов, кроме антивирусного действия, оказывают влияние на функции защитных клеток. Гамма-интерферон, как уже было сказано выше, является активатором макрофагов.

Активированные гамма-интерфероном макрофаги могут пополнить армию клеток-киллеров, но только при участии специфических противовирусных антител, которые образуют своеобразные мостики между макрофагами и зараженными клетками-мишенями. Специфический ответ на вирусные антигены неизбежно вовлекает популяцию Т-хелперов, которые в ответ на активацию начинают усиленно синтезировать и секретировать интерлейкин-2. А этот цитокин известен своей способностью резко активизировать клетки-киллеры.

9. Иммунодефицитные состояния (ИДС)

Наиболее распространенной формой патологии иммунной системы является иммунологическая недостаточность, или, согласно международной терминологии, иммунодефицитные состояния (ИДС). В основе ИДС лежат нарушения генетического кода (или других структур). На уровне организма это означает неспособность иммунной системы осуществлять то или иное звено иммунного ответа. Такие нарушения могут быть либо первичными (врожденными), либо вторичными (приобретенными).

Причины возникновения их в обоих случаях одни и те же - влияние вредных факторов окружающей среды. Дефекты иммунного ответа могут обнаруживаться как на уровне стволовых клеток, Т- и В-лимфоцитов, макрофагов, системы комплемента, так и на уровне ферментов, участвующих в созревании иммуноцитов или в лизисе чужеродных клеток. СПИД - общеизвестный пример приобретенной формы ИДС. В этом случае избирательно поражаются Т-хелперы и частично макрофаги после проникновения в них вирусов (ВИЧ).

Другая форма патологии иммунитета, которая может возникать после воздействия неблагоприятных факторов среды - это аутоиммунные заболевания. Основную роль здесь играют Т-супрессоры. Супрессорные Т-клетки принимают участие в поддержании неотвечаемости (иммунологической толерантности) к антигенам собственных тканей. В норме они блокируют действие аутоагрессивных Т- и В-клеток. Но в тех случаях, когда этот заслон нарушается, развиваются аутоиммунные (саморазрушительные) конфликты. Широко известно заболевание такого рода - тиреоидит (аутоиммунное заболевание щитовидной железы).

Третья форма иммунной патологии, возникающая в подобных случаях, - нарушение противоопухолевого иммунитета.

Выводы

1. Организм человека обладает иммунитетом - рядом защитных реакций, направленных против инфекционных агентов. Первые (немедленные) защитные реакции - это реакции неспецифические, то есть они универсально направлены против любых чужеродных клеток, вирусов, крупных молекул. Вторые защитные реакции - уже высокоспецифические, на запуск этой системы необходимо некоторое время.

2. Системы неспецифического (врожденного, естественного) и специфического (приобретенного) иммунитета должны рассматриваться как две стадии единого процесса защиты организма. Система врожденного иммунитета действует на основе воспаления и фагоцитоза. Система приобретенного иммунитета основана на специфических функциях лимфоцитов.

3. Макрофаги и лимфоциты - основные клетки иммунной системы.

4. Тимус - это центральный орган иммунитета, где закладываются основы клеточного типа реагирования. Отбор клеток по способности распознавать свои собственные антигены является определяющим условием дальнейшего внутритимусного развития Т-лимфоцитов.

5. Функции антигена (“чужой” молекулы) - найти соответствующий ему лимфоцит, вызвать его деление и дифференцировку в клетку, секретирующую антитела.

6. На внедрение и размножение микробов организм отвечает мобилизацией защитных клеток и продукцией защитных молекул - иммунным ответом. Чтобы иммунный ответ состоялся, оказался достаточно эффективным, выполнил свои защитные функции и был своевременно выключен за ненадобностью, необходимы четкие межклеточные взаимодействия, которые обеспечиваются цитокинами. Цитокины являются своеобразным межклеточным языком.

7. Одной из первых линий защиты организма от бактериальной и вирусной инфекции служат воспалительные процессы. Пока не сформировался полноценный иммунный ответ, они быстро индуцируются для ограничения распространения инфекции в первые часы и дни после заражения. Ключевую роль в индукции воспалительных реакций играют такие цитокины (молекулярные сигналы), как фактор некроза опухолей (ФНО) и интерлейкин-1 (ИЛ-1).

8. Фактор некроза опухолей и гамма-интерферон относятся к важнейшим регуляторам иммунной системы организма. Проявляют они также и прямую антивирусную активность.

9. Другие неспецифические (врожденные) защитные реакции осуществляет система комплемента. Это многокомпонентная система белков (более 20), которые циркулируют в кровяном русле. Основные функции комплемента - распознавание, разрушение и удаление из организма генетически чужеродного материала. Кроме того, комплемент играет важную роль и в регуляции воспалительных и иммунологических реакций организма.

Специфический иммунитет принято делить на гуморальный (ответственны В-лимфоциты) и клеточный (ответственны Т-лимфоциты). Ни В-клетки, ни Т-киллеры не в состоянии развить максимально эффективную реакцию самостоятельно. Именно через процесс взаимодействия различных типов иммуннокомпетентных клеток формируется наиболее выраженный иммунный ответ.

Характерные черты специфического иммунитета - умение отличать “свое” от “не своего”, иммунологическая память, специфичность запоминания, толерантность при внутриутробном введении антигена.

Среди защитных клеток и молекул немало дублеров, способных выполнять одни и те же функции. Клетки, связанные друг с другом посредством цитокинов, образуют своеобразную сеть. Она служит для многоканальной передачи сигналов от клетки к клетке, обеспечивает восприятие этих сигналов и соответствующий ответ. Информация от клетки к клетке передается в виде молекул цитокина. Восприятие информации гарантируется наличием на поверхности клетки соответствующего рецептора.