Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь

Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной медицины

Главное управление ветеринарии Минсельхозпрода Республики Беларусь

Реферат

на тему: Иммунная система млекопитающих и птиц

Витебск 2011

Введение

Крупным достижением современной иммунологии является определение морфологии и функции иммунной системы и создание теории клеточных основ иммунитета.

Современная иммунология рассматривает иммунитет как способ защиты организма от всего генетически чужеродного (Р.В. Петров, 1982). Эту защиту выполняет иммунная система, представляющая собой систему органов, тканей и клеток, деятельность которых обеспечивает сохранение генетического (антигенного) постоянства внутренней среды организма - иммунного гомеостаза. Иммунная система выполняет и функции кроветворения.

В иммунной системе млекопитающих различают центральные и периферические органы. В центральных органах происходит формирование и созревание иммунокомпетентных клеток, в периферических- их функционирование. К центральным органам иммунитета у млекопитающих относят костный мозг и тимус, к периферическим - лимфатические узлы, селезенку, лимфоидную ткань пищеварительного тракта (миндалины, пейеровы бляшки, солитарные фолликулы), органов дыхания. Установлено, что иммунные функции выполняет нейроглия центральной нервной системы и кожа. При этом клетки эпидермиса кожи вырабатывают вещество, напоминающее гормон тимуса - тимопоэтин, который оказывает действие на функционирование Т-лимфоцитов, попадающих в кожу.

У птиц центральными органами иммунной системы являются костный мозг, тимус и фабрициева сумка (бурса), а периферическими - селезенка, железа Гардера, слезная железа, лимфоидная ткань пищеварительного тракта, легких и кожи.

1. Морфология центральных органов иммунной системы

Тимус у млекопитающих представляет собой парный дольчатый орган, покрытый соединительнотканной капсулой, от которой отходят перегородки, разделяющие его паренхиму на дольки. У птиц отдельные дольки тимуса располагаются в области шеи по обе стороны пищевода. Основу долек тимуса составляет рыхлая сеть эпителиальных звездчатых клеток, петли которой инфильтрированы лимфоцитами. В каждой дольке имеется корковое и мозговое вещество. В наружном корковом слое располагаются незрелые размножающиеся клетки - лимфобласты, от которых происходят Т-лимфоциты (тимоциты). Лимфобласты тесно связаны с гигантскими эпителиальными клетками-няньками. Ближе к границе с мозговым слоем в корковом веществе располагаются непролиферирующие лимфоциты. В мозговом слое долек тимуса звездчатые эпителиальные клетки преобладают над лимфоцитами. Здесь же встречаются тельца Гассаля, представляющие собой концентрические скопления уплощенных и ороговевших эпителиальных клеток, в центре которых имеется клетка, продуцирующая секретоподобное вещество. В корковом и мозговом веществе тимуса находятся также макрофаги, в меньшем количестве микрофаги (эозинофилы, нейтрофилы) и тучные клетки. Очень интенсивно в тимусе происходят митозы.

Роль тимуса как одного из центральных органов иммунной системы была доказано в 1961 г. Дж. Миллером. Он установил, что у тимэктомированных новорожденных мышей уже через 1,5-3 мес. развивается так называемый вастинг-синдром (синдром истощения) и сильно нарушается клеточный иммунитет.

В настоящее время установлено, что решающая роль в дифференцировке предшественников Т-лимфоцитов в иммунокомпетентные клетки принадлежит гуморальным факторам, образуемым тимусом. Всего из ткани тимуса выделено несколько десятков пептидных гуморальных факторов. Большинство из них идентифицированы и синтезированы химически. Это тимозины, тимопоэтин, тимулин, тимусный гуморальный фактор, тимусный гормон и др. По характеру воздействия на Т-клетки гуморальные факторы тимуса делят на факторы активации размножения и дифференцировки.

Тимус не только играет важнейшую роль в функционировании иммунной системы и регуляции иммунного гомеостаза, но и обеспечивает взаимодействие иммунной и других важнейших систем организма.

Сумка Фабрициуса (фабрициева сумка, бурса) является центральным органом иммунной системы у птиц и расположена на дорсальной поверхности клоаки, являясь ее дивертикулом. Этот лимфоэпителиальный орган, также как и тимус, состоит из долек с корковым и мозговым слоями. Среди эпителиальных клеток и ретикулоцитов бурсы располагаются большие и малые лимфоциты в виде плотных слоев. В дальнейшем из больших и малых лимфоцитов формируются плазматические клетки, синтезирующие антитела. Лимфоциты бурсы, являющиеся предшественниками плазмоцитов, получили название В-клеток. У млекопитающих созревание В-лимфоцитов происходит в костном мозгу.

Удаление сумки Фабрициуса у птиц приводит к угнетению биосинтеза антител. Таким образом, было установлено, что бурса Фабрициуса у птиц и ее аналог (костный мозг) у млекопитающих являются центральными органами гуморального иммунитета.

Костный мозг находится в губчатом веществе костей и представлен сетью ретикулярной стромы, клетками кроветворной и жировой ткани. Стволовые клетки костного мозга являются исходными для образования иммунокомпетентных клеток. Внешне они мало чем отличаются от малых лимфоцитов крови и их можно обнаружить по присущей стволовым клеткам колониеобразующей способности. Из костного мозга в кровь поступают зрелые клетки крови или их предшественники. Другой функцией костного мозга у млекопитающих и птиц является формирование в нем В-лимфоцитов.

Печень. В последние годы к центральным органам иммунитета стали относить печень. Установлено, что в эмбриональном периоде она является источником первичной популяции В-лимфоцитов - предшественников антителообразующих клеток. Здесь осуществляется их антигеннезависимая дифференцировка и превращение в зрелые В-лимфоциты. В эмбриональной печени также происходит дифференцировка супрессорных В-лимфоцитов. К иммунокомпетентным клеткам печени относятся купферовские клетки, которые, являясь макрофагами, очищают кровь от эндотоксинов, захватывают и удаляют циркулирующие иммунные комплексы, осуществляют фагоцитоз, представляют антиген Т-клеткам, секретируют интерлейкин-1 и др. В эмбриональной печени обнаружены также клетки - предшественники Т-лимфоцитов, здесь происходит дифференцировка лимфоцитов-супрессоров, а также содержатся лимфоциты, обладающие цитотоксическими свойствами: Т-киллеры, большие лимфоциты - Pit-клетки, NK-клетки и др. Печень взаимосвязана с другими органами иммунитета, о чем свидетельствует тот факт, что интерлейкины-1, -6, -8 участвуют в регуляции ее функции.

2. Морфология клеток, участвующих в иммунном ответе

иммунный млекопитающий птица лимфоцит

В иммунном ответе участвуют три типа клеток: микрофаги, макрофаги и лимфоциты.

К микрофагам у млекопитающих относятся нейтрофилы и эозинофилы, у птиц - псевдоэозинофилы и эозинофилы.

Нейтрофилы обладают хемотаксисом, высокой подвижностью и фагоцитарной активностью. В цитоплазме этих клеток содержатся гликоген, и бактерицидные вещества, лизосомы, различные ферменты (оксидаза и пероксидаза, кислая и щелочная фосфатаза, лизоцим, липаза, лейкин, фагоцитин) с участием которых разрушаются антигены.

Процесс фагоцитоза складывается из следующих этапов: продвижение фагоцита к антигену, например, к бактериальной клетке; прилипание антигена к фагоциту; поглощение антигена. При этом возможны три исхода фагоцитоза:

1. Полное внутриклеточное переваривание антигена (завершенный фагоцитоз).

2. Приживление и размножение антигена (бактерий) внутри фагоцита (незавершенный фагоцитоз).

3. Выталкивание антигена из фагоцита в окружающую среду.

Эозинофилы по сравнению с нейтрофилами обладают меньшей фагоцитарной активностью, менее подвижны. В них содержится кислая фосфатаза, пероксидаза, гистаминаза. Во время фагоцитоза происходит дегрануляция эозинофилов, при этом из гранул высвобождаются различные ферменты, с помощью которых инактивируются гепарин, гистамин и иммунные комплексы. Эозинофилы играют важную роль в противопаразитарном иммунитете.

Макрофаги А-клетки, или вспомогательные (от англ. accessory - вспомогательный), относятся к системе мононуклеарных фагоцитов. Это крупные (10-20 мкм) долго живущие клетки с хорошо развитой цитоплазмой и лизосомным аппаратом. Морфологически они очень разнообразны. К ним относятся моноциты крови, гистиоциты соединительной ткани, купферовские клетки печени, свободные и фиксированные макрофаги лимфоузлов, альвеолярные макрофаги легких, селезенки и красного костного мозга, плевральные и перитонеальные макрофаги, эпителиоидные и гигантские клетки воспалительных очагов, макрофаги синовиальных оболочек суставов, остеокласты костной ткани, клетки микроглии нервной системы.

Образование макрофагов проходит следующие этапы: стволовая клетка костного мозга - монобласт - промоноцит - моноцит костного мозга - моноцит периферической крови - тканевый макрофаг. Из костного мозга в кровь макрофаги поступают на стадии промоноцитов и моноцитов и циркулируют в ней около 36 ч.

Основные функции макрофагов при обеспечении защитных реакций можно разделить на четыре типа:

1. Хемотаксис.

2. Фагоцитоз.

3. Секреция биологически активных веществ.

4. Переработка антигена (процессинг) и предоставление его с участием белков главного комплекса гистосовместимости класса 1 (МНС-1) и главного комплекса гистосовместимости класса II (МНС II) иммунокомпетентным клеткам, участвующим в формировании иммунного ответа.

Активированные макрофаги синтезируют и секретируют биологически активные соединения, их более 50. Среди них особенно важную роль играют простагландины: ПГ-Е1, ПГ-Е2, ПГ-Ф2а, ПГ-Д2 и др. Секретируемые макрофагами вещества не только выступают в роли медиаторов иммунного ответа и воспаления, но и контролируют активность самих макрофагов по типу отрицательной и положительной обратной связи.

В настоящее время различают следующие формы макрофагов:

1. Макрофаги очага воспаления - клетки из пула моноцитов крови.

2. Резидентные макрофаги - популяция макрофагов в отдельных анатомических областях без какой-либо индукции (неактивированные макрофаги).

3. Индуцированные макрофаги - клетки, мобилизованные под действием какого-либо эксперимента для изучения фагоцитов.

4. Активированные макрофаги - клетки, готовые выполнять свои функции в иммунном процессе.

Стимулирование макрофагов может происходить факторами иммунного ответа: антителами, комплементом, лимфокинами, а также микробными и другими факторами.

Функционально активные макрофаги имеют морфологическое сходство: они овальной или неправильной формы, с овальным ядром, в их цитоплазме много фагосом, лизосом, содержится гликоген, кислая фосфатаза, лизоцим и пероксидаза.

Клеточная оболочка макрофагов имеет глубокие складки и микроворсинки, на ее поверхности имеются специфические к разным факторам (стимуляторам) рецепторы. Энергия, необходимая для поглощения макрофагами чужеродных частиц, обеспечивается благодаря гликолизу.

Макрофаги как антигенпрезентирующие клетки накапливают и подвергают иммунологической переработке проникающие в организм тимусзависимые антигены и информацию о них предоставляют для распознавания Т-лимфоцитам, благодаря чему стимулируется пролиферация и дифференциация В-клеток в антителообразующие плазматические клетки. Макрофаги при определенных условиях могут проявлять цитотоксическое действие на опухолевые клетки. Они также секретируют лизоцим, различные фракции комплемента, интерферон, способствуют дифференциации стволовых клеток в гранулоциты, стимулируют созревание и размножение тимоцитов.

Лимфоциты по морфофункциональным свойствам и происхождению делятся на две большие группы, источником их являются стволовые клетки костного мозга. При этом часть стволовых клеток мигрирует в тимус, где после гормонального воздействия превращается в Т-лимфоциты, которые расселяются в тимусзависимых зонах периферических органов иммунной системы.

Другая группа стволовых клеток в костном мозгу у млекопитающих превращается в В-лимфоциты, у птиц В-лимфоциты также образуются из стволовых клеток костного мозга, но в фабрициевой сумке. В-лимфоциты расселяются в тимуснезависимых зонах периферических органов иммунной системы.

Т-лимфоциты имеют размер 6-6,5 мкм в диаметре, округлое, компактное и интенсивно окрашенное ядро и узкий ободок цитоплазмы, перинуклеарная зона слабо выражена или отсутствует. В них содержится кислая фосфатаза, нет гликогена, они долгоживущие, радиоустойчивые.

Локализуются Т-лимфоциты в тимусе, крови, лимфе и тимусзависимых зонах периферических органов иммунной системы (паракортикальный слой лимфатических узлов и периартериальная зона лимфоидных фолликулов селезенки).

Т-лимфоциты обеспечивают реакции клеточного иммунитета, имеющие важное значение в защите организма от вирусных и бактериальных болезней, микозов, гельминтозов и др. Клеточные иммунные реакции играют большую роль в развитии многих аутоиммунных болезней, аллергии замедленного типа, трансплантационном и противоопухолевом иммунитете.

Особенность Т-лимфоцитов состоит в том, что их рецепторы, в отличие от антител и рецепторов В-лимфоцитов, не распознают свободно циркулирующие антигены.

В настоящее время Т-лимфоциты подразделяются на 7 основных субклассов, объединенных в 3 группы.

Т-лимфоциты различаются по своим рецепторам. Каждый из субклассов выполняет свои специфические функции. Для активации Т-клеток требуется контакт их рецептора с комплексом чужеродного антигена и собственным белком МНС класса I или II. После контакта (через 18-20 ч) появляются индукторы Т-хелперов.

Т-хелперы-1 обеспечивают пролиферацию и дифференцировку эффекторных Т-киллеров, которые распознают и уничтожают клетки аллотрансплантанта и собственные, если на их поверхности содержатся вирусные антигены. Т-хелперы-1 активизируют Т-хелперы-2 и способствуют цитотоксической функции макрофагов.

Т-хелперы-2 с помощью рецепторов вступают в прямой контакт с В-лимфоцитами, способствуя их пролиферации и дифференцировке в антителообразующие клетки, и тормозят функцию Т-хелперов-1.

Активированные Т-супрессоры вступают в контакт с рецепторами Т-хелперов и могут подавлять их функции. Они подавляют образование клонов иммунокомпетентных Т- и В-клеток против определенного антигена.

В-лимфоциты имеют размер 8,5 мкм в диаметре, светлое слабоокрашенное ядро. У них хорошо выражена зона просветления - перинуклеарная. Эти клетки короткоживущие, радиочувствительные, содержат гликоген и щелочную фосфатазу. На клеточной их оболочке с помощью сканирующего электронного микроскопа выявляется большое количество иммуноглобулиновых рецепторов, которые по структуре представляют собой мономеры иммуноглобулинов М, покрывающих всю поверхность клетки. В нормальной иммунной системе вне контакта антигена среди В-лимфоцитов различают несколько субклассов: В-лимфоциты, являющиеся предшественниками антителообразующих клеток и В-супрессоры.

Для превращения В-лимфоцитов в антителообразующие клетки необходима помощь Т-лимфоцитов (Т-хелперов). В-лимфоциты-супрессоры содержатся в селезенке, костном мозге, лимфатических узлах, миндалинах. Эти лимфоциты вместе с Т-супрессорами отвечают за развитие иммунологической толерантности и способны угнетать размножение и превращение Т- и В-лимфоцитов в клетки - эффекторы гуморального и клеточного иммунитета.

На поверхности В-лимфоцитов содержится до 150 тыс. иммуноглобулиновых рецепторов, обладающих одной и той же антительной специфичностью.

Созревание В-лимфоцитов происходит в две стадии: антигеннезависимую (происходит как в эмбриональном, так и постэмбриональном периоде без участия антигена) и антигензависимую (происходит после рождения при встрече с соответствующими антигенами). Антигензависимая стадия созревания В-лимфоцитов позволяет превращать их в антителообразующие клетки. Превращение зрелых В-лимфоцитов в антителообразующие клетки и клетки иммунной памяти происходит в три стадии: активации В-клеток, их пролиферации и дифференцировки.

Различают следующие пути активации В-лимфоцитов:

1. Тимусзависимым антигеном.

2. Тимуснезависимым антигеном, содержащим митогенный компонент.

3. Тимуснезависимым антигеном, не содержащим митогенного компонента.

4. Поликлональным активатором (липополисахаридом).

5. Антииммуноглобулинами М.

Основной механизм активации осуществляется с помощью Т-лимфоцитов. Активированная клетка претерпевает 8-10 делений и превращается в плазмоцит, синтезирующий и секретирующий антитела одной антительной специфичности. При этом возникает клон антителообразующих клеток.

Локализируются В-лимфоциты в костном мозгу, бурсе Фабриция у птиц и в тимуснезависимых зонах периферических органов иммунитета: в корковом слое, лимфоидных фолликулах и мозговых тяжах лимфатических узлов, в периферической зоне лимфоидных фолликулов селезенки, в лимфоидных фолликулах миндалин глотки и пейеровых бляшек, тонкого кишечника, в солитарных фолликулах толстого кишечника, лимфе, крови, железе Гардера и слезной железе птиц, в дивертикуле Меккеля и слепокишечных миндалинах.

В-лимфоциты обеспечивают реакции гуморального иммунитета, имеющие важное значение в защите организма от бактериальных и вирусных болезней, в развитии аллергии немедленного типа и некоторых аутоиммунных заболеваний.

В иммунном ответе В-лимфоциты через иммунобласт превращаются в плазматические клетки и лимфоциты иммунной памяти. Лимфоциты иммунной памяти являются носителями иммунной информации об антигене, поэтому при повторной встрече организма с тем же антигеном плазматические клетки образуются в основном из лимфоцитов памяти (вторичный иммунный ответ).

Плазматические клетки (плазмоциты) по своей структуре относятся к высокоспециализированным клеткам, основной функцией которых является синтез и секреция иммуноглобулинов (антител). Величина плазмоцитов в зависимости от их зрелости колеблется от 10 до 20 мкм. Цитоплазма их резко базофильна, окрашивается пиронином по методу Браше в красный цвет. Вблизи ядра локализуется пластинчатый аппарат Гольджи (светлая зона). Ядро расположено эксцентрично, содержит крупные глыбки хроматина, которые нередко расположены в виде спиц в колесе и окрашиваются метиловым зеленым по методу Браше.

В цитоплазме плазматических клеток с помощью электронного микроскопа обнаруживается хорошо развитая гранулярная (зернистая) эндоплазматическая сеть, на ее мембранах располагается большое количество рибосом, на которых синтезируются иммуноглобулины.

Дифференцировка и взаимодействие клеток систем иммунитета между собой, а также с клетками других систем организма осуществляются с помощью регуляторных молекул - цитокинов. Цитокины, выделяемые преимущественно клетками системы иммунитета, получили название интерлейкинов (ИЛ) - факторов межлейкоцитарного взаимодействия. Известно 16 интерлейкинов. Все они являются гликопротеинами с молекулярной массой от 15 до 60 кДа. Выделяются макрофагами, Т- и В-лимфоцитами, базофилами и другими клетками (эндотелием, стромальными клетками костного мозга). Например, ИЛ-2 выделяется Т-хелперами и стимулирует пролиферацию и дифференцировку Т- и В-лимфоцитов, NК, моноцитов.

Для всех ИЛ на клетках имеются связывающие их рецепторы. В процессе дифференцировки на мембранах клеток системы иммунитета появляются макромолекулы - маркеры, соответствующие определенной стадии развития. Они получили название CD-антигенов (от англ. clusters of differentiation - кластер дифференцировки). В настоящее время их известно более 200. Например, CD1имеют кортикальные тимоциты, CD4 - маркер Т-хелперов.

3. Главный комплекс гистосовместимости

Главный комплекс гистосовместимости МНС (от англ. Major Histocompatibility Complex) представляет собой систему генов, контролирующих синтез антигенов, которые определяют несовместимость тканей при пересадке и индуцируют реакции, вызывающие отторжение трансплантатов.

Поверхностные структуры цитомембран клеток, индуцирующие реакции отторжения, получили название антигенов гистосовместимости, а кодирующие их гены названы генами гистосовместимости - Н-генами.

МНС является также основной генетической системой, определяющей функционирование иммунной системы, и прежде всего Т-системы иммунитета. МНС кодирует способность распознавать “свое” и “чужое”, отторгать чужеродные клетки, синтезировать антитела и ускорять интенсивность этого процесса. Он определяет предрасположенность к болезням старости (злокачественные опухоли, артриты, диабет, амилоидоз, гиалиноз сосудов, болезни сердечно-сосудистой системы, почек). Все эти заболевания постоянно сопровождаются недостаточностью Т-клеточной системы иммунитета.

Главная система гистосовместимости полиморфна, состоит из большого количества тесно сцепленных генов, организация которых у различных видов млекопитающих и птиц сходна и выполняет различные функции. В пределах МНС локализованы не только гены, контролирующие главные трансплантационные антигены, но и гены, регулирующие способность давать иммунный ответ против различных чужеродных антигенов, названных Ir-генами (Immune response), а также гены, кодирующие полиморфные антигены (Ia-антигены), выраженные на поверхности иммунокомпетентных и некоторых других клеток. В настоящее время продукты этих генов МНС подразделяют на антигены классов I, II, III. Молекулы антигенов класса I представляют собой мембранные гликопротеины, обнаруживаемые на поверхности практически всех клеток организма. Они определяют специфичность узнавания мишени и распознаются вместе с вирусными, опухолевыми и другими мембранными антигенами цитотоксическими Т-лимфоцитами.

Молекулы антигенов класса II находятся преимущественно на поверхности мембран клеток иммунной системы, главным образом на В-клетках и макрофагах. Продукты генов этого класса у мышей называют Ia-антигенами. Они представляют собой неоднородную группу гликопротеинов. Название Ia отражает тот факт, что гены, кодирующие эти антигены, картированы в одной и той же области с Ir-генами (в I-области). С Ia-антигенами связаны многочисленные функции, проявляющиеся как в аллогенных реакциях иммунного ответа, так и в физиологическом взаимодействии клеток при иммунном ответе. В большинстве случаев чужеродные антигены должны быть представлены (презентированы) Т-клеткам антигенпредставляющими клетками (макрофагами). При захвате и переработке антигена макрофагом образующиеся фрагменты молекулы антигена объединяются на поверхности макрофага с соответствующими Ia-антигенами. Возникшую структуру распознают Т-лимфоциты, их рецепторы связывают не только антигены, но и аутологичный Ia-антиген.

Класс III генов кодирует синтез некоторых компонентов комплемента. МНС у мышей получила название Н-2 системы, у человека HLA, у свиньи - SLA, у курицы - В, у собаки - DLA, у кролика - RLA, морской свинки - YPLA систем.

Список литературы

1. Дранник Г.М., Гринкевич Ю.А., Дизик Г.М. Иммунотропные препараты. - Киев.: Здоров'я, 1994. - 288 с.

2. Иммунология: Справочник /Х. Амброзиус, М. Андреас, Р. Баэр и др. Киев.: Наукова Думка, 1981. - 480 с.

3. Иммунология: В 3-х томах. Т. 1-3. / Под ред. У. Пола М.: Мир, 1987-1988.

4. Иммунитет и его коррекция в ветеринарной медицине / П.А. Красочко, В.С. Прудников, О.Г. Новиков и др. Смоленск: Смоленская городская типография. 2001. - 324 с.

5. Клиническая иммунология и аллергология. В 3-х томах. Т.1-3/ Под ред. Л. Йергера. М.: Медицина, 1990.

6. Микробиология и иммунология в 2 ч. Ч.1. Общая микробиология и иммунология/ А.А. Солонеко, А.А. Гласкович, П.А. Красочко и др.. Минск:, «Пион», 2002 - 248 с

7. Новиков Д.К., Новикова В.И. Клеточные методы иммунодиагностики. Минск.: Беларусь, 1979. - 222 с.

8. Петров Р.В. Иммунология. - М.: Медицина, 1982. - 368 с.

9. Ройт А. Основы иммунологии. М.: Мир, 1991.

10. Шывырев Н.С. Введение в ветеринарную иммунологию. Курс. Изд. КГСХА, 1999. - 250 с.

11. Фримель Х., Брок Й. Основы иммунологии. М.: Мир, 1986.

Размещено на Allbest.ru