Антибактериальный иммунитет механизмы врожденного и адаптивного иммунитета

Общие положения

Определение 1

Врожденный, или неспецифический иммунитет является более ранним механизмом защиты организма, как по времени ответа, так и в эволюционном плане.

Иммунный ответ при врожденном иммунитете развивается в первые несколько часов или дней после контакта с патогенным антигеном. Большая часть патогенов запускают механизмы врожденного иммунитета до развития иммунного ответа с присутствием лимфоцитов.

Организм-хозяин обладает различными механизмами врожденного иммунитета, эффективность которого при повторном контакте с возбудителем инфекции не возрастает.

Основную роль в механизмах неспецифической защиты организма играют:

система комплемента,
первичные рецепторы для патогенов,
фагоцитоз, интерфероны (факторы защиты от вирусов),
пептиды-антибиотики.

Барьеры против инфекций

От внедрения болезнетворных микроорганизмов, чужеродных клеток, организм защищают:

кожа,
секрет слизистых оболочек,
движение ресничек эпителия,
смывающий эффект и антибактериальное действие выделяемых жидкостей,
нормальная микрофлора.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость

Бактерия, внедрившаяся в организм, разрушается под действием лизоцима и подвергается дальнейшему фагоцитозу с последующим уничтожением фагоцитарными клетками.

К основным фагоцитарным клеткам относятся:

полиморфноядерные нейтрофилы,
мононуклеарные макрофаги.

Фагоцитарные клетки имеют рецепторы, способные распознавать на поверхности клеток патогенных микроорганизмов определенные молекулярные структуры. Вследствие этого фагоцит может связываться с микробной клеткой.

Компоненты микробных клеток распознают трансмембранные белки $TLR$ (Toll-подобные рецепторы. Их активация инициирует секрецию провоспалительных цитокинов.

По завершении фагоцитоза в действие вступают разнообразные бактерицидные механизмы:

образуются реакционноспособные метаболиты кислорода;
из гранул высвобождаются многочисленные кислород-независимые факторы;
синтезируется оксид азота.

Привлечению фагоцитов к микробным клеткам и осуществлению фагоцитоза способствует активация по каскадному механизму многокомпонентной системы комплемента.

Комплемент выполняет ряд функций:

микроорганизмы, покрытые белком $C_3b$, связываются с рецептором для $C_3b$ ($CR_1$) на оверхности фагоцитарных клеток, что способствует фагоцитозу;
белок $C_5a$ оказывает активирующее и хемотаксическое воздействие на нейтрофилы, аналогично белки $C_3a$ и $C_5a$ воздействуют на эозинофилы, эти белки значительно повышают проницаемость капилляров;
встраивание ЛМК в мембрану микробной клетки вызывает ее лизис;
фрагмент $C_3b$ способствует продукции антител В-клетками.

Острая воспалительная реакция с участием комплемента

Активация комплемента участвует в следующих процессах:

обеспечивает привлечение и стимуляцию нейтрофилов; приток полиморфноядерных лейкоцитов и повышение сосудистой проницаемости приводят к развитию острой воспалительной реакции, которая способна оказывать сильный антимикробный эффект;
индуцирует экспрессию молекул адгезии на эндотелиах клетках, которые обеспечивают адгезию лейкоцитов и способствуют их проникновению между эндотелиальными клетками в очаг воспаления;
активированные пептидом $C_5a$ фагоцитарные клетки, поглощают и уничтожают внедрившиеся в организм микробы;
активированные пептидом $C_5a$ или компонентами микробных клеток тканевые макрофаги также могут инициировать воспаление, например, эндотоксином.

Гуморальные механизмы защиты

Гуморальные механизмы обеспечивают вторую линию защиты.

К факторам гуморальной защиты относятся:

лизоцим;
дефензины;
система комплемента;
белки острой фазы (С-реактивный белок, манносвязывающий лиганд);
интерфероны (их регулярный эффект приводит к подавлению размножения вирусов);
коллектины связываются с углеводными структурами на поверхности микробных клеток и с рецепторами фагоцитарных клеток, способствуя фагоцитозу.

Внеклеточное уничтожение микробов

Замечание 1

Клетки-киллеры (НК-клетки) обладают рецепторами, активирующими их цитотоксическую функцию, а также доминантными ингибиторными рецепторами, распознающими молекулы главного комплекса гистосовместимости класса I на поверхности не инфицированных и не измененных клеток.

НК-клетки разрушают инфицированные вирусами клетки. Вызывая запрограммированную клеточную гибель – апоптоз. Апоптоз может быть индуцирован или цитотоксическим эффектом перфорина и гранзимов, или взаимодействием лиганда Fas клеток-киллеров с рецептором Fas клеток-мишеней.

Внеклеточное уничтожение паразитов осуществляют эозинофилы, связываясь через свои $C_3b$-рецепторы с их поверхностью, покрытой $C_3b.$ Благодаря этому многие крупные паразиты, инвазирующие потенциально восприимчивый организм-хозяин, не вызывают заболевания.

Источник

Противомикробный иммунитет: механизмы развития

Современная иммунология вышла из недр науки об инфекциях Immunitas (лат. ) –– свободный от чего-либо

Развитию инфекции препятствуют две формы иммунного реагирования: — Неспецифический (врожденный) иммунитет – бактериальные свойства кожи, слизистых, фагоцитоз, NK- клетки, комплемент и т. д. – ранний этап инфекционного процесса — Специфический (адаптивный или приобретенный) иммунитет – эффекторные клетки, молекулы, иммунологическая память – второй этап инфекционного процесса

Причиной инфекционных заболеваний человека могут быть : • Вирусы (ДНК- и РНК-) • Бактерии (Гр+, Гр- кокки и бациллы, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы, микобактерии) • Грибы • Простейшие ( лейшмания, трипаносома, токсоплазма и др. ) • Гельминты паразит ыы

Преобладающие механизмы иммунного ответа против инфекций зависят от: 1. Путей поступления инфекционных агентов в организм (основное поступление через слизистые оболочки дыхательной, пищеварительной и мочеполовой систем); 2. Внутри- ( вирусы, микобактерии, большинство простейших и др. ) или внеклеточной ( большинство бактерий, грибы, крупные паразиты) локализации инфекционного агента при размножении; 3. Компонентов патогена, модифицирующих активность иммунной системы: — эндотоксин (ЛПС) — экзотоксин — пептидогликаны бактериальной стенки — компоненты микроорганизмов, влияющие на фагоцитоз 4. Особенностей антигенной структуры микроорганизмов

Этапы инфекционного процесса и иммунные факторы защиты — Нормальная микрофлора — Локальные химические факторы — Фагоциты (особенно в легких) — Антимикробные белки и пептиды (МВР, СРБ) — Фагоциты, нейтрофилы, тучные клетки — Система комплемента — Активированные γδ Т-лимфоциты? — Система комплемента — Фагоциты — Цитокины (TNF α , IL 12 и IL 1), хемокины — NK клетки — DC мигрируют в лимфатические узлы Инициация адаптивного иммунного ответа дендритными клетками Эффекторные механизмы специфического иммунного ответа: — Специфические Ат — Т-клеточно- зависимая активация макрофагов и цитотоксических лимфоцитов (ЦТЛ)

Локализация инфекционных агентов внутри ( Th 1 — зависимый иммунный ответ ) или вне клетки ( Th 2 — зависимый иммунный ответ ) является ключевым фактором для определения типа иммунного ответа

Механизмы иммунного ответа в зависимости от клеточной локализации инфекционного агента при размножении

Микроорганизмы способны вызывать различные заболевания, а иммунный ответ на инфекцию, в некоторых случаях, может привести к значительным тканевым повреждениям и развитию иммунно — обусловленной патологии

Механизмы повреждения ткани при инфекции Прямые: 1. Экзотоксины (экстрацеллюлярные белки, не входящие в структуру клеточной стенки, выделяются микробными клетками при жизни, состоят из транспортной и токсической частей) Дифтерия, столбняк, холера, токсический шок, скарлатина, ангина 2. Эндотоксин (вещества, которые входят в состав клеточной стенки, высвобождаются только после гибели микробной клетки, обладают высокой стабильностью, токсичностью и иммуногенными свойствами, все Гр- бактерии выделяют эндотоксин ЛПС ) Гр-сепсис, менингит, дизентерия, чума 3. Прямой цитопатический эффект Натуральная оспа, гепатиты, грипп, полиомиелит, простой герпес, корь

Непрямые механизмы: 1. Повреждение иммунными комплексами Гломерулонефрит, васкулит, кардит 2. Образование ауто. Ат к антигенам хозяина Ревматическая лихорадка, гемолитическая анемия 3. Клеточно-медиированная цитотоксичность Туберкулез, асептический менингит, герпетический кератит

Противовирусный иммунитет обусловлен своеобразием строения и биологии вируса. Участвуют гуморальные и клеточные Противовирусный иммунитет обусловлен своеобразием строения и биологии вируса. Участвуют гуморальные и клеточные факторы. Иммунитет направлен на нейтрализацию и удаление из организма вируса, его антигенов и зараженных вирусом клеток.

Иммунный ответ на типичную острую вирусную инфекцию

Выделяют 2 основные формы участия антител в развитии противовирусного иммунитета 1. Нейтрализация вируса антителами 2. Иммунный лизис инфицированной клетки с участием антител а) Комплементзависимая цитотоксичность б) АЗКЦ

Механизмы специфического гуморального и клеточно-медиированного иммунного ответа при вирусной инфекции Тип иммунного ответа Эффекторные молекулы или клетки Эффект Гуморальный Антитела (особенно, секреторный Ig. A) Ig. G, Ig. M, Ig. A Ig. G и Ig. M Комплемент, активированный Ig. G или Ig. M Блокируют связывание вируса с клеткой Блокируют слияние вирусной оболочки с плазматической мембраной клеток Усиливают фагоцитоз вирусных частиц (опсонизация) Агглютинируют вирусные частицы Опсонизация (С 3 b ) и лизис вирусных частиц и вирус-инфицрованных клеток (МАК) Клеточно-медии рованный IFN-γ Цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ) N К клетки и макрофаги Активирует макрофаги, повышает экспрессию МНС I и II классов, обладает прямой антивирусной активностью Уничтожают вирус-инфицированные клетки (АЗКЦ)

Механизмы защиты вирусов от иммунного распознавания 1. Антигенная изменчивость (ВИЧ, грипп) 2. Ингибиция интерферонов (ВЭБ, аденовирусы) 3. Ингибиция экспрессии МНС- I класса (аденовирусы, ЦМВ) 4. Синтез и выделение растворимых форм рецепторов к IL-1 β , ФНО- α и ИНФ (ВЭБ, вирус миксомы) 5. Персистенция вирусов без репликации, латентная форма (вирус простого герпеса)

Иммунопатология при вирусной инфекции 1. Образование иммунных комплексов и развитие иммунокомплексных заболеваний/осложнений (вир. гепатита В, вир. лимфоцитарного хориоменингита) 2. Цитопатический эффект вследствие реализации эффекторных функций ЦТЛ по отношению к вирус-инфицированным клеткам 3. Инфицирование клеток иммунной системы и развитие вторичных ИД (ВИЧ) 4. Индукция развития аутоиммунных заболеваний вследствие: — молекулярной мимикрии, — цитопатического эффекта, — изменение собственных антигенов вирусами и т. д.

Антибактериальный иммунитет Особое значение ( для внеклеточно размножающихся бактерий – Staph. , Str. ) имеет: • Уровень циркулирующих антител (опосредованная Ат защита организма от бактериальной инфекции) • С • Функциональное состояние лейкоцитов (нейтрофилов) – фагоцитоз !!!

Клеточный антибактериальный иммунитет является основой устойчивости против большой группы инфекций, возбудители которых имеют внутриклеточный путь размножения (туберкулез, сальмонеллез, туляремия и др. ). Характерно появление гранулематозных изменений в инфицированной ране и развитие ГЗТ.

Развитие ГЗТ IL-3 GM-CSF IFN γ !!! Активированные Мф: 1. ↑↑↑ фагоцитоз 2. ↑↑↑ микробицидность (О 2 — , NO — ) 3. ↑↑↑ МНС II и адгезивные молекулы АПК) 4. ↑ TNFR – апоптоз Мф. IL-

Формирование гранулемы при ГЗТ TNF- α IL-1 β фибробласт ы. Гранулема изолирует возбудитель, элиминация и разрушение которого невозможно. Гранулематозное воспаление часто ассоциируется с тканевым фиброзом.

Механизмы уклонения бактерий от иммунного распознавания и иммунного ответа Этапы инфекционного процесса Механизмы иммунной защиты Механизмы уклонения от иммунного распознавания и ответа 1. Прикрепление к клеткам хозяина Секреторный Ig. A — Секреция ферментов, расщепляющих димеры Ig. A ( Neisseria meningitides , N. gonorrhoeae , Haemophilus influenzae ), — Антигенная изменчивость поверхностных структур (пили N. gonorrhoeae )

2. Пролиферация Фагоцитоз (Ат- и C 3 b -медиированная опсонизация) Комплемент-медиирова нный лизис — Выделение репеллентов или токсинов, подавляющих хемотаксис, — Продукция поверхностных структур (полисахаридная капсула, М протеин, оболочка фибрина), препятствующих связыванию бактерий фагоцитами, — Способность размножаться в цитоплазме фагоцита ( M. leprae , M. tuberculosis ) и индукция апоптоза в макрофагах ( Shigella ), — Выделение каталазы, разрушающей Н 2 О 2 и факторов, ингибирующих слияние фагосом с лизосомами ( M. tuberculosis ), — Потеря инфицированными фагоцитами способности к презентации Аг — Наличие капсулы не вызывает активацию по альтернативному пути — Бактериальные мембраносвязанные ферменты разрушают фиксированный комплемент или вызывают его слущивание ( Гр+ бактерий устойчивы к комплемент-зависимому лизису) — Выделение бактериями «белков-ловушек» , связывающих комплемент ( E. coli K 1, Str. группы А, N. meningitides ) 3. Внедрение в ткани хозяина A т-зависимая агглютинация — Секреция эластазы (инактивация С 3 а и С 5 а, Pseudomonas ) 4. Повреждение ткани экзо- и эндо- токсинами Нейтрализующие Ат Секреция гиалуронизазы, которая усиливает инвазивность бактерий

Иммунопатология при бактериальной инфекции 1. Чрезмерный выброс цитокинов может привести к эндотоксическому шоку (ЛПС) 2. Иммунокомплексные болезни/осложнения (постстрептококковый гломерулонефрит, кардит) 3. Индукция аутоиммунных заболеваний вследствие антигенной мимикрии и кросреактивности

Противопаразитарный иммунитет Особенности паразитов (простейшие и гельминты): — Крупнее бактерий и вирусов с большим количеством антигенов; — Характерна антигенная изменчивость; — Паразитируют в клетках и тканях человека (кишечник, кровь, печень, селезенка, мышцы, лимфатические сосуды, внутри эритроцитов, макрофагов и т. д. )

Противопаразитарный иммунитет (эффекторные механизмы): 1. Врожденный иммунитет: — система комплемента (альтернативный путь), — Макрофаги: а) фагоцитоз мелких паразитов и продукция цитотоксических факторов, уничтожающих паразитов без их поглощения, б) АЗКЦ (через Ig. G и Ig. E ), в) продукция ФНО-альфа и ИЛ-1 (устойчивость гепатоцитов), — Эозинофилы – эффективны при гельминтозах (реагируют на Ig. E -зависимые реакции тучных клеток), — Нейтрофилы – уничтожают крупных и мелких паразитов

Противопаразитарный иммунитет (эффекторные механизмы): 2. Т – клеточный ответ – основная роль. Тип ответа варьирует в зависимости от природы паразита и стадии заболевания: — Th 1 – эффективны при внутриклеточно паразитирующих простейших, — Th 2 – эффективны при изгнании кишечных гельминтов.

Деструкция крупных паразитов иммунной системой АЗКЦ

Механизмы защиты паразитов от иммунного ответа: 1. Поверхностные гликопротеины могут инактивировать белки системы комплемента 2. Ингибирование действия лизосомальных ферментов Мф, снижение экспрессии МНС- II ( лейшмания, токсоплазма) 3. Антигенная изменчивость и маскировка (шистосомы) 4. Размножение в неблагоприятных участках организма (недоступны для клеток иммунной системы) 5. Иммуносупрессия вследствие выделения растворимых антигенов паразитов: — блокирование Ат — блокирование эффекторных клеток иммунной системы — индукция Т- и В- клеточной толерантности — неспецифическая активация Т- и В- лимфоцитов — подавление воспалительных реакций (ПГ, ИЛ-10, TGF- β )

Иммунопатологические последствия паразитарной инфекции: 1. Увеличение органов (печень, селезенка) вследствие увеличения количества макрофагов (малярия, трипаносомы, лейшманиоз) 2. Иммунокомплексные осложнения 3. Увеличение Ig. E при гельминтозах служит причиной тяжелых последствий для организма хозяина в результате высвобождения медиаторов тучных клеток 4. Образование ауто. Ат (эритроциты, лимфоциты, ДНК) 5. Повышение чувствительности в бактериальным и вирусным инфекциям

Источник

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Иммунитет — особое биологическое свойство многоклеточных организмов, направленное на защиту от генетически чужеродных факторов: микроорганизмов (бактерий, вирусов, простейших, грибов), инородных молекул и др. Иммунитет также обеспечивает невосприимчивость организма к инфекции при повторной встрече с патогеном. В медицинском смысле этот термин употребляли ещё до нашей эры в значениях: неприкосновенный, чистый, не затронутый заболеванием, невредимый, находящийся под хорошей защитой, устойчивый к заразной болезни.

Совокупность органных, тканевых, клеточных и молекулярных компонентов, функцией которых является осуществление иммунной защиты, называется иммунной системой. Иммунология — наука о строении и функциях иммунной системы как в норме, так и при различных патологических состояниях, в том числе и при нарушениях самой иммунной системы — иммунопатологиях.

Иммунную защиту обеспечивают два механизма: врождённый и адаптивный.

Врождённый иммунитет является присущей каждому организму с рождения, генетически закреплённой способностью противостоять инфекции. Это передовая линия обороны организма против патогенов, пытающихся проникнуть или уже проникших в покровные ткани или внутреннюю среду. Врождённый иммунитет срабатывает мгновенно или в течение первых нескольких часов после контакта с патогеном (возбудители, выделяемые ими токсины и другие чужеродные молекулы). Он включает четыре основных уровня защиты: анатомический, физиологический, фагоцитарный и воспалительный — покровные ткани, фагоциты, микробоцидные гуморальные вещества (протеазы, сильные окислители и свободные радикалы, продуцируемые фагоцитами, эндогенные противомикробные пептиды и др.), сосудистые реакции. Первичные рецепторы врождённого иммунитета — это молекулы многоклеточных, позволяющие «считывать» эволюционную память — информацию о том, чем отличаются микроорганизмы от собственных клеток.

Эти рецепторы способны распознавать консервативные молекулярные структуры — РАМР (Pathogen-Associated Molecular Patterns), характерные для групп сходных микроорганизмов. В настоящее время постоянно открывают новые патогенраспознающие рецепторы врождённого иммунитета. К ним относят мембраносвязанные паттернраспознающие рецепторы (Pattern Recognition Receptors, PRR), а также растворимые рецепторы — ряд белков сыворотки крови: C-реактивный белок (СРБ), маннозосвязывающий лектин (MBL — Mannose-Binding Lectin), компоненты комплемента.

Собственные возможности клеток врождённого иммунитета санировать организм от проникшего патогена часто недостаточны. Множество патогенов приспособилось выживать в присутствии факторов врождённой резистентности к инфекциям. Именно поэтому в процессе эволюции, начиная с челюстных рыб, к врождённому иммунитету добавился адаптивный иммунитет — специфический. Материальные носители адаптивного иммунитета — лимфоциты. Уникальное и отличительное свойство лимфоцитов как множества клеток — способность распознавать почти неограниченное (1018) разнообразие молекулярных объектов — антигенов. Лимфоциты характеризуются экспрессией Т-клеточных (TCR) или В-клеточных (BCR) рецепторов, распознающих только одну антигенную детерминанту либо небольшое число структурно очень близких детерминант, и поэтому, в отличие от PRR, обладающих высокой специфичностью (рис. 1-1).

Адаптивный (приобретённый) иммунитет формируется в течение жизни индивидуума. Активно приобретённый иммунитет — состояние невосприимчивости к инфекции после перенесённого инфекционного заболевания или после вакцинации (сам организм вырабатывает соответствующие антитела). Пассивно приобретённый иммунитет — состояние невосприимчивости к инфекции в результате поступления в организм уже готовых антител от матери или в результате инъекции (сам организм эти антитела не вырабатывает).

ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Врождённая и адаптивная системы защиты организма включают клеточный и гуморальный компоненты и активно взаимодействуют друг с другом в процессе иммунного ответа. Иммунный ответ — многоэтапный процесс, заключающийся в распознавании и деструкции патогена и повреждённых им тканей. В его основе лежит уникальное свойство иммун-

Антибактериальный иммунитет механизмы врожденного и адаптивного иммунитета

Рис. 1-1. Сравнение врождённого и адаптивного иммунитета

ной системы отличать «свое» («sef») от «чужого» («nonself») и применять по отношению к «чужому» механизмы нейтрализации и уничтожения, а именно — иммунные реакции. Распознавание множества чужеродных антигенов происходит благодаря наличию в организме огромного разнообразия образующихся в тимусе клонов T-лимфоцитов (отбор клонов) и при помощи комплекса генов главного комплекса гистосовместимости (MHC) классов I и II. Нейтрализацию «чужого» осуществляют цирку-

лирующие в жидкостях организма антитела (гуморальный иммунитет) и цитотоксические лимфоциты (клеточный иммунитет).

Таким образом, основными характеристиками адаптивного иммунного ответа являются умение различать собственные антигены от чужеродных, специфичность и иммунная память.

• Различение «своего» и «чужого» выражается в дифференциации компонентов собственных тканей организма и чужеродных молекул. Специфическую неотвечаемость организма на собственные антигены обозначают как иммунную толерантность. Если же организм воспринимает собственные компоненты как чужеродные, развивается аутоиммунный ответ.

• Специфичность иммунного ответа проявляется в том, что иммунитет, сформировавшийся в результате контакта с определённым антигеном, будет обеспечивать защиту только против этого антигена.

• Иммунная память формируется в результате адаптивного иммунного ответа против конкретного возбудителя и сохраняется, как правило, в течение всей последующей жизни организма, защищая его от повторной инфекции, вызываемой этим же возбудителем. Такой механизм обеспечивается способностью иммунной системы к «запоминанию» антигенных детерминант патогена за счёт образования клеток иммунной памяти. Наличие иммунной памяти обусловливает развитие ускоренного и усиленного ответа (вторичный иммунный ответ) при повторном контакте с антигеном. Формирование иммунной памяти является основной целью вакцинации, т.е. процесса естественного или искусственного формирования иммунной защиты против определённой инфекции.

Схема развития иммунного ответа представлена на рис. 1-2. Содержание отдельных этапов иммунного ответа раскрыто ниже.

• Воспаление: участвуют клетки, поглощающие антигены (фагоциты, антигенпрезентирующие клетки) — в частности, дендритные клетки (ДК), макрофаги, эндотелиальные и другие клетки. Выделяются провоспалительные цитокины и хемокины.

• Переработка антигена (процессинг). После поглощения антигена антигенпрезентирующей клеткой (АПК) происходит его процессинг (расщепление и встраивание в молекулы MHC) и презентация на поверхности клетки. Это необходимо для распознавания антигена Т-лимфоцитами.

• Распознавание антигена происходит в периферических лимфоидных органах. Начало специфического иммунного ответа — про-

Антибактериальный иммунитет механизмы врожденного и адаптивного иммунитета