Антибактериальный иммунитет выделение активных форм кислорода
Иммунитет — (лат. immunitas — освобождение) — защита организма от генетически чужеродных организмов и веществ, к которым относятся микроорганизмы, вирусы, черви, различные белки, клетки, в том числе и собственные изменённые клетки организма.
Иммунология — наука, изучающая иммунитет.
Иммунный ответ — это реакция организма на внедрение чужеродных агентов.
Антиген — любое чужеродное вещество или организм.
Антитело — вещество организма, распознающее антигены.
Антитела (иммуноглобулины) — особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде рецепторов (рис. 1). Реагируя на присутствие антигена, они отделяются от мембраны В-лимфоцита и присутствуют в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул (антител). Антитела способны избирательно связываться с конкретными видами чужеродных молекул, которые в связи с этим называют антигенами.
Рис. 1. В-лимфоцит с мембрансвязанными рецепторами
Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов.
Антигены, как правило, являются белками или полисахаридами и представляют собой части бактериальных клеток, вирусов и других микроорганизмов.
К антигенам немикробного происхождения относятся белки пыльцы растений, яичный белок и белки трансплантатов тканей и органов, а также поверхностные белки клеток крови при переливании крови.
Аллергены — это антигены, вызывающие аллергические реакции.
История изучения иммунитета
Фундамент иммунологии был заложен изобретением микроскопа, благодаря чему удалось обнаружить первую группу микроорганизмов — болезнетворные бактерии.
В конце XVIII в. английский сельский врач Эдвард Дженнер сообщил о первой удачной попытке предотвратить заболевание посредством иммунизации. Его подход вырос из наблюдений за одним интересным явлением: доярки часто заражались коровьей оспой и впоследствии не болели натуральной оспой. Дженнер ввёл маленькому мальчику гной, взятый из пустулы (нарыва) коровьей оспы, и убедился в том, что мальчик оказался иммунным к натуральной оспе.
Работа Дженнера дала начало изучению теории микробного происхождения заболеваний в XIX в. Пастером во Франции и Кохом в Германии. Они отыскали антибактериальные факторы в крови животных, иммунизированных микробными клетками.
Луи Пастер успешно выращивал различные микробы в лабораторных условиях. Как часто бывает в науке, открытие было сделано случайно при культивировании возбудителей холеры кур. Во время работы одна из чашек с микробами была забыта на лабораторном столе. Было лето. Микробы в чашке несколько раз нагревались под солнечными лучами, высохли и потеряли способность вызывать заболевание. Однако куры, получившие эти неполноценные клетки, оказались защищёнными против свежей культуры холерных бактерий. Ослабленные бактерии не только не вызывали заболевание, а, напротив, давали иммунитет.
В 1881 г. Луи Пастер разработал принципы создания вакцин из ослабленных микроорганизмов с целью предупреждения развития инфекционных заболеваний.
В 1908 г. Илья Ильич Мечников и Пауль Эрлих были удостоены Нобелевской премии за работы по теории иммунитета.
И. И. Мечников создал клеточную (фагоцитарную) теорию иммунитета, согласно которой решающая роль в антибактериальном иммунитете принадлежит фагоцитозу.
Сначала И. И. Мечников как зоолог экспериментально изучал морских беспозвоночных фауны Чёрного моря в Одессе и обратил внимание на то, что определённые клетки (целомоциты) этих животных поглощают все инородные частицы (в т. ч. бактерии), проникающие во внутреннюю среду. Затем он увидел аналогию между этим явлением и поглощением белыми клетками крови позвоночных животных микробных телец. И. И. Мечников осознал, что это явление не питание данной единичной клетки, а защитный процесс в интересах целого организма. Учёный назвал действующие таким образом защитные клетки фагоцитами — «пожирающими клетками». И. И. Мечников первым рассматривал воспаление как защитное, а не разрушительное явление.
Против теории И. И. Мечникова в начале XX в. выступали большинство патологов, так как они считали лейкоциты (гной) болезнетворными клетками, а фагоциты — разносчиками инфекции по организму. Однако работы И. И. Мечникова поддержал Луи Пастер. Он пригласил И. И. Мечникова работать в свой институт в Париже.
Пауль Эрлих открыл антитела и создал гуморальную теорию иммунитета, установив, что антитела передаются ребёнку с грудным молоком, создавая пассивный иммунитет. Эрлих разработал метод изготовления дифтерийного антитоксина, благодаря чему были спасены миллионы детских жизней.
Теория иммунитета Эрлиха говорит о том, что на поверхности клеток есть специальные рецепторы, распознающие чужеродные вещества (антигенспецифические рецепторы). Сталкиваясь с чужеродными частицами (антигенами), эти рецепторы отсоединяются от клеток и в качестве свободных молекул выходят в кровь. В своей статье П. Эрлих назвал противомикробные вещества крови термином «антитело», так как бактерий в то время называли «микроскопические тельца».
П. Эрлих предполагал, что ещё до контакта с конкретным микробом в организме уже есть антитела в виде, который он назвал «боковыми цепями». Теперь известно, что он имел в виду рецепторы лимфоцитов для антигенов.
В 1908 г. Паулю Эрлиху вручили Нобелевскую премию за гуморальную теорию иммунитета.
Чуть раньше Карл Ландштейнер впервые доказал наличие иммунологических различий индивидуумов в пределах одного вида.
Питер Медавар доказал удивительную точность распознавания иммунными клетками чужеродных белков: они способны отличить чужеродную клетку всего по одному изменённому нуклеотиду.
Френк Бёрнет постулировал положение (аксиома Бёрнета), что центральным биологическим механизмом иммунитета является распознавание своего и чужого.
В 1960 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Питер Медавар и Френк Бёрнет за открытие иммунологической толерантности (лат. tolerantia — терпение) — это распознавание и специфическая терпимость к некоторым антигенам.
Уничтожение генетически изменённых клеток
Одна из функций иммунной системы — это уничтожение генетически изменённых (мутантных) клеток организма. В процессе клеточного деления постоянно происходят ошибки, и одна из миллиона образовавшихся клеток становится мутантной, т. е. генетически чужеродной. В организме человека благодаря мутациям в каждый конкретный момент должно быть более 10 миллионов мутантных клеток. Мутации приводят к изменению функций клетки. Большинство мутантных клеток не способны выполнять свои функции, а многие выходят из-под контроля организма (например, при нарушении апоптоза) и становятся раковыми клетками. Появление таких клеток может привести к возникновению серьёзных заболеваний и гибели организма.
Один из механизмов иммунитета, осуществляемый лимфоцитами (НК-лимфоцитами), направлен на уничтожение именно раковых клеток.
Виды иммунитета
Иммунитет можно разделить на клеточный и гуморальный (рис. 2)
Рис. 2. Клеточный и гуморальный иммунитет
Все разнообразные формы иммунного ответа можно разделить на два типа: врождённый иммунитет и приобретённый иммунитет (рис. 3).
Рис. 3. Классификация иммунитета
Приобретённый иммунитет — это специфический индивидуальный иммунитет, т. е. это иммунитет, который имеется конкретно у определённых индивидуумов и к определённым возбудителям или агентам.
Главными характеристиками приобретённого иммунитета являются специфичность и иммунологическая память. Чем чаще организм встречается с патогеном, тем быстрее и активнее вырабатываются антитела, следовательно — сильнее защита.
Врождённый иммунитет с самого рождения (ещё до первой встречи с антигеном) защищает организм против всего чужеродного, т. е. он не специфичен.
Таким образом, повторная встреча с тем или иным патогенным микроорганизмом не приводит к изменениям врождённого иммунитета, но повышает уровень приобретённого.
Врождённый иммунитет активируется при первом появлении патогена быстрее, но распознаёт патоген с меньшей точностью. Он реагирует не на конкретные специфические антигены, а на определённые классы антигенов, характерные для патогенных организмов (белки вирусного капсида, продукты метаболизма глистов и т. п.).
Врождённый иммунитет может быть наследственным (видовым) и индивидуальным.
Наследственный (видовой) иммунитет — это невосприимчивость всех представителей данного вида к определённому антигену, приобретённая в процессе эволюции:
болезни, которыми болеет человек, но не болеют животные и птицы (корь, натуральная оспа, проказа, вирусный гепатит, холера, гонорея, дизентерия, брюшной тиф и др.);
болезни, которыми болеют животные, но не болеет человек (чума крупного рогатого скота, пироплазмоз собак);
болезни, которыми болеют птицы, но не болеет человек (куриная холера);
болезни, которыми болеют животные и человек, но не болеют птицы (сибирская язва, бешенство и др.).
Индивидуальный врождённый иммунитет определяется теми особенностями, которые передаются организму с родительскими генами и в процессе эмбрионального развития.
В процессе эмбрионального развития через плаценту плоду передаются антитела матери, которые противостоят инфекциям. Передача антител от мамы к ребёнку происходит в основном в последнем триместре беременности.
Иммунитет подразделяется на естественный и искусственный.
Естественный иммунитет возникает самостоятельно в процессе жизни организма.
Естественный иммунитет делится на активный (после перенесённых заболеваний) и пассивный (например, с молоком матери).
До 6 месяцев малыша защищают антитела, передающиеся от матери с грудным молоком. Поэтому важным является исключительно грудное вскармливание. Иммунитет матери защищает ребёнка. Дети, которые находятся на искусственном вскармливании, слабо защищены, т. к. собственных антител у них мало. Только к 6 месяцам организм самостоятельно начинает вырабатывать антитела. Собственный иммунитет ребёнка формируется только к концу первого года жизни.
Искусственный иммунитет организм приобретает в результате применения медицинских препаратов (вакцин и сывороток).
Вакцина — медицинский препарат, содержащий ослабленные или убитые микроорганизмы.
Вакцина вводится абсолютно (!) здоровому человеку для предотвращения заболевания в будущем.
Сыворотка — медицинский препарат плазмы крови без фибриногена, содержащий готовые антитела к определённому патогену (заражающему микроорганизму). Сыворотку получают из крови заражённого данным заболеванием животного (коровы, лошади и т. п.).
Сыворотка с чужими антителами вводится заболевшему человеку в случае, когда организм не способен произвести достаточное количество антител.
Здоровая иммунная система постоянно защищает организм человека от самых разных болезнетворных угроз. Но стоит иммунитету снизить свои функции, начинают развиваться заболевания. Переболев каким-либо заболеванием или проведя вакцинирование против болезни, вызываемой соответствующим патогенным микроорганизмом, иммунная защита вырабатывает противоинфекционный и антитоксический иммунитет.
Иммунитет, его виды
Сложная совокупная система специфических механизмов, реакций и барьеров, направленных на защиту и сохранения здоровья человека называется иммунитетом.
Иммунную конструкцию составляют специальные органы и клетки.
Видовое подразделение иммунных сил определяется как:
- Врожденный потенциал — самая сильная форма защитных реакций, передающаяся из поколения в поколение. Обладает быстрой реакцией, способен блокировать инфекционный процесс, не дав ему распространится. Специальные рецепторные компоненты запускают процессы по разрушению патогена;
- Приобретенный потенциал — резистентность, приобретаемая на протяжении всей жизни, но не имеет наследственных параметров. Он действует медленнее, чем врожденный, но способствует адаптации и обучению иммунных клеток, предоставляя возможность формированию антител и клеток-киллеров.
По формам иммунологической приобретенной защиты выделяют:
- Естественную сопротивляемость, проявляющеюся пассивно, то есть это вид иммунитета новорожденных, защищающий его от пагубного воздействия окружающей среды до года, или активно, способ невосприимчивости, вырабатывающийся после перенесения инфекционных и неинфекционных заболеваний;
- Искусственную устойчивость, которая приобретается пассивным способом, благодаря введению иммуноглобулинов с сывороток, содержащих активные антитела, или активным, проявляющимся через прививочные методики, провоцирующие организм на образование соответствующей защиты в виде антител.
Иммунную защиту рассматривают по совокупности действий и механизмов, распределяя на:
- Общие процессы защиты — иммунные клетки, циркулирующие в крови;
- Местные источники обороны — защитные механизмы локализованные в определенном органе.
Общий иммунитет
Общий иммунитет создает защиту для всего организма путем распространения иммунных клеток через кровоток:
- Фагоциты — иммунологические клеточные элементы, которые обеспечивают защиту организма, используя систему фагоцитоза: поглощения вредоносных объектов, погибших, зараженных и собственных мутировавших клеток;
- Антитела — иммуноглобулиновые белковые соединения, находящиеся в плазме кровеносной системы, которые образуются в качестве ответной реакции на появление возбудителя.
Иммуноглобулины подразделяются на типы:
- М — самый крупный тип, является главным действующим механизмом при выработке первичного иммунного ответа, так же определяют принадлежность человека к той или иной группе крови;
- G – образуются после перенесения заболевания или при повторном заражении соответствующей инфекцией;
- А — располагается в крови, слизистых секретах и ферментах, обеспечивая своевременную защиту местного иммунитета;
- Е — синтезируются в плазме для участия в быстрых аллергических реакциях;
- Д — способствует активации распознающей функции лимфоцитов типа В.
Местный иммунитет
Местный иммунитет, или локальный, функционирует в местах непосредственного контакта с окружающим миром. Его клетки, механизмы и барьеры имеют направленное действие для обеспечения защиты организма от внедрения вирусов, бактерий, других вредоносных микроорганизмов.
Главными исполнителями защитных функции локального иммунитета являются: секреторные выделения, слизь, слюна, слезы, ферменты, в состав которых входят различные макрофаги, интерфероны, естественная микрофлора кожи и внутренних органов и систем, эпителиальные и другие клетки.
Видовое разнообразие
Так же в иммунологической практике рассматривается видовое подразделение иммунологических механизмов по влиянию соответствующих антигенов.
Антигены — это молекулы генетически чужеродного вида, имеющие способность связываться с антителами организма. Антигены непосредственно вызывают иммунологический ответ на свое присутствие.
Распределяются на:
- Экзогенные — начинают свое развитие после непосредственного попадания из окружающего мира с водой, пищей, воздухом;
- Эндогенные — образование которых связано с деятельностью инфекции вирусного или бактериального характера;
- Аутоантигенные — развиваются при наличии аутоиммунного заболевания.
Иммунная защита, которая приобретается после инфицирования определенным патогенным возбудителем и выработки специфических средств защитными механизмами, является противоинфекционной защитой организма.
Антимикробный иммунитет обусловлен деятельность организма направленной на уничтожение чужеродных микроорганизмов при заражении или вакцинировании. Различают по развитию защитного механизма:
- Антибактериальный;
- Противовирусный;
- Антипаразитарный;
- Противогрибковый;
- Атитоксический.
Антибактериальная защита
Иммунитет против бактериальной инфекции вырабатывается под действием внедрения бактерий. Главными механизмами бактериальной защиты являются:
- Лизоцим — агент антибактериального направления, специализирующийся на разрушении клеточной стенки бактерии;
- Система комплимента — протеолитическая ферментная конструкция, состоящая из сложных белков, постоянно присутствующая в жидкости крови;
- Лизинов типа В — незаменимый вид аминокислоты, входящий в состав белков, производящих антитела, ферменты, альбумины, имеющие противобактериальное свойство;
- Фагоцитов — клетки, предназначенные для окружения и поглощения бактерии, после ее связывания специфическими рецепторами;
Реакции специфического иммунитета — механизмы и реакции, направленные на уничтожение бактерии на гуморальном и клеточном уровне.
Наличие противобактериальной защиты оценивается по количеству иммуноглобулинов типа G и М в крови, по уровню неспецифических клеток, имеющих антибактериальное действие.
Иммунитет вырабатывается через вакцинацию, введение специальных сывороток и после заражения.
Противовирусная защита
Противовирусная структура защитных механизмов связана с особенностью вирусного размножения и патогенеза болезней.
Такой вид иммунитета основан на действии специальных:
- Неспецифических ингибиторов противовирусной природы, подавляющих вирусы, находящиеся не в кровяной жидкости;
- Нуклеазидов — клетки, блокирующие ДНК и РНК вируса;
- Иммуноглобулины — вещества, имеющие противовирусный нейтрализатор, способствует выработке антител;
- Лимфоцитов типа В и Т — главные иммунные клетки, обеспечивающие клеточный и гуморальный иммунитет, воздействуют на развитие притивовирусного иммунитета;
- Интерферонов — белковые соединения, выделяемые при наступлении иммунологического ответа;
- Естественных киллеров — уничтожают вирусные молекулы и активизируют работу рецепторных ингибиторов;
- Макрофагов — захватывают и переваривают чужеродные патогены.
В практической медицине для повышения уровня сопротивляемости к вирусным инфекциям используют вакцинацию, препараты на основе интерферона, иммуномодуляторы.
Противопаразитарная защита
Паразиты и простейшие нарушают нормальную деятельность всего организма. Иммуннологический ответ вырабатывается исходя из:
- Патогена;
- Места локализации.
Основным оружием иммунной системы служат:
- Иммуноглобулины типа Е — защитники тканей и органов, имеющих непосредственную связь с окружающей средой;
- Цитолитические антитела — клетки растворяющие патогенные микроорганизмы;
- Макрофаги — уничтожают паразитов и простейших;
- Кишечная ткань и микрофлора — способствует угнетению роста колонии, выводит особей из организма.
Противогрибковая защита
Грибковая инфекция развивается у людей со сниженным иммунным статусом на клеточном уровне. Как правило, грибки поражают не только кожу и слизистые, но и внутренние органы, в том числе мозг.
Антитела при борьбе с грибковым заболеванием играет не столь важную роль. Главным оружием иммунитета является клетки типа Т, вырабатываемые тимусом и костным мозгом:
- Полиморфноядерные — белые круглые клетки, обеспечивающие иммунитет в тканях;
- Клетки типа Т — осуществляют клеточные иммунологические реакции;
- Лимфоциты типа НК — клетки, приводящие к гибели отдельные особи и колонии.
Антитоксическая защита
Иммунитет антитоксический — это одна из форм гуморального иммунитета, основанная на работе иммуноглобулина G по предотвращению действий токсических веществ, выделяемых при инфекционном заболевании. От действии данной иммунологической формы зависит процесс выздоровления, так как все бактерии, вирусы, паразиты, простейшие и различного рода патогенные объекты при своей жизнедеятельности внутри организма человека выделяют токсические вещества.
Главным механизмом обезвреживания отравляющих веществ являются антитоксины.
Иммунитет антитоксический вырабатывает антитела при воздействии:
- Токсинов — яды, выделяемые болезнетворными объектами;
- Анатоксинов — токсоидный препарат на основе токсинов без ярко выраженного отравляющего эффекта.
Данный иммунологический ответ не является врожденным, а приобретается организмом. Синтез антитоксинов происходит вследствие естественного проникновения токсических патогенов или искусственно:
- При использовании сывороток на основе токсинов;
- Иммунизации с помощью анатоксинами.
Иммунитет антитоксический вырабатывается при введении вакцины против сильно токсичных инфекций: дифтерии, полиомиелита, столбняка, ботулизма, дизентерии, а так же против змеиных ядов. А так же в комплексной терапии антибиотиками и другими видами терапии, так как последние уничтожают только причину появления токсичных компонентов в организме.
Действия антитоксических клеток обусловлены:
- Провоцированием напряженности состояния иммунитета;
- Активностью и количеством Иммуноглобулина типа А — специфический секреторный белок, содержащийся в слюне, слизистых оболочках, секрете органов ЖКТ, желчи, в органах дыхания, способствуют нейтрализации токсичных веществ;
- Выраженными свойствами;
- Нейтрализующем действием на определенный вид токсина;
- Накоплением антитоксических типов иммуноглобулина;
- Действиями других видов иммунитета, как например противовирусного.
Все видовые иммунологические проявления формируются на основе специфических механизмов и реакций. При которых неспецифические функции включаются в активную работу при внедрении любого вредоносного элемента, а специфические — при определенном патогенном воздействии. При чем действия их совокупно и целенаправленно защищают организм по всем направлениям, исходящим от угрозы здоровью.