Что обеспечивает иммунитет организма лейкоциты
Лейкоциты — ядерные клетки, их диаметр больше, чем у эритроцитов (рис. 65).
Рис. 65. Периоды жизни лейкоцитов
В 1 мм3 крови насчитывается 4 000-8 000 лейкоцитов. Лейкоциты образуются в красном костном мозге, селезенке, лимфатических узлах. Они живут от нескольких суток до нескольких десятков лет. Лейкоциты — бесцветные клетки, поэтому их называют белыми кровяными клетками. Они не имеют постоянной формы, так как основная функция лейкоцитов — защита организма от микробов, переохлаждения и перегрева, проникновения в организм чужеродных веществ. Подобно амебе, лейкоциты передвигаются своими ложноножками, проникают через стенки кровеносных сосудов и устремляются к месту поражения ткани. Лейкоциты чувствительны к химическим веществам, выделяемым микробами и поврежденными клетками, поэтому они устремляются в направлении источника раздражения; они поглощают своим телом чужеродные вещества и переваривают их с помощью ферментов (рис. 66).
Рис. 66. Воспалительный процесс при попадании в кожу инородного тела
Например, при попадании инородного тела в кожу это место краснеет, воспаляется и образуется гнойничок. Лейкоциты обезвреживают бактерии, занесенные в рану. При этом погибает множество лейкоцитов. Погибшие лейкоциты, ткани и клетки выделяются из раны в виде гноя, затем рана заживает.
Процесс поглощения и переваривания лейкоцитами различных микроорганизмов И.И. Мечников назвал фагоцитозом, а клетки-пожиратели — фагоцитами. В 1893 году он создал теорию о клеточном, иммунитете и защитной роли фагоцитоза. Если организм от чужеродных тел защищают фагоциты, то от проникших в организм микробов и ядовитых веществ защищают образующиеся в организме особые химические соединения. Против проникших микробов или их ядов (антигенов) кровь и лимфа в организме вырабатывают особые белковые вещества (антитела). Антитела соединяются с микробами, переваривают их и обезвреживают яды, выделяемые микробами. Антитела могут повлиять только на один вид микробов. Если человек болен инфекционной болезнью, вызванной одним видом микробов, то второй раз он может противостоять этой болезни. В организме возникает иммунитет, т.е. свойство организма защищать себя от действия болезнетворных микробов. Различают два вида иммунитета: один врожденный, а второй приобретенный. Врожденный иммунитет защищает организм человека от некоторых болезней, которыми болеют животные. Человек не болеет чумой животных, так как в его организме имеются готовые антитела, которые наследуются от родителей. Приобретенный иммунитет вырабатывается после перенесения инфекционных (например, коклюша, кори, ветряной оспы и др.) болезней. Эти виды иммунитета называют естественными. Для выработки искусственного иммунитета человеку делают прививку, т.е. вводят убитых или сильно ослабленных возбудителей болезней (например, брюшного тифа, дифтерии). После прививки человек долгое время не болеет этой болезнью.
Лейкоциты — клетки иммунитета. Иммунитет (от лат. immunitas — освобождение от чего-либо) — способность организма защищать себя от генетически чужеродных тел и веществ. Иммунная система человека состоит из группы органов и специальных клеток, разбросанных по всему телу. Иммунная система человека контролирует постоянство внутренней среды организма. Основную функцию иммунитета выполняют лейкоциты.
Образование лейкоцитов. Все лейкоциты образуются из одной клетки в красном костном мозге. Лейкоциты делятся 7-9 раз, в результате чего из одной клетки образуются до 500 взрослых лейкоцитов. Для выполнения своей функции лейкоциты связываются с антигенами (это происходит после дополнительного деления 6-9 раз). Процесс деления происходит в костном мозге. Деление, развитие видов лейкоцитов (базофил, эозинофил, нейтрофил, лимфоцит, моноцит) происходит специфично. Лейкоциты с ядром в виде палочки и сегментированные называются нейтрофилами. Они сразу не поступают в кровь, а в большом количестве собираются в костном мозге, где превышают количество нейтрофилов в крови. Вторым местом скопления нейтрофилов являются стенки кровеносных сосудов. При воспалительном процессе в кровь сначала поступают нейтрофилы стенок кровеносных сосудов, которые увеличивают общее количество лейкоцитов. Кроме того, в кровь поступают лейкоциты, накопленные в костном мозге. При простудных заболеваниях количество лейкоцитов в крови увеличивается, и организм борется с болезнью.
Физиологической основой иммунитета являются лимфоциты. В организме человека образуются две группы лимфоцитов: Т- и В-лимфоциты. Т-лимфоциты образуются в основном в тимусе, а В-лимфоциты — в костном мозге. Они обозначены Т и В, так как образованы от латинских слов thymosи lursa Fabricii(Фабрициева сумка), т.е. заглавными буквами слов. Т-лимфоциты из красного костного мозга поступают в тимус, здесь они дифференцируются и образуют несколько разновидностей клеток, затем поступают в кровь. Основная их функция — это распознавание и уничтожение чужеродной клетки. На мембране Т-лимфоцитов располагаются молекулы одного вида антител. При поступлении в организм чужеродных клеток Т-лимфоциты связываются с антигенами чужеродной клетки. Антитела Т-лимфоцитов вступают в связь с антигенами чужеродной клетки. Т-лимфоциты усиленно размножаются и уничтожают чужеродную клетку. Механизм этого процесса заключается в следующем: Т-лимфоциты нарушают свойства проницаемости мембраны чужеродной клетки и тем самым способствуют ее уничтожению. Т-лимфоциты регулируют силу и характеристику иммунной реакции организма. Наряду с этим они участвуют в иммунной реакции организма на онкологические, вирусные, паразитарные, грибковые и бактериальные инфекции.
В-лимфоциты выполняют другую роль. Они образуют иммуноглобулины и выделяют их в кровь. Если Т-лимфоциты защищают организм от чужеродных клеток, то В-лимфоциты — защищают организм от чужеродных молекул. Лимфоциты в организме влияют на образование и дифференциацию кровяных клеток.
Отрасль науки, изучающая защитные реакции организма, направленная на сохранение его структуры и функциональной целостности и биологической индивидуальности, называется иммунологией. Основоположником этой отрасли является Луи Пастер, открывший в 1879 году вакцины, т.е. прививки против сибирской язвы, бешенства, краснухи. В результате научно обоснованной Л.Пастером иммунно-профилактической работы стало возможным предотвратить распространение опасных заболеваний. Это открыло пути для развития направления инфекционной иммунологии.
В результате ослабления взаимодействия рецепторов иммунных клеток лимфоцитов (Т4 и Т8) с молекулами, регулирующими иммунитет, возникает иммунный дефицит организма. В результате иммунодефицита в иммунной системе человека возникает опасное заболевание СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита). Причиной этой болезни является то, что Т4-лимфоциты в крови не получили должного стимула, не развивались и не размножались в лимфатических узлах. Недостаток Т4-лимфоцита в организме снижает его защитную реакцию. Против проникшей в клетку инфекции не срабатывает защитный механизм лимфоцитов, а остатки неуничтоженных клеток превращаются в раковые. Из-за недостатка Т4-лимфоцитов не стимулируется развитие В-клеток и нарушается защитная гуморальная реакция организма. СПИД передается другому человеку через кровь и половым путем. Кроме того, причиной этой болезни является заражение через нестерильные шприцы в больницах при сдаче крови на анализ или введении лекарства. Опасность СПИДа состоит в том, что вирусы, возбудители этой болезни, скапливаются в половых органах, а также он способствует прогрессу хронических заболеваний организма. Поэтому организм человека не может противостоять различным болезням. От этой болезни не излечиваются. Профилактика СПИДа заключается в применении одноразовых шприцев, избежании случайных связей, соблюдении правил личной гигиены.
Лимфа и ее значение. Лимфа — прозрачная желтоватая жидкость. Она образуется в лимфатических узлах, движется по лимфатическим сосудам и через венозные сосуды вливается в правое предсердие. В организме взрослого человека массой 60 кг содержится примерно 1200-1600 мл лимфы. В отличие от крови, ядовитые вещества в организме быстро проникают в лимфу. Лимфатическая система так же, как кровеносная, транспортирует питательные вещества и минеральные соли в клетки и ткани, а также выводит ненужные и ядовитые вещества из клеток (рис. 67).
Рис. 67. Лимфатическая система
Лимфатическая система также выполняет свойственные только ей функции: барьерную и создание иммунитета. Лимфатические узлы удерживают, фильтруют и обезвреживают ядовитые вещества в лимфе, бактерии, вирусы и другие вещества. Например, тушь, торий, маслянистые вещества хранятся в лимфатических узлах человека в течение всей жизни. Эта барьерная функция лимфатических узлов иногда бывает вредной. Например, при хронической ангине, туберкулезе, бруцеллезе лимфатические узлы превращаются в источник инфекции. Кроме того, лимфатические узлы могут превращаться в опухолевые клетки. Иммунная функция лимфатической системы осуществляется за счет лимфоцитов. Лимфоциты являются разновидностью лейкоцитов. В организме человека насчитывается около 460 лимфатических узлов. Лимфоциты образуются в этих узлах, селезенке, тимусе и костном мозге. В 1 мм3 лимфы грудной полости содержится до 2 000 лимфоцитов. В тимусе образуются, развиваются Т-лимфоциты.
Лимфоциты — самые главные защитники организма. Они образуют антитела против возбудителей инфекционных болезней. Затем сохраняют эти антитела, поэтому человек повторно не болеет этой болезнью, так как лимфоциты против возбудителей этой инфекции быстрее, чем раньше, образуют антитела. Таким образом, повышается сопротивляемость организма против инфекции. Питательная функция лимфатической системы заключается в поглощении белков, жиров и других веществ из крови и транспортировке, активно участвует в обмене белков, жиров, витаминов. При употреблении жирной пищи увеличивается объем лимфатических узлов. Функция лимфатической системы регулируется гуморальным путем, тимусом и селезенкой. При нарушении функции тимуса тяжелее переносятся воспаление легких, грипп и другие болезни.
При недостаточном круговороте лимфы в организме многие болезни обостряются, выздоровление длится долго.
На функцию лимфатической системы хорошо влияют занятия спортом, физической культурой, соблюдение личной гигиены, режима питания, гигиены дыхания и нормальная работа кровеносной системы.
Кровь, ее состав и функцию изучает наука гематология, а врача, лечащего болезни крови, называют гематологом.
1. Каково значение лейкоцитов?
2. Что такое фагоцитоз?
3. Что называют антителами и антигенами?
4. Каково значение видов иммунитета?
5. В чем отличие лейкоцитов от эритроцитов?
6. Что такое лимфа, какую функцию она выполняет?
7. Что знаете о СПИДе? Расскажите.
Задание.
Заполните эту таблицу в тетради
Клетки крови
| Клетки крови | Форма клеток | Наличие ядра | Количество в 1 мм3 крови | Значение клеток |
клеточным или гуморальным. Клеточный иммунитет обеспечивают иммунокомпетентные Т-лимфоциты, которые образуются из стволовых клеток, мигрирующих из красного костного мозга, в тимуса. Попадая в кровь, Т-лимфоциты создают большую часть лимфоцитов самой крови (до 80%), а также оседают в периферических органах иммуногенеза (прежде всего в лимфатических узлах и селезенке), образуя в них тимус-зависимые зоны, которые становятся активными точками пролиферации (размножения) Т-лимфоцитов вне тимуса. Дифференциация Т-лимфоцитов происходит в трех направлениях. Первая группа дочерних клеток способна при встрече с «чужим» белком-антигеном (возбудителем болезни, или собственным мутантом) вступать с ним в реакцию и уничтожать его. Такие лимфоциты называются Т-киллераш («убийцами») и характеризуются тем, что способны собственными силами, без предварительной иммунизации и без подключения антител и защитного комплемента плазмы крови (толкование этих понятий см. далее), осуществлять лизис (уничтожение путем растворения клеточных мембран и н Связывание белков) клеток-мишеней (носителей антигенов). Таким образом, Т-киллеры является отдельной ветвью дифференциации стволовых клеток (хотя их развитие, как будет описано далее, регулируемый Г-хелперов) и предназначены создавать как бы первичный барьер в противовирусном и противоопухолевый иммунитет организма.
Другие две популяции Т-лимфоцитов называются Т-хелперы и Т-супрессоры и осуществляют клеточный иммунный защиту через регуляцию уровня функционирования Т-лимфоцитов в системе гуморального иммунитета. Т-хелперы («помощники») в случае появления в организме антигенов способствуют быстрому размножению эффекторных клеток (исполнителей иммунной защиты). Различают два подтипа клеток хелперов: Т-хелперы-1, выделяющие специфические интерлейкины типа 1Л2 (гормоноподобные молекулы) и в-интерферон и связаны с клеточным иммунитетом (способствуют развитию Т-хелперов) Т-хелперы-2 выделяют интерлейкины типа ИЛ 4-1Л 5 и взаимодействуют преимущественно с Т-лимфоцитами гуморального иммунитета. Т-супрессоры способны регулировать активность В и Т-лимфоцитов в ответ на антигены.
Гуморальный иммунитет
Гуморальный иммунитет обеспечивают лимфоциты, которые дифференцируются из стволовых клеток мозга не в тимуса, а в других местах (в тонкой кишке, лимфатических узлах, глоточных миндалинах и т. д.) и называются В-лимфоцитами. Такие клетки составляют до 15% всех лейкоцитов. При первом контакте с антигеном чувствительны к нему Т-лимфоциты интенсивно размножаются. Некоторые из дочерних клеток дифференцируют в клетки иммунологической памяти и на уровне лимфоузлов в £-зонах превращаются в плазматические клетки, далее способны создавать гуморальные антитела. Способствуют этим процессам Т-хелперы. Антитела представляют собой большие протеиновые молекулы, имеющие специфическое родство к тому или иному антигену (на основе химической структуры соответствующего антигена) и называются иммуноглобулинов. Каждая молекула иммуноглобулина составлена из двух тяжелых и двух легких цепей связанных друг с другом дисульфидных связей и способных активизировать клеточные мембраны антигенов и присоединять к ним комплемент плазмы крови (содержит 11 протеинов, способных обеспечивать лизис или растворения клеточных мембран и свя Связывание белков клеток-антигенов). Комплемент плазмы крови имеет два пути активизации: классический (от иммуноглобулинов) и альтернативный (от эндотоксинов или ядовитых веществ и от лекарств). Выделяют 5 классов иммуноглобулинов (lg): G, A, M, D, E, различающихся по функциональным особенностям. Так, например, lg М привычно первым включается в иммунный ответ на антиген, активизирует комплемент и способствует поглощению этого антигена макрофагами или лизису клетки; lg А размещается в городах наиболее вероятного проникновения антигенов (лимфоузлах желудочно-кишечного тракта, в слезных, слюнных и потовых железах, в аденоидах, в молоке матери и т. д.) чем создает прочный защитный барьер, способствуя фагоцитозу антигенов; lg D способствует пролиферации (размножению) лимфоцитов при инфекциях, Т-лимфоциты «распознают» антигены при помощи включенных в мембрану гаммаглобулина, образующих антитело, связывая звена, конфигурация которых соответствует трехмерной структуре антигенных детерминированных групп (гаптенов или низкомолекулярных веществ, которые могут связываться с белками антитела, передючы им свойства белков антигена), как ключ соответствует замку (Г. Вильям, 2002; Г. Ульмер и др.., 1986). Активированные антигеном В-и Т-лимфоциты быстро размножаются, включаются в процессы защиты организма и массово погибают. В то же время не многие из активированных лимфоцитов превращаются в В-и Т-клетки памяти, которые имеют длительный срок жизни и при повторном инфицировании организма (сенсибилизации) В-и Т-клетки памяти «вспоминают» и распознают структуру антигенов и быстро превращаются в эффекторные (активные) клетки и стимулируют клетки плазмы лимфоузлов на изготовление соответствующих антител.
Повторные контакты с определенными антигенами могут иногда давать гиперергични реакции, сопровождающиеся повышенной проницательностью капилляров, усилением кровообращения, зудом, бронхоспазм и т. п.. Такие явления называются аллергическим реакциям.
Неспецифический иммунитет, обусловленный наличием в крови «естественных» антител, которые часто возникают при контакте организма с кишечной флорой. Насчитывают 9 веществ, которые вместе образуют защитный комплемент. Одни из таких веществ способны нейтрализовать вирусы (лизоцим), вторые (С-реактивный белок) подавляют жизнедеятельность микробов, третьи (интерферон) уничтожают вирусы и подавляют размножение собственных клеток в опухолях и др.. Неспецифический иммунитет обусловливают также специальные клетки-нейтрофилы и макрофаги, способные к фагоцитозу, т. е. к уничтожению (переваривания) чужеродных клеток.
Специфический и неспецифический иммунитет подразделяется на врожденный (передастся от матери), и приобретенный, который образуется после перенесенной болезни в процессе жизни.
Кроме этого существует возможность искусственной иммунизации организма, которая проводится либо в форме вакцинации (когда в организм вводят ослабленный возбудитель болезни и этим вызывают активизацию защитных сил что до образования соответствующих антител), либо в виде пассивной иммунизации, когда делают так называемое прививки против определенной болезни путем введение сыворотки (плазмы крови не содержащая фибриногена, или фактора ее свертывания, а зато имеет готовые антитела против определенного антигена). Такие прививки делают, например, против бешенства, после укусов ядовитых животных и так далее.
Как свидетельствует В. И. Бобрицкая (2004) у новорожденного ребенка в крови насчитывается до 20 тыс. всех форм лейкоцитов в 1 мм3 крови и в первые дни жизни их количество растет, даже, до 30 тыс. в 1 мм3, что связано с рассасыванием продуктов распада кровоизлияний в ткани ребенка, которые обычно происходят при рождении. Через 7-12 первых дней жизни количество лейкоцитов снижается до 10-12 тыс. в I мм3, что и сохраняется в течение первого года жизни ребенка. Далее количество лейкоцитов постепенно уменьшается и в 13-15 лет устанавливается на уровне взрослых (4-8 тыс. в 1 мм 3 крови). У детей первых лет жизни (до 7 лет) среди лейкоцитов преувеличивают лимфоциты и только в 5-6 лет их соотношение выравнивается. К тому же дети до 6-7 лет имеют большое количество незрелых нейтрофилов (юных, палочки — ядерных), что и обуславливает относительно низкие защитные силы организма детей младшего возраста против инфекционных заболеваний. Соотношение различных форм лейкоцитов в составе крови называется лейкоцитарной формулой. С возрастом у детей лейкоцитарная формула (табл. 9) значительно меняется: растет число нейтрофилах тогда как процент лимфоцитов и моноцитов уменьшается. В 16-17 лет лейкоцитарная формула принимает состав, характерный для взрослых.
Инвазия организма всегда приводит к возникновению воспаления. Острое воспаление обычно порождается реакциями антиген-антитело при которых активация комплемента плазмы крови начинается через несколько часов после иммунологических повреждений, достигает своей вершины через 24 часа, а угасает через 42-48 часов. Хроническое воспаление связано с влиянием антител на Т-лимфоцитарная систему, привычно проявляется через возрастная характеристика лейкоцитарной формулы
1-2 дня и достигает пика через 48-72 часа. В месте воспаления всегда повышается температура (связано с расширением сосудов); возникает припухлость (при остром воспалении обусловлено выходом в межклеточное пространство белков и фагоцитов, при хроническом воспалении — добавляется инфильтрация лимфоцитов и макрофагов); возникает боль (связано с повышением давления в тканях).
Болезни иммунной системы очень опасны для организма и зачастую приводят к летательным последствий, так как организм фактически становится незащищенным. Выделяют 4 основных групп таких болезней: первичная или вторичная иммунная недостаточность, нарушение функции; злокачественные заболевания, инфекции иммунной системы. Среди последних известным является вирус герпеса и угрожающе распространяясь в мире, в том числе и в Украине, вирус анти-HIV или anmiHTLV-lll/LAV, который вызывает синдром приобретенного иммуннодифицита (AIDS или СПИД). В основе клиники СПИД лежит вирусное повреждение Т-хелперных (Th) цепи лимфоцитарной системы, что ведет к значительному росту количества Т-супрессорах (Ts) и нарушение соотношения Th / Ts, которое становится 2:1 вместо 1:2, следствием чего является полное прекращение продукции антител и организм погибает от любой инфекции.