Факторы антибактериального и антитоксического иммунитета
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.
Видео
Противовирусный иммунитет. Основой противовирусного иммунитета является клеточный иммунитет. Клетки-мишени, инфицированные вирусом, уничтожаются цитотоксическими лимфоцитами, а также NK-клетками и фагоцитами, взаимодействующими с Fc-фрагментами антител, прикрепленных к вирусспецифическим белкам инфицированной клетки. Противовирусные антитела способны нейтрализовать только внеклеточно расположенные вирусы, как и факторы неспецифического иммунитета — сывороточные противовирусные ингибиторы. Такие вирусы, окруженные и блокированные белками организма, поглощаются фагоцитами или выводятся с мочой, потом и др. (так называемый «выделительный иммунитет»). Интерфероны усиливают противовирусную резистентность, индуцируя в клетках синтез ферментов, подавляющих образование нуклеиновых кислот и белков вирусов. Кроме этого, интерфероны оказывают иммуномодулирующее действие, усиливают в клетках экспрессию антигенов главного комплекса гистосовместимости (МНС). Противовирусная защита слизистых оболочек обусловлена секреторными IgA, которые, взаимодействуя с вирусами, препятствуют их адгезии на эпителиоцитах.
Противобактериальный иммунитет направлен как против бактерий, так и против их токсинов (антитоксический иммунитет). Бактерии и их токсины нейтрализуются антибактериальными и антитоксическими антителами. Комплексы бактерия (антигены)-антитела активируют комплемент, компоненты которого присоединяются к Fc-фрагменту антитела, а затем образуют мембраноатакующий комплекс, разрушающий наружную мембрану клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Пептидогликан клеточных стенок бактерий разрушается лизоцимом. Антитела и комплемент (СЗЬ) обволакивают бактерии и «приклеивают» их к Fc- и С3b-рецепторам фагоцитов, выполняя роль опсонинов вместе с другими белками, усиливающими фагоцитоз (С-реактивным белком, фибриногеном, маннан-связывающим лектином, сывороточным амилоидом).
Основным механизмом антибактериального иммунитета является фагоцитоз. Фагоциты направленно перемещаются к объекту фагоцитоза, реагируя на хемоаттрактанты: вещества микробов, активированные компоненты комплемента (С5а, С3а) и цитокины. Противобактериальная защита слизистых оболочек обусловлена секреторными IgA, которые, взаимодействуя с бактериями, препятствуют их адгезии на эпителиоцитах.
Противогрибковый иммунитет. Антитела (IgM, IgG) при микозах выявляются в низких титрах. Основой противогрибкового иммунитета является клеточный иммунитет. В тканях происходит фагоцитоз, развивается эпителиоидная гранулематозная реакция, иногда тромбоз кровеносных сосудов. Микозы, особенно оппортунистические, часто развиваются после длительной антибактериальной терапии и при иммунодефицитах. Они сопровождаются развитием гиперчувствительности замедленного типа. Возможно развитие аллергических заболеваний после реcпираторной сенсибилизации фрагментами условно-патогенных грибов родов Aspergillus, Penicillium, Mucor, Fusarium и др.
Противоопухолевый иммунитет основан на Th1-зависимом клеточном иммунном ответе, активирующем цитотоксические Т-лимфоциты, макрофаги и NK-клетки. Роль гуморального (антительного) иммунного ответа невелика, поскольку антитела, соединяясь с антигенными детерминантами на опухолевых клетках, экранируют их от цитопатогенного действиях иммунных лимфоцитов. Опухолевый антиген распознается антигенпрезентирующими клетками (дендритными клетками и макрофагами) и непосредственно или через Т-хелперы (Th1) представляется цитотоксическим Т-лимфоцитам, разрушающим опухолевую клетку-мишень.
Кроме специфического противоопухолевого иммунитета, иммунный надзор за нормальным составом тканей реализуется за счет неспецифических факторов. Неспецифические факторы, повреждающие опухолевые клетки: 1) NK-клетки, система мононуклеарных клеток, противоопухолевая активность которых усиливается под воздействием интерлейкина-2 (ИЛ-2) и ?-, ?-интерферонов; 2) ЛАК-клетки (мононуклеарные клетки и NK-клетки, активированные ИЛ-2); 3) цитокины (? — и ? -интерфероны, ФНО- ? и ИЛ-2).
Трансплантационным иммунитетом называют иммунную реакцию макроорганизма, направленную против пересаженной в него чужеродной ткани (трансплантата). Знание механизмов трансплантационного иммунитета необходимо для решения одной из важнейших проблем современной медицины — пересадки органов и тканей. Многолетний опыт показал, что успех операции по пересадке чужеродных органов и тканей в подавляющем большинстве случаев зависит от иммунологической совместимости тканей донора и реципиента.
Иммунная реакция на чужеродные клетки и ткани обусловлена тем, что в их составе содержатся генетически чужеродные для организма антигены. Эти антигены, получившие название трансплантационных или антигенов гистосовместимости, наиболее полно представлены на ЦПМ клеток.
Реакция отторжения не возникает в случае полной совместимости донора и реципиента по антигенам гистосовместимости — такое возможно лишь для однояйцовых близнецов. Выраженность реакции отторжения во многом зависит от степени чужеродности, объема трансплантируемого материала и состояния иммунореактивности реципиента.
При контакте с чужеродными трансплантационными антигенами организм реагирует факторами клеточного и гуморального звеньев иммунитета. Основным фактором клеточного трансплантационного иммунитета являются Т-киллеры. Эти клетки после сенсибилизации антигенами донора мигрируют в ткани трансплантата и оказывают на них антителонезависимую клеточно-опосредованную цитотоксичность.
Специфические антитела, которые образуются на чужеродные антигены (гемагглютинины, гемолизины, лейкотоксины, цитотоксины), имеют важное значение в формировании трансплантационного иммунитета. Они запускают антителоопосредованный цитолиз трансплантата (комплемент-опосредованный и антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность).
Возможен адоптивный перенос трансплантационного иммунитета с помощью активированных лимфоцитов или со специфической антисывороткой от сенсибилизированной особи интактному макроорганизму.
Механизм иммунного отторжения пересаженных клеток и тканей имеет две фазы. В первой фазе вокруг трансплантата и сосудов наблюдается скопление иммунокомпетентных клеток (лимфоидная инфильтрация), в том числе Т-киллеров. Во второй фазе происходит деструкция клеток трансплантата Т-киллерами, активируются макрофагальное звено, естественные киллеры, специфический антителогенез. Возникает иммунное воспаление, тромбоз кровеносных сосудов, нарушается питание трансплантата и происходит его гибель. Разрушенные ткани утилизируются фагоцитами.
В процессе реакции отторжения формируется клон Т- и В-клеток иммунной памяти. Повторная попытка пересадки тех же органов и тканей вызывает вторичный иммунный ответ, который протекает очень бурно и быстро заканчивается отторжением трансплантата.
С клинической точки зрения выделяют острое, сверхострое и отсроченное отторжение трансплантата. Различаются они по времени реализации реакции и отдельным механизмам.
Иммунологическая память. При повторной встрече с антигеном организм формирует более активную и быструю иммунную реакцию — вторичный иммунный ответ. Этот феномен получил название иммунологической памяти.
Иммунологическая память имеет высокую специфичность к конкретному антигену, распространяется как на гуморальное, так и клеточное звено иммунитета и обусловлена В- и Т-лимфоцитами. Она образуется практически всегда и сохраняется годами и даже десятилетиями. Благодаря ней наш организм надежно защищен от повторных антигенных интервенций.
На сегодняшний день рассматривают два наиболее вероятных механизма формирования иммунологической памяти. Один из них предполагает длительное сохранение антигена в организме. Этому имеется множество примеров: инкапсулированный возбудитель туберкулеза, персистирующие вирусы кори, полиомиелита, ветряной оспы и некоторые другие патогены длительное время, иногда всю жизнь, сохраняются в организме, поддерживая в напряжении иммунную систему. Вероятно также наличие долгоживущих дендритных АПК, способных длительно сохранять и презентировать антиген.
Другой механизм предусматривает, что в процессе развития в организме продуктивного иммунного ответа часть антигенореактивных Т- или В-лимфоцитов дифференцируется в малые покоящиеся клетки, или клетки иммунологической памяти. Эти клетки отличаются высокой специфичностью к конкретной антигенной детерминанте и большой продолжительностью жизни (до 10 лет и более). Они активно рециркулируют в организме, распределяясь в тканях и органах, но постоянно возвращаются в места своего происхождения за счет хоминговых рецепторов. Это обеспечивает постоянную готовность иммунной системы реагировать на повторный контакт с антигеном по вторичному типу.
Феномен иммунологической памяти широко используется в практике вакцинации людей для создания напряженного иммунитета и поддержания его длительное время на защитном уровне. Осуществляют это 2—3-кратными прививками при первичной вакцинации и периодическими повторными введениями вакцинного препарата — ревакцинациями.
Однако феномен иммунологической памяти имеет и отрицательные стороны. Например, повторная попытка трансплантировать уже однажды отторгнутую ткань вызывает быструю и бурную реакцию — криз отторжения.
Иммунологическая толерантность — явление, противоположное иммунному ответу и иммунологической памяти. Проявляется она отсутствием специфического продуктивного иммунного ответа организма на антиген в связи с неспособностью его распознавания.
В отличие от иммуносупрессии иммунологическая толерантность предполагает изначальную ареактивность иммунокомпетентных клеток к определенному антигену.
Иммунологическую толерантность вызывают антигены, которые получили название толерогены. Ими могут быть практически все вещества, однако наибольшей толерогенностью обладают полисахариды.
Иммунологическая толерантность бывает врожденной и приобретенной. Примером врожденной толерантности является отсутствие реакции иммунной системы на свои собственные антигены. Приобретенную толерантность можно создать, вводя в организм вещества, подавляющие иммунитет (иммунодепрессанты), или же путем введения антигена в эмбриональном периоде или в первые дни после рождения индивидуума. Приобретенная толерантность может быть активной и пассивной. Активная толерантность создается путем введения в организм толерогена, который формирует специфическую толерантность. Пассивную толерантность можно вызвать веществами, тормозящими биосинтетическую или пролиферативную активность иммунокомпетентных клеток (антилимфоцитарная сыворотка, цитостатики и пр.).
Иммунологическая толерантность отличается специфичностью — она направлена к строго определенным антигенам. По степени распространенности различают поливалентную и расщепленную толерантность. Поливалентная толерантность возникает одновременно на все антигенные детерминанты, входящие в состав конкретного антигена. Для расщепленной, или моновалентной, толерантности характерна избирательная невосприимчивость каких-то отдельных антигенных детерминант.
Степень проявления иммунологической толерантности существенно зависит от ряда свойств макроорганизма и толерогена.
Важное значение в индукции иммунологической толерантности имеют доза антигена и продолжительность его воздействия. Различают высокодозовую и низкодозовую толерантность. Высокодозовую толерантность вызывают введением больших количеств высококонцентрированного антигена. Низкодозовая толерантность, наоборот, вызывается очень малым количеством высокогомогенного молекулярного антигена.
Механизмы толерантности многообразны и до конца не расшифрованы. Известно, что ее основу составляют нормальные процессы регуляции иммунной системы. Выделяют три наиболее вероятные причины развития иммунологической толерантности:
1. Элиминация из организма антигенспецифических клонов лимфоцитов.
2. Блокада биологической активности иммунокомпетентных клеток.
3. Быстрая нейтрализация антигена антителами.
Феномен иммунологической толерантности имеет большое практическое значение. Он используется для решения многих важных проблем медицины, таких как пересадка органов и тканей, подавление аутоиммунных реакций, лечение аллергий и других патологических состояний, связанных с агрессивным поведением иммунной системы.