Факторы врожденного иммунитета иммунология
Врожденный иммунитет является первой линией защиты от вторгающихся патогенов. Он неспецифичен и присущ всем видам животных. Основными компонентами, которые определяют наличие врожденного иммунитета, также называемого естественным сопротивлением, являются:
- защитные функции кожи и слизистых оболочек;
- наличие нормальной микробной флоры;
- гуморальные защитные факторы;
- клеточные защитные факторы.
Когда воспалительные агенты проходят через анатомические барьеры (кожа и слизистые оболочки), возникает острое воспаление и появляются первые симптомы — покраснение, отек, боль, жар и, в некоторых случаях, потеря функции. Гуморальные факторы врожденного иммунитета играют важную роль в формировании воспалительного отека и стимуляции воспалительных клеток. Они обнаруживаются в сыворотке или месте воспаления:
- система комплемента — опсонизация, стимуляция фагоцитоза и воспаления;
- система коагуляции — отделение химиотерапевтических стимуляторов;
- тромбоциты — из этих клеток удаляются антибактериальные вещества.
- лактоферрин и трансферрин — ограничивают рост бактерий;
- лизоцим — индуцирует гидролиз пептидогликана, который строит клеточную стенку бактерий (если
- возбудитель является бактерией);
- интерфероны — противовирусные белки;
- интерлейкин 1 — вызывает лихорадку и является основным пирогеном ;
- TNF — противовирусная активность, активация фагоцитоза;
- заостренные белки — С-реактивные белки, которые активируют комплемент и фагоцитоз. Фибронектин также является фаговым белком. Он усиливает действие нейтрофилов и маннозосвязывающего белка;
- дефенсины — антибактериальные и противовирусные белки.
Система комплемента
Система комплемента является самым большим гуморальным компонентом врожденного иммунитета. Это то, что атакует поверхности инородных клеток. Термин «система комплемента» был введен Полем Эрлихом в конце 1990-х годов. Первоначально это было описано как «нечто», что дополняет клетки иммунной системы при убийстве патогенов. Система комплемента состоит из более 25 различных белков и белковых фрагментов, включая сывороточные белки. Все эти компоненты в основном синтезируются в печении составляют около 5% глобулинов сыворотки крови. Циркулирующие белки системы комплемента находятся в неактивном состоянии. Их можно активировать тремя способами: классическим, альтернативным, лектинским путем. Возникает каскад реакций, что в конечном итоге приводит к образованию мембранно-атакующего комплекса (МАК), что приводит к осмотическому цитолиту клетки-мишени.
Гуморальные факторы, излучаемые тромбоцитами
Тромбоциты представляют собой ядерные (бесклеточные) клеточные фрагменты, известные своей центральной ролью в гемостазе. С каждым днем становится все более ясно, что тромбоциты способствуют различным иммунологическим процессам, которые выходят за рамки традиционного представления о тромбоцитах как фрагментарных медиаторах гемостаза и тромбоза. Последние данные свидетельствуют о том, что тромбоциты участвуют в:
- ответе на микробные угрозы;
- стимулировании клеточных компонентов врожденного иммунитета;
- модуляции представления антигена;
- улучшая приобретенный иммунный ответ.
В настоящее время тромбоциты считаются заниженными компонентами иммунной системы. Они содержат три типа гранул, богатых биоактивными молекулами, таких как:
- биоактивные амины — гистамин и серотонин, которые являются провоспалительными модуляторами;
- биологически активные ионы — катионы и фосфаты, которые стимулируют клеточную адгезию;
- нуклеотиды — ADP, ATD, GTP, которые активируют пуринергические рецепторы иммунных клеток;
- адгезионные молекулы;
- хемокины;
- цитокины;
- факторы роста;
- антибактериальные белки — дефенсины, тромбоцидин;
- протеаз;
- глюкозидазы;
- активных форм кислорода.
Способность тромбоцитов участвовать в врожденном иммунитете во многом объясняется их способностью выделять множественные воспалительные и биологически активные молекулы. Эти медиаторы привлекают и модулируют эффекторные клетки врожденного иммунитета. Эффективные функции демонстрируют сами тромбоциты.
Интерфероны
Интерфероны представляют собой группу сигнальных белков, которые продуцируются инфицированными клетками в попытке представить патогены (бактерии, вирусы, паразиты). В типичном сценарии зараженные вирусом клетки секретируют интерфероны, чтобы сигнализировать окружающие иммунокомпетентные клетки, чтобы повысить их противовирусную активность. Основываясь на типе рецептора, который они сигнализируют, интерфероны подразделяются на три основных типа:
- Интерфероны I типа включают IFN-α, IFN-β, IFN-α, IFN-β и IFN-ω. Они связываются с конкретным поверхностным рецепторным комплексом. Они изготовлены из моноцитов и фибробластов. После высвобождения они активируют молекулы, которые ингибируют репликацию вирусной ДНК или РНК. По этой причине IFN-α можно использовать для лечения гепатита В и гепатита С ;
- Интерфероны типа II — основным агентом в организме человека являются интерферон-у. Он продуцируется лимфоцитами, естественными киллерами, макрофагами. Он активируется интерлейкином-12.
- Интерфероны III типа — высвобождаются при грибковых инфекциях.
Основные функции интерферонов связаны с их антивирусным эффектом и их способностью модулировать функции иммунной системы. Они также важны для противоопухолевой защиты.
Лизоцим
Лизоцим, также называемый мурамидазой, является антимикробным ферментом, частью врожденного иммунитета. Это гликозидаза гидролаза, которая катализирует гидролиз бета-1,4-связей между N-ацетилмурановой кислотой и остатками N-ацетил-D-глюкозамина, создавая пептидогликан, который является основным компонентом клеточной стенки грамположительных бактерий. Этот фермент присутствует в большом количестве секретов, включая слезы и слюну.
Гуморальные факторы врожденного иммунитета обеспечивают защиту организма от вторгающихся патогенов. Без них иммунная система не могла полностью выполнять свои функции.
Первостепенной целью любого человека является обеспечение защиты от нежелательных заболеваний. За процесс сохранения состояния защищенности внутренней среды отвечает иммунитет. Ознакомиться с его видами, механизмами и факторами действия в человеческом организме поможет настоящая статья.
Что такое врожденный иммунитет?
Врожденный иммунитет — это передаваемая по наследству система защиты человеческого организма от воздействия негативных факторов, вирусов, бактерий, чужеродных тел. Составные части наследуемой иммунной системы не претерпевают генетические трансформации в течение жизни.
Особенности
Врожденный иммунитет характеризуется следующими признаками:
- Распознает и предотвращает размножение патогенов при первом их проникновении во внутреннюю среду, когда адаптивная иммунная защищенность находится на стадии формирования;
- Деятельность врожденного иммунитета обеспечивают клеточные и гуморальные факторы (макрофаги, нейрофилы, базофилы, эозинофилы, ДК, тучные клетки, естественные антитела, цитокины, белки острой фазы, лизоцим);
- Врожденная защита организма обеспечивается за счет физиологических и механических особенностей. К защитным барьерам относят: кожный покров, слизистые оболочки, жидкости внутренный среды. Любой элемент попадая в человеческий организм рассматривается как инфекционного опасный. Запуская механизм самозащиты, организм стремится избавиться от опасного элемента;
- Постоянное присутствие естественных антител;
- Не развивает иммунную память, однако формирует адапривную восприимчивость.
Особенности клеток наследственной иммунной защиты:
- Каждая клетка врожденного иммунитета функционирует самостоятельно и не дублируется;
- В отношении клеточных элементов не производится негативный или позитивный отбор;
- Принимают участие в процессе фагоцитоза, цитолиза, бактериолиза, устранении и формировании цитокинов.
Функции
Рассмотреть особенности и роль врожденного иммунитета в жизни человека можно, рассмотрев ключевые функции наследственной защищенности:
- Принцип работы защитной системы заключается в распознании, переработке и избавлении от инородных тел;
- Фагоцитоз — процедура захвата и переваривания инородных микроорганизмов;
- Опсонизация — заключается в соединении элементов комплекса к поврежденному клеточному элементу;
- Хемотаксис — объединение сигналов путем химической реакции, которая привлекает другие иммунные агенты;
- Мембранотропный повреждающий комплекс – действие белков которого нарушают защитную мембрану опсонизированных агентов;
- Первостепенной функцией является защита человеческого организма, вследствие которой сохраняются данные о инородных частицах. Это способствует противодействию антител при дальнейших заболеваниях;
- Регуляция процесса восстановления поврежденной внутренней среды.
Функции врожденного иммунитета осуществляются следующим образом:
- Посредством механической защищенности в процессе вторжения патогенов;
- За счет клеточного иммунитета;
- За счет гуморальных факторов.
Факторы
Факторы врожденного иммунитета подразделяется на два вида: клеточные и гуморальные факторы. Их значимость заключается в формировании уровня защиты человеческого организма от попадания внутрь микробов.
Клеточные факторы иммунной системы действуют посредством группы клеток, которые направлены на ликвидацию инородных антител в организме человека. Процесс осуществляется путем фагоцитоза. К числу таких клеток защиты относят:
- Т — лимфоциты — отличаются длительностью проживания во внутренней среде, делятся на лимфоциты, естественные киллеры, регуляторы;
- В-лимфоциты – вырабатывают антитела;
- Нейтрофилы – включают в себя антибиотические белки, имеют рецепторы хемотаксиса, поэтому мигрируют к месту воспаления;
- Эозинофилы – принимают участие в фагоцитозе, устраняют гельминты;
- Базофилы – в ответ на инородный микроорганизм вырабатывают аллергическую реакцию;
- Моноциты – специальные клеточные элементы, которые превращаются в разные виды макрофагов (костной ткани, легких, печени и т.д.), обладают большим количеством функций, включая фагоцитоз, активизация комплимента, контролируют процесс воспаления.
Гуморальные факторы осуществляют выработку веществ, посредством которых осуществляется защита во внеклеточном пространстве. Речь идет о кожном покрове, слюне, слезных железах.
Гуморальные факторы врожденной иммунной системы делятся на:
Специфические — осуществляют защиту только в отношении одного вида чужеродных тел. Оказывают действие только после первого контакта с возбудителем (иммуноглобулины, В-лимфоциты, лизоцим, нормальные антитела);
Неспецифические — эффективны в отношении любых опасных микроорганизмов. Препятствуют выживанию и распространению антител (сыворотка крови, секреты желез, жидкости, обладающие противовирусными свойствами).
Также в наследственном иммунитете выделяют факторы постоянного действия.
К списку постоянных относят:
- Реакции слизистых оболочек и кожных покровов;
- Защитные свойства микрофлоры;
- Воспалительный процесс;
- Выработка нормальных антител;
- Физиологические свойства — повышение температуры, регуляция процессов обмена.
После проникновения в организм человека вырабатываются специфические и неспецифические факторы.
Отличия врожденного и приобретенного иммунитета
Врожденный иммунитет — генетическая защита организма человека, которая передается по наследству и формируется с первых моментов зарождения. Наследственная защищенность человека позволяет предотвратить развитие некоторых заболеваний. При этом, если среди членов семьи наблюдается предрасположенность к серьезным заболевания, она также наследуется.
Отличительные особенности врожденного и приобретенного видов защиты:
- Наследуемый вид иммунитета опознает только переданные антигены, а не все разнообразие возможных заболеваний, вирусов, бактерий. Функция приобретенного вида заключается в распознании большего числа чужеродных антител;
- При появлении возбудителя заболевания начинает свое действие врожденный вид, приобретенный формируется в течение нескольких дней;
- Наследуемый тип иммунной системы борется с микроорганизмами самостоятельно, приобретенный нуждается в помощи наследственных антител;
- Видовая восприимчивость внутренней среды не изменяется в течение жизни. Приобретенный видоизменяется и формируется с учетом новых антител.
Механизмы воздействия и факторы врожденного иммунитета обеспечивают состояние защищенности человеческого организма в момент вторжения инородных частиц. Взаимодействие гуморального и клеточного факторов обеспечивает предотвращение развития заболеваний.
Автор материала — Самолетова Даная Яковлевна, эндокринолог и терапевт, кандидат медицинских наук. Имеет более 10 лет опыта работы с пациентами. Узнайте здесь, как попасть к ней на прием (город Уфа, РФ) или получить консультацию через Интернет. Не принимайте сильнодействующие лекарства по своей инициативе. Это опасно! Не пытайтесь заменить лечение, назначенное врачом, приемом БАДов.
1
ИММУНОЛОГИЯ Врожденный иммунитет
2
ВРОЖДЕННЫЙ ИММУНИТЕТ – система предсуществующих защитных факторов организма, присущих данному виду как наследственно обусловленное свойство ОСОБЕННОСТИ ФАКТОРОВ ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА: не возникают вновь при встрече с патогеном; нет строго специфической реакции на антигены микроорганизмов; не способны сохранять память от первичного контакта с чужеродностью.
3
ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА клеточные гуморальные фагоциты NK-клетки комплемент медиаторы воспаления
4
КЛЕТОЧНЫЕ ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА фагоциты натуральные киллеры (NK-клетки) макрофаги гранулоциты дендритные клетки
5
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ФАГОЦИТОВ: РАСПОЗНАВАНИЕ ЧУЖЕРОДНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ (НЕПОСРЕДСТВЕННО ИЛИ ЧЕРЕЗ ОПСОНИЗАЦИЮ) ФАГОЦИТОЗ ГЕНЕРАЦИЯ МЕДИАТОРОВ ВОСПАЛЕНИЯ
6
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СТРУКТУРЫ ПАТОГЕНОВ И УЗНАЮЩИЕ ИХ РЕЦЕПТОРЫ CpG – пары динуклеотидов цитозин/гуанин ЛПС – липополисахариды (грамотрицательные бактерии) ЛПБ – ЛПС-связывающий белок (опсонин) CD14 – опсониновый рецептор для комплекса ЛПС и ЛПБ Липоарабиноманнан – гликолипид (микобактерии)
7
РЕЦЕПТОРЫ, РАСПОЗНАЮЩИЕ ПАТОГЕН 1. Секретируемые – опсонины, которые метят микроорганизмы для последующей деградации системой комплемента (или для фагоцитоза) Маннозосвязывающий лектин (белок острой фазы) содержит две протеиназы MASP 1 и 2, соответствующие C1r и C1s классического пути активации комплемента. При их активации происходит расщепление компонента комплемента С3 (пектиновый путь).
8
РЕЦЕПТОРЫ, РАСПОЗНАЮЩИЕ ПАТОГЕН 2. Рецепторы эндоцитоза экспрессируются на поверхности фагоцитов и доставляют патоген в лизосомы Маннозный рецептор узнает маннозный мотив на поверхности микробных клеток. Рецепторы-мусорщики связываются с клеточной стенкой бактерий и удаляю и их из циркуляции.
9
РЕЦЕПТОРЫ, РАСПОЗНАЮЩИЕ ПАТОГЕН 3. Сигнальные (Toll-подобные рецепторы – TLR) Стадии передачи сигнала: связывание адаптерной молекулы MyD88; активация киназы IRAK (киназа, связанная с рецептором ИЛ-1) и адаптерной молекулы TRAF6 (фактор 6, связанный с рецептором ФНО); вовлечение митогенактивируемых протеинкиназ МАРК; высвобождение транскрипционного фактора NFκB из ингибиторного комплекса IκB, что индуцирует транскрипцию генов иммунного ответа.
10
ДЕНДРИТНЫЕ КЛЕТКИ КАК СВЯЗЬ МЕЖДУ ВРОЖДЕННЫМ И ПРИОБРЕТЕННЫМ ИММУНИТЕТОМ ДК экспрессируют сигнальные патоген распознающие рецепторы (TLR) и рецепторы-мусорщики. TLR стимулируют созревание ДК и способствуют повышению экспрессии ко стимулирующих молекул (CD80/CD86), что стимулирует презентацию микробных пептидов. Через 3-5 дней начинается клональная экспансия Т-клеток.
11
АДГЕЗИЯ ЛЕЙКОЦИТОВ И ЭКСТРАВАЗАЦИЯ I этап: замедление движения лейкоцитов. Низкоаффинное взаимодействие адгезинов эндотелиальных клеток с лигандами лейкоцитов. II этап: остановка движения лейкоцитов. ИЛ-8 взаимодействует со своим рецептором и усиливает аффинность взаимодействия LFA-1 с ICAM-1. III этап: диапедез. Лейкоцит проходит между клетками эндотелия с помощью рецепторов CD31 и ICAM-1 – LFA-1. IV этап: миграция в очаг воспаления. Лейкоцит перемещается против градиента плотности ИЛ-8 в зону воспаления.
12
АДГЕЗИЯ ЛЕЙКОЦИТОВ И ЭКСТРАВАЗАЦИЯ
13
РЕЦЕПТОРЫ МОНОЦИТОВ/МАКРОФАГОВ CCR- рецепторы для хемокинов; CD 14 – рецептор ЛПС грамотрицательных микроорганизмов; CR – рецептор для комплемента; TLR – один из вариантов Toll-like-рецепторов ; TNFR – рецептор для TNF-α; FcR – рецептор для иммуноглобулина. по Воробьев и др.
14
ФАГОЦИТОЗ процесс поглощения и переваривания клеткой (макрофагом, нейтрофилом) корпускулярного материала (бактерий, крупных вирусов, отмирающих собственных клеток организма или чужеродных клеток).
15
ФАГОЦИТОЗ Положительный таксис (бактериальные компоненты, С5 а, ИЛ-8). Адгезия, или прилипание фагоцита к микробу (лектины микробов и фагоцитов, компоненты комплемента) Впячивание наружной мембраны фагоцита, образование фагосомы и ее слияние с лизосомой (фаголизосома). Инактивация и разрушение микроба в фаголизосоме.
16
КИСЛОРОДЗАВИСИМЫЙ МЕХАНИЗМ Молекулярный кислород поэтапно превращается в супероксидный анион-радикал ( О 2 — ), синглетный молекулярный кислород (Δg О 2 ), пероксид водорода (Н 2 О 2 ) и гидроксильные радикалы ( ОН). Эти свободные радикалы крайне токсичны для многих микроорганизмов. После слияния с лизосомой, под действием миелопероксидазы, из пероксидов образуются дополнительные токсичные оксиданты (например, гипохлорит и гипоиодит).
17
МФ — макрофаг; ФНО — фактор некроза опухолей; IL-8 — интерлейкин-8; А — аутостимуляция МФ Int-γ и ФНО; NO — окись азота; ClO — — гипохлорит; 1 О 2 — синглетный кислород. Кислородный взрыв — продукция активных форм кислорода. Внутри макрофага находятся гранулы, содержащие бактерии и их фрагменты.
18
КИСЛОРОДНЕЗАВИСИМЫЕ МЕХАНИЗМЫ Фагоциты содержат белки дефенсины и катионные белки (катепсин G и азуроцидин). Дефенсины вызывают образование ионных каналов в мембране микробной клетки. Катионные белки обладают неферментативной антибиотической активностью в отношении грамотрицательных бактерий.
19
НАТУРАЛЬНЫЕ КИЛЛЕРЫ
20
МЕХАНИЗМЫ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ 1. Несекреторный лизис Если клетка-мишень имеет рецептор CD95 (Fas), она гибнет в результате апоптоза.
21
МЕХАНИЗМЫ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ 2. Секреторный лизис Перфорин – порообразующий белок, гран зимы – набор различных протеиназ. Гранзим В достигает клеточного ядра, где активируются каспазы белки, способствующие апоптозу).
22
МЕХАНИЗМЫ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ 3. Антителозависимая клеточная цитотоксичность
23
ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА комплемент медиаторы воспаления цитокины белки острой фазы другие медиаторы. эйкозаноиды
24
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ цитокины воспалительные цитокины интерфероны хемокины колониестимулирующие факторы
25
26
27
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ белки острой фазы Группа белков, вырабатываемых гепатоцитами, синтез которых существенно возрастает под влиянием провоспалительных цитокинов, особенно ИЛ-6. К ним относятся С-реактивный белок, фибриноген и др. Выполняет функции опсонинов, хемотаксических факторов, активируют комплемент по альтернативному и классическому пути, регулируют выработку цитокинов.
28
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ другие медиаторы. эйкозаноиды кинины медиаторы аллергического воспаления эйкозаноиды
29
Кинины участвуют в реализации местных проявлений воспаления, действуя на мелкие сосуды. Кинины значительно расширяют венулы, снижают давление в микроциркуляции, повышают проницаемость сосудистой стенки, тем самым способствуют формированию отека и выходу лейкоцитов из сосудистого русла. Кроме того, они вызывают спазм гладкой мускулатуры, усиливают синтез арахидоновой кислоты и образование эйкозаноидов. Основной участник событий – брадикинин. Образуется из высокомолекулярного кининогена путем его расщепления протеиназой – калликреином плазмы.
30
МЕДИАТОРЫ АЛЛЕРГИЧЕСКОГО ВОСПАЛЕНИЯ содержатся в гранулах тучных клеток и базофилов. Дегрануляция происходит под влиянием связывания IgE или белков комплемента С3 а и С5 а с рецепторами на поверхности этих клеток.
31
Медиаторы аллергического воспаления Гистамин – медиатор аллергических реакций немедленного типа. Быстро освобождается при дегрануляции тучных клеток. Обусловливает расширение сосудов, повышение их проницаемости, зуд, в меньшей степени – спазм гладкой мускулатуры. Гепарин – протеогликан, регулирует пролиферативную и миграционную активность клеток иммунной системы. Усиливает фагоцитоз, подавляет некоторые проявления цитотоксичности клеток, регулирует ГЗТ. Фактор, активирующий тромбоциты ( ФАТ, PAF) – продукт липидной природы. Синтезируется тучными клетками, базофилами, нейтрофилами и моноцитами при активации. Вызывает агрегацию тромбоцитов и способствует выбросу содержащихся в них ферментов и активных факторов. Повышает проницаемость сосудов.
32
Эйкозаноиды – активные продукты метаболизма арахидоновой кислоты, играющие определенную роль в развитии аллергии, воспаления и в иммунорегуляции. Лейкотриены – эйкозаноиды, образующиеся при действии липоксигеназы. Относятся к основным факторам аллергических реакций. Выделяются через 5-20 мин после активации тучных клеток. Лейкотриены D4, C4 и Е4 обусловливают спазм гладкой мускулатуры, обладают хемотаксическим действием. Простагландины – эйкозаноиды, образующиеся при действии циклооксигеназы. Простагландины D2, E2, F2a и 12 обладают сосудорасширяющим и хемотаксическим действием. Простагландин Е2, продуцируемый МФ, участвует в иммунорегуляции в качестве супрессирующего фактора.