Факторы врожденного иммунитета клеточные и гуморальные факторы
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.
НГОУ ВПО
«Пермский государственный университет»
Биологический
факультет
Кафедра
микробиологии
и иммунологиии
Клеточные
и гуморальные
факторы врожденного
иммунитета
Специальность
011622 — Иммунология
Курсовая
работа студентки 4
курса очного
отделения
Л.Н.Золотаревой
Научный
руководитель
доцент,
доктор медицинских наук
С.В.Гейн
Пермь
2010
Оглавление
Выживаемость
макроорганизма тесно связана с
уникальной способностью иммунной системы
– различать «свое» — «не свое». Природа
такой способности во многом остается
невыясненной, однако эта загадка делает
иммунологию крайне привлекательной наукой.
Организм располагает широким набором
иммунных механизмов, создающих защиту
против патогенных микроорганизмов, которые
потенциально способны проникнуть в организм
позвоночных, представляющих собой богатый
питательными веществами источник для
размножения микробов.
Что же такое иммунитет? По мнению В.Г.Галактионова:
«Иммунитет есть способ защиты организма
от всех антигенно чужеродных веществ
как экзогенной, так и эндогенной природы;
биологический смысл подобной защиты
– обеспечение генетической целостности
особей вида в течение их индивидуальной
жизни».
Как правило, иммунный ответ заключается,
во-первых, в распознавании возбудителя
или иного чужеродного материала и, во-вторых,
в развертывании цепи реакций, направленных
на их устранение. В широком смысле все
разнообразные формы иммунного иммунитета
можно разделить на 2 типа – врожденные
и приобретенные реакции. Основное различие
между этими двумя типами иммунореактивности
состоит в том, что приобретенный иммунитет
высокоспецифичен в отношении каждого
конкретного возбудителя. Кроме того,
повторная встреча с тем или иным патогенным
микроорганизмом не приводит к изменениям
врожденного иммунитета, но повышает уровень
приобретенного: иммунная система как
бы «запоминает» возбудителя, чтобы впоследствии
предотвращать вызываемую им инфекцию.
Обострившаяся
проблема появления новых заболеваний
способствует глубокому изучению молекулярных,
клеточных и генетических механизмов
функционирования иммунной системы, что
подтверждает актуальность настоящей
работы.
Цель
данной курсовой работы – изучение клеточных
и гуморальных факторов врожденного иммунитета.
Основные задачи, поставленные мной, в
соответствии с данной целью: изучение
данных литературы, касающихся роли врожденного
и приобретенного иммунитета, обзор данных
о клеточных и гуморальных факторов врожденного
иммунитета.
Под
неспецифическим (врожденным) иммунитетом
подразумевают систему предсуществующих
защитных факторов организма, присущих
данному виду как наследственно
обусловленное свойство. Так, собаки
никогда не болеют чумой человека, а куры
– сибирской язвой. Иммунитет, создаваемый
анатомическими, физиологическими, клеточными
и молекулярными факторами, которые являются
естественными составляющими элементами
организма, иначе называют конституционным.
Такие факторы не возникают вновь при
встрече с патогенном, т.е они не индуцибельны,
у них нет строго специфической реакции
на антигены микроорганизмов, и они не
способны сохранять память от первичного
контакта с чужеродностью.
Врожденный
иммунитет не зависит от иммунного
распознавания, осуществляемого лимфоцитами.
Однако в эволюции факторы врожденного
иммунитета развивались наряду с адаптивным
иммунитетом и функционально с ним интегрировали.
Ответ организма на повреждение включает
воспаление, фагоцитоз, элиминацию продуктов
распада тканей и патогенов с последующей
регенерацией и восстановлением структуры
тканей. Факторы врожденной противомикробной
защиты включают молекулы семейств коллектина,
фиколина и пентраксина, способные действовать
как опсонины непосредственно или через
активацию системы комплемента. Макрофаги
также несут поверхностные лектины, позволяющие
непосредственно связываться с патогенами.
Toll-подобные рецепторы распознают разные
РАМР и вызывают активацию макрофагов.
Также участвуют противомикробные белки
(пептиды) – факторы системы врожденного
иммунитета. Их синтезируют и секретируют
разные типы клеток.
Врожденный
иммунитет отличается от приобретенного
(адаптивного, специфического) тем, что:
- Защищает
все виды живых существ - Является
первой линией защиты - Распознающие
структуры кодируются относительно небольшим
числом генов, которое не может увеличивать
разнообразие рецепторов с помощью соматических
перестроек. - Рецепторы
распознают не индивидуальные патогены,
а целые классы патогенных молекул, жизненно
необходимых для выживания соответствующих
микроорганизмов, либо молекулы, образующиеся
при повреждении. - У позвоночных
животных механизмы врожденного иммунитета
вовлечены в эффекторные механизмы приобретенного
иммунитета. - Во врожденном
иммунитете – рецептор узнает инвариантные
химические структуры целого класса патогенов,
в адаптивном – генерируется набор рецепторов
со случайной специфичностью, которые
потом отбираются - За каждую
из двух ветвей иммунитета, в первом приближении,
отвечают разные виды клеток иммунной
системы:
Клетки
адаптивного иммунитета – Т и
В лимфоциты
Клетки
врожденного иммунитета – моноциты,
макрофаги, гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы,
базофилы, тучные клетки), дендритные клетки
и NK-клетки.
Различия
между палео- и неоиммунитетом
| Характеристика рецепторов | Палео- | неоиммунитет |
| Разнообразие (кол-во) | Десятки,сотни | Более 1022 вариантов |
| Формирование разнообразия | Кодируется зародышевыми генами | V-, Jr реаранжировка |
| Включение в защиту | немедленно | Спустя несколько дней |
| Распознавание патогенов | + | + |
| Элиминация | + | + |
| Иммунная память | — | + |
Фагоциты.
При
взаимодействии патоген-хозяин происходят,
с одной стороны, комплекс событий, направленных
на элиминацию микроорганизма, а с другой
– стремление патогена обойти защитные
механизмы организма.
Фагоциты
– первая линия защиты протии инфекции.
Фагоциты присутствуют в организме
всех животных и обладают свойством
поглощать чужеродные агенты. Они представляют
собой важный компонент системы врожденного
иммунитета, их подразделяют на моноциты,
макрофаги и нейтрофилы. С помощью разнообразных
рецепторов, распознающих РАМР, фагоциты
связывают микробы, поглощают их и затем
уничтожают.
Клетки
системы врожденного иммунитета
– моноциты/макрофаги, полиморфноядерные
гранулоциты, NK – клетки, тучные клетки
и тромбоциты.
Фагоциты
принадлежат к двум основным линиям
дифференцировки:
—
мононуклеарные фагоциты – моноциты/макрофаги
—
полиморфноядерные гранулоциты
Мононуклеарные
фагоциты состоят из циркулирующих
клеток (моноцитов) и резидентных
макрофагов, обитающих в ряде органов
(например, в селезенке, печени, легких),
где они обнаруживают разные морфологические
признаки и функции.
Клетки
другого семейства фагоцитов, полиморфноядерные
гранулоциты, содержат сегментированное,
неправильной формы (полиморфное) ядро.
По характеру окраски цитоплазматических
гранул этих клеток с использованием
кислых и основных красителей различают
нейтрофилы, базофилы и эозинофилы, выполняющие
неодинаковые эффекторные функции:
Нейтрофилы,
называемые также полиморфноядерными
нейтрофилами (РМN), наиболее многочисленны
и составляют большую часть лейкоцитов,
присутствующих в кровотоке ( у взрослых
– 60-70%)
[Мейл Д.
Иммунология/ Мейл Д., Бростофф Дж., Рот
Д.Б., Ройт А. – М.: Изд-во «Логосфера». –
2007. – 4-5, 22-23, 148c]
Нейтрофилы
Высвобождаются
из костного мозга со скоростью приблизительно
7 млн. клеток в минуту. Живут недолго
(2-3 сут) по сравнению с моноцитами/макрофагами
(продолжительность их жизни составляет
месяцы и даже годы). Нейтрофилы составляют
свыше 95% циркулирующих с кровью гранулоцитов.
Нейтрофилы содержат сегментированное
ядро, их диаметр равен 10-20 мкм. Происходят
из тех же ранних клеток-предшественников,
что моноциты и макрофаги. Подобно моноцитам
нейтрофилы мигрируют в ткани, особенно
в очаги воспаления. Однако нейтрофилы
являются короткоживущими клетками, которые
фагоцитируют чужеродный материал, разрушают
его и затем погибают.
Нейтрофилы
обладают обширным арсеналом бактерицидных
белков, присутствующих в гранулах
двух основных типов:
1.первичные
(азурофильные) гранулы представляют собой
лизосомы, содержащие кислые гидролазы,
миелопероксидазу и мурамидазу (лизоцим)
2.вторичные
гранулы (специфичные для нейтрофилов)
содержат лактоферрин и лизоцим.
Первичные
гранулы содержат также бактерицидные
белки — дефенсины, сепроцидины, кателицидины
и белок, индуцирующий прницаемость
клеточной стенки бактерий (BPI). Лизосомы,
содержащие противомикробные белки, сливаются
с вакуолями, в которые заключены фагоцитированные
бактерии (фагосомы), образуя фаголизосомы,
где и происходит Киллинг бактерий.
Существуют
данные о том, что активность нейтрофилов,
определяемая по фагоцитозу или хемотаксису,
у плода ниже, чем в зрелом организме. Однако,
отчасти это может быть связано с менее
высоким уровнем опсонинов в сыворотке
плода, а не с особенностями самих клеток.
При сравнительной
оценке фагоцитарной и бактерицидной
активности нейтрофилов, макрофагов и
незрелых дендритных клеток выявлено,
что максимальной фагоцитарной и киллерной
способностью обладают нейтрофилы.
Таким
образом, нейтрофилы отличаются высокой
отвечаемостью на активационные
факторы, что характеризует их как
наиболее мобильные клетки, ранее всего
вовлекаемые в воспалительные процессы
и обусловливающие пусковые механизмы
развития воспаления и ранние защитные
реакции. Быстрая мобилизация нейтрофилов
дополняется их способностью в течение
нескольких минут развивать метаболические
процессы, приводящие к кислородному взрыву,
а также осуществлять выброс предшествующих
гранул, которые содержат бактерицидные
субстанции. Поскольку общая продолжительность
жизни нейтрофильного гранулоцита составляет
2-3 дня, а зрелый нейтрофил не способен
к синтезу белка, становится очевидным,
почему максимальное нарастание бактерицидной
активности отмечается в первые часы.
[Н.С.Олиферук, А.Н.Ильинская, Б.В.Пинегин.
Иммунология. М.: «Медицина». — №1. – 2005.
– 10-11с.]
Эозинофилы
У
здоровых лиц, не страдающих аллергией,
на долю эозинофилов приходится 2-5% лейкоцитов
крови. Эозинофилы человека обычно содержат
двухсегментное ядро и большое число цитоплазматических
гранул, которые окрашиваются кислыми
красителями, например, эозином. Они, по-видимому,
способны фагоцитировать и уничтожать
поглощенные микроорганизмы, хотя это
не относится к их прямым функциям. Гранулы
зрелых эозинофилов представляют собой
окруженные мембраной органеллы с кристалловидной
сердцевиной, отличающейся по своей электронной
плотности от окружающего матрикса. Сердцевина
содержит главный основной белок (MBр),
который является мощным токсином для
гельминтов; индуцирует выделение гистамина
тучными клетками; активирует нейтрофилы
и тромбоциты; провоцирует аллергический
бронхоспазм.