Факторы врожденного иммунитета микробиология
Врожденный иммунитет человека: факторы влияния, механизмы поддержания
Наиболее важный фактор противоинфекционной защиты — иммунная система, к которой относят нормальную микрофлору организма человека, механические барьеры (например, кожу), а также антибактериальные белки и фагоциты. В большинстве случаев реакция на патогенные агенты обусловлена особыми «распознающими» молекулами (например, Toll-подобные рецепторы — TLR), взаимодействие которых с бактериальными компонентами приводит к активации фагоцитов и формированию иммунного ответа.
Например, TLR-4 способен распознавать липополисахариды, a TLR-9 — последовательность цитозин — фосфат—гуанозин ДНК. Индивидуальная устойчивость к воздействию различных инфекционных агентов зависит от выраженности и эффективности того или иного компонента.
Нормальная микрофлора и врожденный иммунитет
В организме человека количество прокариотных (бактериальных) клеток во много раз превышает число собственных клеток. С помощью антибактериальных (бактерицидных) веществ, препятствующих размножению патогенных бактерий, нормальная микрофлора конкурирует с ними за жизненное пространство. Например, выделяемые анаэробами токсичные продукты жизнедеятельности и жирные кислоты отрицательно влияют на другие микроорганизмы, а лактобактерии влагалища продуцируют молочную кислоту и понижают рН, препятствуя размножению патогенных бактерий.
Отрицательное воздействие антибиотиков на нормальную микрофлору приводит к активному размножению микроорганизмов, устойчивых к их действию (например, Candida albicans). Приём некоторых антибактериальных препаратов способствует повышению восприимчивости к заболеваниям, вызываемым Salmonella typhi. Кроме того, нарушается баланс между численностью отдельных представителей микрофлоры, что приводит к усиленному размножению некоторых из них, например, при инфекции, вызванной Clostridium difficile и сопровождаемой тяжёлой острой диареей.
Барьеры иммунной системы человека — врожденного иммунитета
Основной механический барьер иммунной системы — кожа. Жирные кислоты и секрет сальных желёз препятствуют внедрению патогенных микроорганизмов, тормозят рост и размножение бактерий. Некоторые микроорганизмы проникают через кожный барьер через укус переносчика (например, возбудитель лихорадки денге попадает в организм человека при укусе комара Aedes aegyptl) или через повреждённые участки кожи (Leptospira и Treponema). Некоторые возбудители способны колонизировать слизистые оболочки.
При нарушении целостности кожного покрова (например, при внутривенной катетеризации, инъекциях) возникает риск заражения вирусами, содержащимися в крови (ВИЧ, гепатит В). Кроме того, проникновению возбудителя в организм человека (например, Streptococcus pyogenes) способствуют различные заболевания кожи (экзема, ожоги).
Механизм мукоцилиарного клиренса иммунитета. Перед попаданием в лёгкие воздух увлажняется и согревается в дыхательных путях, проходя через носовые раковины и пазухи. При этом мелкие частицы, содержащиеся в нём, оседают на липкой слизистой оболочке дыхательного эпителия и посредством движения специального ресничного (цилиарного) эпителия попадают обратно в ротоглотку.
При этом в альвеолы проникают лишь частицы диаметром не более 5 нм. Таким образом, дыхательные пути, расположенные ниже трахейной шпоры (carina tracheae), абсолютно стерильны.
Секреция антибактериальных веществ иммунитетом. Слизь содержит полисахариды, схожие по антигенной структуре с полисахаридами слизистой оболочки. Патогенные микроорганизмы вместе со слизью удаляются из организма. Кроме того, существует множество других антибактериальных секретов: лизоцим слёзной жидкости разрушает пептидогликан грамположительных бактерий; лактоферрин грудного молока связывает железо, ингибируя рост бактерий; лейкоцитарный фермент лактопероксидаза участвует в образовании ионов супероксида, токсичных для различных микроорганизмов.
Соляная кислота желудочного сока защищает организм от кишечных возбудителей. Снижение желудочной секреции способствует повышению риска развития кишечных заболеваний.
Экскреция мочи. Вымывающее действие экскретируемой мочи защищает мочевыводящие пути от патогенных микроорганизмов. Благодаря этому они стерильны (за исключением мочеиспускательного канала). Обструкция мочевыводящих путей, связанная с образованием камней, опухолей, доброкачественной гиперплазией предстательной железы, рубцеванием уретры и мочевого пузыря, может привести к снижению тока мочи и стазу, с последующим развитием бактериальной инфекции.
Фагоциты и врожденный иммунитет
Нейтрофилы и макрофаги способны поглощать мелкие частицы, в том числе бактерии, вирусы и грибы. Увеличению фагоцитарной активности способствуют опсонины (компоненты комплемента и антитела). Так, например, Streptococcus pneumoniae устойчив к фагоцитозу до тех пор, пока против него не вырабатываются антикапсулярные антитела. Основное звено ретикулоэндотелиальной системы, защищающее организм от патогенных микроорганизмов и простейших (например, от S. pneumoniae, возбудителя малярии), — макрофаги.
Врождённая недостаточность функции нейтрофилов приводит к развитию хронических гнойных, бронхолёгочных заболеваний, а также бронхоэктазии. После спленэктомии у больных наблюдают не только недостаточность функции макрофагов, но и ослабление способности удалять из крови инкапсулированные микроорганизмы.
Комлемент и врожденный иммунитет человека
Комплемент — комплекс белков плазмы крови, препятствующий возникновению и развитию бактериальной инфекции. Комплемент активируется комплексом «антиген—антитело» в результате каскадной реакции (классический путь) либо при непосредственном взаимодействии с компонентами бактериальной клеточной стенки (альтернативный путь). Продукты, образующиеся в результате обоих процессов, притягивают фагоциты к очагу инфекции (хемотаксис) и активируют их, а также способствуют расширению сосудов и стимулируют фагоцитоз бактерий (опсонизация).
В результате ферментативно-каскадной реакции происходит образование «мембраноатакующего комплекса», вызывающего лизис грамположительных бактерий. При недостаточности системы комплемента повышается восприимчивость к острым гнойным заболеваниям, в особенности вызванным Neisseria meningitidis, N. gonorrhoeae и Streptococcus pneumoniae.
Трансферрин — белок, участвующий в транспорте железа. Он ограничивает доступ патогенной микрофлоры к ионам железа в очаге инфекции. Кроме того, другие белки острой фазы воспаления обладают прямым антибактериальным действием. Так, белок, связывающий маннозу, а также С-реактивный белок (CRP) соединяется с бактериальной стенкой и активирует систему комплемента.
— Читайте далее «Типы патогенных микроорганизмов. Токсины»
Оглавление темы «Бактерии. Инфекции»:
- Строение клетки бактерий. Структура
- Виды бактерий. Классификация
- Врожденный иммунитет человека: факторы влияния, механизмы поддержания
- Типы патогенных микроорганизмов. Токсины
- Механизмы развития инфекционных заболеваний. Патогенез
- Лабораторные исследования при инфекционных заболеваниях. Методы
- Выбор антибиотика при инфекциях. Рекомендации, критерии
- Виды антибиотиков. Показания к применению
- Причины устойчивости к антибиотикам. Механизмы
- Источники инфекций. Распространение инфекционных болезней
Врожденный (видовой,
генетический, конституциональный,
естественный, неспецифический) иммунитет —
это выработанная в процессе филогенеза,
передающаяся по наследству, присущая
всем особям одного вида устойчивость
к инфекционным агентам (или антигенам).
Основной
особенностью биологических факторов
и механизмов, обеспечивающих такую
устойчивость, является наличие в
организме готовых (преформированных)
эффекторов, которые способны обеспечить
деструкцию патогена быстро, без длительных
подготовительных реакций. Они составляют
первую линию защиты организма от внешней
микробной или антигенной агрессии.
9.2.1. Факторы врожденного иммунитета
Если
рассматривать траекторию движения
патогенного микроба в динамике
инфекционного процесса, то легко
заметить, что организм на этом пути
выстраивает различные линии защиты
(табл. 9.1). Прежде всего это покровный
эпителий кожи и слизистых оболочек,
обладающий колонизационной резистентностью.
Если возбудитель вооружен соответствующими
инвазивными факторами, то он проникает
в субэпителиальную ткань, где развивается
острая воспалительная реакция,
ограничивающая возбудителя во входных
воротах. Следующая станция на пути
патогена — регионарные лимфатические
узлы, куда он транспортируется лимфой
по лимфатическим сосудам, дренирующим
соединительную ткань. Лимфатические
сосуды и узлы отвечают на внедрение
развитием лимфангита и лимфаденита.
После преодоления этого барьера микробы
по эфферентным лимфатическим сосудам
проникают в кровь — в ответ может развиться
системный воспалительный от-
вет.
Если микроб не гибнет в крови, то он
гематогенно разносится во внутренние
органы — развиваются генерализованные
формы инфекции.
Таблица
9.1. Факторы
и механизмы антиинфекционного иммунитета
(принцип эшелонированности антимикробной
защиты по Маянскому А.Н., 2003)
К
факторам врожденного иммунитета относят:
• кожу
и слизистые оболочки;
• клеточные
факторы: нейтрофилы, макрофаги, дендритные
клетки, эозинофилы, базофилы, естественные
киллеры;
• гуморальные
факторы: система комплемента, растворимые
рецепторы к поверхностным структурам
микроорганизмов (pattern-структуры),
антимикробные пептиды, интерфероны.
Кожа
и слизистые оболочки. Тонкий
слой эпителиальных клеток, выстилающий
поверхность кожи и слизистых оболочек,
является тем барьером, который практически
непроницаем для микроорганизмов. Он
отделяет стерильные ткани организма
от заселенного микробами внешнего мира.
Кожа покрыта
многослойным плоским эпителием, в
котором различают два слоя: роговой и
базальный.
Кератиноциты
рогового слоя — это погибшие клетки,
устойчивые к агрессивным химическим
соединениям. На их поверхности отсутствуют
рецепторы для адгезивных молекул
микроорганизмов, поэтому они обладают
значительной устойчивостью к колонизации
и являются самым надежным барьером на
пути большинства бактерий, грибов,
вирусов, простейших. Исключение
составляют S.
aureus, Pr. acnae, I. pestis, да
и они скорее всего проникают либо через
микротрещины, либо с помощью кровососущих
насекомых, либо через устья потовых и
сальных желез. Устье сальных и потовых
желез, волосяных фоликулов в коже
наиболее уязвимы, поскольку здесь слой
ороговевшего эпителия истончается. В
защите этих участков важную роль играют
продукты потовых и сальных желез,
содержащих молочную, жирные кислоты,
ферменты, антибактериальные пептиды,
оказывающие антимикробное действие.
Именно в устьях придатков кожи
располагается глубокая резидентная
микрофлора, образующая микроколонии и
продуцирующая защитные факторы (см.
главу 4).
В
эпидермисе, помимо кератиноцитов,
содержатся еще два типа клеток — клетки
Лангерганса и клетки Гринстейна
(отростчатые эпидермоциты, составляющие
1-3% кариоцитов базального слоя). Клетки
Лангерганса и Гринстейна имеют миелоидное
происхождение и относятся к дендритным.
Предполагается, что по функции эти
клетки являются оппозитными. Клетки
Лангерганса участвуют в презентации
антигена, индуцируют иммунный ответ, а
клетки Гринстейна продуцируют цитокины,
подавляющие им-
мунные
реакции в коже. Типичные кератиноциты
и дендритные клетки эпидермиса в
совокупности с лимфоидными структурами
дермы принимают активное участие в
реакциях приобретенного иммунитета
(см. ниже).
Здоровая
кожа обладает высокой способностью к
самоочищению. Это легко доказать, если
нанести на ее поверхность нетипичные
для кожи бактерии — через некоторое
время такие микробы исчезают. На этом
принципе основаны методы оценки
бактерицидной функции кожи.
Слизистые
оболочки. Большинство
инфекций начинается не с кожи, а со
слизистых оболочек. Это связано,
во-первых, с большей площадью их
поверхности (слизистые оболочки около
400 м2,
кожа около 2 м2),
во-вторых, с меньшей защищенностью.
Слизистые
оболочки не имеют многослойного плоского
эпителия. На их поверхности располагается
лишь один слой эпителиоцитов. В кишечнике
это однослойный цилиндрический эпителий,
бокаловидные секреторные клетки и
М-клетки (мембранные эпителиальные
клетки), располагающиеся в слое
эпителиоцитов, покрывающие лимфоидные
скопления. М-клетки наиболее уязвимы
для проникновения многих патогенных
микроорганизмов изза целого ряда
особенностей: наличия специфических
рецепторов для некоторых микроорганизмов
(сальмонелл, шигелл, патогенных эшерихий
и др.), которые не обнаружены на соседних
энтероцитах; истонченного слизистого
слоя; способности к эндоцитозу и
пипоцитозу, благодаря чему обеспечивается
облегченный транспорт антигенов и
микроорганизмов из кишечной трубки в
мукозоассоциированную лимфоидную ткань
(см. главу 12); отсутствия мощного
лизосомального аппарата, характерного
для макрофагов и нейтрофилов, благодаря
чему бактерии и вирусы перемещаются в
субэпителиальное пространство без
разрушения.
М-клетки
относятся к эволюционно сформировавшейся
системе облегченного транспорта
антигенов к иммунокомпетентным клеткам,
а бактерии и вирусы используют этот
путь для своей транслокации через
эпителиальный барьер.
Аналогичные
М-клеткам кишечника эпителиоциты,
ассоциированные с лимфоидной тканью,
имеются у слизистых оболочек
бронхоальвеолярного дерева, носоглотки,
половой системы.
Колонизационная
резистентность покровного эпителия. Любой
инфекционный процесс начинается с
адгезии возбудителя на по-
верхности
чувствительных эпителиоцитов (за
исключением микроорганизмов, передающихся
через укусы насекомых или вертикально,
т.е. от матери к плоду). Только закрепившись,
микробы приобретают возможность
размножиться во входных воротах и
образовывать колонию. В колонии
накапливаются токсины, ферменты
патогенности в количестве, необходимом
для преодоления эпителиального барьера.
Этот процесс называется колонизацией.
Под колонизационной резистентностью
понимают устойчивость эпителия кожи и
слизистых оболочек к заселению
посторонними микроорганизмами.
Колонизационную резистентность слизистых
оболочек обеспечивает муцин, секретируемый
бокаловидными клетками и образующий
на поверхности сложноорганизованную
биопленку. В этот биослой встроены все
защитные инструменты: резидентная
микрофлора, бактерицидные вещества
(лизоцим, лактоферрин, токсичные
метаболиты кислорода, азота и т.д.),
секреторные иммуноглобулины, фагоциты.
Роль
нормальной микрофлоры (см.
главу 4.3). Важнейшим механизмом участия
резидентной микрофлоры в колонизационной
резистентности является их способность
продуцировать бактериоцины
(антибиотикоподобные субстанции),
короткоцепочечные жирные кислоты,
молочную кислоту, сероводород, перекись
водорода. Такими свойствами обладают
лакто-, бифидобактерии, бактероиды.
Благодаря
ферментативной активности анаэробных
бактерий в кишечнике происходит
деконъюгация желчных кислот с образованием
дезоксихолиевой кислоты, токсичной для
патогенных и условно-патогенных бактерий.
Муцин наряду
с полисахаридами, продуцируемыми
резидентными бактериями (в частности,
лактобактериями), образует на поверхности
слизистых оболочек выраженный гликоналикс
(биопленку), который эффективно экранирует
сайты адгезии и делает их недоступными
для случайных бактерий. Бокаловидные
клетки образуют смесь сиало- и
сульфомуцинов, соотношение которых
различается в различных биотонах.
Своеобразие состава микрофлоры в
различных экологических нишах в
значительной степени определяется
количеством и качеством муцина.
Фагоцитирующие
клетки и продукты их дегрануляции. В
слизистый биослой на поверхности
эпителия мигрируют макрофаги и нейтрофилы.
Наряду с фагоцитозом эти клетки выделяют
биоцид-
ные
продукты наружу, содержащиеся в их
лизосомах (лизоцим, пероксидаза,
лактоферрин, дефанзины, токсичные
метаболиты кислорода, азота), которые
повышают антимикробные свойства
секретов.
Химические
и механические факторы. В
резистентности покровного эпителия
слизистых оболочек важную роль играют
секреты, обладающие выраженными
биоцидными, антиадгезивными свойствами:
слеза, слюна, желудочный сок, ферменты
и желчные кислоты тонкой кишки,
цервикальный и вагинальный секреты
репродуктивной системы женщин.
Благодаря
целенаправленным движениям — перистальтике
гладкой мускулатуры в кишечнике, ресничек
мерцательного эпителия в респираторном
тракте, мочи в мочевыводящей системе —
образующиеся секреты вместе с содержащимися
в них микроорганизмами перемещаются в
направлении выхода и выводятся наружу.
Колонизационная
резистентность слизистых оболочек
усиливается за счет секреторных
иммуноглобулинов А, синтезируемых
мукозоассоциированной лимфоидной
тканью.
Покровный
эпителий мукозального тракта постоянно
регенерирует за счет стволовых клеток,
расположенных в толще слизистых оболочек.
В кишечнике эту функцию выполняют клетки
крипт, в которых наряду со стволовыми
располагаются клетки Панета — особые
клетки, синтезирующие антибактериальные
белки (лизоцим, катионные пептиды). Эти
белки защищают не только стволовые
клетки, но и покровные эпителиоциты.
При воспалении в стенке слизистой
оболочки продукция этих белков
усиливается.
Колонизационная
резистентность покровного эпителия
обеспечивается всей совокупностью
защитных механизмов врожденного и
приобретенного (секреторные иммуноглобулины)
иммунитета и является основой устойчивости
организма к большинству микроорганизмов,
обитающих во внешней среде. Отсутствие
на эпителиоцитах специфических рецепторов
для определенных микроорганизмов,
по-видимому, является базовым механизмом
генетической резистентности животных
одного вида к микробам, патогенным для
животных другого вида.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
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.