Формы иммунитета и характеристики
Иммунитет — (лат. immunitas — освобождение) — защита организма от генетически чужеродных организмов и веществ, к которым относятся микроорганизмы, вирусы, черви, различные белки, клетки, в том числе и собственные изменённые клетки организма.
Иммунология — наука, изучающая иммунитет.
Иммунный ответ — это реакция организма на внедрение чужеродных агентов.
Антиген — любое чужеродное вещество или организм.
Антитело — вещество организма, распознающее антигены.
Антитела (иммуноглобулины) — особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде рецепторов (рис. 1). Реагируя на присутствие антигена, они отделяются от мембраны В-лимфоцита и присутствуют в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул (антител). Антитела способны избирательно связываться с конкретными видами чужеродных молекул, которые в связи с этим называют антигенами.
Рис. 1. В-лимфоцит с мембрансвязанными рецепторами
Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов.
Антигены, как правило, являются белками или полисахаридами и представляют собой части бактериальных клеток, вирусов и других микроорганизмов.
К антигенам немикробного происхождения относятся белки пыльцы растений, яичный белок и белки трансплантатов тканей и органов, а также поверхностные белки клеток крови при переливании крови.
Аллергены — это антигены, вызывающие аллергические реакции.
История изучения иммунитета
Фундамент иммунологии был заложен изобретением микроскопа, благодаря чему удалось обнаружить первую группу микроорганизмов — болезнетворные бактерии.
В конце XVIII в. английский сельский врач Эдвард Дженнер сообщил о первой удачной попытке предотвратить заболевание посредством иммунизации. Его подход вырос из наблюдений за одним интересным явлением: доярки часто заражались коровьей оспой и впоследствии не болели натуральной оспой. Дженнер ввёл маленькому мальчику гной, взятый из пустулы (нарыва) коровьей оспы, и убедился в том, что мальчик оказался иммунным к натуральной оспе.
Работа Дженнера дала начало изучению теории микробного происхождения заболеваний в XIX в. Пастером во Франции и Кохом в Германии. Они отыскали антибактериальные факторы в крови животных, иммунизированных микробными клетками.
Луи Пастер успешно выращивал различные микробы в лабораторных условиях. Как часто бывает в науке, открытие было сделано случайно при культивировании возбудителей холеры кур. Во время работы одна из чашек с микробами была забыта на лабораторном столе. Было лето. Микробы в чашке несколько раз нагревались под солнечными лучами, высохли и потеряли способность вызывать заболевание. Однако куры, получившие эти неполноценные клетки, оказались защищёнными против свежей культуры холерных бактерий. Ослабленные бактерии не только не вызывали заболевание, а, напротив, давали иммунитет.
В 1881 г. Луи Пастер разработал принципы создания вакцин из ослабленных микроорганизмов с целью предупреждения развития инфекционных заболеваний.
В 1908 г. Илья Ильич Мечников и Пауль Эрлих были удостоены Нобелевской премии за работы по теории иммунитета.
И. И. Мечников создал клеточную (фагоцитарную) теорию иммунитета, согласно которой решающая роль в антибактериальном иммунитете принадлежит фагоцитозу.
Сначала И. И. Мечников как зоолог экспериментально изучал морских беспозвоночных фауны Чёрного моря в Одессе и обратил внимание на то, что определённые клетки (целомоциты) этих животных поглощают все инородные частицы (в т. ч. бактерии), проникающие во внутреннюю среду. Затем он увидел аналогию между этим явлением и поглощением белыми клетками крови позвоночных животных микробных телец. И. И. Мечников осознал, что это явление не питание данной единичной клетки, а защитный процесс в интересах целого организма. Учёный назвал действующие таким образом защитные клетки фагоцитами — «пожирающими клетками». И. И. Мечников первым рассматривал воспаление как защитное, а не разрушительное явление.
Против теории И. И. Мечникова в начале XX в. выступали большинство патологов, так как они считали лейкоциты (гной) болезнетворными клетками, а фагоциты — разносчиками инфекции по организму. Однако работы И. И. Мечникова поддержал Луи Пастер. Он пригласил И. И. Мечникова работать в свой институт в Париже.
Пауль Эрлих открыл антитела и создал гуморальную теорию иммунитета, установив, что антитела передаются ребёнку с грудным молоком, создавая пассивный иммунитет. Эрлих разработал метод изготовления дифтерийного антитоксина, благодаря чему были спасены миллионы детских жизней.
Теория иммунитета Эрлиха говорит о том, что на поверхности клеток есть специальные рецепторы, распознающие чужеродные вещества (антигенспецифические рецепторы). Сталкиваясь с чужеродными частицами (антигенами), эти рецепторы отсоединяются от клеток и в качестве свободных молекул выходят в кровь. В своей статье П. Эрлих назвал противомикробные вещества крови термином «антитело», так как бактерий в то время называли «микроскопические тельца».
П. Эрлих предполагал, что ещё до контакта с конкретным микробом в организме уже есть антитела в виде, который он назвал «боковыми цепями». Теперь известно, что он имел в виду рецепторы лимфоцитов для антигенов.
В 1908 г. Паулю Эрлиху вручили Нобелевскую премию за гуморальную теорию иммунитета.
Чуть раньше Карл Ландштейнер впервые доказал наличие иммунологических различий индивидуумов в пределах одного вида.
Питер Медавар доказал удивительную точность распознавания иммунными клетками чужеродных белков: они способны отличить чужеродную клетку всего по одному изменённому нуклеотиду.
Френк Бёрнет постулировал положение (аксиома Бёрнета), что центральным биологическим механизмом иммунитета является распознавание своего и чужого.
В 1960 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Питер Медавар и Френк Бёрнет за открытие иммунологической толерантности (лат. tolerantia — терпение) — это распознавание и специфическая терпимость к некоторым антигенам.
Уничтожение генетически изменённых клеток
Одна из функций иммунной системы — это уничтожение генетически изменённых (мутантных) клеток организма. В процессе клеточного деления постоянно происходят ошибки, и одна из миллиона образовавшихся клеток становится мутантной, т. е. генетически чужеродной. В организме человека благодаря мутациям в каждый конкретный момент должно быть более 10 миллионов мутантных клеток. Мутации приводят к изменению функций клетки. Большинство мутантных клеток не способны выполнять свои функции, а многие выходят из-под контроля организма (например, при нарушении апоптоза) и становятся раковыми клетками. Появление таких клеток может привести к возникновению серьёзных заболеваний и гибели организма.
Один из механизмов иммунитета, осуществляемый лимфоцитами (НК-лимфоцитами), направлен на уничтожение именно раковых клеток.
Виды иммунитета
Иммунитет можно разделить на клеточный и гуморальный (рис. 2)
Рис. 2. Клеточный и гуморальный иммунитет
Все разнообразные формы иммунного ответа можно разделить на два типа: врождённый иммунитет и приобретённый иммунитет (рис. 3).
Рис. 3. Классификация иммунитета
Приобретённый иммунитет — это специфический индивидуальный иммунитет, т. е. это иммунитет, который имеется конкретно у определённых индивидуумов и к определённым возбудителям или агентам.
Главными характеристиками приобретённого иммунитета являются специфичность и иммунологическая память. Чем чаще организм встречается с патогеном, тем быстрее и активнее вырабатываются антитела, следовательно — сильнее защита.
Врождённый иммунитет с самого рождения (ещё до первой встречи с антигеном) защищает организм против всего чужеродного, т. е. он не специфичен.
Таким образом, повторная встреча с тем или иным патогенным микроорганизмом не приводит к изменениям врождённого иммунитета, но повышает уровень приобретённого.
Врождённый иммунитет активируется при первом появлении патогена быстрее, но распознаёт патоген с меньшей точностью. Он реагирует не на конкретные специфические антигены, а на определённые классы антигенов, характерные для патогенных организмов (белки вирусного капсида, продукты метаболизма глистов и т. п.).
Врождённый иммунитет может быть наследственным (видовым) и индивидуальным.
Наследственный (видовой) иммунитет — это невосприимчивость всех представителей данного вида к определённому антигену, приобретённая в процессе эволюции:
болезни, которыми болеет человек, но не болеют животные и птицы (корь, натуральная оспа, проказа, вирусный гепатит, холера, гонорея, дизентерия, брюшной тиф и др.);
болезни, которыми болеют животные, но не болеет человек (чума крупного рогатого скота, пироплазмоз собак);
болезни, которыми болеют птицы, но не болеет человек (куриная холера);
болезни, которыми болеют животные и человек, но не болеют птицы (сибирская язва, бешенство и др.).
Индивидуальный врождённый иммунитет определяется теми особенностями, которые передаются организму с родительскими генами и в процессе эмбрионального развития.
В процессе эмбрионального развития через плаценту плоду передаются антитела матери, которые противостоят инфекциям. Передача антител от мамы к ребёнку происходит в основном в последнем триместре беременности.
Иммунитет подразделяется на естественный и искусственный.
Естественный иммунитет возникает самостоятельно в процессе жизни организма.
Естественный иммунитет делится на активный (после перенесённых заболеваний) и пассивный (например, с молоком матери).
До 6 месяцев малыша защищают антитела, передающиеся от матери с грудным молоком. Поэтому важным является исключительно грудное вскармливание. Иммунитет матери защищает ребёнка. Дети, которые находятся на искусственном вскармливании, слабо защищены, т. к. собственных антител у них мало. Только к 6 месяцам организм самостоятельно начинает вырабатывать антитела. Собственный иммунитет ребёнка формируется только к концу первого года жизни.
Искусственный иммунитет организм приобретает в результате применения медицинских препаратов (вакцин и сывороток).
Вакцина — медицинский препарат, содержащий ослабленные или убитые микроорганизмы.
Вакцина вводится абсолютно (!) здоровому человеку для предотвращения заболевания в будущем.
Сыворотка — медицинский препарат плазмы крови без фибриногена, содержащий готовые антитела к определённому патогену (заражающему микроорганизму). Сыворотку получают из крови заражённого данным заболеванием животного (коровы, лошади и т. п.).
Сыворотка с чужими антителами вводится заболевшему человеку в случае, когда организм не способен произвести достаточное количество антител.
Сегодня каждый ребенок без труда сможет ответить на вопрос «что такое иммунитет», так как это слово давно и прочно вошло в нашу жизнь. Его часто употребляют при возникновении различных заболеваний, особенно простудных.
Но, далеко не все знают, что определяются различные виды иммунитета, знания о которых могут внести корректировку в жизненные процессы и улучшить их качество.
Иммунитет и его виды
Говоря простым языком, иммунитет, это защита нашего организма от болезнетворных бактерий. Сложная защитная система человеческого организма формировалась вместе с эволюционным развитием. Что это значит? Менялась окружающая среда вокруг человека, а значит, менялось и отношение к этой среде.
Организм постепенно приспосабливался к различным климатическим условиям, загрязненности, к существующим вокруг него микроорганизмам. Это естественная реакция любого живого существа на земле, и человек не является исключением. Так было много веков назад, и мы продолжаем усиленно взаимодействовать с внешним миром, тем самым укрепляя свою защиту против болезней.
Сегодня в профессиональной медицине существует разделение иммунитета на несколько разновидностей. Какие бывают виды и формы иммунитета?
Основные виды, о которых в первую очередь стоит сказать, это врождённый иммунитет, то есть неспецифический и приобретённый или специфический. Их основные отличия заложены в самой сути происхождения. Врождённый имеет конституционное, генетическое воспроизведение, а приобретённый является результатом формирования в течение всей жизни.
К первому виду можно отнести:
- Абсолютно врождённый
- Относительно врождённый
- Индивидуально врождённый иммунитет.
Второй тип, приобретённый, или неспецифический также имеет классификацию, и его таблица выглядит следующим образом:
Естественная форма
- Врожденный иммунитет;
- Приобретённый или адаптивный;
- Пассивный вид (у грудных детей).
Искусственная форма
- Приобретенный активный;
- Приобретенный пассивный.
Виды естественного иммунитета
Естественная форма передается нам на генном уровне и является наследством предков. Этот вид защиты отвечает многим биологическим и генетическим характеристикам, которые свойственны человеку.
Благодаря этим особенностям, и биохимическим реакциям, происходящим внутри нас, организм не воспринимает многие инфекционные болезни. Какие бывают виды естественного иммунитета, и как они проявляются:
- Задача у врождённой формы иммунитета довольно сложная – найти и обезвредить патогенные микробы, а обнаружив их, срочно уничтожить. Но даже сильный от природы иммунитет может дать сбой во время сильного нервного напряжения или стресса, при переохлаждении или перегреве.
- Приобретенный иммунитет не может передаваться генами, но также способен противостоять рецидивам. Его формирование происходит постепенно, путем перенесения и адаптации после инфекционных болезней. По продолжительности своего действия, он разный. Возможен пожизненный период, при крайне редком повторении инфекции, но чаще всего, человек может быть инфицирован повторно.
- После того, как человек перенес заболевание, повышается иммунность, и способность сопротивляемости болезнетворным микробам. А ещё наш организм может избавляться от убитых патогенных микроорганизмов и делать «генеральную уборку», обеспечивая себе стерильную защиту.
- Ещё какие выделяют виды иммунитета естественной формы? Здесь можно упомянуть и о пассивной защите, которая передается в антителах от матери ребёнку с помощью плаценты или во время грудного вскармливания. Но по длительности пассивный иммунитет не длителен, до полугода. Переоценить его трудно, так как давно доказано, что малыши вскормленные материнским молоком намного устойчивее к различного рода инфекционным поражениям в первые месяцы жизни. Идентификация инфекций и борьба с ними, является главной и основной работой иммунной системы, и если ребенок взял от матери хорошую защиту, ему гарантировано крепкое здоровье.
Искусственный иммунитет и его особенности
Защитные свойства организма человека, сформировавшиеся активностью собственных сил и вакцинации, носят название искусственного иммунитета или специфического. Он специально формируется, чтобы не застали врасплох инфекционные заболевания и для того, чтобы миновать осложнения во время тяжёлых недугов.
Специфический и неспецифический вид защитной системы как бы дополняют друг друга, усиливая эффект. Медики делят искусственную форму на два вида: пассивную и активную.
Иммунитет приобретенный в результате введения лечебной сыворотки, называется пассивным. Защитные средства специального назначения в виде интерферонов, иммуноглобулинов, сыворотки и других веществ, уже имеют в своем содержании антитела, способные противостоять патологическим нарушениям. Такая защита способна быть активной около месяца, затем антитела разрушаются и покидают организм путем выведения.
Активная форма, это вакцинации в виде интерферонов, интерлейкинов и других специальных препаратов. Под их воздействием организм начинает выработку защитных свойств, так как вакцина содержит уже мертвые или слабые микроорганизмы. Такой вид защиты может действовать до года и более.
Специфический иммунитет делится на клеточный и гуморальный. Что это означает и каковы действующие механизмы иммунитета?
Клеточный вид, это распознающие иммуноген Т – лимфоциты, которые способны размножаться и создавать подобные себе клоны. Затем они образуют Т – клетки и отторгают чужеродные микроорганизмы и ткани.
Гуморальный вид, это работа В – лимфоцитов, способных к распознанию антигенов. Нейтрализация бактерий и токсинов происходит за счет связывания антител и антигенов.
К неспецифическим факторам проявления иммунной защиты, которая начинает активироваться при первом контакте, относятся:
- Кожные покровы, как механизм самоочищения. Происходит это путем слущивания поверхностного слоя, и таким образом препятствуя попаданию вовнутрь инфекции.
- Слизистые всех органов, где они имеются: глаза, дыхательная система, ЖКТ и половые органы. В большинстве своём они не чувствительны к инфекционным атакам.
- Слюнные выделения. В состав слюны входит лизоцим, обладающий противомикробным свойством.
- Воспалительные процессы. Это защитная реакция организма на проникновение инфекционных вирусов.
- Клеточный ответ, называемый фагоцитозом. Специальные клетки фагоциты, способные поглощать и переваривать чужеродные микробы.
- Главная функция иммунитета, это распознание чужеродного вторжения в организм человека. Последующее уничтожение этих вредных объектов и их удаление. Поэтому в каждом из нас одновременно работают две защитные системы, две разновидности различные по механизму действия и своим возможностям. Неспецифическая система будет вдвойне действенна, если подключить к ней специфическую, которая по своему эффекту и силе превосходит первую.
Подводя итог, хочется сказать о самом главном и важном в отношении здоровья. Ваш неспецифический иммунитет должен поддерживаться закаливанием, жизненной активностью, правильным питанием и своевременными вакцинациями!
Видео по теме:
Иммунитет представляет собой систему биологических механизмов, направленных на сохранение постоянства внутренней среды организма, с помощью которых он распознает и уничтожает все генетически чужое, независимо от того проникает ли оно извне (микроб) или возникает в нем (мутировавшая клетка).
В инфекционной патологии иммунитет – это невосприимчивость макроорганизма к патогенным микробам и токсическим продуктам их жизнедеятельности.
На поверхности кожи и всех слизистых взрослого человека одномоментно находится 1014 – 1015 различных микробов нормальной и условно-патогенной флоры. Время от времени к ним присоединяются субинфицирующие дозы различных патогенов. Не допустить их проникновение во внутреннюю среду макроорганизма призвана эволюционно сформировавшаяся система клеточных и гуморальных факторов резистентности. Это первая линия защиты организма от микробов, представляющая собой совокупность преиммунных биологических реакций (см. раздел «Факторы резистентности»).
При дефектах и несостоятельности факторов резистентности в естественных условиях возникает инфекционный процесс, в ходе которого формируется вторая линия защиты организма – приобретенный иммунитет.
Приобретенным иммунитетом называют совокупность специфических факторов, которая формируется в процессе индивидуального развития организма и направлена против повторного контакта с тем же микробом или его продуктами. При этом наследственно полученные (факторы резистентности) и индивидуально приобретенные организмом защитные механизмы (факторы иммунитета) действуют сочетано.
Приобретенный иммунитет подразделяют на варианты:
Приобретенный естественный активный и приобретенный искусственный активный являются активно приобретенными формами иммунитета и создаются самим организмом человека. Приобретенный естественный активный иммунитет возникает после перенесенного заболевания, скрытой инфекции или многократного бытового инфицирования без возникновения заболевания. Часто его называют постинфекционным и в зависимости от полноты очищения организма от возбудителя подразделяют на стерильный и нестерильный.
Приобретенный искусственный активный иммунитет создается вакцинацией человека, т.е. искусственным введением в его организм веществ антигенной природы. Такую форму иммунитета называют поствакцинальной.
Продолжительность активно приобретенных форм иммунитета значительна. Приобретенный естественный активный может сохраняться годами, десятилетиями и даже в течение всей жизни (брюшной тиф, дифтерия, корь). Максимальная продолжительность приобретенного искусственного активного иммунитета – 10 лет, чаще 1-2 года.
Пассивно приобретенный иммунитет возникает естественно, когда антитела матери передаются с кровью плоду (I1, I2, I3, I4) и с молоком при грудном вскармливании (IgA секреторный). Такой иммунитет (плацентарный, материнский) обеспечивает невосприимчивость новорожденного на протяжении 6-7 месяцев к возбудителям некоторых инфекционных заболеваний (корь, дифтерия, скарлатина).
Приобретенный искусственный пассивный иммунитет создается введением выработанных другим организмом (животным – гетерологичных, человеком – гомологичных) специфических антител. Продолжительность невосприимчивости 2-3 недели.
Ни одна из форм приобретенного иммунитета не передается потомству. Его напряженность – относительная и, в большинстве случаев, он утрачивается в различные сроки.
Приобретенный противоинфекционный иммунитет объединяет два звена иммунного ответа макроорганизма: гуморальное и клеточное. Напряженность гуморального звена зависит от класса и уровня циркулирующих специфических антител, а клеточного – от функциональной активности макрофагов и различных субпопуляций Т-лимфоцитов. Как правило, в механизмах развития защиты против возбудителей инфекционных заболеваний принимают участие оба звена с преобладанием того или другого в разные фазы инфекционного заболевания.
В зависимости от объекта действия приобретенный противоинфекционный иммунитет подразделяют на антитоксический, антибактериальный, противовирусный, иммунитет к грибкам, простейшим. Однако деление это достаточно условное и имеет в настоящее время лишь дидактическое значение.
Наряду с приобретенным иммунитетом существует видовой иммунитет, представляющий собой генетически опосредованную невосприимчивость некоторых видов животных (и человека) к возбудителям болезней, поражающих другие виды. Так, люди не восприимчивы к вирусу чумы собак, чумы рогатого скота (клетки человека не имеют рецепторов к вирусу). Животные невосприимчивы к некоторым вирусам (ветряной оспы, гепатита А, гепатита В, кори), некоторым бактериям (гонококки, возбудители сифилиса). Крысы и мыши устойчивы к дифтерийному токсину, а кошки и собаки – к столбнячному.
Видовой иммунитет, как правило, обусловлен отсутствием на клетках рецепторов к патогену (вирус, токсины) или мембранных субстратов, соответствующих ферментам проникновения микроба (гонококк).
Существуют и внутривидовые (расовые, этнические) различия в восприимчивости к инфекционным болезням. У жителей некоторых районов Африки обнаружен ген, вызывающий в организме его носителей синтез аномального гемоглобина, так называемого серповидноклеточного гемоглобина, или гемоглобина S (Hb-S). Эритроциты, содержащие такой гемоглобин, принимают форму серпа. Люди, гетерозиготные по данному гену, устойчивы к малярии, вызываемой Plasmodium falciparum.
Негры более восприимчивы к возбудителю туберкулеза, чем белые.