Иммунитет и его главные функции
Иммунная система: органы, клетки и молекулы, обеспечивающие иммунитет.
Иммунитет обеспечивается иммунной системой организма, для которой характерен органно-циркуляторный принцип устройства.
Органы иммунной системы подразделяют на центральные (красный костный мозг и тимус) и периферические (селезёнка, регионарные лимфоузлы, лимфоидные фолликулы, лимфоидная ткань, ассоциированная с кожей, лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками). В центральных органах осуществляется лимфопоэз, то есть генерация лимфоидных клеток. В периферических органах иммунной системы происходит иммуногенез, то есть формирование антигенспецифических клонов лимфоцитов в рамках приобретённого иммунного ответа.
Органы иммунной системы и ткани, на территории которых осуществляются реакции иммунологического надзора связаны циркуляторным руслом – кровеносной системой и лимфатической системой. Клетки иммунной системы используют циркуляторное русло для миграции по тканям организма.
Клетки иммунной системы имеют мезенхимальное происхождение. Основные (специализированные) иммуноциты: все популяции лимфоцитов (Т-, В-, NK-лимфоциты), дендритные клетки. Вспомогательные (акцессорные) клетки:
• все популяции лейкоцитов (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты, макрофаги),
• эпителиальные клетки лимфоидных органов,
• эритроциты,
• тромбоциты,
• эндотелий сосудов.
Среди молекул иммунной системы выделяют мембраносвязанные и циркулирующие. В целом молекулы иммунной системы подразделяют на эффекторные (лизоцим, комплемент), иммунорегуляторные (цитокины), адгезивные, антигенраспознающие, антигенпрезентирующие. антигеннейтрализующие и т.д.
Органы, клетки и молекулы иммунной системы находятся в тесной связи, что позволяет координировать и кооперировать функции иммунитета.
Иммунитет, определение понятия. Основные функции иммунитета. Виды иммунитета.
В настоящее время чётко определённого понятия «иммунитет» не существует. Под иммунитетом обычно понимается способность организма противостоять чужеродному биологическому воздействию.
С древних времён известно, что иммунитет предохраняет организм от инфекционных болезней, являясь таким образом, защитным биологическим свойством живых многоклеточных организмов.
Поскольку инфекционные агенты организуют патогенное воздействие на многоклеточные организмы посредством фактором патогенности – структур и молекул микробной клетки, то под иммунитетом понимают способность организма к поддержанию антигенного гомеостаза, т.е. постоянства состава макромолекул организма. Эта важная особенность иммунитета определяется развитием реакций иммунитета, обусловленных разными механизмами. Но в любом случае все механизмы иммунитета инициируются после распознавания чужеродных антигенов.
В процессе развития иммунологии стало понятно, что реакции иммунитета развиваются не только в отношении инфекционных агентов, но и опухолевых клеток, а также, клеток организма, подвергшихся травме или иному воздействию. В силу этого понимания сформировалось следующее понятие иммунитета –
иммунитет – это совокупность механизмов, приводящих к сохранению биологической индивидуальности.
Таким образом, функциями иммунитета являются следующие: 1) распознавания антигена, 2) развитие эффекторного механизма нейтрализации антигена, 3) координирование и кооперация разных систем гомеостаза в ситуации чужеродного воздействия на внутреннюю среду организма.
Выделяют видовой и приобретённый (адаптивный) иммунитет. Видовой присущ всем особям данного вида организмов, а приобретённый вырабатывается каждым индивидом в течение жизни. Иммунитет бывает естественным (когда обеспечен естественный контакт с антигеном) и искусственным (обычно при медицинских процедурах – вакцинации, введении препаратов антител), а также активным (он формируется в рамках иммунного ответа) и пассивным (когда в организм привносятся готовые антитела).
4. Клетки иммунной системы: классификация, основные представители. Поверхностные маркеры иммунокомпетентных клеток. Популяции и субпопуляции лимфоцитов.
Клетки иммунной системы имеют мезенхимальное происхождение. Основные (специализированные) иммуноциты: все популяции лимфоцитов (Т-, В-, NK-лимфоциты), дендритные клетки. Вспомогательные (акцессорные) клетки:
• все популяции лейкоцитов (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты, макрофаги),
• эпителиальные клетки лимфоидных органов,
• эритроциты,
• тромбоциты,
• эндотелий сосудов.
Разные популяции клеток иммунной системы имеют различную локализацию в организме. Нейтрофилы, сформировавшись в костном мозге, выходят в кровоток и циркулируют в нём, в ткани переходят путём диапедеза (при необходимости). Эозинофилы и базофилы, также сформировавшись в костном мозге, выходят в кровоток (30 мин.) И расселяются по организму(подслизистый слой и другие ткани). Лимфоциты формируются в костном мозге (В-, NK-лимфоциты) и в тимусе (Т-лимфоциты), циркулируют преимущественно по лимфе. В крови – не более 0,5 – 1%. В основном лимфоциты локализованы в органах иммунной системы. Единичные лимфоциты представлены во всех тканях. Моноциты и макрофаги формируются в костном мозге, выходят в циркуляцию и расселяются по всем тканям: в печени – клетки Купфера, в лёгких – альвеолярные макрофаги, в брюшине – перитонеальные макрофаги, в нервной ткани – микроглия, в костной ткани–остеокласты,в коже – клетки Лангерганса и др.
Полинуклеарные лейкоциты (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы) имеют неправильной формы ядро, а в цитоплазме гранулы, которые состоят из биологически активных веществ. Специальными методами крашения гранулы этих клеток окрашиваются в разные цвета, что позволяет дифференцировку этих популяций лейкоцитов по морфологическим признакам.
Мононуклеарные лейкоциты (лимфоциты и моноциты) имеют бобовидное ядро и не имеют гранул в цитоплазме. Ядро у лимфоцитов занимает почти весь объём клетки. Субпопуляции лимфоцитов не имеют морфологических отличий. Для идентификации этих клеток используют определение мембранных маркёров: Т-лимфоциты (определяют механизмы клеточного иммунитета и регуляторные воздействия) детектируют по наличию CD3-маркёра, Т-хелперы — CD3 CD4, Т-цитотоксические лимфоциты — CD3 CD8, В-лимфоциты(определяют реакции гуморального иммунитета) – CD19, CD20, CD21, CD72, NK-лимфоциты (определяют контактный киллинг в рамках видового иммунитета) – CD56 и CD57.
5. Классификации и краткая характеристика видов иммунитета: отличия видового и приобретенного иммунитета.
Под иммунитетом понимают способность организма к поддержанию антигенного гомеостаза, т.е. постоянства состава макромолекул организма. Эта важная особенность иммунитета определяется развитием реакций иммунитета, обусловленных разными механизмами. Но в любом случае все механизмы иммунитета инициируются после распознавания чужеродных антигенов.
Иммунитет бывает естественным (когда обеспечен естественный контакт к антигеном) и искусственным (обычно при медицинских процедурах – вакцинации, введении препаратов антител), а также активным (он формируется в рамках иммунного ответа) и пассивным (когда в организм привносятся готовые антитела).
Выделяют видовой (врождённый) и приобретённый (адаптивный) иммунитет.
Видовой иммунитет характерен для всех особей внутри вида, имеет врождённый характер, антигеннеспецифичен, не формируется память о контакте с агентом, обладает высоким воспалительным потенциалом и низкой векторностью, подготавливает антиген для инициации приобретённого иммунного ответа.
Приобретённый иммунитет индивидуален, формируется всю жизнь, антигенспецифичен, он формирует иммунологическая память, обладает высокой векторностью. В эффекторных реакциях участвуют механизмы видового иммунитета.
Гуморальные факторы видового иммунитета: физиологическая роль, классификация в зависимости от выполняемых функций. Система комплемента как наиболее значимая эффекторная система видового иммунитета.
К гуморальным факторам видового иммунитета относятся лизоцим, бета-лизины, системы интерферонов (интерфероны 1 типа), С-реактивный белок, и также системы комплемента. Гуморальные факторы видового иммунитета осуществляют как эффекторные функции, так и другие, включая нейтрализацию чужеродных молекул, и контроль нуклеинового гомеостаза.
Система комплемента представляет собой многокомпонентную систему белков сыворотки крови. Компоненты комплемента дифференцируются на эффекторные (С1-С9, факторы В, D и пропердин) и регуляторные (ингибиторы и инактиваторы активированных субкомпонентов). Все компоненты комплемента синтезируются гепатоцитами и мононуклеарами (in situ).
Компоненты комплемента продуцируются в неактивной форме. Активация комплемента происходит каскадным путём, что подразумевает обретение ферментативной (протеолитической) активности одним компонентом в отношении другого компонента. Помимо ферментативного расщепления компонента на 2 субкомпонента с разной молекулярной массой (компонент с большей молекулярной массой является протеазой, продолжая каскад активации расщеплением следующего компонента, компонент с малой молекулярной массой биологически активен, это анафилатоксин, но он не участвует в продолжении каскада активации) есть и другие типы активации компонентов комплемента – полимеризация и изменение конформации молекулы.
Комплемент активируется 3 путями – классическим, альтернативным и лектиновым. Эти пути отличаются активирующими факторами и набором участвующих компонентов. Но все они заканчиваются формированием мембраноатакующего комплекса, который формирует в поверхностных оболочках или мембране отверстие, в силу чего клетка или микроб лизируются.
Активатором альтернативного пути является ЛПС грам-негативных бактерий и другие полисахариды. Этот путь имеет решающее значение в защите внутренней среды организма от грамотрицательной инфекции.
Активатором классического пути является комплекс антиген-антитело. Этот путь реален только после развития адаптивного иммунитета с появлением антигенспецифических антител.
Лектинный путь запускается лектинами, которые есть в большом количестве на ЦПМ опухоль-трансформированных клеток и клеток, поражённых вирусами.
Функциями системы комплемента являются лизис бактерий и других микробов, лизис вирус-поражённых клеток, клеток опухолей, растворение иммунных комплексов. Субкомпоненты комплемента – анафилатоксины усиливают воспаление, адгезию, фагоцитоз, хемотаксис, оказывают и другие виды иммунорегуляторного действия.
Клеточные факторы видового иммунитета. Эффекторные клетки, обеспечивающие видовой иммунитет. Морфофункциональные особенности нейтрофилов, эозинофилов, базофилов, тучных клеток, моноцитов и макрофагов.
К клеточным факторам видового иммунитета относятся специализированные клетки, осуществляющие деструктивное воздействие на чужеродные агенты. Эти клетки проявляют свои способности в рамках фагоцитоза и цитотоксических (киллинговых) реакций. К клеткам видового иммунитета причисляют нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, тучные клетки, моноциты и макрофаги. Разные популяции клеток иммунной системы имеют различную локализацию в организме. Нейтрофилы, сформировавшись в костном мозге, выходят в кровоток и циркулируют в нём, в ткани переходят путём диапедеза (при необходимости). Эозинофилы и базофилы, также сформировавшись в костном мозге, выходят в кровоток (30 мин.) И расселяются по организму(подслизистый слой и другие ткани). Лимфоциты формируются в костном мозге (В-, NK-лимфоциты) и в тимусе (Т-лимфоциты), циркулируют преимущественно по лимфе. В крови – не более 0,5 – 1%, в основном лимфоциты локализованы в органах иммунной системы. Единичные лимфоциты представлены во всех тканях. Моноциты и макрофаги формируются в костном мозге, выходят в циркуляцию и расселяются по всем тканям: в печени – клетки Купфера, в лёгких – альвеолярные макрофаги, в брюшине – перитонеальные макрофаги, в нервной ткани – микроглия, в костной ткани–остеокласты,в коже – клетки Лангерганса и др.
Полинуклеарные лейкоциты (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы) имеют неправильной формы ядро, а в цитоплазме гранулы, которые состоят из биологически активных веществ. Специальными методами крашения гранулы этих клеток окрашиваются в разные цвета, что позволяет дифференцировку этих популяций лейкоцитов по морфологическим признакам.
Мононуклеарные лейкоциты (лимфоциты и моноциты) имеют бобовидное ядро и не имеют гранул в цитоплазме. Ядро у лимфоцитов занимает почти весь объём клетки. Субпопуляции лимфоцитов не имеют морфологических отличий. Для идентификации этих клеток используют определение мембранных маркёров: Т-лимфоциты детектируют по наличию CD3-маркёра, Т-хелперы — CD3 CD4, Т-цитотоксические лимфоциты — CD3 CD8, В-лимфоциты – CD19, CD20, CD21, CD72, NK-лимфоциты – CD56 и CD57.
Как наш организм защищается от инфекции. Иммунитет – естественная защита от инфекций, виды иммунитета. Иммунная система
Еще в древнем Египте и Греции за больными чумой ухаживали люди, прежде переболевшие этой болезнью: опыт показывал, что они уже не подвержены заражению.
Люди интуитивно пытались обезопасить себя от инфекционных болезней. Несколько веков назад в Турции, на Ближнем Востоке, в Китае для профилактики оспы втирали в кожу и слизистые оболочки носа гной из подсохших оспенных гнойников. Люди надеялись, что, переболев каким-то инфекционным заболеванием в легкой форме, они приобретут устойчивость к действию возбудителей в последующем.
Так зарождалась иммунология – наука, изучающая реакции организма на нарушение постоянства его внутренней среды.
Нормальное состояние внутренней среды организма является залогом правильного функционирования клеток, не общающихся напрямую с внешним миром. А такие клетки образуют большинство наших внутренних органов. Внутреннюю среду составляют межклеточная (тканевая) жидкость, кровь и лимфа, а их состав и свойства во многом контролирует иммунная система.
Трудно найти человека, который не слышал бы слово “иммунитет”. Что же это такое?
Иммунитет (от латинского immunitas – освобождение, избавление) – защита организма от внешних и внутренних биологически активных агентов (антигенов), направленная на сохранение постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма. | ||
Другими словами, это невосприимчивость организма к инфекционным агентам и веществам, обладающим антигенными свойствами.
Антигены – общее название чужеродных для организма агентов и веществ. Ими могут быть продукты жизнедеятельности микроорганизмов – возбудителей различных заболеваний, ядовитые соединения растительного и животного происхождения, погибшие или переродившиеся клетки самого организма и другие вещества.
В жизни нас окружает бесчисленное множество невидимых простым глазом микроорганизмов, многие из которых очень опасны для организма. Поражает их воспроизводство. Одна бактерия в течение 1 ч порождает 8 себе подобных особей, через 2 ч их образуется уже 64, через 24 ч – 4772 триллиона. При размножении в течение 1 года получилась бы масса бактерий, равная массе Солнца. Но в природе все находится в равновесии и беспрепятственного увеличения числа микробов не происходит. Научился сопротивляться этим агрессорам и наш организм.
В нашем организме есть особые механизмы, препятствующие проникновению в него микробов и развитию инфекций. Так, слизистые оболочки выполняют роль барьера, через который проходят далеко не все микробы, а выделяемые кожным эпителием и слизистыми оболочками вещества понижают активность микробов или полностью их инактивируют. Одним из главных механизмов сопротивления является иммунная система.
Строение и состав иммунной системы. Иммунная система человека (рисунок 1.5.13) включает центральные органы – костный мозг и вилочковую железу (тимус) – и периферические – селезенку, лимфатические узлы, лимфоидную ткань. Эти органы вырабатывают несколько типов клеток, которые и осуществляют надзор за постоянством клеточного и антигенного состава внутренней среды.
Рисунок 1.5.13. Основные органы иммунной системы человека
Основные клетки иммунной системы – фагоциты и лимфоциты (В- и Т-лимфоциты). Они циркулируют по кровеносной и лимфатической системе, некоторые из них могут проникать в ткани. Все клетки иммунной системы имеют определенные функции и работают в сложном взаимодействии, которое обеспечивается выработкой специальных биологически активных веществ – цитокинов. Вы, наверное, слышали такие названия, как интерфероны, интерлейкины и тому подобные. Это так называемые цитокины, с помощью которых клетки иммунной системы могут обмениваться информацией и осуществлять координацию своих действий.
Фагоциты (в переводе на русский язык – “пожирающие”) бросаются на пришельцев, поглощая и разрушая микробы, ядовитые вещества и другие чужеродные для организма клетки и ткани. При этом погибают и сами фагоциты, высвобождая вещества (медиаторы), вызывающие местную воспалительную реакцию и привлекающие новые группы фагоцитов на борьбу с антигенами.
Впервые фагоциты – “подвижные клетки” открыл в 1882 году И.И. Мечников, когда проводил опыт, вводя в тело личинок морских звезд шип от розы. Он увидел, как занозу быстро окружают клетки и пытаются ее уничтожить.
Этот процесс был назван И.И. Мечниковым фагоцитозом, а клетки, осуществляющие эту функцию, – фагоцитами. Установлено, что один фагоцит может захватить 15-20 бактерий. Если он поглощает больше микробов, чем может их переварить, то клетка гибнет. Смесь погибших и живых фагоцитов и бактерий называется гноем.
Известно, что при многих заболеваниях повышается температура, возникает воспалительный процесс.
Воспаление – это защитная реакция организма против инфекций. | ||
Лимфоциты вырабатывают специфические белки (антитела) – иммуноглобулины, взаимодействующие с определенными антигенами и связывающие их. Антитела нейтрализуют активность ядов, микробов, делают их более доступными для фагоцитов.
Защитные реакции организма обеспечиваются клетками-фагоцитами, а также белками-антителами. | ||
Иммунная система “запоминает” те чужеродные вещества, с которыми она хоть раз встречалась и на которые реагировала. От этого зависит формирование невосприимчивости к “чужим” агентам, терпимости к собственным биологически активным веществам и повышенной чувствительности к аллергенам. Нормально функционирующая иммунная система не реагирует на внутренние факторы и, в то же время, отторгает чужеродные воздействия на организм. Она формирует иммунитет – противоинфекционный, трансплантационный, противоопухолевый. Иммунитет защищает организм от инфекционных болезней, освобождает его от погибших, переродившихся и ставших чужеродными клеток. Иммунные реакции являются причиной отторжения пересаженных органов и тканей. При врожденных или приобретенных дефектах иммунной системы возникают заболевания – иммунодефицитные, аутоиммунные или аллергические, вызванные повышенной чувствительностью организма к аллергенам.
Виды иммунитета. Различают естественный и искусственный иммунитет (смотри рисунок 1.5.14).
Рисунок 1.5.14. Виды иммунитета
Человек уже с рождения невосприимчив ко многим болезням. Такой иммунитет называют врожденным. Например, люди не болеют чумой животных, потому что у них в крови уже содержатся готовые антитела. Врожденный иммунитет передается по наследству от родителей. Организм получает антитела от матери через плаценту или с материнским молоком. Поэтому часто у детей, находящихся на искусственном вскармливании, ослаблен иммунитет. Они больше подвержены инфекционным заболеваниям и чаще страдают от диабета. Врожденный иммунитет сохраняется всю жизнь, но он может быть преодолен, если дозы заражающего агента увеличатся или ослабеют защитные функции организма.
В некоторых случаях иммунитет возникает после перенесенных заболеваний. Это приобретенный иммунитет. Переболев один раз, люди приобретают невосприимчивость к возбудителю. Такой иммунитет может сохраняться десятки лет. Например, после кори остается пожизненный иммунитет. Но при других инфекциях, например при гриппе, ангине, иммунитет сохраняется относительно недолго, и человек может перенести эти заболевания несколько раз в течение жизни. Врожденный и приобретенный иммунитет называют естественным.
Инфекционный иммунитет всегда конкретен или, другими словами, специфичен. Он направлен только против определенного возбудителя и не распространяется на прочих.
Существует также искусственный иммунитет, который возникает в результате введения в организм готовых антител. Это происходит, когда заболевшему человеку вводят сыворотку крови переболевших людей или животных, а также при введении ослабленных микробов – вакцины. В этом случае организм активно участвует в выработке собственных антител, и такой иммунитет остается на длительное время. Об этом подробнее будет сказано в главе 3.10.