Иммунитет и его принципы
Как устроен иммунитет: Объясняем по пунктам
Наш организм непрерывно меняется, но при этом очень «любит» постоянство и может нормально работать только при определенных параметрах своей внутренней среды. Например, нормальная температура тела колеблется между 36 и 37 градусами по Цельсию. Вспомните последнюю простуду и то, как плохо вы себя чувствовали, стоило температуре подняться всего на полградуса. Такая же ситуация и с другими показателями: артериальным давлением, рН крови, уровнем кислорода и глюкозы в крови и другими. Постоянство значений этих параметров называется гомеостазом, а поддержкой его стабильного уровня занимаются практически все органы и системы организма: сердце и сосуды поддерживают постоянное артериальное давление, легкие — уровень кислорода в крови, печень — уровень глюкозы и так далее.
Иммунная же система отвечает за генетический гомеостаз. Она помогает поддерживать постоянство генетического состава организма. То есть ее задача — уничтожать не только все чужеродные организмы и продукты их жизнедеятельности, проникающие извне (бактерии, вирусы, грибки, токсины и прочее), но также и клетки собственного организма, если «что-то пошло не так» и, например, они превратились в злокачественную опухоль, то есть стали генетически чужеродными.
Как клетки иммунной системы уничтожают «врагов»?
Чтобы разобраться с этим, сначала нужно понять, как иммунная система устроена и какие бывают виды иммунитета.
Иммунитет бывает врожденным (он же неспецифический) и приобретенным (он же адаптивный, или специфический). Врожденный иммунитет одинаков у всех людей и идентичным образом реагирует на любых «врагов». Реакция начинается немедленно после проникновения микроба в организм и не формирует иммунологическую память. То есть, если такой же микроб проникнет в организм снова, система неспецифического иммунитета его «не узнает» и будет реагировать «как обычно». Неспецифический иммунитет очень важен — он первым сигнализирует об опасности и немедленно начинает давать отпор проникшим микробам.
Однако эти реакции не могут защитить организм от серьезных инфекций, поэтому после неспецифического иммунитета в дело вступает приобретенный иммунитет. Здесь уже реакция организма индивидуальна для каждого «врага», поэтому «арсенал» специфического иммунитета у разных людей различается и зависит от того, с какими инфекциями человек сталкивался в жизни и какие прививки делал.
Специфическому иммунитету нужно время, чтобы изучить проникшую в организм инфекцию, поэтому реакции при первом контакте с инфекцией развиваются медленнее, зато работают гораздо эффективнее. Но самое главное, что, один раз уничтожив микроба, иммунная система «запоминает» его и в следующий раз при столкновении с таким же реагирует гораздо быстрее, часто уничтожая его еще до появления первых симптомов заболевания. Именно так работают прививки: когда в организм вводят ослабленных или убитых микробов, которые уже не могут вызвать заболевание, у иммунной системы есть время изучить их и запомнить, сформировать иммунологическую память. Поэтому, когда человек после вакцинации сталкивается с реальной инфекцией, иммунная система уже полностью готова дать отпор, и заболевание не начинается вообще или протекает гораздо легче.
Кто отвечает за работу различных видов иммунитета?
- Костный мозг. Это центральный орган иммуногенеза. В костном мозге образуются все клетки, участвующие в иммунных реакциях.
- Тимус (вилочковая железа). В тимусе происходит дозревание некоторых иммунных клеток (Т-лимфоцитов) после того, как они образовались в костном мозге.
- Селезенка. В селезенке также дозревают иммунные клетки (B-лимфоциты), кроме того, в ней активно происходит процесс фагоцитоза — когда специальные клетки иммунной системы ловят и переваривают проникших в организм микробов, фрагменты собственных погибших клеток и так далее.
- Лимфатические узлы. По своему строению они напоминают губку, через которую постоянно фильтруется лимфа. В порах этой губки есть очень много иммунных клеток, которые также ловят и переваривают микробов, проникших в организм. Кроме того, в лимфатических узлах находятся клетки памяти — это специальные клетки иммунной системы, которые хранят информацию о микробах, уже проникавших в организм ранее.
Таким образом, органы иммунной системы обеспечивают образование, созревание и место для жизни иммунных клеток. В нашем организме есть много их видов, вот основные из них.
- Т-лимфоциты. Названы так, потому что после образования в костном мозге дозревают в вилочковой железе — тимусе. Разные подвиды Т-лимфоцитов отвечают за разные функции. Например, Т-киллеры могут убивать зараженные вирусами клетки, чтобы остановить развитие инфекции, Т-хелперы помогают иммунной системе распознавать конкретные виды микробов, а Т-супрессоры регулируют силу и продолжительность иммунной реакции.
- B-лимфоциты. Название их происходит от Bursa fabricii (сумка Фабрициуса) — особого органа у птиц, в котором впервые обнаружили эти клетки. В-лимфоциты умеют синтезировать антитела (иммуноглобулины). Это специальные белки, которые «прилипают» к микробам и вызывают их гибель. Также антитела могут нейтрализовывать некоторые токсины.
- Натуральные киллеры. Эти клетки находят и убивают раковые клетки и клетки, пораженные вирусами.
- Нейтрофилы и макрофаги умеют ловить и переваривать микробов — осуществлять фагоцитоз. Кроме того, макрофаги выполняют важнейшую роль в процессе презентации антигена, когда макрофаг знакомит другие клетки иммунной системы с кусочками переваренного микроба, что позволяет организму лучше бороться с инфекцией.
- Эозинофилы защищают наш организм от паразитов — обеспечивают антигельминтный иммунитет.
- Базофилы — выполняют главным образом сигнальную функцию, выделяя большое количество сигнальных веществ (цитокинов) и привлекая этим другие иммунные клетки в очаг воспаления.
Как клетки иммунной системы отличают «своих» от «чужих» и понимают, с кем нужно бороться?
В этом им помогает главный комплекс гистосовместимости первого типа (MHC-I). Это группа белков, которая располагается на поверхности каждой клетки нашего организма и уникальна для каждого человека. Это своего рода «паспорт» клетки, который позволяет иммунной системе понимать, что перед ней «свои». Если с клеткой организма происходит что-то нехорошее, например, она поражается вирусом или перерождается в опухолевую клетку, то конфигурация MHC-I меняется или же он исчезает вовсе. Натуральные киллеры и Т-киллеры умеют распознавать MHC-I рецептор, и как только они находят клетку с измененным или отсутствующим MHC-I, они ее убивают. Так работает клеточный иммунитет.
Но у нас есть еще один вид иммунитета — гуморальный. Основными защитниками в этом случае являются антитела — специальные белки, синтезируемые B-лимфоцитами, которые связываются с чужеродными объектами (антигенами), будь то бактерия, вирусная частица или токсин, и нейтрализуют их. Для каждого вида антигена наш организм умеет синтезировать специальные, подходящие именно для этого антигена антитела. Молекулу каждого антитела, также их называют иммуноглобулинами, можно условно разделить на две части: Fc-участок, который одинаков у всех иммуноглобулинов, и Fab-участок, который уникален для каждого вида антител. Именно с помощью Fab-участка антитело «прилипает» к антигену, поэтому строение этого участка молекулы зависит от строения антигена.
Как наша иммунная система понимает устройство антигена и подбирает подходящее для него антитело?
Рассмотрим этот процесс на примере развития бактериальной инфекции. Например, вы поцарапали палец. При повреждении кожи в рану чаще всего попадают бактерии. При повреждении любой ткани организма сразу же запускается воспалительная реакция. Поврежденные клетки выделяют большое количество разных веществ — цитокинов, к которым очень чувствительны нейтрофилы и макрофаги. Реагируя на цитокины, они проникают через стенки капилляров, «приплывают» к месту повреждения и начинают поглощать и переваривать попавших в рану бактерий — так запускается неспецифический иммунитет, но до синтеза антител дело пока еще не дошло.
Расправляясь с бактериями, макрофаги выводят на свою поверхность разные их кусочки, чтобы познакомить Т-хелперов и B-лимфоцитов со строением этих бактерий. Этот процесс называется презентацией антигена. Т-хелпер и B-лимфоцит изучают кусочки переваренной бактерии и подбирают соответствующую структуру антитела так, чтобы потом оно хорошо «прилипало» к таким же бактериям. Так запускается специфический гуморальный иммунитет. Это довольно длительный процесс, поэтому при первом контакте с инфекцией организму может понадобиться до двух недель, чтобы подобрать структуру и начать синтезировать нужные антитела.
После этого успешно справившийся с задачей B-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает в большом количестве синтезировать антитела. Они поступают в кровь, разносятся по всему организму и связываются со всеми проникшими бактериями, вызывая их гибель. Кроме того, бактерии с прилипшими антителами гораздо быстрее поглощаются макрофагами, что также способствует уничтожению инфекции.
Есть ли еще какие-то механизмы?
Специфический иммунитет не был бы столь эффективен, если бы каждый раз при встрече с инфекцией организм в течение двух недель синтезировал необходимое антитело. Но здесь нас выручает другой механизм: часть активированных Т-хелпером В-лимфоцитов превращается в так называемые клетки памяти. Эти клетки не синтезируют антитела, но несут в себе информацию о структуре проникшей в организм бактерии. Клетки памяти мигрируют в лимфатические узлы и могут сохраняться там десятилетиями. При повторной встрече с этим же видом бактерий благодаря клеткам памяти организм намного быстрее начинает синтезировать нужные антитела и иммунный ответ запускается раньше.
Таким образом, наша иммунная система имеет целый арсенал различных клеток, органов и механизмов, чтобы отличать клетки собственного организма от генетически чужеродных объектов, уничтожая последние и выполняя свою главную функцию — поддержание генетического гомеостаза.
Основные принципы поддержания иммунной системы
Иммунитет (лат. immunitas) — невосприимчивость, сопротивляемость организма к инфекционным агентам и чужеродным веществам, вызывающим деструкцию его клеток и тканей.
Иммунитет характеризуется изменением функциональной активности преимущественно иммуноцитов с целью поддержания гомеостаза внутренней среды.
Основные механизмы:
Неспецифический иммунитет (80%):
- Избирательно проницаемые барьеры с дополнительными механизмами защиты (HCI желудка, лизоцим, ферментной системы и тд.).
- Система мононуклеарных фагоцитов.
- Прочие механизмы.
Специфический иммунитет – иммунный ответ на строго определенный антиген (20%).
- Пожизненная резистентность в отношении ряда возбудителей.
- Вакцинация.
- Аллергия.
Самая большая группа неспецифических механизмов — избирательно проницаемые барьеры.
Наш организм — отдельная от остальной окружающей среды система. Пока мы отделены от этой среды какой-то границей, она и есть наши барьеры.
Барьеры – это такая система, которая должна выступать, с одной стороны, границей, а с другой стороны, иметь возможность какой-то проницаемости в отношении к тем или иным веществам, которые контактируют с этим барьером для того, чтобы производить обмен веществ между внешней и внутренней средой.
Если мы имеем границу и возможность обмениваться с внешней средой. Мы являемся живыми существами, поскольку у нас есть и обмен, и барьер. До тех пор, пока у нас есть состоятельность этого барьера, у нас будет полноценно и эффективно работать иммунная система. Почему это так важно?
Большая часть наших иммуннорезистентных тканей технически и анатомически располагаются за пределами барьера. У нас есть лимфоидная ткань, которая, по сути, являет собой периферические органы иммунной системы.
У нас есть центральные органы иммунной системы и периферические.
Центральные органы иммунной системы у взрослого человека – это красный костный мозг, у ребенка и подростка – так называемая вилочковая железа. Вилочковая железа — структура, располагающаяся позади грудины, где формируются первичные клетки иммунной системы, которые являются новобранцами. Они пока мало что умеют, они уже «солдаты», не умеющие хорошо функционировать в отношении тех или иных возбудителей. Они пока еще «не отдрессированы», не обучены. Из органов центральной нервной системы (в основном из костного мозга) они попадают в периферические органы иммунной системы, то есть в реальный контакт с возможными антигенами. Антигены – это генетически нам чужеродные вещества.
Почти 70% лимфоидных органов, имеющиеся у нас в виде одиночных или групповых фолликулов, располагаются за пределами кишечного барьера. Остальные 30% распределены по организму крайне неравномерно. Чуть менее половины из оставшихся будут располагаться в пределах глоточного кольца Пирогова.
Это лимфоидные органы, находящиеся в носоглотке: глоточные миндалины, аденоиды, подъязычная миндалина и так далее. Это система, занимающаяся в основном контролем всего того, что мы только что съели, выпили или чем вдохнули. Информация о составе воздуха, воды и еды в дальнейшем будет передаваться этими органами в другие органы иммунной системы, то есть это своего рода ворота. Часть лимфоидных органов у нас находится в составе регионарных лимфоузлов. Их задача — использовать иммунную систему для анализа и обезвреживания лимфы, которая протекает из органов, где есть лимфатические капилляры, фильтруя их через эти лимфоузлы.
Фильтрация – не самая главная задача лимфоузла. Одна из его основных задач – физический контакт клеток иммунной системы и компонентов лимфы.
В случае, если в лимфе появляются те или иные возбудители, задача лимфатического узла — «словить» эти компоненты и фактически не пустить их дальше. Как правило, это удается. В этот момент времени лимфоузел может естественно увеличиваться в размерах. Это нормальное явление. В этой ситуации количество клеток, которое пребывает в лимфоузел, нарастает. Таким образом, размеры увеличиваются, возникает отечность. Со временем, когда инцидент исчерпан, лимфоузел постепенно будет возвращаться в прежние размеры. Этот процесс, который контролирует, например, лимфоузел носоглотки является хроническим, длительным, то со временем такой лимфоузел подвергается дополнительному поствоспалительному рубцеванию и, как правило, может на всю жизнь остаться чуть большего размера, чем обычно.
Барьерная среда
Все физиологические процессы, которые являются здоровыми процессами по работе желудочно-кишечного тракта, в определенном смысле являются и механизмом иммунитета.
И нормальная концентрация соляной кислоты, и полноценная работа ферментных систем, использование фермента лизоцима, который подавляет жизнедеятельность неустойчивых к этому ферменту бактерий, находящихся в слизистой желудка, полноценное желчеотделение, например, то есть работа печени и так далее. Все эти факторы являются частью здоровой работы желудочно-кишечного тракта с одной стороны, но, с другой стороны, эти же факторы являются частью работы системы иммунитета. Любая, например, непереваренная пища при патологии желудка, кишечника или поджелудочной железы — это вещество, которое потенциально может пройти за пределы кишечного барьера и создать условия для возникновения аллергического заболевания (например, пищевой аллергии).
Полноценная работа барьерных систем уже сама по себе является крайне важной. Более 80% всех механизмов иммунитета – это барьеры. Если мы этого не понимаем, то это очень опасная тенденция. Мы тогда не будем понимать, почему иммунная система работает неадекватно, будем пытаться её стимулировать. Стимулирование угнетённой иммунной системы может создать условия для развития тяжёлых аутоиммунных или аллергических заболеваний.
Ещё одна группа неспецифических механизмов лежит в пласте работы клеток мононуклеарных фагоцитов или макрофагов. Это клетки также имеют свое происхождение из красного костного мозга изначально, но часть этих клеток из других систем, например, кожа. Они называются клетки Лангерганса, печени, они называются клетки Купфера, специфические клетки, которые находятся в составе лимфоидных органов, это все макрофаги.
Макрофаги – это вещества, способные поглощать достаточно крупные частицы из клетки. Они не просто поглощают эти вещества, а умеют анализировать состав поглощенных веществ, записывать этот состав и предоставлять информацию в дальнейшем другим клеткам иммунной системы, которые уже будут реализованы в рамках клеточного или жидкостного иммунитета.
Логика работы макрофагов включает несколько шагов.
Он должен определить: «свой» — «чужой». У любого макрофага есть очень большой спектр на мембране так называемых рецепторов, которые должны подойти к этому веществу и должен понять, что это. Если он (макрофаг) понимает, что это такое, то может его просто съесть. Раз уже есть такой рецептор, значит и организм уже с этим веществом контактировал. Скорее всего вся остальная иммунная система уже знает, что это вещество уже известно в природе, и никаких задач у макрофага, кроме как уничтожить это вещество, нету. В случае, если это наше вещество, то он его не трогает, если не наше — поглощает.
Второй шаг: если не моё, то что это такое? И дальше если он уже поглотил, то должен сравнить со своим рецепторным аппаратом.
Третий шаг: если я не знаю, что это такое, то его надо проанализировать. Он его частично переваривает и в рамках переваривания анализирует код этого вещества. После того, как проанализировал код этого вещества, он передаёт этот код дальше специфическому иммунитету. Вот такая задача. Таким образом, организм уже знает, что конкретно в него попало.
Если речь идет о микробной атаке, то в этом случае весть этот процесс от попадания вещества или возбудителя в организм до реализации яркой клинической картины, называется инкубационным.
Если макрофаг знает вещество, то процесс анализа практически исключается. За счёт этого исключения иммунная система может реагировать на возбудителя намного быстрее. Это фактически лишает большей части микроорганизмов времени на размножение и реализацию явно выраженного заболевания. Организм реагирует быстрее чем возбудитель и защищает наш иммунитет.
Гуморальный и клеточный иммунитет
В рамках клеточного иммунитета есть t-лимфоциты, которые способны самостоятельно уничтожать тех или иных возбудителей. Клетка сама по себе реализует эффект. Есть ещё b-клетки. Эти клетки при получении информации об определенных типах возбудителей начинают производить антитела.
Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) — вид белковых соединений плазмы крови, синтезирующихся плазматическими клетками в организме человека и других теплокровных животных в ответ на попадание в него чужеродных или потенциально опасных веществ.
Антителом является специальная белковая молекула, которая, с одной стороны, имеет «хвостик» (он, к примеру, одинаков у всех иммуноглобулинов определенного типа) и активный центр. Вторая часть этой молекулы строго специфична к определенному объекту.
Современный человек в большинстве случаев имеет не слабый иммунитет как таковой, а иммунитет, который работает с резкими перегрузками.
Нам не нужно стимулировать иммунитет. Наша задача заключается в том, чтобы наш иммунитет работал в рамках наших физиологических возможностей. Понятно, что они у каждого будут несколько отличаться. Понятно, что в одних и тех же условиях два здоровых человека могут по-разному отреагировать на те или иные факторы внешней среды. Если они оба здоровы, и даже если один из них заболеет, то он достаточно быстро выздоровеет. Вопрос в другом. Большинство современных людей при нормальных природных возможностях работы системы имеют очень низкую активность иммунной системы из-за её перегрузки или недокормленности.
Специфический иммунитет – это ситуация, когда иммунная система имеет возможность оценивать как чужеродное вещество или возбудители (например, иммунная система видит, если вирус гриппа, то только определенного типа, если он с ним только что проконтактировал, если проникнет другой тип вируса, то он уже автоматически его не видит).
При вакцинации, если производитель не угадал ваш тип вируса, в отношении которого организм пытались прививать, то смысла в этом не будет. А угадать практически невозможно.
Классический пример специфического иммунитета – это пожизненная резистентность в отношении детских возбудителей некоторых заболеваний у детей, которые перенесли явно или неявно детское заболевание (инфекцию).
Важно, чтобы этот возбудитель прошел через естественные барьеры. То есть все системы специфически и неспецифически на него среагировали, и ребенок после этого отработал этого возбудителя, сделал в отношении него пожизненно иммунитет, и, таким образом, получил специфический иммунитет к этому.
Пожизненная резистентность возможна только при естественном попадании возбудителя через барьер. При попадании неестественным способом – парентеральным, например, в результате вакцинации, самое большое время на реализацию этого механизма – максимум 10 лет. В современных условиях намного меньше, если вообще формируется.
Аллергическая реакция – это также работа специфического иммунитета, когда иммунитет запоминает определенное вещество в отношении которого он будет реагировать таким «хитрым», аллергическим способом.
Рекомендации к.м.н., врача-нутрициолога, врача-психотерапевта Антилевского Вячеслава Владимировича.
Полную запись материала по теме «Основные принципы поддержки иммунной системы» можно прослушать ниже: