Иммунитет и механизм первичного иммунного ответа
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.
В
зависимости от характера контакта с
антигеном (а точнее – наличием в организме
клеток иммунологической памяти, несущих
рецептор к причинному антигену) различают
первичный и вторичный иммунный ответ
(Рис. 39.3-1).
Рис.
Рис. 39.3-1. Общая схема гуморального и
клеточного иммунного ответа на Т-зависимые
и Т-независимые антигены
А.
Первичный
иммунный ответ развивается
после первого контекта с антигеном. Для
него характерны следующие особенности.
– Наличие
латентного периода (2-3 дня после первого
контакта с антигеном). Это связано с
отсутствием лимфоцитов памяти. Все
клоны лимфоцитов находятся в фазе покоя
G0.
При поступлении в организм антигена
вначале синтезируются IgM
(антитела выявляются через 2-3 суток), а
затем – IgG
(пик приходится на 10-14 сутки, причем эти
антитела могут сохранятся в низком
титре в течение всей жизни). Отмечается
также небольшое увеличение уровней
IgA,
IgE
и IgD.
Образуются комплексы антиген-антитело.
– Уже
с третьих суток появляются иммунные
Т-лимфоциты.
– Первичный
иммунный ответ затихает через 2-3 недели
после стимуляции антигеном.
– Появляются
лимфоциты памяти и может долго
поддерживаться следовой уровень IgG.
Б.
Вторичный
иммунный ответ развиваетсяпосле
повторного контакта с тем же антигеном
и имеет следующие особенности.
– В
организме уже имеются долгоживущие
клоны антигенспецифических Т- и
В-лимфоцитов памяти, ответственных за
«память» об антигене и способных к
рециркуляции, они находятся не в покое,
а в фазе G1.
– Стимуляция
синтеза антител и иммунных Т-лимфоцитов
наступает через 1-3 дня.
– Т-клетки
памяти быстро превращаются в эффекторные.
– Количество
антител сразу резко увеличивается,
причем синтезируются иммуноглобулины
высокой специфичности – IgG.
– Чем
больше контактов с антигенами имело
место в данном организме, тем выше будет
концентрация и специфичность (аффинность)
антител.
39.4. Кооперативный механизм действия и регуляции иммунной системы
Кооперативные
механизм действия и регуляции иммунной
системы осуществляется на двух уровнях.
А. Внутри
иммунной системы
кооперация и регуляция осуществляется
посредством межклеточных взаимоотношений
иммуноцитов и «нанятых» иммунной
системой клеток, в том числе с помощью
цитокинов.
Б.
Межсистемная
кооперация и регуляция иммунной системы
осуществляется на уровне организма с
вовлечением центральной нервной и
эндокринной систем (Рис. 39.4-1), алгоритм
которой впервые предложил П.Ф.Здродовский
(гипоталамоадреналовая
теория иммунитета Здродовского).
О вовлечении системы иммунитета в
месистемную кооперацию на организменном
уровне свидетельствуют следующие факты.
Рис.
39.4-1. Функциональная связь иммунной,
эндокринной и нервной систем
13Г. Тестовые вопросы по теме занятия
В ходе
иммунного ответа антигенпрезентирующая
клетка представляет антиген:
-нулевому
(наивному) Т-хелперу
Т-хелперу
первого типа
Т-хелперу
второго типа
Т-киллеру
Т-супрессору
Восприняв
сигнал от антигенпрезентирующей клетки,
нулевой (наивный) Т-хелпер додифференцируется
в:
Т-хелпер
первого типа
-Т-хелпер
второго типа
Т-киллер
Т-супрессор
Т-эффектор
ГЗТ
Синтез
каких цитокинов характерен для Т-хелпера
второго типа:
интерлейкин-2
-интерлейкин-4
-интерлейкин-5
-интерлейкин-6
Сигнал
активации В-лимфоцитов:
интерлейкин-2
-интерлейкин-4
интерлейкин-5
интерлейкин-6
Сигнал
пролиферации активированных В-лимфоцитов:
интерлейкин-2
интерлейкин-4
-интерлейкин-5
интерлейкин-6
Сигнал
дифференциации пролиферированных
В-лимфоцитов в плазматические клетки:
интерлейкин-2
интерлейкин-4
интерлейкин-5
-интерлейкин-6
Клетки,
синтезирующие антитела:
Т-хелпер
Т-супрессор
Т-киллер
Т-эффектор
ГЗТ
В-лимфоцит
-плазмоцит
Охарактеризуйте
плазмоцит:
содержит
BCR
содержит
МНС-II
-синтезирует
антитела
-короткоживущая
клетка
Распознавание
и презентация Т-независимого антигена
проводится:
макрофагом
дендритной
клеткой
-В-лимфоцитом
Т-лимфоцитом
В ходе
иммунного ответа на Т-независимый
антиген:
синтезируются
только IgG
-синтезируются
только IgМ
сначала
синтезируются IgМ
с последующим переключением на IgG
образуются
клетки иммунологической памяти
-процессы
процессинга и презентации антигена
происходят в самом В-лимфоците
В ходе
иммунного ответа на Т-зависимый антиген:
синтезируются
только IgG
синтезируются
только IgМ
-сначала
синтезируются IgМ
с последующим переключением на IgG
-образуются
клетки иммунологической памяти
процессы
процессинга и презентации антигена
происходят в самом В-лимфоците
Какой
механизм эффекторного действия антител
преобладает в ходе иммунного ответа
против гельминтов:
нейтрализация
опсонизация
активация
комплемента
-антителозависимая
клеточная цитотоксичность
К какой
фракции сывороточных глобулинов
относятся иммуноглобулины (антитела):
альфа-глобулины
бета-глобулины
-гамма-глобулины
На
сколько классов классифицируются
иммуноглобулины:
четыре
-пять
шесть
семь
иммуноглобулины
не классифицируются на классы
Какие
классы иммуноглобулинов содержат
подклассы:
-IgG
-IgА
IgM
IgD
IgE
Какой
класс иммуноглобулинов содержит четыре
подкласса:
-IgG
IgА
IgM
IgD
IgE
Какой
класс иммуноглобулинов содержит два
подкласса:
IgG
-IgА
IgM
IgD
IgE
Дополнительная
полипептидная цепь в молекуле
иммуноглобулинов, соединяющая мономеры
иммуноглобулинов в единую полимерную
молекулу:
-J-белок
(полипептидная цепь)
S-белок
(полипептидная цепь)
М-белок
(полипептидная цепь)
Белок
(дополнительная полипептидная цепь),
который защищает IgAs
от ферментативного расщепления в
секретах слизистых оболочек:
J-белок
(полипептидная цепь)
-S-белок
(полипептидная цепь)
М-белок
(полипептидная цепь)
Белок
(дополнительная полипептидная цепь),
который фиксирует рецепторный
иммуноглобулин – в составе BCR
– на мембране В-лимфоцита:
J-белок
(полипептидная цепь)
S-белок
(полипептидная цепь)
-М-белок
(полипептидная цепь)
Одновалентные
иммуноглобулины:
IgG
IgА
IgM
IgD
-IgE
IgAs
Двухвалентные
иммуноглобулины:
-IgG
-IgА
IgM
-IgD
IgE
IgAs
Четырёхвалентные
иммуноглобулины:
IgG
IgА
IgM
IgD
IgE
-IgAs
Десятивалентные
иммуноглобулины:
IgG
IgА
-IgM
IgD
IgE
IgAs
Какой
иммуноглобулин проникает через
плацентарный барьер:
-IgG
IgА
IgM
IgD
IgE
IgAs
Основная
функция – осуществление эффекторного
звена вторичного иммунного ответа:
-IgG
IgА
IgM
IgD
IgE
IgAs
Основная
функция – обеспечение местного иммунитета
слизистых оболочек:
IgG
IgА
IgM
IgD
IgE
-IgAs
Иммуноглобулин
первичного иммунного ответа:
IgG
IgА
-IgM
IgD
IgE
IgAs
Формирует
Ag-распознающий
рецептор зрелых В-лимфоцитов:
IgG
IgА
IgM
-IgD
IgE
IgAs
Иммуноглобулин
анафилактической реакции:
IgG
IgА
IgM
IgD
-IgE
IgAs
Мономеры:
-IgG
-IgА
IgM
-IgD
-IgE
IgAs
Пентамер:
IgG
IgА
-IgM
IgD
IgE
IgAs
Димер:
IgG
IgА
IgM
IgD
IgE
-IgAs
Полные
антитела:
-IgG
-IgА
-IgM
-IgD
IgE
-IgAs
Неполные
антитела:
IgG
IgА
IgM
IgD
-IgE
IgAs
Вызывают
видимые двухкомпонентные серологические
реакции:
-IgG
-IgА
-IgM
-IgD
IgE
-IgAs
Не
вызывают видимых реакций агглютинации
и преципитации:
IgG
IgА
IgM
IgD
-IgE
IgAs
Блокирующие
антитела:
IgG
IgА
IgM
IgD
-IgE
IgAs
Прочность
связи конкретной пары паратоп/эпитоп:
-аффинность
авидность
Прочность
связи молекулы антитела в целом с
молекулой антигена в целом:
аффинность
-авидность
Наибольшей
аффинностью обладают:
IgG
IgА
IgM
IgD
IgE
IgAs
-моноклональные
антитела
Наибольшей
авидностью обладают:
IgG
IgА
-IgM
IgD
IgE
IgAs
моноклональные
антитела
Антитела,
продуцируемые одним клоном плазмоцитов:
-моноклональные
антитела
нормальные
антитела
неполные
антитела
блокирующие
антитела
Антитела,
продуцируемые гибридомами:
-моноклональные
антитела
нормальные
антитела
неполные
антитела
блокирующие
антитела
Для
выявления иммуноглобулинов какого
класса используется реакция Кумбса:
IgG
IgА
IgM
IgD
-IgE
IgAs
моноклональных
антител
иммуноглобулинов
любого класса
Этим
термином обозначают антитела, которые
не только связывают антиген, но и могут
катализировать некоторые биохимические
реакции:
-абзимы
реагины
гибридомы
неполные
антитела
полные
антитела
Первая
фаза антителообразования:
-латентная
логарифмическая
стационарная
фаза
снижения
Вторая
фаза антителообразования:
латентная
-логарифмическая
стационарная
фаза
снижения
Третья
фаза антителообразования:
латентная
логарифмическая
-стационарная
фаза
снижения
Четвёртая
фаза антителообразования:
латентная
логарифмическая
стационарная
-фаза
снижения
Индуктивная
фаза антителообразования:
-латентная
логарифмическая
стационарная
фаза
снижения
Длительность
латентной фазы антителообразования
при первичном иммунном ответе:
-около
5 суток
примерно
сутки
примерно
10 дней
примерно
20 дней
месяцы
до
полугода
годы
Длительность
латентной фазы антителообразования
при вторичном иммунном ответе:
около
5 суток
-примерно
сутки
примерно
10 дней
примерно
20 дней
месяцы
до
полугода
годы
Длительность
логарифмической фазы антителообразования
при первичном иммунном ответе:
около
5 суток
примерно
сутки
-примерно
10 дней
примерно
20 дней
месяцы
до
полугода
годы
Длительность
логарифмической фазы антителообразования
при вторичном иммунном ответе:
-около
5 суток
примерно
сутки
примерно
10 дней
примерно
20 дней
месяцы
до
полугода
годы
Длительность
стационарной фазы антителообразования
при первичном иммунном ответе:
около
5 суток
примерно
сутки
примерно
10 дней
-примерно
20 дней
месяцы
до
полугода
годы
Длительность
стационарной фазы антителообразования
при вторичном иммунном ответе:
около
5 суток
примерно
сутки
примерно
10 дней
примерно
20 дней
-месяцы
до
полугода
годы
Длительность
фазы снижения антителообразования при
первичном иммунном ответе:
около
5 суток
примерно
сутки
примерно
10 дней
примерно
20 дней
месяцы
-до
полугода
годы
Длительность
фазы снижения антителообразования при
вторичном иммунном ответе:
около
5 суток
примерно
сутки
примерно
10 дней
примерно
20 дней
месяцы
до
полугода
-годы
В какую
из фаз антителообразования происходит
презентация антигена, активация,
пролиферация и дифференциация
соответствующих клонов иммунокомпетентных
клеток, синтез сначала IgM
с последующим переключением на синтез
IgG
(при вторичном иммунном ответе – сразу
синтезируется IgG):
-латентная
логарифмическая
стационарная
фаза
снижения
В какую
из фаз антителообразования происходит
нарастание титра синтезируемых антител
(при вторичном иммунном ответе – более
интенсивное и до более высоких титров):
латентная
-логарифмическая
стационарная
фаза
снижения
В какую
из фаз антителообразования достигается
максимальный уровень специфических
антител:
латентная
логарифмическая
-стационарная
фаза
снижения
В какую
из фаз антителообразования происходит
постепенное снижение титра специфических
антител:
латентная
логарифмическая
стационарная
-фаза
снижения
Диагностические
сыворотки (например, для реакции
агглютинации на стекле):
-кроличьи
бычьи
человеческие
лошадиные
крысиные
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #