Инструктивные и конструктивные теории иммунитета

Инструктивные и конструктивные теории иммунитета thumbnail

Теория иммунитета Мечникова — теория, согласно которой решающая роль в антибактериальном иммунитете принадлежит фагоцитозу.
Сначала И.И.Мечников как зоолог экспериментально изучал морских беспозвоночных фауны Черного моря в Одессе и обратил внимание на то, что определенные клетки (целомоциты) этих животных поглощают инородные субстанции (твердые частицы и бактерий), проникшие во внутреннюю среду. Затем он увидел аналогию между этим явлением и поглощением белыми клетками крови позвоночных животных микробных телец. Эти процессы наблюдали и до И.И.Мечникова другие микроскописты. Но только И.И.Мечников осознал, что это явление не есть процесс питания данной единичной клетки, а есть защитный процесс в интересах целого организма. И.И.Мечников первым рассматривал воспаление как защитное, а не разрушительное явление. Против теории И.И.Мечникова в начале XX в. были большинство патологов, так как они наблюдали фагоцитоз в очагах воспаления, т.е. в больных местах, и считали лейкоциты (гной) болезнетворными, а не защитными клетками. Более того, не­которые полагали, что фагоциты — разносчики бактерий по организму, ответственные за диссеминацию инфекций. Но идеи И.И.Мечникова устояли; ученый назвал действующие таким образом защитныеклетки » пожирающими клетками». Его мо­лодые французские коллеги предложили использовать гречес­кие корни того же значения. И.И.Мечников принял этот ва­риант, и появился термин «фагоцит».Эти работы и теория Мечникова чрезвычайно понравились Л. Пастеру, и он пригла­сил Илью Ильича работать в свой институт в Париже.

Клонально-Селекционная теория иммунитета.

теория Бернета — теория, согласно которой в организме возникают клоны клеток, иммунокомпетентных в отношении различных антигенов; антиген избирательно контактирует с соответствующим клоном, стимулируя выработку им антител.

Данная теория была разработана Франком Бёрнетом (1899—1985) для объяснения функционирования иммунной системы.

Иммунный ответ должен определять огромное число антигенов . Поэтому человеческий организм должен синтезировать сотни тысяч молекул антител с различными распознающими областями

Клонально-селекционная теория утверждает:

1. Антитела и лимфоциты с необходимой специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.

2. Лимфоциты, участвующие в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны.

В случае B-лимфоцитов рецепторами являются молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.

3. Каждый лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.

4. Лимфоциты, сенсибилизированные антигеном, проходят несколько стадий пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток .

Плазматические клетки будут синтезировать антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины , выделяемые другими клетками. Лимфоциты могут также сами начать выделять цитокины.

Благодаря этому механизму клональной селекции антитела могут накапливаться в достаточно высокой концентрации, чтобы эффективно бороться с инфекцией .

Подобный же механизм существует для селекции антиген-специфичных T-лимфоцитов .

Пролиферирующему клону необходимо время для образования достаточного количества клеток. Вот почему проходит обычно несколько дней после контакта с антигеном, прежде чем в сыворотке обнаруживаются антитела. Поскольку эти антитела образовались в результате антигенного воздействия, мы говорим о приобретенном иммунном ответе .

Интенсивность ответа, осуществляемого популяцией примированных лимфоцитов, возрастает, главным образом, за счет увеличения клеток, способных воспринимать антигенный стимул. При этом должна существовать комбинация механизмов, включающих хранение антигена, существование популяции лимфоцитов и постоянное поддерживание отдельных клонов клеток, что и приводит к способности иммунной системы к длительной памяти(приобретенного иммунитета).

Один из наиболее эффективных контролирующих механизмов заключается в том, что продукт реакции одновременно служит ее ингибитором. Именно этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител.

Теория иммунитета Эрлиха — одна из первых теорий антителообразования, согласно которой у клеток имеются антигенспецифические рецепторы, высвобождающиеся в качестве антител под действием антигена.
В статье Пауля Эрлиха противомикробные вещества крови автор назвал термином «антитело», так как бактерий в то время называли термином «korper» — микроско­пические тельца. Но П. Эрлиха «посетило» глубокое теорети­ческое прозрение. Несмотря на то, что факты того времени свидетельствовали, что в крови неконтактировавшего с кон­кретным микробом животного или человека не определяются антитела против данного микроба, П. Эрлих каким-то образом осознал, что и до контакта с конкретным микробом в организ­ме уже естьантитела в виде, который он назвал «боковыми цепями». Как мы теперь знаем, это именно так, и «боковые цепи» Эрлиха — это подробно изученные в наше время рецеп­торы лимфоцитов для антигенов.Позже этот же образ мыслей П. Эрлих «применил» к фармакологии: в своей теории химиотерапии он предполагал предсуществование в организме рецеп­торов для лекарственных веществ. В 1908 г. П. Эрлиху вручили Нобелевскую премию за гуморальную теорию иммунитета.

Пастер предложил теорию исчерпанной силы; согласно этой теории «невосприимчивость» представляет состояние, при котором организм человека (как питательная среда) не поддерживает развитие микробов. Однако автор быстро понял, что его теория не может объяснить ряд наблюдений. В частности, Пастер показал, что если заразить курицу сибирской язвой и держать её ноги в холодной воде, то у неё развивается заболевание (в обычных условиях куры невосприимчивы к сибирской язве). Развитие феномена обусловливало снижение температуры тела на 1-2 °С, то есть ни о каком исчерпывании питательной среды в организме речь идти не могла.

Читайте также:  Чем повысить иммунитет у маленьких детей



Источник

В самой сжатой форме все появившиеся со времен П. Эрлиха гипотетические построения, касающиеся феномена иммунологической специфичности, можно разбить на две группы: инструктивные и селективные.

Инструктивные теории рассматривали антиген в качестве пассивного материала — матрицы, на которой формируется антигенсвязующий участок антител. По этой теории все антитела имеют одну и ту же последовательность аминокислотных остатков. Различия касаются третичной структуры и возникают в процессе окончательного формирования молекулы антитела вокруг антигена. С иммунологических позиций они не объясняли, во-первых, почему количество антител в молярном отношении значительно больше количества проникшего в организм антигена, и, во-вторых, не отвечали на вопрос, за счет чего формируется иммунологическая память. Теории противоречат современным фактам иммунологии и молекулярной биологии и представляют лишь исторический интерес.

Более плодотворными оказались селективные теории вариабельности антител. В основе всех селективных теорий лежит представление о том, что специфичность антител предопределена, и антиген выступает лишь в качестве фактора отбора соответствующих по специфичности иммуноглобулинов. В 1955 г. вариант селективной теории выдвинул Н. Ерне. По его представлениям, в организме постоянно присутствуют антитела самой разнообразной специфичности. Антитело после взаимодействия с соответствующим антигеном поглощается фагоцитирующими мононуклеарами, что приводит к активной продукции этими клетками антител исходной специфичности.

Особое место в иммунологии занимает клонально-селекционная теория иммунитета М.Ф. Бернета (1959). Она гласит, что при дифференцировке лимфоцитов от стволовой кроветворной клетки и при параллельно идущем процессе мутационных изменений в генах, ответственных за синтез антител, возникают клоны, которые способны взаимодействовать с антигеном одной конкретной специфичности. В результате подобного взаимодействия формируется отобранный по специфичности клон, который либо секретирует антитела заданной специфичности, либо обеспечивает строго специфическую клеточную реакцию. Клонально-селекционный принцип организации иммунной системы, выдвинутый Бернетом, полностью подтвердился в настоящее время. Недостатком теории являются представления о том, что многообразие антител возникает только за счет мутационного процесса. Основной принцип селекции специфических клонов сохранен в теории зародышевой линии Л. Худа и соавт. (1971). Однако первопричину многообразия клонов авторы видят не в повышенной мутабельности иммуноглобулиновых генов, а в исходном зародышевом их предсуществовании. Весь набор V — генов, контролирующих вариабельную область иммуноглобулинов, представлен изначально в геноме и передается из поколения к поколению без изменений. В процессе развития В-клеток происходит рекомбинация иммуноглобулиновых генов, так что отдельно взятая созревающая В-клетка способна синтезировать иммуноглобулин одной специфичности. Такая моноспецифическая клетка становится источником клона В-клеток, продуцирующих определенный по специфичности иммуноглобулин.

Объединяющим моментом всех этих теоретических построений является убежденность в том, что антиген — лишь фактор селекции, но не участник формирования специфичности.

1. Терминологическое разнообразие антигенов. Свойства антигенов.

Читайте также:  Для поддержания иммунитета женщине

Антигены представляют собой чужеродные вещества или структуры, которые способны вызывать иммунный ответ.

Серьезное изучение антигена как индуктора иммунного ответа началось после работ Ландштейнера в 20-30-х годах. Теоретически любая молекула может быть антигенной, попав в организм, который воспринимает ее как чужеродную и дает на нее иммунный ответ. В этом определении скрыты две основные характеристики антигена: иммуногенность и антигенная специфичность. Иммуногенность — это свойство антигена вызывать иммунный ответ. Степень иммуногенности зависит от ряда факторов: чужеродность, молекулярный вес, химический состав, вид животного и его генетическая конституция, способ введения антигена, чувствительность к катаболическому разрушению, действие адъювантов.

Специфичность антигена — это способность антигена избирательно реагировать с антителами или сенсибилизированными лимфоцитами, которые появились в результате иммунизации. За специфичность антигена ответственны определенные участки его молекулы, называемые детерминантами (или эпитопами). Специфичность антигена определяется набором детерминант. Детерминанта — область молекулы антигена, к которой выработаны специфические антидетерминанты (активные центры антител). Специфичность выражается в том, насколько точно антигенная детерминанта «пригнана» к антиген — связующему центру (антидетерминанте). Специфичность взаимодействия антигена с антителом зависит от пространственной конфигурации детерминант.

Различают:

секвенциальную (англ. seguence — последовательность), представленную определенной аминокислотной последовательностью в произвольно свернутой молекуле белка;

конформационную, представленную определенными областями белков, расположенными на поверхности молекул.

2. Антигены HLA.

Главный комплекс гистосовместимости был открыт в связи с разработкой вопросов внутривидовой пересадки тканей. Комплекс расположен у человека на 6-й, а у мышей — на 17-й хромосоме и занимает значительный участок ДНК, включающий до 4х106 пар оснований, или около 50 генов. Основными особенностями комплекса являются его значительная полигенность — наличие нескольких неаллельных генов, белковые продукты которых сходны в структурном отношении и выполняют идентичные функции, а также полиморфизм — присутствие многих аллельных форм одного и того же гена. Все гены комплекса наследуются по кодоминантному типу.

Главный комплекс гистосовместимости как у мышей, так и у человека включает три группы генов:

  • 1. гены, контролирующие молекулы II класса (Н-2К, Н-2D и Н-2L — у мышей и HLA — А, -В, -С — у человека);
  • 2. гены, контролирующие молекулы II класса (б и в — цепи молекул А и Е — у мышей и DP, DQ, DR — учеловека); к этой же группе генов относятся LMP и ТАР, контролирующие соответствующие белки, которые участвуют в образовании комплекса антигенного пептида с молекулами МНС;
  • 3. гены III класса отвественны за синтез одного из компонентов системы комплемента, фактора некроза опухолей — б и в, ферментов, участвующих в синтезе гормонов.

Наиболее важными в иммунологическом смысле гликопротеинами, контролируемыми комплексом, являются антигены I и II классов.

Методами рентгеноструктурного анализа выяснена структура молекул I и II классов главного комплекса гистосовместимости. Молекула I класса состоит из тяжелой цепи, включающей три домена: б1, б2, и б3, и одной легкой цепи — в2 — микроглобулина. Связывание антигенного пептида молекулой I класса происходит в антигенсвязывающей щели, образованной б — спиральными участками б1- и б2 — доменов. Молекула II класса представляет собой гетеродимер, состоящий из двух нековалентно связанных цепей: б и в, каждая из которых включает два домена: б1, б2, и в1, в2, соответственно. Антигенсвязывающая область, как и у молекул I класса, образована б — спиральными участками. В построении этой области принимают участие б1 и в1 — цепи. Между молекулами I и II классов видно структурное сходство: однотипная пространственная организация, общее количество доменов, принцип построения антигенсвязывающей области.

HLA- антигены принимают участие в распознавании и устранении аномальных клеток цитотоксическими лимфоцитами.

3. Иммуноглобулины: структура, функции.

Антитела представляют собой глобулины, специфически реагирующие с антигеном, который определил их образование. С 1964 г. антитела принято называть иммуноглобулинами.

При анализе структуры и функции иммуноглобулинов следует различать два понятия: гетерогенность и вариабельность. Гетерогенность определяет свойства иммуноглобулинов, обусловленные постоянной частью молекулы, т.е. теми структурными особенностями, которые позволяют делить всю группу этих белков на классы, подклассы, аллотипы, и типы легких цепей. Гетерогенность подразумевает также различия в функциональной активности разных классов иммуноглобулинов за исключением их свойства специфического взаимодействия с антигеном. Вариабельность — это индивидуальная характеристика иммуноглобулинов, относящаяся к одному и тому же классу или подклассу. Она проявляется в специфической антигенсвязующей активности и обусловлена меняющейся от белка к белку последовательностью аминокислотных остатков в N — концевой части молекулы.

Читайте также:  Как проверить свой иммунитет анализы

У млекопитающих известно пять классов иммуноглобулинов: IgM, IgG, IgA, IgD, IgE, которые имеют общий план строения, но отличаются структурными особенностями тяжелых (Н) цепей, физическими, химическими и биологическими свойствами.

IgG — это антитела, содержащиеся в сыворотке в самой высокой концентрации (12, 0 г/л). Концентрация IgG в сыворотке достигает нормы к 7- летнему возрасту. Повышенная концентрация IgG наблюдается при инфекциях, болезнях печени, аутоиммунных заболеваниях. Пониженная концентрация IgG наблюдается у новорожденных, при замедленном созревании иммунной системы и недостаточности гуморального иммунитета. IgG — единственный иммуноглобулин, обладающий способностью проходить через плаценту, благодаря этому плод получает материнские антитела. Молекулы IgG свободно диффундируют из плазмы крови в тканевую жидкость.

IgM — средняя концентрация IgM в сыворотке составляет у женщин до 1, 1 г/л, у мужчин от 0, 9 г/л. Повышение IgM наблюдается при инфекциях у новорожденных, остром гепатите, снижается — при отдельных формах иммунологической недостаточности. Наибольшую активность проявляет в антибактериальном иммунитете и при некоторых аутоиммунных заболеваниях. IgM находится преимущественно в плазме крови и в лимфе. IgM не проходит через плаценту. Обнаружение у плода антител класса IgM указывает на внутриматочную инфекцию.

IgA — различают секреторный и сывороточный. Концентрация достигает в сыворотке в среднем 2 г/л. Содержание IgA в сыворотке достигает нормальных значений к 10 годам. Повышенное содержание IgA в сыворотке наблюдается при инфекциях у новорожденных, при респираторных и кишечных заболеваниях; пониженная концентрация — при иммунологической недостаточности и лимфоидных опухолях. IgA, содержащийся в секретах характеризуется наличием добавочного структурного компонента, который обозначается как секреторный компонент — SC.

Биологическая функция IgA заключается в местной защите слизистых оболочек от инфекций. Секреторный IgA может препятствовать адгезии бактерий к эпителиальным клеткам, затрудняя этим колонизацию слизистых оболочек бактериями. В отличие от сывороточного IgA концентрация секреторного IgA в слюне достигает значений, характерных для взрослого, уже через 6 — 8 недель после рождения.

IgD — был открыт как необычный миелоидный белок. Затем его обнаружили в сыворотке крови, в очень небольшой концентрации 30 мг/л. Биологическая функция IgD не ясна, предполагают, что он служит рецептором для В-лимфоцитов.

IgE — концентрация в сыворотке составляет 0, 25 мг/л. IgE идентичен антителам, ранее названными реагинами. Функциональная активность IgE проявляется в развитии аллергических реакций. Данный иммуноглобулин способен взаимодействовать с тучными клетками и базофилами посредством Fc- области и соответствующего рецептора на этих клетках. После связи IgE с антигеном (аллергеном) тучные клетки получают сигнал к секреции вазоактивных аминов и других фармакологически значимых соединений, что и приводит к развитию аллергической реакции.

4. Цитокины.

Для развития эффективного иммунного ответа необходимо участие целого ряда эффекторных и регуляторных клеток иммунной системы, клеток, участвующих в реакциях воспаления, гемопоэтических и других типов клеток. Взаимодействие между этими клетками осуществляется с помощью цитокинов. Цитокины — эндогенные низкомолекулярные белковые регуляторы, принимающие участие в наиболее эффективном проявлении иммунного ответа. Цитокины в основном играют регулирующую роль в межклеточных взаимодействиях, активируя или, ингибируя активность определенных клеток. Некоторым цитокинам свойственна прямая эффекторная функция. Цитокины секретируются разными типами клеток, в основном разными популяциями лейкоцитов, и действуют локально от клетки к клетки, соединяясь со специфическими высокоаффинными рецепторами. Термином «цитокины» объединяют разнообразные факторы роста, интерфероны, хемокины и интерлейкины. В настоящее время идентифицировано около 80 цитокинов. Однако предполагают, что их количество приближается к 1000.

Источник