Этапы формирования иммунитета человека
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.
Где и как формируется специфический иммунитет. Кто отвечает в организме за уничтожение опухолевых клеток. Условия снижения и подъема иммунитета в организме. Опубликовано на веб-портале imbf.org
Сейчас очень модно говорить об иммунитете человека. Пишутся различные статьи, книги по этому вопросу. Одни предлагают чудодейственные диеты по повышению иммунитета, другие рекламируют различные пищевые добавки, якобы повышающие Ваш иммунитет, третьи пытаются ввести в Ваш организм стволовые клетки, якобы повышающие Ваш иммунитет и делающие Вас более здоровыми и молодыми. Информация на рядового читателя сыплется как из рога изобилия о чудодейственных способах повышения его иммунитета. Однако вся эта информация в большинстве случаев используется различными шарлатанами и проходимцами, пытающимися на Вашем незнании этого вопроса, заработать побольше денег. Поэтому мы впервые с научной точки зрения в этой книге рассматриваем вопросы, связанные с функционированием Вашей иммунной системы. Чтобы Вам было ясно и понятно.
Что такое иммунитет и из чего он состоит
Иммунная система человека — это система защиты организма от любых антигенов против которых вырабатываются различные антитела. В качестве антигенов иммунная система человека может распознавать как посторонние микроорганизмы, токсические вещества и чужеродные предметы, тела, включения, так и белковые блоки, клетки собственного организма, которые имеют отличающуюся систему рецепции от сформированной в организме в данный момент. Прежде всего, иммунная система человека защищает его от многих микроорганизмов, которые населяют нашу планету. Так в одной капле воды может содержаться до десятков миллионов микроорганизмов и убить их всех невозможно. Многие микроорганизмы полезны для человека и с их помощью человек научился получать разнообразные продукты питания — хлеб, квас, пиво, вино, кисломолочные продукты, йогурты, сыр, творог и многие, многие другие продукты. Но имеются и болезнетворные микроорганизмы, которые при снижении защитных функций организма могут приводить к тем или иным заболеваниям. Убивать все микроорганизмы на всякий случай нельзя. Тогда мы останемся без многих традиционных продуктов и все равно не защитим организм от инфекций. Поэтому необходимо всегда иметь надежную собственную иммунную систему защиты организма от вредных микроорганизмов, а не надеяться на антибиотики. Из чего же она состоит наша система защиты. Иммунная система человека состоит из неспецифического (врожденного, переданного генетическим путем) и специфического иммунитета (сформированного в период его жизни). На неспецифический иммунитет приходится 60-65% от всего иммунного статуса организма, а соответственно на специфический иммунитет приходится лишь 35-40%. В свою очередь неспецифический и специфический иммунитет в организме человека формируется клеточными компонентами и растворимыми компонентами.
Когда и как формируется неспецифический иммунитет
Неспецифический иммунитет формируется в организме человека с внутриутробного развития. Так на 2 месяце беременности уже можно обнаружить первые фагоциты — гранулоциты, а моноциты появляются на 4 месяце. Эти фагоциты формируется из стволовых клеток, которые синтезируются в костном мозге, а затем эти клетки, попадают в селезенку, где с целью их активирования к ним добавляется углеводный блок системы рецепции «свой-чужой». После рождения ребенка и далее он поддерживается за счет работы клеток селезенки, где формируются растворимые компоненты неспецифического иммунитета. Таким образом, в селезенке осуществляется постоянный синтез клеточных и неклеточных компонентов неспецифического иммунитета.
Главными клеточными компонентами неспецифического иммунитета являются фагоциты. Основными растворимыми компонентами неспецифического иммунитета являются система комплемента, цитокины, интерлейкины и другие гликопротеиновые комплексы. Соответственно каждый из этих компонентов имеет белковую структуру, но основными соединениями, ответственными за систему рецепции типа «свой-чужой» являются углеводы. Поэтому все компоненты неспецифического иммунитета являются сложнокомпонентными системама типа гликопротеин, а не чистыми белками, как иногда можно прочитать в популярной литературе. Неспецифический иммунитет обуславливает однотипные простые реакции организма на любые чужеродные антигены. При этом фагоциты не являются специфическими клеточными компонентами к тем или иным антигенам. Они работают против всех антигенов по одному «сценарию». Основная функция фагоцитов — это захватывать и переваривать проникающие извне в организм микроорганизмы.
К фагоцитам относятся нейтрофилы и моноциты, которые присутствуют в крови человека, и также макрофаги, которые содержатся в тканях организма. Макрофаги широко распространены в организме и занимают стратегические положения, располагаясь между паренхимой того или иного органа и клетками, находящимися на поверхности кровеносных сосудов и полостей. Таковыми, например, являются альвеолярные макрофаги, содержащиеся в легких, купферовы клетки присутствующие в печени, синовинальные клетки, заполняющие суставные полости и другие. Главными растворимыми компонентами системы врожденного иммунитета, которые содержатся в крови, являются система комплемента, цитокины, белки острой фазы.
Система комплемента состоит из группы сывороточных глобулинов, которые, взаимодействуя в определенной последовательности, разрушают стенки клеток как самого организма, так и клетки микроорганизмов, проникших в тело человека. Одновременно система комплемента активизирует специфический иммунитет человека. Система комплемента способна разрушит неправильно построенные клетки эритроцитов, опухолевых клеток. Наиболее активным из этих глобулинов является С3 реактивный белок. Его очень часто определяют у больных. Активизация системы комплемента осуществляется также за счет иммуноглобулина IgA, либо моно- или полисахаридов (в том числе инулина).
Кто отвечает в организме за уничтожение опухолевых клеток
Именно неспецифический иммунитет ответственен по контролю за формированием и уничтожением раковых (опухолевых) клеток. Поэтому создание различных вакцин против рака — это элементарная биохимическая безграмотность и профанация, поскольку никакая вакцина не способна формировать неспецифический иммунитет, а наоборот — она формирует только специфический иммунитет. Точно также и при СПИДе, но об этом мы поговорим в другом разделе.
Где и как формируется специфический иммунитет
Специфический иммунитет формируется также из стволовых клеток, но они попадают в тимус, где осуществляется их специфическая активизация к тем или иным микроорганизмам. Тимус начинает формироваться на 2 месяце беременности, а на 4 месяце он начинает принимать участие в иммунном ответе. Тимус расположен около горла, куда попадает вдыхаемый воздух вместе с чужеродными микроорганизмами. В этом специфическом органе происходит наработка специфического иммунитета. Как известно, удаление тимуса сразу же после рождения, приводит к:
1. Снижению скорости роста и развития;
2. Появлению симптомов атрофии, изнурения с последующим летальным исходом через несколько месяцев;
3. уменьшению количества лимфоидных клеток в крови и лимфатических узлах;
4. Неспособность организма к ответным иммунологическим реакциям.
Удаление же тимуса во взрослом организме обычно не приводит к таким последствиям. Поэтому именно от нормальной работы тимуса и зависит формирование специфического иммунитета. Именно в тимусе, представляющий собой мешок (микробосборник), накапливаются различные микроорганизмы, попадающие через рот. Против данных микроорганизмов в тимусе начинают нарабатываться соответствующие специфические антитела. Антитела, нарабатываемые в тимусе, затем разносятся по всему организму в виде клеток-убийц, эффекторных, супрессорных и запоминающих клеток и они могут накапливаться в лимфоидной ткани и лимфоидных узлах, расположенные по всему организму. Эти клетки и неклеточные (растворимые) компоненты специфически уничтожают только тех микроорганизмов, против которых они сформированы. Чем больше различных микроорганизмов попадает в тимус, тем против большего количества нарабатываются соответствующие специфические антитела.
Поэтому с детских лет ребенок должен жить не в стерильных условиях, а в естественных, с большим разнообразием микроорганизмов. Специфический иммунитет нарабатывается в течение достаточно длительного времени с момента рождения человека. При этом размеры тимуса в детские годы увеличены, а уже после 12 лет размеры тимуса постепенно уменьшаются, а у взрослого он с трудом обнаруживается, поскольку во вдыхаемом воздухе встречается все меньше и меньше чужеродных микроорганизмов, против которых могут нарабатываться специфические антитела. Таким образом, тимус в детские годы является тем органом, где осуществляется постоянная вакцинация организма против все новых и новых микроорганизмов, попадающих в организм ребенка.
Какую роль играют вакцины в формировании специфического иммунитета
В последнее столетие человечество все реже встречается с такими вирусами как чума, холера, корь и т.п. Однако эти микроорганизмы являются очень опасными для организма человека. Поэтому уже в детском возрасте вводят в организм почти каждого человека антигены, иммитирующие воздействие подобного микроорганизма (в виде вакцины) с тем, чтобы организм наработал соответствующие антитела. При попадании подобных микроорганизмов в организм человека, в котором уже сформировались соответствующие специфические антитела, против них начинает быстро работать специфический иммунитет и человек быстро выздоравливает.
Какую структуру имеет специфический иммунитет
Клеточными носителями специфического иммунитета служат лимфоциты, а растворимыми — иммуноглобулины. И лимфоциты, и иммуноглобулины являются гликопротеинами, то есть сложными соединениями, состоящими из углеводной и белковой части молекулы. Соотношение углеводной и белковой частей у иммуноглобулинов различно. В Ig M углеводная часть составляет 11,8%, в Ig E — 10,7%, в Ig A — 7,5% и в Ig G только 2,9%. В иммуноглобулине D углеводная часть практически отсутствует. Лимфоциты также имеют углеводную часть, представленную галактозой, маннозой, фукозой и N-ацетилглюкозамином. Таким образом, специфический иммунитет человека формируется в течение жизни за счет постоянного синтеза гликопротеинов. Так как период полураспада иммуноглобулинов составляет всего 2,5 — 23 суток, то для постоянного синтеза иммуноглобулинов в организме человека необходимо поступление с пищей различных аминокислот и сахаров. В табл. 4 представлены данные о периодах полураспада основных иммуноглобулинов, а также потребности организма человека в фукозе и маннозе для строительства нормальных иммуноглобулинов.
Условия снижения и подъема иммунитета в организме
Снижение специфического иммунитета происходит из-за отсутствия в крови таких сахаров, как манноза, фукоза, поскольку основные аминокислоты, необходимые для синтеза белковой части иммуноглобулинов и лимфоцитов присутствуют в достаточном количестве в крови у человека при высокобелковом питании. Проблем с белковым питанием в настоящее время в цивилизованных странах не имеется, в том числе и в России по данным Института Питания АМН РФ. А вот дефицит углеводов на 50 и более % в разных регионах России и у разных групп населения широко распространен. Вот почему во многих странах широко рекламируются и пропагандируются различные углеводные диеты, раздельное питание и вегетарианство. Однако, не зная истинной причины иммунных заболеваний и большой роли в этом бифидобактерий толстого кишечника, наблюдают незначительное повышение иммунной защиты организма. Человек, перешедший на вегетарианское питание, начинает меньше болеть простудными заболеваниями, гриппом. Иммунная система человека также снижается при длительном приеме антибиотиков. Антибиотики, подавляя развитие микроорганизмов, а не вирусов, в организме, приводят к нарушению синтеза белков в клетках печени. Это приводит при длительном приеме антибиотиков к развитию раковых заболеваний.
Одновременно антибиотики убивают и полезные микроорганизмы, живущие в толстом кишечнике человека, в том числе и бифидофлору. Длительный прием антибиотиков приводит к развитию дисбактериоза у человека и нарушению функционирования желудочно-кишечного тракта человека. Поэтому в настоящее время прием антибиотиков квалифицированные специалисты строго ограничивают и применяют их только в тех случаях, когда решается вопрос жизни и смерти больного и без антибиотика нельзя обойтись. Высококвалифицированный специалист должен подобрать Вам такой антибиотик, который бы оказывал наименьшее воздействие на Ваш организм. После курса приема антибиотика Вы должны восстановить микрофлору и работу желудочно-кишечного тракта за счет приема бифидумбактерина из расчета 1 — 5 доз в неделю. Однако при восстановлении иммунной системы организма возникает много сложностей, до которых еще ученые не подошли, но с которыми мы встретились при восстановлении иммунной защиты организма.
Строительство нормальных иммуноглобулинов в теле человека приводит к ускорению восстановительных процессов в организме, что при неправильном регулировании может привести к повышению температуры тела. Повышенная температура тела без насморка и симптомов гриппа указывает на то, что происходит быстрое разрушение неправильно построенных клеток нормально функционирующими иммуноглобулинами. Возникают аутоиммунные процессы во многих органах, особенно там, где нарушения синтеза клеток происходили наиболее часто. Температура тела на уровне 36,7 — 37,30 С, как правило, указывает именно на протекании таких процессов. Поэтому в этом случае необходимо либо снижать количество вводимых минорных сахаров и снижать количество вновь синтезированных нормальных иммуноглобулинов, либо включать дополнительную систему неспецифического иммунитета, прежде всего систему комплемента при ограничении приема минорных сахаров.
Если и это не помогает, то есть в организме накопилось слишком много нормально синтезированных иммуноглобулинов при большом количестве неправильно построенных клеток, то тогда необходимо применять блокирование иммунной системы за счет введения антибиотиков. Воспалительные процессы, возникающие при восстановлении иммунной системы, часто протекают весной и осенью. И это вполне объяснимо. Зимой человек длительное время принимает белковую и жиросодержащую пищу, и когда ранней весной он начинает употреблять в пищу свежую зелень, овощи, то увеличение поступления различных сахаров в кровь приводит к синтезу нормальных иммуноглобулинов, которые сразу начинают устранять все те клетки, которые были неправильно построены за зиму.
Начинаются острые воспалительные заболевания либо обостряются хронические воспаления. Практически то же самое бывает и осенью (август, сентябрь), когда человек потребляет поспевшие к этому времени яблоки, груши, виноград, помидоры, сливы и многие другие плоды, ягоды и овощи. Обильное поступление различных сахаров приводит к резкому повышению синтеза нормальных иммуноглобулинов и у человека развиваются воспалительные заболевания. Что же делать в этой ситуации?
Необходимо все время принимать углеводистую пищу, а не от случая к случаю. Тогда в Вашем организме всегда будут строиться только нормальные клетки, а иммунная система будет уничтожать не свои анормально построенные клетки, а только чужие, прорвавшиеся в Ваш организм. И у Вас никогда не будет проблем с простудными и длительными воспалительными заболеваниями.