Какой компонент в крови отвечает за иммунитет
Состав крови
Кровеносная, она же сердечно-сосудистая система обеспечивает циркуляцию крови и лимфы в организме человека. Среди всех органов тела только поверхность глаз может получать кислород непосредственно из воздуха. Все остальные органы и ткани, даже кожа, получают кислород с током крови.
Кровь относится к соединительной ткани, клетки в ней занимают гораздо меньший объем, чем межклеточное вещество. Кровь состоит из жидкости с растворенными веществами (плазмы) и форменных элементов: лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов. Плазма крови образует внутреннюю среду организма: жидкость из крови «выдавливается» в ткани и становится тканевой жидкостью, избыток тканевой жидкости попадает в лимфатические сосуды, становясь лимфой. Лимфа в итоге попадает в кровоток, возвращая жидкость в кровь.
Плазма крови содержит 0,9% хлорида натрия (поваренная соль), поэтому для внутривенных вливаний используют водный 0,9% раствор NaCl («физиологический», или изотонический раствор). Другие соли и органические вещества в сумме занимают около 9% массы плазмы. Большую роль играют белки плазмы, особенно альбумины.
Для поддержания постоянной кислотности в плазме присутствуют буферные системы. Водородный показатель крови человека (pH) в среднем равен 7,4. При его смещении в кислотную или основную сторону происходят химические реакции в буферных системах, которые уравновешивают изменения кислотности.
Поддерживать постоянство внутренней среды (гемостаз) необходимо для нормальной жизни клеток. Клеточная мембрана проницаема для молекул воды, поэтому если снаружи концентрация раствора повышается (гипертонический раствор), вода стремится выйти из клетки по закону осморегуляции. Клетка при этом скукоживается, становится неправильной формы, многие ее органеллы перестают правильно работать.
Если же концентрация соли в окружающем растворе слишком мала (гипотонический раствор), вода стремится внутри клетки, чтобы «разбавить» ее содержимое. В этом случае клетки разбухают, мембрана может не выдержать и лопнуть. Таким образом, изменение солености крови может привести к необратимым изменениям в организме.
Клетки составляют около 45% объема крови. Выделяют «белую» кровь – лейкоциты и «красную» кровь – эритроциты. Эритроциты имеют небольшой размер и двояковогнутую дисковидную форму. Такая форма дает большую площадь поверхности при минимальном объеме, что повышает эффективность газообмена. Эритроциты человека не имеют ядра, они теряют его в процессе созревания.
Эритроциты
В 1 мл крови содержится 4-6 млн эритроцитов. Их главная функция – перенос кислорода, за это отвечает крупный белок – гемоглобин. Одна молекула гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей (глобина) и железосодержащих групп (гема). Каждая молекула гемоглобина может перенести четыре молекулы кислорода, причем способность связывать и отдавать кислород зависит от условий среды: в более щелочной среде (легких) гемоглобин лучше связывает кислород, в то время как в более кислой среде (тканях), он лучше отдает его.
Механизм действия гемоглобина
Помимо кислорода с гемоглобином могут связываться другие газы, самым опасным из которых является угарный (СО). Он образуется при неполном сгорании органики в условиях нехватки кислорода и не имеет цвета и запаха. Сродство гемоглобина к угарному газу гораздо выше, чем к кислороду, поэтому, однажды связавшись с гемоглобином, угарный газ будет еще долго циркулировать в крови. При этом свободных сайтов связывания кислорода станет меньше и ткани начнут страдать от его нехватки. Тяжелое отравление угарным газом требует немедленной специализированной помощи.
Клетки крови
Лейкоциты
Лейкоциты являются основой клеточного иммунитета, это сферические клетки с достаточно крупным ядром. 1 мл крови содержит 4-11 тысяч лейкоцитов. Из всех клеток организма они наиболее уязвимы к действию радиации.
В зависимости от свойств лейкоциты делятся на несколько типов: содержащие гранулы, или гранулоциты (эозинофилы, нейтрофилы, базофилы) и не содержащие – агранулоциты.
Тромбоциты
Также кровь содержит тромбоциты, которые представляют собой отшнуровавшиеся куски гигантской клетки. Сами тромбоциты клетками не являются, они выглядят как мелкие пластинки неправильной формы и содержат только цитоплазму с гранулами. В гранулах находятся ферменты свертывающей системы, которые активируются при повреждении сосуда: образуется сгусток крови (тромб), который закупоривает поврежденный участок. 1 мл крови содержит 200-500 тысяч тромбоцитов.
Начало всем форменным элементам крови дают стволовые клетки красного костного мозга. Клетки крови постоянно обновляются, но у разных типов клеток обновление происходит с разной периодичностью. Эритроциты могут циркулировать 120-130 суток, в то время как лейкоциты и тромбоциты обычно живут не дольше 5-7 суток.
Иммунитет
Иммунная система защищает организм от воздействия бактерий, вирусов, грибов и паразитов, вредных веществ. В случае сбоя в работе иммунитета могут возникать аутоиммунные заболевания, в организме человека есть несколько механизмов, чтобы их предотвратить.
Органы, участвующие в формировании иммунитета
Основными органами иммунной системы являются селезенка, тимус (вилочковая железа) и костный мозг, где появляются и начинают созревать иммунные клетки. Клетки иммунитета циркулируют с кровью, располагаются в лимфоузлах и тканях, особенно много их в местах контакта с внешней средой (кожа, ЖКТ, дыхательные пути). Некоторые органы защищены от иммунного ответа барьерами, они называются иммунологически привилегированными органами. Это мозг, камеры глаза, семенники, плацента и плод и т.д. При травмах иммунологически привилегированных органов, когда нарушается целостность барьера, могут возникнуть аутоиммунные реакции.
Макрофаги
Другие клетки неспецифического иммунитета, которые первыми отвечают на воздействие, – макрофаги. Это крупные клетки, которые способны к активному передвижению и фагоцитозу, они пожирают бактерии и инородные тела. Самостоятельно распознавать чужеродные белки макрофаги не способны, их действие не избирательно. «Ориентируют» макрофагов на уничтожение конкретных клеток антитела.
Макрофаг, фагоцитирующий бактерии.
Другими клетками иммунитета являются нейтрофилы и эозинофилы. Они, как и макрофаги, являются фагоцитами (то есть способны к фагоцитозу). Кроме того, в их цитоплазме есть гранулы с едкими веществами, которые высвобождаются при активации клетки. Запускается каскад химических реакций, в ходе которых образуются активные формы кислорода, это называется кислородным взрывом. Нейтрофилы и эозинофилы, а также окружающие здоровые клетки тоже погибают в результате кислородного взрыва, их остатки фагоцитируют макрофаги. Эозинофилы играют основную роль в развитии аллергий.
Нейтрофил, эозинофил, базофил
Фагоциты способны к направленному движению (хемотаксису), их можно обнаружить во многих тканях и органах, даже на поверхности кожи. Благодаря их постоянной активности большая часть атакующих агентов не вызывает инфекции, то есть системного ответа организма. Инфекция возникает в том случае, если иммунитет ослаблен (переутомление, переохлаждение, голодание и т.д.) или если инфекционный агент не был вовремя распознан фагоцитами.
Различают два вида иммунитета: клеточный и гуморальный. Гуморальный иммунитет – это система комплемента и циркулирующие с плазмой крупные молекулы – антитела. Белки системы комплемента «помечают» чужеродные агенты, вызывая направленное движение клеток иммунитета. Также система комплемента может формировать поры в мембране бактерий, что будет вести к их разрушению.
Антитела
Каждое антитело имеет на конце вариабельные домены (участки), комплементарные к чужеродному белку и специфические для конкретного возбудителя. Они прикрепляются к комплементарным участкам белков, «помечая» их для других клеток иммунного ответа, например, для фагоцитов. Также антитела могут слипаться между собой, что вызывает агглютинацию возбудителя. Особенно эффективны антитела против бактерий.
На рисунке изображены молекулы антител. Каждая состоит из двух пар цепей, синим цветом нарисованы тяжелые цепи, коричневым – легкие.
Клеточный иммунитет состоит из Т и В-лимофцитов. Т-лимофоциты могут быть двух видов: Т-хелперы и Т-киллеры. Т-киллеры клетки-убийцы, они запускают процессы апоптоза, то есть запрограммированной гибели клеток, их самоуничтожения. Это необходимо, если клетки организма заражены вирусами или бактериями или если при делении в геноме появились мутации (то есть Т-киллеры борются также с раковыми клетками).
В-лимфоциты синтезируют антитела и таким образом управляют гуморальным иммунитетом. При миграции В-клеток из крови в ткань они дифференцируются в плазматические клетки.
Лимфоциты действуют избирательно, они «настроены» на уничтожение возбудителя с конкретными антигенами. Чтобы правильно «настроить» лимфоциты, нужны антиген-презентирующие клетки (АПК). АПК фагоцитируют чужеродных агентов и выставляют на своей поверхности участки их молекул в комплексе с МНС II (главный комплекс гистосовместимости II). Т-хелперы способны распознавать чужие молекулы на поверхности АПК и активировать иммунный ответ.
Специфический иммунитет очень эффективен, но требует времени на развертывание. От попадания возбудителя в кровь до выработки антител может пройти несколько дней.
К неспецифическому иммунитету относят в основном фагоциты, которые пытаются поглотить или разрушить любое инородное тело или подозрительную клетку, которую встречают.
Немаловажную роль в иммунной защите организма играет воспаление. Это сложный стадийный процесс, который имеет следующие признаки: отек, местное повышение температуры, покраснение, боль и утрата функции органа. Благодаря отеку затрудняется распространение возбудителей по организму, место проникновения ограничивается. При повышении температуры повышается активность некоторых белков гуморального иммунитета, в то время как активность бактерий и скорость их размножения снижаются. Воспалительный процесс особенно эффективен против паразитов.
N-киллеры (натуральные киллеры), как и Т-киллеры могут запускать процессы клеточной гибели. Однако они, в отличии от Т-клеток, не требуют специальной подготовки – презентации антигена и активации. N-киллеры хорошо борются с опухолями.
Интерфероны – белки крови, которые составляют основу противовирусного гуморального иммунитета. Вирусы проникают в клетки организма, после чего здоровые клетки перестают синтезировать необходимые белки и начинают воспроизводить белки и генетическую информацию вирусов. Чтобы остановить распространение вирусных частиц и выиграть время на формирование специфического иммунитета, интерфероны замедляют или даже останавливают синтез белка в зараженных клетках.
Неспецифический иммунитет не требует времени на развертывание, его действие начинается уже в первые минуты после воздействия. Однако и точность неспецифического иммунитета низкая, при развитии иммунного ответа могут страдать здоровые клетки.
Синтез клеток специфического иммунитета (лимфоцитов) включает в себя элемент случайности, только так можно достигнуть неимоверного разнообразия иммунных клеток. Чтобы в кровоток не выходили клетки, которые способны атаковать собственный организм, они проходят строгий отбор в органах иммунной системы, где происходит созревание лимфоцитов (тимус, лимфоузлы). Если в результате отбора оказывается, что юный лимфоцит распознает клетки своего организма в качестве «врагов», в нем запускается процесс апоптоза, самоуничтожения.
Группы крови. Гемотрансфузия.
На поверхности эритроцитов могут находиться белки-агглютиногены А и В. В зависимости от того, какие агглютиногены есть в организме, выделяют: I группу крови (без агглютиногенов), II (только А), III (только В) и IV (оба агглютиногена).
При гемотрансфузии (переливании крови) необходимо учитывать группу, чтобы избежать возникновения иммунного конфликта. Если человеку с I группой крови перелить любую другую, клетки его иммунитета распознают чужеродные белки-агглютиногены и выработают антитела. В результате все чужие эритроциты «слипнутся» (агглютинируют), что может быть очень опасно для организма хозяина. Поэтому людям с I группой крови можно переливать только кровь такой же группы.
Если же перелить кому-нибудь эритроциты I группы крови, не имеющие белков-агглютиногенов, реакции иммунитета не последует. Можно сказать, что обладатели I группы самые «щедрые», потому что могут поделиться своей кровью со всеми. Также их называют универсальными донорами.
Обратная ситуация с IV группой: в крови таких людей нет антител ни к агглютиногену А, ни к агглютиногену В, поэтому им можно перелить кровь любой группы. Однако при попадании эритроцита группы IV в организм с другой группой произойдет агглютинация, поэтому обладателей IV группы крови можно назвать самыми «жадными» или универсальными реципиентами. Соответственно, II группу крови нельзя перелить обладателю III и наоборот.
Помимо агглютиногенов А и В существует много других белков, которые могут привести к возникновению иммунного конфликта. Международное общество трансфузиологов в настоящее время признает всего 36 систем деления крови на группы. Наиболее часто применяют систему АВО, в которой также учитывают резус-фактор. Впервые этот белок был описан у макак-резусов, за что и получил свое название.
Большая часть людей резус-положительна (Rh+), то есть имеет на эритроцитах белок-резус. Им можно переливать кровь с любым резусом. Людям же с резус-отрицательной кровью (Rh-) можно переливать только резус-отрицательную кровь.
Резус-фактор может стать причиной резус-конфликта между матерью и плодом. Если у резус-отрицательной матери будет резус-положительный ребенок, то при попадании крови плода в кровоток матери сформируются антитела к Rh+ белку. Чаще всего смешение крови происходит при родах и не несет опасности для ребенка. Если же антитела каким-то образом появились до родов, они могут проникнуть через плаценту и вызвать агглютинацию эритроцитов плода, что приведет к его гибели. Такая опасность часто возникает при повторной беременности резус-отрицательных женщин.
Распространенность групп крови варьирует в разных популяциях. На картинке приведена частота встречаемость разных групп по системе АВО в мире.
Распространенность групп крови
Принято считать, что функция иммунной системы — защита организма от возбудителей заболеваний, чужеродных и потенциально опасных микроорганизмов, проникших в тело человека извне. Однако она также защищает нас изнутри, препятствуя росту опухолей и помогая удалять погибшие клетки. Таким образом, иммунная система постоянно находится в активном режиме. Сбои в ее работе не всегда заметны, но опытный врач обратит внимание на трудноразличимые симптомы и назначит иммунологическое исследование крови, о котором и пойдет речь в нашем обзоре.
Как мы уже говорили, иммунная система защищает человека от опасных микроорганизмов и поддерживает рабочее состояние организма благодаря слаженной работе множества клеток различных типов. К сожалению, в иммунной системе случаются сбои. Они бывают кратковременными, обратимыми, связанными с ослаблением организма, или более серьезными, представляющими угрозу здоровью и требующими лечения.
Так, при некоторых заболеваниях иммунная система проявляет нежелательную активность. Например, у аллергиков развивается иммунная реакция на молекулярные соединения, входящие в состав безобидных предметов и организмов — на зерна пыльцы или эфирные масла растений, пищевые белки, споры грибов. У пациентов с аутоиммунными заболеваниями иммунная система обращается против собственных тканей, начиная их «атаковать» как чужеродные и опасные. При иммунодефицитных состояниях то или иное звено иммунитета перестает функционировать. А опухолевые патологии крови, такие как лейкозы, гемобластозы, лимфомы, а также поражения костного мозга, приводят к накоплению нефункциональных клеток иммунной системы, которые способны уничтожить собственный организм.
На основании результатов оценки изменений в клеточном составе и в составе синтезируемых иммунной системой молекул можно выявить заболевание и оперативно начать его лечение.
Что такое иммунологическое исследование и когда оно назначается?
Иммунологическое исследование — комплекс лабораторных анализов, которые позволяют понять, какие нарушения возникли в работе иммунной системы пациента. Оно позволяет оценить сотни показателей. Объектом для изучения обычно является венозная кровь.
Оценка состояния иммунной системы может потребоваться при диагностике и лечении широкого круга заболеваний. А значит — иммунологическое исследование крови могут назначить врачи общей практики, ревматологи, аллергологи, иммунологи, онкологи, гастроэнтерологи.
Причинами назначения анализа могут стать:
- плохое самочувствие;
- утомляемость;
- частые простудные заболевания;
- частые обострения хронических заболеваний и др.
Обычно при неясной клинической картине и неспецифических симптомах (к ним относятся и перечисленные выше) назначается комплексное исследование иммунитета, включающее оценку:
- содержания в крови клеток иммунной системы с различными функциями;
- активности иммунных клеток;
- способности клеток поглощать бактерии и синтезировать антитела.
При подозрении на аллергические заболевания назначается комплекс иммунологических исследований на чувствительность к аллергенам. Набор оцениваемых показателей определится на основании подробного опроса пациента. Если больной замечает, что неприятные симптомы появляются, когда он гуляет за городом в июне, целесообразно провести исследование на чувствительность к пыльце растений. При отсутствии подозрений на причину аллергических реакций, скорее всего, будет назначено исследование на наличие антител к наборам аллергенов (аллергопанели):
- пищевым аллергенам;
- аллергенам, которые вдыхаются с воздухом (пыльца);
- аллергенам, которые окружают человека в его доме (пыль, перо, шерсть животных) и т.д.
Заподозрив у пациента аутоиммунное заболевание, например волчанку, врач немедленно направляет его на иммунологическое исследование на антитела к ядрам собственных клеток в крови.
Как сдавать биоматериал на исследование иммунологического статуса?
Как и к любому анализу крови, к иммунологическому исследованию нужна соответствующая подготовка. Некоторые показатели, например, наличие ответа на аллергены, можно оценивать в течение всего дня. Это значит, что прийти в лабораторию и сдать анализы допустимо сразу после визита к врачу. Однако к сдаче крови на описание клеток иммунной системы, оценку ее активности и ряд других показателей нужно подготовиться заранее. За день до сдачи крови избегайте физических нагрузок. Кровь сдается натощак, так что лабораторию придется посетить утром. Чтобы избежать ошибок при подготовке к иммунологическому исследованию, в каждом конкретном случае лучше заранее проконсультироваться у врача, назначившего анализ.
Для иммунологического исследования отбирается кровь из вены. При комплексных исследованиях может понадобиться несколько пробирок.
Срок ожидания бланка с результатами колеблется. Если речь идет об оценке содержания клеток иммунной системы или присутствии антител, результат как правило будет готов через 2–3 дня. Бланк по итогам комплексного исследования на большое количество аллергенов обычно выдается на 10–11 день. При исследовании активности клеток иммунной системы срок ожидания также будет довольно продолжительным — примерно 9 дней.
Какие показатели исследуются и о чем говорит отклонение от нормы
Самым очевидным показателем состояния иммунной системы является общий уровень лимфоцитов в крови. Его повышение относительно нормы практически говорит о воспалении. Для конкретизации анализа потребуется оценить концентрацию отдельных категорий клеток иммунной системы.
Так, при снижении количества Т-лимфоцитов, вызывающих гибель зараженных вирусом клеток (норма 210–1200 клеток на мл крови), и повышении числа B-лимфоцитов (норма 100–480 клеток на мл), продуцирующих антитела, врач заподозрит аутоиммунное или аллергическое заболевание.
Снижение содержания в крови клеток-регуляторов иммунного ответа — T-хелперов (в норме концентрация 540–1460 на мл) — верный признак иммунодефицита.
Важное диагностическое значение имеет показатель активности иммунных клеток. Если более 20% клеток, отвечающих за уничтожение патогена и регуляцию иммунного ответа, находятся в активированном состоянии, необходимо срочно принимать меры борьбы с восполнением.
В ходе иммунологического исследования также может быть оценена способность клеток к поглощению бактерий. Если 25% клеток теряют ее, речь идет о развитии у взрослого пациента иммунодефицита на фоне тяжелых инфекций, а у ребенка позволяет заподозрить врожденные дефекты.
На заметку
Так как количество исследуемых показателей исчисляется сотнями, логично, что и методов их определения не мало. Например, клетки иммунной системы изучают с помощью проточной цитометрии, а число молекул, обеспечивающих иммунную защиту, оценивают с помощью цветных реакций методом ИФА.
На основании анализа отдельных показателей достоверный диагноз поставить практически невозможно. Врач принимает во внимание множество факторов. Кроме того, некоторые отклонения от нормы нельзя рассматривать как признак патологии иммунной системы. Например, после тяжелой операции или перенесенной недавно инфекции отклонения от нормальных показателей иммунной системы свидетельствуют об активной работе организма по восстановлению. Все это говорит о том, что самодиагностика на основании результатов в бланках анализа опасна.
Цена на иммунологические исследования
Стоимость иммунологического исследования оценивается, исходя из объема работ и применяемого метода. Следует учитывать и цену за взятие крови — в среднем это 200 рублей.
Комплексное исследование крови, позволяющее оценить состояние иммунной системы, обойдется в сумму примерно в 12 000 рублей. При мониторинге лечения обычно назначается скрининговая программа, стоимость которой приблизительно 7500 рублей, или оцениваются отдельные показатели, например лимфоциты, вырабатывающие антитела, что обойдется в сумму около 1300 рублей.
Скрининговое исследование на волчанку стоит порядка 700 рублей, комплексное — около 4000 рублей.
Исследование на чувствительность к аллергенам стоит около 500–600 рублей за каждый показатель. Сократить расходы можно, выбрав одну из комплексных программ — например панель из двадцати аллергенов. В «ИНВИТРО», например, такого рода исследование обойдется в суму около 4000 рублей.
Современная лабораторная диагностика сделала доступным выявление заболеваний еще до развития тяжелых симптомов, хотя сравнительно недавно об этом нельзя было и мечтать. Терапия, назначенная по результатам иммунологических тестов, позволяет если не победить болезнь, то, по крайней мере, предотвратить рецидивы заболевания.