Клеточные факторы врожденного иммунитета иммунология
Первостепенной целью любого человека является обеспечение защиты от нежелательных заболеваний. За процесс сохранения состояния защищенности внутренней среды отвечает иммунитет. Ознакомиться с его видами, механизмами и факторами действия в человеческом организме поможет настоящая статья.
Что такое врожденный иммунитет?
Врожденный иммунитет — это передаваемая по наследству система защиты человеческого организма от воздействия негативных факторов, вирусов, бактерий, чужеродных тел. Составные части наследуемой иммунной системы не претерпевают генетические трансформации в течение жизни.
Особенности
Врожденный иммунитет характеризуется следующими признаками:
- Распознает и предотвращает размножение патогенов при первом их проникновении во внутреннюю среду, когда адаптивная иммунная защищенность находится на стадии формирования;
- Деятельность врожденного иммунитета обеспечивают клеточные и гуморальные факторы (макрофаги, нейрофилы, базофилы, эозинофилы, ДК, тучные клетки, естественные антитела, цитокины, белки острой фазы, лизоцим);
- Врожденная защита организма обеспечивается за счет физиологических и механических особенностей. К защитным барьерам относят: кожный покров, слизистые оболочки, жидкости внутренный среды. Любой элемент попадая в человеческий организм рассматривается как инфекционного опасный. Запуская механизм самозащиты, организм стремится избавиться от опасного элемента;
- Постоянное присутствие естественных антител;
- Не развивает иммунную память, однако формирует адапривную восприимчивость.
Особенности клеток наследственной иммунной защиты:
- Каждая клетка врожденного иммунитета функционирует самостоятельно и не дублируется;
- В отношении клеточных элементов не производится негативный или позитивный отбор;
- Принимают участие в процессе фагоцитоза, цитолиза, бактериолиза, устранении и формировании цитокинов.
Функции
Рассмотреть особенности и роль врожденного иммунитета в жизни человека можно, рассмотрев ключевые функции наследственной защищенности:
- Принцип работы защитной системы заключается в распознании, переработке и избавлении от инородных тел;
- Фагоцитоз — процедура захвата и переваривания инородных микроорганизмов;
- Опсонизация — заключается в соединении элементов комплекса к поврежденному клеточному элементу;
- Хемотаксис — объединение сигналов путем химической реакции, которая привлекает другие иммунные агенты;
- Мембранотропный повреждающий комплекс – действие белков которого нарушают защитную мембрану опсонизированных агентов;
- Первостепенной функцией является защита человеческого организма, вследствие которой сохраняются данные о инородных частицах. Это способствует противодействию антител при дальнейших заболеваниях;
- Регуляция процесса восстановления поврежденной внутренней среды.
Функции врожденного иммунитета осуществляются следующим образом:
- Посредством механической защищенности в процессе вторжения патогенов;
- За счет клеточного иммунитета;
- За счет гуморальных факторов.
Факторы
Факторы врожденного иммунитета подразделяется на два вида: клеточные и гуморальные факторы. Их значимость заключается в формировании уровня защиты человеческого организма от попадания внутрь микробов.
Клеточные факторы иммунной системы действуют посредством группы клеток, которые направлены на ликвидацию инородных антител в организме человека. Процесс осуществляется путем фагоцитоза. К числу таких клеток защиты относят:
- Т — лимфоциты — отличаются длительностью проживания во внутренней среде, делятся на лимфоциты, естественные киллеры, регуляторы;
- В-лимфоциты – вырабатывают антитела;
- Нейтрофилы – включают в себя антибиотические белки, имеют рецепторы хемотаксиса, поэтому мигрируют к месту воспаления;
- Эозинофилы – принимают участие в фагоцитозе, устраняют гельминты;
- Базофилы – в ответ на инородный микроорганизм вырабатывают аллергическую реакцию;
- Моноциты – специальные клеточные элементы, которые превращаются в разные виды макрофагов (костной ткани, легких, печени и т.д.), обладают большим количеством функций, включая фагоцитоз, активизация комплимента, контролируют процесс воспаления.
Гуморальные факторы осуществляют выработку веществ, посредством которых осуществляется защита во внеклеточном пространстве. Речь идет о кожном покрове, слюне, слезных железах.
Гуморальные факторы врожденной иммунной системы делятся на:
Специфические — осуществляют защиту только в отношении одного вида чужеродных тел. Оказывают действие только после первого контакта с возбудителем (иммуноглобулины, В-лимфоциты, лизоцим, нормальные антитела);
Неспецифические — эффективны в отношении любых опасных микроорганизмов. Препятствуют выживанию и распространению антител (сыворотка крови, секреты желез, жидкости, обладающие противовирусными свойствами).
Также в наследственном иммунитете выделяют факторы постоянного действия.
К списку постоянных относят:
- Реакции слизистых оболочек и кожных покровов;
- Защитные свойства микрофлоры;
- Воспалительный процесс;
- Выработка нормальных антител;
- Физиологические свойства — повышение температуры, регуляция процессов обмена.
После проникновения в организм человека вырабатываются специфические и неспецифические факторы.
Отличия врожденного и приобретенного иммунитета
Врожденный иммунитет — генетическая защита организма человека, которая передается по наследству и формируется с первых моментов зарождения. Наследственная защищенность человека позволяет предотвратить развитие некоторых заболеваний. При этом, если среди членов семьи наблюдается предрасположенность к серьезным заболевания, она также наследуется.
Отличительные особенности врожденного и приобретенного видов защиты:
- Наследуемый вид иммунитета опознает только переданные антигены, а не все разнообразие возможных заболеваний, вирусов, бактерий. Функция приобретенного вида заключается в распознании большего числа чужеродных антител;
- При появлении возбудителя заболевания начинает свое действие врожденный вид, приобретенный формируется в течение нескольких дней;
- Наследуемый тип иммунной системы борется с микроорганизмами самостоятельно, приобретенный нуждается в помощи наследственных антител;
- Видовая восприимчивость внутренней среды не изменяется в течение жизни. Приобретенный видоизменяется и формируется с учетом новых антител.
Механизмы воздействия и факторы врожденного иммунитета обеспечивают состояние защищенности человеческого организма в момент вторжения инородных частиц. Взаимодействие гуморального и клеточного факторов обеспечивает предотвращение развития заболеваний.
Автор материала — Самолетова Даная Яковлевна, эндокринолог и терапевт, кандидат медицинских наук. Имеет более 10 лет опыта работы с пациентами. Узнайте здесь, как попасть к ней на прием (город Уфа, РФ) или получить консультацию через Интернет. Не принимайте сильнодействующие лекарства по своей инициативе. Это опасно! Не пытайтесь заменить лечение, назначенное врачом, приемом БАДов.
Врожденный иммунитет — это первая линия обороны иммунной системы, которая включает предсуществующие механизмы защиты, всегда готовые к быстрой, стереотипной обороне. Рецепторы клеток врождённого иммунитета генетически закодированы и неизменны в течение жизни; на поверхности микроорганизмов они распознают структуры жизненно важных для микробов молекул, которые не могут быть изменены в результате одной мутации. Клетки врожденного иммунитета одного и того же типа имеют одинаковый набор рецепторов. Они находят и убивают болезнетворные микроорганизмы и одновременно активируют адаптивный иммунный ответ. Врожденный (неспецифический) иммунитет обеспечивает защиту с умеренной эффективностью в течение нескольких дней, пока не активируется адаптивный иммунитет. Адаптивный иммунитет для активации требует от нескольких дней до недели. Адаптивный иммунитет специфический, его составляющие научены ответу на точные молекулярные структуры. Для создания своих рецепторов адаптивный иммунитет использует перегруппировку генов (реаранжировку), и пролиферацию клеток со специфическими рецепторами путем формирования клонов. Адаптивный иммунитет имеет иммунологическую память. Адаптивная иммунная система — дополнение к эволюционно более древней врождённой иммунной системе, обеспечивающее специфичность распознавания и память.
Частью врожденного иммунитета являются барьеры организма. Они включают в себя эпителиальные слои, слизь для предотвращения прилипания микробов и антимикробные пептиды. Эти пептиды включают α — дефензины нейтрофилов, β — дефензины эпителиальных клеток и гистатины слюны.
В эффекторных механизмах иммунной системы (воспаление и реакция острой фазы) задействованы опсонизация, фагоцитоз, внутриклеточное уничтожение и секреция цитокинов. Бактерии имеют механизмами уклонения от эффекторных механизмов защиты, эффекторные механизмы иммунитета имеют ограниченное действие против вирусов.
Клеточное звено врожденного иммунитета представлено разными видами лейкоцитов: нейтрофилы составляют 50-70% лейкоцитов, лимфоциты 20-35%, моноциты 3-7%, эозинофилы 1-3% и базофилы 0-1%.
- Нейтрофилы и макрофаги являются наиболее важными фагоцитирующими клетками. Они образуются из полипотентных гемопоэтических стволовых клеток и дальнейшего дифференцирования миелоидного — предшественника (гранулоцито-моноцито колониеобразующей клетки).
Нейтрофилы и макрофаги обычно используют одни и те же механизмы уничтожения чужого, но нейтрофилы живут около суток, активируются при остром воспалении, и уничтожают только бактерии с использованием активных форм кислорода. Макрофаги, в отличие от нейтрофилов, живут недели, действуют при хроническом воспалении, атакуют многие микроорганизмы, презентируют антиген, секретируют множество цитокинов и используют оксид азота как реактивную форму кислорода.
Работа нейтрофилов – фагоцитировать чужое. Нейтрофилы широко представлены циркуляции и тканях, и они очень мобильны и поэтому обычно первыми реагируют на возбудителя. В азурофильных гранулах нейтрофилы содержат гидролитические ферменты, дефензины и миелопероксидазу. Другие гранулы переносят рецепторы для комплемента, адгезии и цитокинов и готовы к экзоцитозу получив сигнал. Незрелые нейтрофилов еще не имеют характерного ядра полиморфноядерных клеток (зрелых нейтрофилов), ядро в виде палочки. Для распознавания и связывания мишеней нейтрофилы используют в основном Fc рецепторы и рецепторы комплемента, рецепторы распознавания образов.
Макрофаги фагоцитируют патогены и презентируют антиген. Они могут что-то фагоцитировать, и освобождать антииммунные (толерогенные) сигналы, не секретировать сигналы, или секретировать проиммунные (иммуногенные) сигналы. В крови они
циркулируют как моноциты в течение суток, затем мигрируют в ткани, где дифференцируются в макрофаги (больше цитоплазмы, гранул и складчатая мембрана). Макрофаги имеют рецепторы к комплементу, Fc и рецепторы распознавания образов.- Макрофаги являются важнейшими регуляторами как адаптивного, так и врожденного иммунного ответ.
- Естественны киллеры (ЕK) являются важными эффекторными лимфоцитами врожденного иммунитета, которые проявляют цитолитическую активность против различных аллогенных внутриклеточных мишеней в неспецифических, контакт-зависимых, не фагоцитарных процессах, которые не требует предварительной сенсибилизации антигеном. ЕК клетки имеют несколько свойств обычных цитотоксических Т-клеток (ЦЛТ), в том числе аналогичные механизмы цитолиза. Цитолитическая активность ЕК опосредована формированием пор в клетке-мишени с последующей секрецией в мишень белков, таких как гранзимы и перфорин, сериновые протеазы и другие. Их цитотоксическая активность позитивно регулируется с помощью IL-2, IL-15 и интерферонов, и негативно простагландинами и TGF-β.
- Естественные киллеры Т клетки (ЕКТ) – представляют собой различные линии Т-клеток, которые экспрессируют инвариантный Т-клеточный рецептор αβ (TCR αβ) и имеют на поверхности ряд маркеров, общих с ЕК. ЕКТ клетки рестриктированы по неполиморфной CD1d молекуле и активируются гликолипидами антигенов, представленными CD1d. Для идентификации мышиных и человеческих ЕKT может быть использованы CD160 и Vα24Jα18 соответственно
- Интраэпителиальные γδ Т-клетки (освобождают провоспалительные цитокины),
- B-1 клетки (синтез неспецифических «естественных» антитела).
Врожденный иммунитет активируется паттерн-распознающими рецепторами (PRRs), которые узнают паттерны патоген ассоциированных молекул (РАМРs, подобно ЛПС, CpG DNA, fMet, dsRNA и др.).
Паттерны патоген ассоциированных молекул должны быть экспрессированы на патогене, но отсутствовать у хозяина. Они имеют тенденцию к структурной инвариантности для группы возбудителей, и жизненно необходимы патогенам. Это полисахариды / нуклеотиды, но не белки.
Паттерн распознающие рецепторы (PRRs) являются генетически закодированной линией и не подвержены реаранжировке.
Взаимодействие паттерн распознающих рецепторов с патером патоген ассоциированных молекул инициирует внутриклеточные сигнальные каскады, которые обычно заканчиваются передачей сигнала в ядро и синтезом провоспалительных цитокинов.
1
ИММУНОЛОГИЯ Врожденный иммунитет
2
ВРОЖДЕННЫЙ ИММУНИТЕТ – система предсуществующих защитных факторов организма, присущих данному виду как наследственно обусловленное свойство ОСОБЕННОСТИ ФАКТОРОВ ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА: не возникают вновь при встрече с патогеном; нет строго специфической реакции на антигены микроорганизмов; не способны сохранять память от первичного контакта с чужеродностью.
3
ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА клеточные гуморальные фагоциты NK-клетки комплемент медиаторы воспаления
4
КЛЕТОЧНЫЕ ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА фагоциты натуральные киллеры (NK-клетки) макрофаги гранулоциты дендритные клетки
5
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ФАГОЦИТОВ: РАСПОЗНАВАНИЕ ЧУЖЕРОДНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ (НЕПОСРЕДСТВЕННО ИЛИ ЧЕРЕЗ ОПСОНИЗАЦИЮ) ФАГОЦИТОЗ ГЕНЕРАЦИЯ МЕДИАТОРОВ ВОСПАЛЕНИЯ
6
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СТРУКТУРЫ ПАТОГЕНОВ И УЗНАЮЩИЕ ИХ РЕЦЕПТОРЫ CpG – пары динуклеотидов цитозин/гуанин ЛПС – липополисахариды (грамотрицательные бактерии) ЛПБ – ЛПС-связывающий белок (опсонин) CD14 – опсониновый рецептор для комплекса ЛПС и ЛПБ Липоарабиноманнан – гликолипид (микобактерии)
7
РЕЦЕПТОРЫ, РАСПОЗНАЮЩИЕ ПАТОГЕН 1. Секретируемые – опсонины, которые метят микроорганизмы для последующей деградации системой комплемента (или для фагоцитоза) Маннозосвязывающий лектин (белок острой фазы) содержит две протеиназы MASP 1 и 2, соответствующие C1r и C1s классического пути активации комплемента. При их активации происходит расщепление компонента комплемента С3 (пектиновый путь).
8
РЕЦЕПТОРЫ, РАСПОЗНАЮЩИЕ ПАТОГЕН 2. Рецепторы эндоцитоза экспрессируются на поверхности фагоцитов и доставляют патоген в лизосомы Маннозный рецептор узнает маннозный мотив на поверхности микробных клеток. Рецепторы-мусорщики связываются с клеточной стенкой бактерий и удаляю и их из циркуляции.
9
РЕЦЕПТОРЫ, РАСПОЗНАЮЩИЕ ПАТОГЕН 3. Сигнальные (Toll-подобные рецепторы – TLR) Стадии передачи сигнала: связывание адаптерной молекулы MyD88; активация киназы IRAK (киназа, связанная с рецептором ИЛ-1) и адаптерной молекулы TRAF6 (фактор 6, связанный с рецептором ФНО); вовлечение митогенактивируемых протеинкиназ МАРК; высвобождение транскрипционного фактора NFκB из ингибиторного комплекса IκB, что индуцирует транскрипцию генов иммунного ответа.
10
ДЕНДРИТНЫЕ КЛЕТКИ КАК СВЯЗЬ МЕЖДУ ВРОЖДЕННЫМ И ПРИОБРЕТЕННЫМ ИММУНИТЕТОМ ДК экспрессируют сигнальные патоген распознающие рецепторы (TLR) и рецепторы-мусорщики. TLR стимулируют созревание ДК и способствуют повышению экспрессии ко стимулирующих молекул (CD80/CD86), что стимулирует презентацию микробных пептидов. Через 3-5 дней начинается клональная экспансия Т-клеток.
11
АДГЕЗИЯ ЛЕЙКОЦИТОВ И ЭКСТРАВАЗАЦИЯ I этап: замедление движения лейкоцитов. Низкоаффинное взаимодействие адгезинов эндотелиальных клеток с лигандами лейкоцитов. II этап: остановка движения лейкоцитов. ИЛ-8 взаимодействует со своим рецептором и усиливает аффинность взаимодействия LFA-1 с ICAM-1. III этап: диапедез. Лейкоцит проходит между клетками эндотелия с помощью рецепторов CD31 и ICAM-1 – LFA-1. IV этап: миграция в очаг воспаления. Лейкоцит перемещается против градиента плотности ИЛ-8 в зону воспаления.
12
АДГЕЗИЯ ЛЕЙКОЦИТОВ И ЭКСТРАВАЗАЦИЯ
13
РЕЦЕПТОРЫ МОНОЦИТОВ/МАКРОФАГОВ CCR- рецепторы для хемокинов; CD 14 – рецептор ЛПС грамотрицательных микроорганизмов; CR – рецептор для комплемента; TLR – один из вариантов Toll-like-рецепторов ; TNFR – рецептор для TNF-α; FcR – рецептор для иммуноглобулина. по Воробьев и др.
14
ФАГОЦИТОЗ процесс поглощения и переваривания клеткой (макрофагом, нейтрофилом) корпускулярного материала (бактерий, крупных вирусов, отмирающих собственных клеток организма или чужеродных клеток).
15
ФАГОЦИТОЗ Положительный таксис (бактериальные компоненты, С5 а, ИЛ-8). Адгезия, или прилипание фагоцита к микробу (лектины микробов и фагоцитов, компоненты комплемента) Впячивание наружной мембраны фагоцита, образование фагосомы и ее слияние с лизосомой (фаголизосома). Инактивация и разрушение микроба в фаголизосоме.
16
КИСЛОРОДЗАВИСИМЫЙ МЕХАНИЗМ Молекулярный кислород поэтапно превращается в супероксидный анион-радикал ( О 2 — ), синглетный молекулярный кислород (Δg О 2 ), пероксид водорода (Н 2 О 2 ) и гидроксильные радикалы ( ОН). Эти свободные радикалы крайне токсичны для многих микроорганизмов. После слияния с лизосомой, под действием миелопероксидазы, из пероксидов образуются дополнительные токсичные оксиданты (например, гипохлорит и гипоиодит).
17
МФ — макрофаг; ФНО — фактор некроза опухолей; IL-8 — интерлейкин-8; А — аутостимуляция МФ Int-γ и ФНО; NO — окись азота; ClO — — гипохлорит; 1 О 2 — синглетный кислород. Кислородный взрыв — продукция активных форм кислорода. Внутри макрофага находятся гранулы, содержащие бактерии и их фрагменты.
18
КИСЛОРОДНЕЗАВИСИМЫЕ МЕХАНИЗМЫ Фагоциты содержат белки дефенсины и катионные белки (катепсин G и азуроцидин). Дефенсины вызывают образование ионных каналов в мембране микробной клетки. Катионные белки обладают неферментативной антибиотической активностью в отношении грамотрицательных бактерий.
19
НАТУРАЛЬНЫЕ КИЛЛЕРЫ
20
МЕХАНИЗМЫ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ 1. Несекреторный лизис Если клетка-мишень имеет рецептор CD95 (Fas), она гибнет в результате апоптоза.
21
МЕХАНИЗМЫ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ 2. Секреторный лизис Перфорин – порообразующий белок, гран зимы – набор различных протеиназ. Гранзим В достигает клеточного ядра, где активируются каспазы белки, способствующие апоптозу).
22
МЕХАНИЗМЫ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ 3. Антителозависимая клеточная цитотоксичность
23
ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА комплемент медиаторы воспаления цитокины белки острой фазы другие медиаторы. эйкозаноиды
24
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ цитокины воспалительные цитокины интерфероны хемокины колониестимулирующие факторы
25
26
27
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ белки острой фазы Группа белков, вырабатываемых гепатоцитами, синтез которых существенно возрастает под влиянием провоспалительных цитокинов, особенно ИЛ-6. К ним относятся С-реактивный белок, фибриноген и др. Выполняет функции опсонинов, хемотаксических факторов, активируют комплемент по альтернативному и классическому пути, регулируют выработку цитокинов.
28
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ другие медиаторы. эйкозаноиды кинины медиаторы аллергического воспаления эйкозаноиды
29
Кинины участвуют в реализации местных проявлений воспаления, действуя на мелкие сосуды. Кинины значительно расширяют венулы, снижают давление в микроциркуляции, повышают проницаемость сосудистой стенки, тем самым способствуют формированию отека и выходу лейкоцитов из сосудистого русла. Кроме того, они вызывают спазм гладкой мускулатуры, усиливают синтез арахидоновой кислоты и образование эйкозаноидов. Основной участник событий – брадикинин. Образуется из высокомолекулярного кининогена путем его расщепления протеиназой – калликреином плазмы.
30
МЕДИАТОРЫ АЛЛЕРГИЧЕСКОГО ВОСПАЛЕНИЯ содержатся в гранулах тучных клеток и базофилов. Дегрануляция происходит под влиянием связывания IgE или белков комплемента С3 а и С5 а с рецепторами на поверхности этих клеток.
31
Медиаторы аллергического воспаления Гистамин – медиатор аллергических реакций немедленного типа. Быстро освобождается при дегрануляции тучных клеток. Обусловливает расширение сосудов, повышение их проницаемости, зуд, в меньшей степени – спазм гладкой мускулатуры. Гепарин – протеогликан, регулирует пролиферативную и миграционную активность клеток иммунной системы. Усиливает фагоцитоз, подавляет некоторые проявления цитотоксичности клеток, регулирует ГЗТ. Фактор, активирующий тромбоциты ( ФАТ, PAF) – продукт липидной природы. Синтезируется тучными клетками, базофилами, нейтрофилами и моноцитами при активации. Вызывает агрегацию тромбоцитов и способствует выбросу содержащихся в них ферментов и активных факторов. Повышает проницаемость сосудов.
32
Эйкозаноиды – активные продукты метаболизма арахидоновой кислоты, играющие определенную роль в развитии аллергии, воспаления и в иммунорегуляции. Лейкотриены – эйкозаноиды, образующиеся при действии липоксигеназы. Относятся к основным факторам аллергических реакций. Выделяются через 5-20 мин после активации тучных клеток. Лейкотриены D4, C4 и Е4 обусловливают спазм гладкой мускулатуры, обладают хемотаксическим действием. Простагландины – эйкозаноиды, образующиеся при действии циклооксигеназы. Простагландины D2, E2, F2a и 12 обладают сосудорасширяющим и хемотаксическим действием. Простагландин Е2, продуцируемый МФ, участвует в иммунорегуляции в качестве супрессирующего фактора.