Клеточные элементы врожденного иммунитета
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.
Екатерина Умнякова
Друзья, продолжаем делиться с вами материалами лектора «Зануды», научного сотрудника и аспиранта Института экспериментальной медицины Екатерины Умняковой. В своём блоге Екатерина рассказывает об иммунитете. Сегодня — об основных типах клеток врождённого иммунитета, их отличительных чертах и функциях.
Мы уже успели обсудить то, что и у врождённого, и у приобретённого иммунитета есть собственные клетки и молекулы. Именно им принадлежит функция поддержания постоянства состава внутренней среды. Иначе говоря, при вторжении патогена — «чужого» или при появлении изменённого «своего» — запускаются механизмы ликвидации угрозы со стороны этих явлений.
Клетки иммунитета образуются в наших иммунных органах. Эти клетки помимо того, что могут контактировать с источником заболевания или инфекции (инфицирующим агентом) и непосредственно уничтожать угрозу, выделяют молекулы иммунитета, которые также осуществляют защитные функции. Но о них чуть позже.
Поговорим о клетках врожденного иммунитета. Эти клетки являются различными видами белых кровяных телец — лейкоцитов — и образуются в красном костном мозге. Соответственно, их предшественник — стволовая клетка крови.
Клеточное звено врождённого иммунитета включает следующие типы клеток:
- нейтрофилы (50—70% от общего числа лейкоцитов);
- большие гранулярные лимфоциты — натуральные киллеры (20—35%);
- моноциты/макрофаги (3—7%);
- эозинофилы (1—3%);
- базофилы (0—1%).
Клетки одного и того же типа имеют одинаковый набор рецепторов, которые распознают патогены. Эти рецепторы закодированы в нашей ДНК, неизменны в течение жизни.
Они распознают болезнетворные организмы по структурам жизненно важных для микробов молекул, которые не могут быть изменены в результате одной мутации (т. е. по каким-то весьма консервативным и определённым паттернам). Затем клетки врождённого иммунитета запускают механизмы уничтожения угрозы со стороны патогенов, а также одновременно активируют приобретённый иммунный ответ. Сначала в течение нескольких дней запускаются механизмы врождённого иммунитета, а после уже начинает работать приобретённый иммунитет.
Наиболее многочисленными и важными клетками являются нейтрофилы и макрофаги. Эти способные к фагоцитозу клетки (др. греч. φαγεῖν «пожирать» + κύτος «клетка», т. е. клетки, «поедающие» и «переваривающие» твёрдые частицы) используют одни и те же механизмы уничтожения чужого. Ниже представлены видеофрагмент, на которомхможно увидеть процесс захвата бактерий фагоцитами.
Нейтрофилы живут около суток, активируются при остром воспалении и уничтожают только бактерии с использованием активных форм кислорода, а также с помощью антимикробных белков и пептидов, которые содержатся в гранулах. Эти клетки широко представлены в циркуляции. Более того, они очень мобильны и, как правило, первыми реагируют на вторжение патогена. На рисунке ниже представлены отличительные черты этих клеток.
В отличие от нейтрофилов, макрофаги живут недели, действуют при хроническом воспалении. Они способны атаковать многие микроорганизмы, не только бактерии. Более того, макрофаги способны «показывать» клеткам приобретённого иммунитета участки молекул патогена (презентируют антиген). Эти клетки выделяют множество сигнальных молекул для клеток приобрётенного иммунитета, то есть они являются важнейшими регуляторами как врождённого, так и приобретённого иммунного ответа. Основные черты этих клеток — на рисунке ниже.
Мы рассмотрели два основных типа клеток, однако есть и другие клетки, участвующие в реакциях врождённого иммунитета: эозинофилы, базофилыи натуральные киллеры. Основной вклад этих клеток в том, что они борются с вторжением простейших паразитов и паразитических червей, мобилизуют другие иммунные клетки, а также предотвращают распространение в организме вирусов.
Таким образом, клетки врождённого иммунитета обеспечивают первую линию обороны иммунной системы, которая включает механизмы быстрой стереотипной защиты. Решительные действия со стороны клеток врождённого иммунитета предотвращают развитие инфекции в организме, однако у патогенов есть различные способы обойти этот иммунный ответ с помощью различных уловок. Но обо всем этом вы, дорогой читатель, узнаете позже.
Не болейте, укрепляйте свой врождённый и приобретённый иммунитет!
Клеточные элементы врожденного иммунитета. Дендритные клетки
Впервые дендритные клетки были описаны Лангергансом в 1868 г., в связи с чем впоследствии они стали известны как клетки Лангерганса. Однако сам автор считал их чувствительными нейронами. Фундамент современных представлений о ДК, как клетках иммунной системы, заложили американские ученые Штайман и Кон, и коллеги в 1970-е гг., открывшие и охарактеризовавшие ДК в лимфоидных органах мышей.
В 1985 г. показана принадлежность клеток Лангерганса к ДК. 1990-е гг. характеризуются определением характеристики различных линий ДК и путей их дифференцировки, установлением роли ДК в регуляции клеточного, гуморального адаптивного ответа, началом изучения роли ДК в патогенезе инфекционных и онкологических заболеваний человека.
Подобно другим клеткам иммунной системы, предшественниками ДК являются гематопоэтические стволовые клетки костного мозга. FLT-3 лиганд и GM-CSF являются ключевыми ростовыми и дифференциро-вочными факторами in vivo.
В процессе гематопоэза стволовые клетки, несущие молекулы CD34′, дают начало двум типам прекурсорных ДК (пpe-DCs) — моноцитов (пре-DC1) и плазмацитоидных клеток (пpe-DC2), из которых формируются зрелые ДК. Данные предшественники составляют около 1% всех мононуклеарных клеток периферической и пуповинной крови, а также лимфоидных органов.
Показано, что у мыши и человека ДК образуются преимущественно в красном костном мозге из предшественников миелоидного ряда или в тимусе из предшественников лимфоидного ряда.
Миелоидные дендритные клетки формируются из СD14+-моноцитов и CD11c-клеток СD14+’-моноциты дифференцируются в незрелые ДК и макрофаги, а CD11с+-клетки дают начало эпидермальным клеткам Лангерганса, интерстициальным ДК, локализующимся в дерме большинства органов, включая сердце и легкие. ДК, происходящие из СD14′-моноцитов, отличаются очень высокой способностью к захвату антигена и индукции дифференцировки В-лимфоцитов в IgM-продуцирующие клетки.
В настоящее время в крови выявлено как минимум 4 вида миелоидных пре-ДК (в порядке убывания численности): 1)CD14++CD16-Cd11c+HLA-DR); 2)CD147 CD16CD11cHLA-DR’-клетки, ранее считавшиеся активированной субпопуляцией моноцитов; 3) CD14CD16CDIc’CD11cHLA-DR-клетки по свойствам наиболее близкие к незрелым ДК; 4) CD14 CD16 BDCA-3CD11cHLA-DR-клетки. Описаны также два пути дифференцировки макрофагов в ДК: 1) в присутствии GM-CSF и IL-4; 2) при миграции активированных макрофагов через стенку афферентных лимфатических сосудов. Возможно и обратное превращение незрелых ДК в макрофаги под действием IL-10 и M-CSF.
Таким образом, предполагается, что в тканях существует динамическое равновесие между миелоидными ДК (АПК) и макрофагами (клетками-эффекторами), которое определяется потребностями иммунной системы и регулируется цитокиновым микроокружением.
— Также рекомендуем «Лимфоидные или плазмацитоидные дендритные клетки. Функции дендритных клеток»
Оглавление темы «Дендритные клетки и естественные киллеры иммунитета»:
- Анатоксин стафилококковый очищенный (АСО). Укрепление иммунитета стафилококковым анатоксином
- Ликопид как иммуномодулятор. Механизмы стимуляции иммунитета ликопидом
- Клеточные элементы врожденного иммунитета. Дендритные клетки
- Лимфоидные или плазмацитоидные дендритные клетки. Функции дендритных клеток
- Миелоидные дендритные клетки. Фолликулярные, опухоль-ассоциированные дендритные клетки
- Влияние иммуномодуляторов на дендритные клетки. Морфология дендритных клеток
- Фагоцитарная активность дендритных клеток. Иммунофенотип дендритных клеток
- Действие иммуномодуляторов на активацию дендритных клеток. Созревание дендритных клеток
- Естественные киллеры (NK). Функции естественных киллеров
- Естественные киллеры Т-лимфоциты. Взаимодействие естественных киллеров и дендритных клеток
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.