Механические неспецифические факторы иммунитета
Элементы врожденного (неспецифического) иммунитета включают анатомические барьеры, секреторные молекулы и клеточные компоненты. Среди механических анатомических барьеров – кожа и эпителиальные слои слизистых, движение кишечника и колебание бронхолегочных ресничек. С этими защитными поверхностями ассоциируются химические и биологические факторы.
Механические факторы как часть неспецифического иммунитета
Эпителиальные поверхности формируют физический барьер, который практически непроницаемый для большинства инфекционных агентов. Таким образом, кожа выступает в качестве нашей первой линией обороны против вторжения патогенов. Десквамации эпителия кожи также помогает удалить бактерии и другие инфекционные агенты, которые присоединяются к эпителиальным поверхностям. Движения ресничек, перистальтика способствуют дыхательным путям и желудочно-кишечному тракту освобождаться от микроорганизмов. Промывающее действие слез и слюны помогает предотвратить инфекции глаз и рта. Захватывающий эффект слизи дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта способствует защите легких и пищеварительной системы от инфекции.
Химические факторы в неспецифическом иммунитете
Жирные кислоты пота ингибируют рост бактерий. Лизоцим и фосфолипаза найдены в слезах, слюне и носовых выделениях формируют поры в клеточной стенке бактерий и дестабилизируют мембрану. Низкий рН пота и желудочного секрета предотвращает рост бактерий. Дефензины (низкомолекулярные белки), обнаруженные в легких и желудочно-кишечном тракте, обладают антимикробной активностью. Поверхностно-активные вещества в легких действуют как опсонины (вещества, способствующие фагоцитозу частиц фагоцитами).
Биологические факторы и неспецифический иммунитет
Нормальная флора на коже и в желудочно-кишечном тракте может предотвращать колонизацию патогенных бактерий путем секреции токсичных веществ или конкурируя с патогенными бактериями за питательные вещества или прикрепление к клеточной поверхности.
Гуморальные факторы неспецифического иммунитета
Анатомические барьеры являются очень эффективными в предотвращении колонизации тканей микроорганизмами. Однако при повреждении тканей анатомические барьеры нарушаются, и инфекционные агенты проникают вглубь тканей. В игру включается другой врожденный механизм обороны, а именно гуморальные факторы острой фазы воспаления Гуморальные факторы играют важную роль в организации воспаления. Они находятся в сыворотке или образуются в месте локализации инфекции.
- Система комплемента — Система комплемента является основным гуморальным неспецифическим защитным механизмом. Активация комплемента сопровождается повышением проницаемости сосудов, мобилизацией клеток-фагоцитов, лизисом и опсонизацией бактерий.
- Система свертывания крови — в зависимости от тяжести повреждения тканей, свертывающая система может быть или быть активирована. Некоторые продукты свертывающей системы способствуют неспецифической защите путем повышения сосудистую проницаемость, и действовать в качестве хематрактантов фагоцитирующих клеток. Кроме того, некоторые из продуктов локально активированной системы свертывания обладают антимикробным действием. Например, бета-лизин, белок, продуцируемый тромбоцитами во время свертывания, лизирует многие грамположительные бактерии, действуя как катионный детергент.
- Лактоферрин и трансферрин — связывают железо, необходимое для дыхания бактерий, и таким образом ограничивают рост бактерий.
- Интерфероны — белки, которые могут ограничить репликацию вируса в клетках.
- Лизоцим – фермент, разрушающий клеточную стенку бактерий.
- Интерлейкин-1 (ИЛ-1) – индуцирует лихорадку синтез белков острой фазы, которым присущи плейтропные свойства.
Клеточное звено неспецифического иммунитета
Частью воспалительного ответа на инфекцию является мобилизация полиморфноядерных нейтрофилов, эозинофилов и макрофагов к месту колонии инфекции. Эти клетки являются основной линией обороны в неспецифической иммунной защите.
- Нейтрофилы — полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ, рис.1), рекрутируются в места инфекции, где они фагоцитируют бактерии и убивают их либо внутриклеточно, либо во внеклеточных ловушках (рис.). Кроме того, ПЯЛ вносят вклад в повреждение тканей, во время воспаления и репарацию их после удаления инфекции.
- Макрофаги — тканевые макрофаги (фигура 5, 6, 7), и моноциты (рис. 4 и 8), которые дифференцируются в макрофаги, выполняют функцию фагоцитоза и внутриклеточное уничтожение микроорганизмов. Кроме того, макрофаги, способны к экстрацеллюлярному киллингу зараженных или поврежденных самих себя. Кроме того, макрофаги принимают участие в ремоделировании тканей. Макрофаги – антиген представляющие клетки: они презентируют процессированный антиген в комплексе с белками ГКГС класса II Т Н1, индукция специфический иммунный ответа.
- Естественные киллеры (ЕК) и лимфокин активированные киллеры (ЛАКК) — ЕК и ЛАКК могут неспецифически убивать инфицированные вирусом и опухолевые клетки. Эти клетки не являются частью воспалительного ответа, но они играют важную роль в неспецифическом иммунитете к вирусным инфекциям и опухолям.
- Эозинофилы — (рис. 6а и б) белки гранул эозинофилов эффективны в убийстве некоторых паразитов.
Они защищают организм человека от всех заболеваний и обусловлены врожденными свойствами организма, которые способствуют уничтожению самых различных микроорганизмов на поверхности тела и его полостях. К неспецифическим факторам иммунитета относят:
1. Тканевые (клеточные) факторы. Среди тканевых факторов важную роль выполняют:
a) Иммунологические барьеры, к которым относят защитные свойства кожи, слизистых и лимфоузлов. Кожа и слизистые являются механическим барьером, секрет потовых, сальных желез и секрет слизистых угнетают многие виды патогенных микроорганизмов. Лимфоузлы препятствуют распространению микроорганизмов в макроорганизме, являясь мощным естественным барьером
b) Видовая реактивность клеток – отсутствие рецепторов на поверхности клеток делает невозможным адсорбцию и проникновение инфекционного агента или яда в клетку
c) Фагоцитоз – процесс активного поглощения клетками макроорганизма попавших в него чужеродных веществ (в т.ч. микроорганизмов) с последующим их перевариваем с помощью внутриклеточных ферментов. Стадии фагоцитоза: 1) приближение фагоцита к объекту – положительный хемотаксис; 2) прилипание микроорганизма к фагоцитам — адгезия; 3) поглощение (инвагинация) микроорганизмов фагоцитами и образование фагосомы; 4) образование фаголизосомы, переваривание и гибель микроорганизма – киллинг -инактивация. Различают завершенный фагоцитоз – заканчивается полным разрушением и гибелью микроорганизма — и незавершенный – микроорганизмы внутри фагоцита не только не гибнут, но даже размножаются. Фагоцитарной активностью обладают микрофаги – это нейтрофилы, эозинофилы, базофилы – гранулярные лейкоциты, макрофаги – моноциты крови, гистиоциты, эндотелиальные и ретикулярные клетки внутренних органов и костного мозга.
d) Нормальные киллеры (клетки убийцы) – это цитотоксические лимфоциты, разрушающие клетки-мишени, инфицированные вирусами, и онкогенные клетки под действием лимфотоксинов.
2. Гуморальные факторы неспецифической защиты. Многочисленны, вырабатываются Т-лимфоцитами и макрофагами. К ним относят:
a) Комплемент – неспецифическая ферментная система крови, состоящая из 9 различных протеиновых фракций, адсорбирующихся в процессе каскадного присоединения на комплексе антиген + антитело и оказывающих лизирующее действие на связанные антителами клеточные антигены
b) Лизоцим – белок, содержащийся в слюне, крови, слезной и тканевой жидкости, активен в отношении грамположительных бактерий, т.к. нарушает синтез муреина в клеточной стенке.
c) β-лизины – освобождаются из лейкоцитов и более активны по отношению к грамотрицательным бактериям
d) лейкины – протеолитические ферменты, освобождающиеся при разрушении лейкоцитов и нарушающие целостность поверхностных белков микробных клеток
e) интерферон – α и β, продуцируются соответственно мононуклеарными фагоцитами и фибробластами и обладают противовирусной активностью
f) пропердин – комплекс белков, обладающих противовирусной, антибактериальной активностью в присутствии солей магния, вызывая лизис микроорганизмов и усиливая фагоцитарную реакцию и воспалительный процесс
g) эритрин – обладает ингибирующим действием на коринебактерии дифтерии и высвобождается при разрушении эритроцитов
h) нормальные антитела – обнаруживаются в крови новорожденных в очень низких титрах, обладают цитофильным действием, уровень их возрастает под действием микроорганизма как пускового сигнала. Образование нормальных антител генетически запрограммировано, они экспрессируются на поверхностных мембранах незрелых В-лимфоцитов в виде рецепторов
3. Факторы саморегуляции: проявляются повышением температуры тела, изменение рН и rН2 пораженных тканей, усилением выделительных функций организма, выведение микроорганизмов и их токсинов с мочой, испражнениями, мокротой и другими экскретами.
Приобретенный постинфекционный иммунитет обусловлен гуморальными и тканевыми факторами высокой специфичности – иммуноглобулинами и иммунокомпетентными клетками. Его образование индуцируется антигенами.
Антигены – (в дословном переводе термин «антиген» означает «анти» – против, «генос» – порождающий) – генетически чужеродные для организма вещества, на введение которых организм отвечает развитием специфических иммунологических реакций (образованием антител).
Свойства антигенов:
1. Иммуногенность – способность антигенов вызывать выработку антител
2. Способность взаимодействовать с антителами
3. Специфичность – определяется эпитопом (детерминантной группой) антигена – небольшой участок антигена, с помощью которого происходит его соединение со строго определенным антителом.
Виды антигенов:
1. Иммуногены – высокомолекулярные соединения, индуцирующие антителообразование и взаимодействующие с иммуноглобулинами
2. Неполноценные антигены (гаптены) — не способные вызывать выработку антител, но способные реагировать с готовыми антителами. Гаптены при соединении с белками организма человека способны превращаться в иммуногены. Антигенная структура микроорганизмов очень разнообразна. Различают: 1) соматические О-антигены, 2) оболочечные, капсульные К-антигены, 3) жгутиковые Н-антигены, 4) протективные (защитные) антигены — появляются у микроорганизмов только при попадании в организм человека, 5) рибосомальные, 6) Vi-антигены – антигены вирулентности. Условия, при которых вещества превращаются в антигены: чужеродность, макромалекулярность, коллоидное состояние, растворимость. Отдельно взятые виды микроорганизмов содержат видо- и типоспецифические антигены, но могут содержать и групповые, общие с родственными или отдаленными видами. Групповая общность антигенной структуры у различных видов клеток называется антигенной мимикрией, при которой иммунная система человека утрачивает способность быстро распознавать чужую метку и вырабатывать иммунитет (этим объясняется персистенция, устойчивое микробоносительство и поствакцинальное осложнение).
Антитела – это иммуноглобулины сыворотки крови, образующиеся в ответ на введение антигена и способные реагировать с ними.
Строение иммуноглобулинов:
По внешнему виду иммуноглобулин напоминает букву игрек и состоит из 4 полипептидных цепей, соединенных друг с другом дисульфидной связью: две длинные, тяжелые Н-цепи, напоминающие по форме клюшку и две короткие, легкие L-цепи. Структура верхних участков Н и L цепей сильно варьирует и называется V-участками или Fab-фрагментами – представляющими собой антигенсвязывающий центр или паратоп. Нижний конец Н-цепей обозначается C-областью или Fс-фрагментом, с помощью которых иммуноглобулины адсорбируются на рецепторах иммунокомпетентных клеток (комплементсвязывающий фрагмент).
По характеру действия антител на микроорганизмы различают антитоксины, лизины, агглютинины, преципитины, гемолизины, цитотоксины, бактериоцины, гемагглютинины.
Различают 5 основных классов иммуноглобулинов:
1. Ig G – мономеры, высоко специфичные, составляют 75% всех иммуноглобулинов человека, наиболее активны в развитии иммунитета человека, единственные из иммуноглобулинов проникают через плаценту, обеспечивают пассивный иммунитет плода, остаются долго после перенесенного заболевания
2. Ig М – состоят из 5 мономеров, образуют большие решетки (агглютинины, преципитины, комплементсвязывающие антитела), вырабатываются при первичной встрече с антигеном, поэтому появляются первыми после заражения, образуются первыми у ребенка на 5 месяце жизни, низкоспецифичны, не имеют диагностического значения, указывают на первичность и свежесть процессов, после перенесенного заболевания и при хроническом течении их нет
3. Ig А – обладают способностью проникать в секреты слизистых (молозиво, слюна, содержимое бронхов и др.), обеспечивают защиту слизистых оболочек дыхательного и пищеварительного трактов от действия микроорганизмов
4. Ig Е – мономеры с заблокированным Fab-концом, являются аллергическими, кожносенсебилизирующими веществами. Fс-конец присоединен к шоковым клеткам (базофилы, тучные клетки, эндотелий сосудов, эпителий кожи и слизистых), которые выбрасывают медиаторы воспаления, вызывая спазм сосудов, бронхов, отечность слизистых. С наличием этих иммуноглобулинов связана ГНТ и полинозы (анафилактический шок, бронхиальная астма, отеки, мигрени)
5. Ig D – плохо изучены, один Fab-конец у них заблокирован и встречаются они при коллагенозах (ревматизм, красная волчанка)
Образование антител как иммунная реакция на антигены происходит в лимфоидной ткани периферических органов иммунитета, главным образом, в лимфатических узлах и белой пульпе селезенки. Продуцентами антител являются плазмоциты. В динамике образования антител различают 2 фазы:
1) индуктивную (латентную) – отрезок времени между введением антигена и появлением первых плазмоцитов или следов иммуноглобулинов. В этой фазе антигены фагоцитируются макрофагами, накапливаются в них, подвергаются обработке и презентуются (представляются) макрофагами для распознавания Т-хелперам. Под действием Т-хелперов В-лимфоциты превращаются в плазмоциты, которые в дальнейшем и осуществляют синтез антител;
2) продуктивную (репродуктивную) – в эту стадию происходит интенсивный синтез антител.
Реакции иммунитета – это реакции, в основе которых лежит взаимодействие антигена с антителами. К ним относят: реакцию агглютинации, преципитации, РСК, РИФ, ИФА, РТГА, РНГА и др. Применяют реакции иммунитета для диагностики инфекционных заболеваний в двух направлениях:
1. Серодиагностика – определение неизвестных антител в сыворотке больного с помощью известных антигенов – диагностикумов, представляющих собой взвесь убитых микроорганизмов и выпускаемых микробиологической промышленностью.
2. Идентификация выделенной от больного чистой культуры микроорганизма – определение неизвестного антигена чистой культуры микроорганизмов, выделенной от больного, с помощью известных антител иммунной сыворотки, выпускаемой микробиологической промышленностью.
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте определение понятия «инфекционный процесс»
2. Как называется клиническое проявление инфекционного процесса, сопровождающееся рядом характерных клинических симптомов?
3. Что понимают под термином «инфекция»?
4. Дайте определение понятия «патогенность»
5. Как называется степень или мера болезнетворности штамма внутри патогенного вида?
6. Перечислите факторы вирулентности
7. Какие виды токсинов, вырабатываемых микроорганизмами, вы знаете?
8. Какие признаки характерны для экзотоксинов?
9. Перечислите свойства, характерные для эндотоксинов
10. Какие микроорганизмы называют условно-патогенными?
11. Как называются инфекции, вызываемые УПБ?
12. Дайте определение понятия «иммунитет»
13. Как классифицируют иммунитет по происхождению?
14. Как называется иммунитет, развивающийся после перенесённого инфекционного заболевания?
15. К какой группе относят иммунитет новорожденных, формирующийся за счёт получения готовых антител от организма матери?
16. Какой вид иммунитета развивается после введения в организм вакцин и анатоксинов?
17. Какой вид иммунитета возникает при введении в макроорганизм готовых антител, полученных от другого иммунного организма?
18. Как классифицируют иммунитет по направленности действия?
19. Как классифицируют иммунитет по механизму действия?
20. Какие факторы иммунитета относят к неспецифическим факторам защиты?
21. Перечислите тканевые (клеточные) факторы неспецифической защиты
22. Чем обеспечиваются защитные свойства кожи, слизистых оболочек и лимфоузлов?
23. Дайте определение понятия «фагоцитоз»
24. Перечислите стадии фагоцитоза
25. Какие виды фагоцитоза вы знаете?
26. Перечислите клетки организма человека, обладающие фагоцитарной активностью
27. Как называются цитотоксические лимфоциты, разрушающие клетки-мишени, инфицированные вирусами, и онкогенные клетки под действием лимфотоксинов?
28. Перечислите гуморальные факторы неспецифической защиты
29. Какие реакции организма человека относят к факторам саморегуляции?
30. Дайте определение понятия «антигены»
31. Какие свойства антигенов вы знаете?
32. Чем отличаются полноценные антигены (иммуногены) от неполноценных антигенов (гаптенов)?
33. Какие антигены могут встречаться у микроорганизмов?
34. Дайте определение понятия «антитела»
35. Каково строение иммуноглобулинов?
36. Какие классы иммуноглобулинов вы знаете?
37. Какие фазы различают в динамике образования антител?
38. Как называются реакции, в основе которых лежит взаимодействие антигена с антителами?
39. Какие реакции относят к реакциям иммунитета?
40. Каково практическое применение реакции иммунитета?
Тест – да- , -нет — на тему
«Инфекция и иммунитет».
1. Инфекция – это эволюционно сложившиеся формы взаимоотношений между болезнетворными микробами и окружающей средой.
2. Различные формы проявления инфекции обусловливаются биологическими и социальными факторами окружающей среды.
3. Группу микробов, вызывающих инфекционные болезни, называют инфекционными.
4. Патогенность как видовой признак подвержена изменчивости.
5. Вирулентность – показатель болезнетворной активности.
6. Инвазивность – это способность микроорганизмов к внедрению и размножению.
7. Агрессивность – это способность выживать, размножаться и поражать.
8. Резистентность – это устойчивость организма, которое обусловливается неспецифическими факторами антиинфекционной защиты.
9. Восприимчивость – это способность организма реагировать на внедрение патогенных микробов.
10. Восприимчивость бывает двух видов: общая и индивидуальная.
11. Инфекционные болезни отличаются от соматических: заразительностью, способностью размножаться передачей специфического механизма, специфичностью локализации возбудителя в определённых органах и тканях, невосприимчивостью.
12. Инфекционные заболевания протекают циклически.
13. Инкубационный период начинается с момента заболевания.
14. Все инфекционные болезни по механизму передачи делятся на кишечные, дыхательных путей, кровяные, инфекции кожных покровов и слизистых оболочек.
15. В переводе с греческого слово «иммунитет» означает невосприимчивость.
16. Современная иммунология является биологической наукой изучающей физиологию и патологию больного организма.
17. Различают четыре типа иммунокомпетентных клеток.
18. Невосприимчивость – это явление гомеостатического порядка.
19. Выделяют три вида иммунитета: естественный, антивирусный, приобретенный.
20. Видовая ареактивность клеток к патогенным микробам и токсинам обусловлена генотипом.
Ответы.
1. Нет.
2. Да.
3. Нет.
4. Да.
5. Да.
6. Нет.
7. Да.
8. Да.
9. Да.
10. Нет.
11. Нет.
12. Да.
13. Да.
14. Да.
15. Нет.
16. Нет.
17. Нет.
18. Да.
19. Нет.
20. Да.