Механизмы врожденного иммунитета кратко
Защитной реакцией или иммунитетом называется ответ организма на внешнюю опасность и раздражители. Множество факторов в теле человека способствуют его защите от различных болезнетворных организмов. Что такое врождённый иммунитет, как происходит защита организма и в чем заключается ее механизм?
Врожденный и приобретенный иммунитет
Само понятие иммунитета связано с эволюционно приобретенными способностями организма препятствовать попаданию в него чужеродных агентов. Механизм борьбы с ними разный, так как виды и формы иммунитета отличаются своим многообразием и характеристиками. По происхождению и формированию защитный механизм может быть:
- врожденный (неспецифический, естественный, наследственный) – защитные факторы в теле человека, которые были сформированы эволюционно и помогают бороться с чужеродными агентами с самого начала жизни; также данный вид защиты обуславливает видовую невосприимчивость человека к заболеваниям, которые свойственны животным, растениям;
- приобретенный – защитные факторы, которые формируются в процессе жизни, может быть естественным и искусственным. Естественная защита формируется после перенесенного воздействия, вследствие чего организм способен приобретать антитела к данному опасному агенту. Искусственная защита связана с введением в организм готовых антител (пассивная) или ослабленной формы вируса (активная).
Свойства врожденного иммунитета
Жизненно важным свойством врожденного иммунитета является постоянное наличие в организме естественных антител, которые обеспечивают первичную реакцию на вторжение патогенных организмов. Важное свойство естественной ответной реакции – система комплимента, которая представляет собой комплекс белков в крови, которые обеспечивают распознавание и первичную защиту от чужеродных агентов. Данная система выполняет следующие функции:
- опсонизация – процесс присоединения элементов комплекса к поврежденной клетке;
- хемотаксис – совокупность сигналов посредством химической реакции, которая привлекает другие иммунные агенты;
- мембранотропный повреждающий комплекс – белки комплимента, которые разрушают защитную мембрану опсонизированных агентов.
Ключевое свойство естественной ответной реакции – первичная защита, вследствие которой организм может получить информацию о новых для него чужеродных клеток, вследствие чего создается уже приобретенный ответ, который при дальнейшем столкновении с аналогичными патогенами будет уже готов для полноценной борьбы, без привлечения других факторов защиты (воспаления, фагоцитоза и т.д.).
Формирование врожденного иммунитета
Неспецифическая защита есть у каждого человека, она закреплена генетически, способна передаваться по наследству от родителей. Видовой особенностью человека является то, что он не восприимчив к ряду болезней, характерных для других видов. Для формирования врожденного иммунитета важную роль играет внутриутробное развитие и грудное вскармливание после рождения. Мать передает своему ребенку важные антитела, которые закладывают основу его первых защитных сил. Нарушение формирования естественной защиты может привести к иммунодефицитному состоянию из-за:
- воздействия излучения;
- химических агентов;
- болезнетворных организмов в период внутриутробного развития.
Факторы врожденного иммунитета
Что такое врождённый иммунитет и в чем состоит механизм его действия? Совокупность общих факторов врожденного иммунитета призваны создать определенную линию защиты организма от чужеродных агентов. Данная линия состоит из нескольких защитных барьеров, которые выстраивает организм на пути патогенных микроорганизмов:
- Эпителий кожи, слизистые оболочки – первичные барьеры, которые обладают колонизационной резистентностью. Вследствие проникновения патогена развивается воспалительная реакция.
- Лимфатические узлы – важная защитная система, которая борется с патогеном до внедрения его в систему кровообращения.
- Кровь – при попадании инфекции в кровь развивается системный воспалительный ответ, при котором задействуются специальные форменные элементы крови. Если микробы не погибают в крови – инфекция распространяется на внутренние органы.
Клетки врожденного иммунитета
В зависимости от механизмов защиты бывает гуморальный и клеточный ответ. Совокупность гуморальных и клеточных факторов создают единую систему защиты. Гуморальная защита – ответ организма в жидкостной среде, внеклеточном пространстве. Гуморальные факторы врожденного иммунитета подразделяются на:
- специфические – иммуноглобулины, которые вырабатывают В-лимфоциты;
- неспецифические – секреты желез, сыворотка крови, лизоцим, т.е. жидкости, обладающие антибактериальными свойствами. К гуморальным факторам относят систему комплимента.
Фагоцитоз – процесс поглощения инородных агентов, происходит посредством клеточной активности. Клетки, которые участвуют в ответе организма подразделяются на:
- Т-лимфоциты – долгоживущие клетки, которые подразделяются на лимфоциты с разными функциями (натуральные киллеры, регуляторы и др.);
- В-лимфоциты – продуцируют антитела;
- нейтрофилы – содержат антибиотические белки, имеют рецепторы хемотаксиса, поэтому мигрируют к месту воспаления;
- эозинофилы – участвуют в фагоцитозе, отвечают за обезвреживание гельминтов;
- базофилы – отвечают за аллергическую реакцию в ответ на раздражители;
- моноциты – специальные клетки, которые превращаются в разные виды макрофагов (костной ткани, легких, печени и т.д.), обладают множеством функций, в т.ч. фагоцитоз, активизация комплимента, регулирование процесса воспаления.
Стимуляторы клеток врожденного иммунитета
Последние исследования ВОЗ показывают, что почти у половины населения планеты важные иммунные клетки – натуральные киллеры, находятся в дефиците. Из-за этого люди чаще подвержены инфекционным, онкологическим заболеваниям. Однако есть специальные вещества, которые стимулируют активность киллеров, к ним относятся:
- иммуномодуляторы;
- адаптогены (общеукрепляющие вещества);
- трансферфакторные белки (ТБ).
Наибольшей эффективностью обладают ТБ, стимуляторы клеток врожденного иммунитета данного вида были обнаружены в молозиве и яичном желтке. Данные стимуляторы широко используют в медицине, их научились выделять из естественных источников, поэтому трансферфакторные белки сейчас находятся в свободном доступе в виде медицинских препаратов. Их механизм действия направлен на восстановление повреждений в системе ДНК, налаживание иммунных процессов видовой особенности человека.
Видео: врожденный иммунитет
Врожденный иммунитет. Материнский подарок
Внимание! Информация, представленная в статье, носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению, исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.
Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!
Общие положения
Определение 1
Врожденный, или неспецифический иммунитет является более ранним механизмом защиты организма, как по времени ответа, так и в эволюционном плане.
Иммунный ответ при врожденном иммунитете развивается в первые несколько часов или дней после контакта с патогенным антигеном. Большая часть патогенов запускают механизмы врожденного иммунитета до развития иммунного ответа с присутствием лимфоцитов.
Организм-хозяин обладает различными механизмами врожденного иммунитета, эффективность которого при повторном контакте с возбудителем инфекции не возрастает.
Основную роль в механизмах неспецифической защиты организма играют:
- система комплемента,
- первичные рецепторы для патогенов,
- фагоцитоз, интерфероны (факторы защиты от вирусов),
- пептиды-антибиотики.
Барьеры против инфекций
От внедрения болезнетворных микроорганизмов, чужеродных клеток, организм защищают:
- кожа,
- секрет слизистых оболочек,
- движение ресничек эпителия,
- смывающий эффект и антибактериальное действие выделяемых жидкостей,
- нормальная микрофлора.
Готовые работы на аналогичную тему
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Бактерия, внедрившаяся в организм, разрушается под действием лизоцима и подвергается дальнейшему фагоцитозу с последующим уничтожением фагоцитарными клетками.
К основным фагоцитарным клеткам относятся:
- полиморфноядерные нейтрофилы,
- мононуклеарные макрофаги.
Фагоцитарные клетки имеют рецепторы, способные распознавать на поверхности клеток патогенных микроорганизмов определенные молекулярные структуры. Вследствие этого фагоцит может связываться с микробной клеткой.
Компоненты микробных клеток распознают трансмембранные белки $TLR$ (Toll-подобные рецепторы. Их активация инициирует секрецию провоспалительных цитокинов.
По завершении фагоцитоза в действие вступают разнообразные бактерицидные механизмы:
- образуются реакционноспособные метаболиты кислорода;
- из гранул высвобождаются многочисленные кислород-независимые факторы;
- синтезируется оксид азота.
Привлечению фагоцитов к микробным клеткам и осуществлению фагоцитоза способствует активация по каскадному механизму многокомпонентной системы комплемента.
Комплемент выполняет ряд функций:
- микроорганизмы, покрытые белком $C_3b$, связываются с рецептором для $C_3b$ ($CR_1$) на оверхности фагоцитарных клеток, что способствует фагоцитозу;
- белок $C_5a$ оказывает активирующее и хемотаксическое воздействие на нейтрофилы, аналогично белки $C_3a$ и $C_5a$ воздействуют на эозинофилы, эти белки значительно повышают проницаемость капилляров;
- встраивание ЛМК в мембрану микробной клетки вызывает ее лизис;
- фрагмент $C_3b$ способствует продукции антител В-клетками.
Острая воспалительная реакция с участием комплемента
Активация комплемента участвует в следующих процессах:
- обеспечивает привлечение и стимуляцию нейтрофилов; приток полиморфноядерных лейкоцитов и повышение сосудистой проницаемости приводят к развитию острой воспалительной реакции, которая способна оказывать сильный антимикробный эффект;
- индуцирует экспрессию молекул адгезии на эндотелиах клетках, которые обеспечивают адгезию лейкоцитов и способствуют их проникновению между эндотелиальными клетками в очаг воспаления;
- активированные пептидом $C_5a$ фагоцитарные клетки, поглощают и уничтожают внедрившиеся в организм микробы;
- активированные пептидом $C_5a$ или компонентами микробных клеток тканевые макрофаги также могут инициировать воспаление, например, эндотоксином.
Гуморальные механизмы защиты
Гуморальные механизмы обеспечивают вторую линию защиты.
К факторам гуморальной защиты относятся:
- лизоцим;
- дефензины;
- система комплемента;
- белки острой фазы (С-реактивный белок, манносвязывающий лиганд);
- интерфероны (их регулярный эффект приводит к подавлению размножения вирусов);
- коллектины связываются с углеводными структурами на поверхности микробных клеток и с рецепторами фагоцитарных клеток, способствуя фагоцитозу.
Внеклеточное уничтожение микробов
Замечание 1
Клетки-киллеры (НК-клетки) обладают рецепторами, активирующими их цитотоксическую функцию, а также доминантными ингибиторными рецепторами, распознающими молекулы главного комплекса гистосовместимости класса I на поверхности не инфицированных и не измененных клеток.
НК-клетки разрушают инфицированные вирусами клетки. Вызывая запрограммированную клеточную гибель – апоптоз. Апоптоз может быть индуцирован или цитотоксическим эффектом перфорина и гранзимов, или взаимодействием лиганда Fas клеток-киллеров с рецептором Fas клеток-мишеней.
Внеклеточное уничтожение паразитов осуществляют эозинофилы, связываясь через свои $C_3b$-рецепторы с их поверхностью, покрытой $C_3b.$ Благодаря этому многие крупные паразиты, инвазирующие потенциально восприимчивый организм-хозяин, не вызывают заболевания.
А.В. Полевщиков, д.б.н., профессор.
Иммунология — наука о защитных реакциях организма, наука об иммунитете. Рождение иммунологии как науки связывают с 1880 г., когда французский ученый Луи Пастер провел первые опыты с возбудителем куриной холеры. Он установил, что прививка птицам ослабленного или убитого возбудителя полностью защищала их в дальнейшем от живого микроба. Именно это наблюдение и дало название всему явлению невосприимчивости организма к возбудителю, образовавшейся в результате предварительной встречи с ослабленным или убитым микробом — явлению иммунитета. Огромный вклад в становление иммунологии как науки внесли лауреаты Нобелевской премии (1908 г.) И.И.Мечников, обосновавший роль фагоцитирующих клеток в защитных реакциях, и П.Эрлих, доказавший огромную роль молекул антител в формировании иммунитета.
Все защитные реакции организма принято разделять на реакции врожденного и приобретенного иммунитета. Только действуя совместно, они способны обеспечить эффективную защиту внутренней среды организма, его слизистых и кожных покровов от вирусов и бактерий. Если реакции приобретенного иммунитета обусловлены генетически, формируются еще до рождения, то реакции врожденного иммунитета требуют созревания основных клеток, вовлеченных в иммунные реакции — лимфоцитов. Поэтому реакции врожденного иммунитета протекают по одному и тому же сценарию в случае всех вирусов, бактерий и других микроорганизмов, вторгающихся во внутреннюю среду, и не приводят к формированию иммунологической памяти. Реакции приобретенного иммунитета, напротив, направлены против конкретного возбудителя, максимально учитывают его биологию и приводят к формированию иммунологической памяти, лежащей в основе всего явления иммунитета. Именно по причине более тонкой организации и регуляции приобретенный иммунитет не только отвечает за защиту организма от бактерий, вирусов и грибов, но и обеспечивает уничтожение мутантных (опухолевых) клеток и регулирует восстановление поврежденных тканей.
Основная работа по защите организма от внешней агрессии вирусов и бактерий ложится на реакции врожденного иммунитета, которые очень эффективно справляются со своей функцией. Только в случаях преодоления микробами механизмов врожденного иммунитета происходит подключение механизмов приобретенного иммунитета, на которые ложатся в основном контрольные, надзорные функции. Более сложная организация и тонкая регуляция приобретенного иммунитета повышает вероятность ошибок приобретенного иммунитета. К числу таких ошибок относятся аллергические реакции, ставшие очень распространенным явлениям в последние 50 лет.
Как врожденный, так и приобретенный иммунитет опираются на клеточные и гуморальные (т.е. молекулярные, передающиеся через жидкость) механизмы, которые обобщены в Таблице. Но все гуморальные факторы вырабатываются как раз клетками, осуществляющими защитные реакции, поэтому противопоставлять клеточные и гуморальные факторы нельзя, они действуют очень согласованно.
Таблица
Основные механизмы врожденного и приобретенного иммунитета
Механизмы | Врожденный иммунитет | Приобретенный иммунитет |
Гуморальные | Лизоцим Животные антибиотики Другие токсичные для бактерий белки | Антитела (иммуноглобулины), подразделяются на 5 основных классов |
Клеточные | Большинство лейкоцитов крови (нейтрофилы, моноциты, эозинофилы, базофилы), а также фагоциты других органов и тканей | Лимфоциты крови и органов иммунной системы (лимфатических узлов, селезенки, небных миндалин и других) |
Типичным примером реакции врожденного иммунитета является ответ организма на любое повреждение кожных покровов, например, на занозу. Уже через несколько секунд или минут после проникновения занозы развиваются местное покраснение кожи, ее припухлость, к которым через короткое время добавляются местное повышение температуры и боль. Все эти события отражают реакцию лейкоцитов крови на повреждение тканей занозой, на проникновение в организм на поверхности занозы многочисленных микробов. Покраснение поврежденного участка и его отек связаны с накоплением около занозы лейкоцитов крови, осуществляющих реакции врожденного иммунитета. Главным способом уничтожения попавших микробов становится реакция фагоцитоза, которая, с одной стороны, обеспечивает уничтожение микробов, а с другой — сигнализирует клеткам приобретенного иммунитета о попадании микробов внутрь организма. При проникновении под кожу большого количества микробов или их высокой опасности для организма результатом развития врожденного иммунитета станет местное нагноение, при котором часть лейкоцитов крови (нейтрофилы) быстро разрушаются в очаге воспаления, выделяют ферменты своих лизосом и антибактериальные гуморальные факторы, обеспечивающие гибель бактерий, самих лейкоцитов и даже повреждение части прилежащих тканей. При этом существенно, что постоянный контакт с бактериями, компонентами их клеточных стенок и другими бактериальными продуктами совершенно необходим для нормальной работы систем как врожденного, так и приобретенного иммунитета. Живущие в стерильных (безмикробных) условиях экспериментальные животные очень быстро погибают при попадании в реальную окружающую среду, так как их иммунная система лишена совершенно необходимой бактериальной нагрузки. Бактериальные продукты стимулируют фагоцитарную функцию лейкоцитов крови, усиливая тем самым иммунный ответ и последующую репарацию тканей.
Если врожденный иммунитет не имеет своих органов, то приобретенный иммунитет формирует специальные органы, составляющие лимфоидную (иммунную) систему. При этом в центральных органах иммунной системы происходит размножение и обучение новых клеток, а в периферических органах иммунной системы происходит развитие иммунного ответа — основы явления иммунитета. К центральным органам приобретенного иммунитета относятся тимус (он же вилочковая или зобная железа, там развиваются новые Т-лимфоциты) и красный костный мозг (там формируются новые В-лимфоциты, как, впрочем, и все клетки врожденного иммунитета). К периферическим органам приобретенного иммунитета относятся большие и маленькие скопления лимфоцитов в организме, к ним относятся лимфатические узлы, некоторые участки селезенки, скопления лимфоцитов по ходе кишечника, дыхательных и моче-половых путей, а также кожи. Таких скоплений в организме человека насчитывается не менее 2000, что обеспечивает постоянный и широкий контроль за появлением микробов и мутантных клеток в организме. Строго говоря, эти периферические лимфоидные органы играют роль фильтров, в которых проходят очистку от проникших микробов и их молекул разные биологические жидкости. Так, лимфа проходит очистку в лимфатических узлах, кровь – в селезенке, а скопления Т- и В-лимфоцитов по ходу покровов и слизистых оболочек встречают и призваны уничтожить микробов и вирусов еще до их проникновения во внутреннюю среду организма.
После проникновения микроба или вируса в организм в результате взаимодействия лимфоцитов развивается иммунный ответ. В результате этого ответа Т-лимфоциты уничтожают клетки, в которые проник вирус, или помогают В-лимфоцитам в запуске синтеза молекул антител (иммуноглобулинов), направленных против бактерий. Следовательно, Т-клетки принимают участие как в клеточном (противовирусном), так и гуморальном (направленном против бактерий) путях иммунного ответа, они регулируют все реакции приобретенного иммунитета. Именно по этой причине столь тяжелые для организма последствия имеет инфицирование вирусом иммунодефицита человека (вирус ВИЧ), который поражает именно Т-лимфоциты. Через несколько месяцев или лет после проникновения вируса ВИЧ в кровь большинство Т-лимфоцитов гибнет, что нарушает взаимодействие клеток сначала в реакциях приобретенного, а затем и врожденного иммунитета и делает человека беззащитным перед любой инфекцией. Результатом становится развитие синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД).
После иммунного ответа, завершающегося уничтожением всех инфицированных вирусом клеток или проникших бактерий, в организме остаются молекулы антител, направленные против бактерий, а также Т- и В- лимфоциты иммунологической памяти, которые обеспечивают ускоренный иммунный ответ на вирус или микроб при их повторном проникновении в организм. Эти факторы и являются носителями состояния иммунитета, т.е. невосприимчивости организма к повторному инфицированию. Они формируются даже после введения ослабленного или убитого микроорганизма, на чем основано защитное действие прививок (например, против полиомиелита, дифтерии, кори, столбняка и т.д.).
Иногда предварительная прививка по тем или иным причинам невозможна, и незащищенный человек может быть инфицирован возбудителем опасного заболевания. В этом случае для спасения жизни человека используют антисыворотки — выделенные и очищенные антитела, полученные от животных (лошадей, коров и др.), направленные против возбудителя заболевания или опасного для жизни человека вещества (например, змеиного яда). Готовые антитела немедленно связываются с бактерией, вирусом или опасными веществами, инактивируют их и способствуют быстрому уничтожению и выведению из организма. Введение человеку антисыворотки не отменяет его собственного иммунного ответа, но намного повышает его эффективность, а главное — сокращает сроки, что позволяет предотвратить заболевание или облегчить его течение и предотвратить развитие грозных осложнений. Однако как любая сложно организованная система иммунная система иногда допускает ошибки, связанные с неблагоприятным воздействием факторов загрязнения окружающей среды, неправильным образом жизни и безразличным обращением человека со своим здоровьем, а также с наличием генетической предрасположенности к развитию тех или иных патологий. Одним из наиболее распространенных нарушений работы иммунной системы является развитие аллергических реакций. Аллергия — это повышенная чувствительность организма к чужеродным молекулам и клеткам, не несущим какой-либо опасности для организма человека. Аллергия всегда связана с определенными веществами (аллергенами), поэтому неправильно говорить об аллергии на холод, тепло, изменение погоды и другие физические факторы. Очень часто аллергенами являются шерсть домашних животных, домашняя пыль, пыльца растений, многие пищевые продукты (цитрусовые, куриное яйцо, рыба, мед, шоколад, ананас и др.), компоненты бытовой химии, косметики и парфюмерии, некоторые лекарственные препараты. Признаками аллергических реакций как правило становятся обильные слизистые ведения из носа, слезотечение, кашель и затруднение дыхания, нарушения пищеварения, кожные реакции. Очевидно, что многие симптомы аллергии очень похожи на ранние признаки инфекционных заболеваний, поэтому окончательное заключение о наличии у человека аллергии на то или иное вещество может дать только врач. Однако это сходство совсем не случайное, т.к. компоненты бактерий и вирусов всегда вызывают развитие аллергической реакции. Это открывает и биологический смысл развития аллергии — быстрая мобилизация факторов врожденного и приобретенного иммунитета при повторном контакте с молекулами бактерий и вирусов. Но одновременно это очень осложняет лечение аллергии, т.к. полностью отключить этот важный защитный механизм нельзя. Решение этой и многих других актуальных проблем иммунологии (противоопухолевая защита, трансплантация органов и тканей, СПИД, создание эффективной иммунной защиты против многих возбудителей опасных инфекций) является задачей медицины XXI века.