Механизмы врожденного иммунитета лекция

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.

Источник

Первоначально иммунология возникла как наука о невосприимчивости (иммунитете) к инфекционным болезням. Наиболее существенный вклад в ее создание внесли И.И.Мечников (фагоцитарная или клеточная теория иммунитета) и П.Эрлих (гуморальная теория), в творческой дискуссии между которыми совершенствовались представления об иммунитете.

В настоящее время считается, что наследственный (врожденный, видовой) и приобретенный иммунитет зависит от согласованной деятельности пяти основных систем : макрофагов, комплемента, интерферонов, Т- и В- лимфоцитов, главной системы гистосовместимости (МНС- в английском варианте), обеспечивающих различные формы иммунного ответа.

В современном понимании иммунология- это не только наука, изучающая защиту от инфекционных заболеваний. Иммунология- наука, изучающая механизмы самозащиты организма от всего генетически чужеродного, поддержания структурной и функциональной целостности организма (гомеостаза организма). Подробнее — см. лекцию 1.

Центральным биологическим механизмом иммунитета является механизм распознавания “своего” и “чужого”. Пример- необходимость защиты от собственных мутантных и раковых клеток (одномоментно в организме находится около 10 млн. измененных клеток).

Иммунитет— целостная система биологических механизмов самозащиты организма, с помощью которых он распознает и уничтожает все чужеродное (генетически отличающееся).

Выделяют две основные формы иммунитета— видовой (врожденный) и приобретенный. Приобретенный иммунитет может быть естественный (результат встречи с возбудителем) и искусственный (иммунизация), активный (вырабатываемый) и пассивный (получаемый), стерильный (без наличия возбудителя) и нестерильный (существующий в присутствии возбудителя в организме), гуморальный и клеточный, системный и местный, по направленности- антибактериальный, антивирусный, антитоксический, противоопухолевый, антитрансплантационный.

В основе видового иммунитета лежат различные механизмы естественной неспецифической резистентности. Среди них- кожные покровы и слизистые оболочки, нормальная микрофлора организма, фагоцитоз, воспаление, лихорадка, система комплемента, барьерные механизмы лимфоузлов, противомикробные вещества, выделительные системы организма, главная система гистосовместимости.

Кожа и слизистые— первая линия защиты против возбудителей. Кроме функции механического (анатомического) барьера кожа обладает бактерицидной активностью. Слизь, лизоцим, желудочный сок, слезная жидкость, слюна, деятельность мерцательного эпителия способствует защите слизистых оболочек.

Нормальная микрофлора организма препятствует колонизации организма посторонней микрофлорой (конкуренция за субстраты, различные формы антагонизма, в т.ч. выделение антибиотических веществ, изменение рН и др.).

Фагоцитоз и система комплемента— вторая линия защиты организма против микроорганизмов, преодолевших поверхностные барьеры. Клеточные факторы системы видовой резистентности- фагоциты, поглощающие и разрушающие патогенные микроорганизмы и другой генетически чужеродный материал. Представлены полиморфоядерными лейкоцитами или гранулоцитами— нейтрофилами, эозинофилами и базофилами (клетками миелопоэтического ряда), а также моноцитами и тканевыми макрофагами (клетками макрофагально- моноцитарной системы).

Значение фагоцитирующих клеток для защиты организма впервые доказал И.И.Мечников, разработавший фагоцитарную теорию иммунитета.

Стадии фагоцитоза.

Процесс фагоцитоза (поглощения твердофазного объекта) состоит из пяти стадий.

1.Активация (усиление энергетического метаболизма). Факторами активации и хемотаксиса являются бактериальные продукды (ЛПС, пептиды), компоненты комплемента (С3 и С5), цитокины и антитела.

2.Хемотаксис.

3.Адгезия.

4.Поглощение.

5.Исход фагоцитоза.

Адгезия связана с наличием ряда рецепторов на поверхности фагоцитов ( к Fc- фрагментам антител, компонентам комплемента, фибронектину), обеспечивающих прочность рецептор- опосредованных взаимодействий опсонинов, обволакивающих микроорганизмы и ограничивающих их подвижность (антитела, С3в, фибронектин).

Фагоциты обладают амебоподобными псевдоподиями. При поглощении образуется фагосома с поглощенным объектом (бактерией), к ней присоединяется и сливается содержащая литические ферменты лизосома, образуется фаголизосома.

Возможно три исхода фагоцитоза:

— завершенный фагоцитоз;

— незавершенный фагоцитоз;

— процессинг антигенов.

Завершенный фагоцитоз- полное переваривание микроорганизмов в клетке- фагоците.

Незавершенный фагоцитоз- выживание и даже размножение микроорганизмов в фагоците. Это характерно для факультативных и особенно — облигатных внутриклеточных паразитов. Механизмы персистирования в фагоцитах связаны с блокадой фагосомо- лизосомального слияния (вирус гриппа, микобактерии, токсоплазмы), резистентностью к действию лизосомальных ферментов (гонококки, стафилококки), способностью микробов быстро покидать фагосомы после поглощения и длительно пребывать в цитоплазме (риккетсии).

В процессе фагоцитоза происходит “окислительный взрыв” с образованием активных форм кислорода, что обеспечивает бактерицидный эффект.

К одной из важнейших функций макрофагов (наряду с хемотаксисом, фагоцитозом, секрецией биологически активных веществ) является переработка (процессинг) антигена и представление его иммунокомпетентным клеткам с участием белков главной системы гистосовместимости (МНС) класса 2.

Фагоцитоз- не только уничтожение чужеродного, но и представление антигена для запуска иммунных реакций и секреции медиаторов иммунных и воспалительных реакций. Система макрофагов- центральное звено не только естественной резистентности (видового иммунитета), но и играет важную роль в приобретенном иммунитете, кооперации клеток в иммунном ответе.

Воспаление как защитная реакция организма на различные повреждения тканей возникло на более высокой ступени эволюции, чем фагоцитоз и характерно для высокоорганизованных организмов, обладающих кровеносной и нервной системами.

Инфекционное воспаление сопровождается различными сосудистыми и клеточными (включая фагоцитоз) реакциями, а также запуском целого ряда медиаторов воспалительных реакций (гистамина, серотонина, кининов, белков острой фазы воспалеия, лейкотриенов и простагландинов, цитокинов, системы комплемента).

Многие бактериальные продукты активируют клетки макрофагально- моноцитарной системы и лимфоциты, отвечающие на них выделением биологически активных продуктов- цитокинов, в частности интерлейкинов. Их можно характеризовать как медиаторы клеточных иммунных реакций. В воспалительных реакциях основную роль имеет интерлейкин-1 (ИЛ-1), стимулирующий лихорадку, повышающий проницаемость сосудов и адгезивные свойства эндотелия, активирующий фагоциты.

Лихорадка. Повышение температуры тела- защитная реакция организма, ухудшающая условия для размножения многих микроорганизмов, активирует макрофаги, ускоряет кровоток и усиливает обменные процессы в организме.

Барьерные функции лимфоузлов. По выражению П.Ф.Здродовского (1969) лимфоузлы- своеобразный биологический фильтр для возбудителей, переносимых с лимфой. Здесь проникшие через кожу или слизистые и занесенные током лимфы микроорганизмы задерживаются и подвергаются действию макрофагов и активированных лимфоцитов.

Система комплемента— комплекс белков и гликопротеидов сыворотки крови человека и позвоночных животных (их более 20). Отдельные компоненты опосредуют процессы воспаления, опсонизацию чужеродных фрагментов для последующего фагоцитоза, участвуют наряду с макрофагами в непосредственном уничтожении микроорганизмов и других чужеродных клеток (лизис бактерий и вирусов). В условиях физиологической нормы компоненты системы комплемента находятся в неактивной форме. Известны три пути активации системы комплемента- классический, альтернативный и с использованием С1- шунта.

Классический путь- каскад протеазных реакций с компонента С1q до С9, реализуется при наличии антител к соответствующему антигену. С комплексом “антиген- антитела” взаимодействует компонент С1q, затем С4, следом- С2. Образуется комплекс “антиген- антитела-С1С4С2”, с ним соединяется С3 (центральный компонент системы) и запускается цепь активации с эффекторными функциями (опсонизация и лизис бактерий, активация системы макрофагов, воспаление).

Альтернативный путь реализуется при первичном контакте с возбудителем (когда еще нет антител). Он индуцируется ЛПС и другими микробными антигенами. С1, С4, С2 не участвуют, альтернативный и классический пути смыкаются на уровне С3.

Источник

ИММУНОЛОГИЯ Врожденный иммунитет

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.

ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА клеточные гуморальные фагоциты NK-клетки комплемент медиаторы воспаления

КЛЕТОЧНЫЕ ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА фагоциты натуральные киллеры (NK-клетки) макрофаги гранулоциты дендритные клетки

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ФАГОЦИТОВ: РАСПОЗНАВАНИЕ ЧУЖЕРОДНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ (НЕПОСРЕДСТВЕННО ИЛИ ЧЕРЕЗ ОПСОНИЗАЦИЮ) ФАГОЦИТОЗ ГЕНЕРАЦИЯ МЕДИАТОРОВ ВОСПАЛЕНИЯ

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)

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).

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.

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.

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.

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.

АДГЕЗИЯ ЛЕЙКОЦИТОВ И ЭКСТРАВАЗАЦИЯ

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.

ФАГОЦИТОЗ процесс поглощения и переваривания клеткой (макрофагом, нейтрофилом) корпускулярного материала (бактерий, крупных вирусов, отмирающих собственных клеток организма или чужеродных клеток).

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.

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).

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.

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.

НАТУРАЛЬНЫЕ КИЛЛЕРЫ

МЕХАНИЗМЫ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ 1. Несекреторный лизис Если клетка-мишень имеет рецептор CD95 (Fas), она гибнет в результате апоптоза.

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).

МЕХАНИЗМЫ ЦИТОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАТУРАЛЬНЫХ КИЛЛЕРОВ 3. Антителозависимая клеточная цитотоксичность

ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ИММУНИТЕТА комплемент медиаторы воспаления цитокины белки острой фазы другие медиаторы. эйкозаноиды

МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ цитокины воспалительные цитокины интерфероны хемокины колониестимулирующие факторы

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.

МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ другие медиаторы. эйкозаноиды кинины медиаторы аллергического воспаления эйкозаноиды

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.

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.

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.

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.

Источник