Основные механизмы противомикробного иммунитета

Противомикробный иммунитет: механизмы развития

Современная иммунология вышла из недр науки об инфекциях Immunitas (лат. ) –– свободный от чего-либо

Развитию инфекции препятствуют две формы иммунного реагирования: — Неспецифический (врожденный) иммунитет – бактериальные свойства кожи, слизистых, фагоцитоз, NK- клетки, комплемент и т. д. – ранний этап инфекционного процесса — Специфический (адаптивный или приобретенный) иммунитет – эффекторные клетки, молекулы, иммунологическая память – второй этап инфекционного процесса

Причиной инфекционных заболеваний человека могут быть : • Вирусы (ДНК- и РНК-) • Бактерии (Гр+, Гр- кокки и бациллы, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы, микобактерии) • Грибы • Простейшие ( лейшмания, трипаносома, токсоплазма и др. ) • Гельминты паразит ыы

Преобладающие механизмы иммунного ответа против инфекций зависят от: 1. Путей поступления инфекционных агентов в организм (основное поступление через слизистые оболочки дыхательной, пищеварительной и мочеполовой систем); 2. Внутри- ( вирусы, микобактерии, большинство простейших и др. ) или внеклеточной ( большинство бактерий, грибы, крупные паразиты) локализации инфекционного агента при размножении; 3. Компонентов патогена, модифицирующих активность иммунной системы: — эндотоксин (ЛПС) — экзотоксин — пептидогликаны бактериальной стенки — компоненты микроорганизмов, влияющие на фагоцитоз 4. Особенностей антигенной структуры микроорганизмов

Этапы инфекционного процесса и иммунные факторы защиты — Нормальная микрофлора — Локальные химические факторы — Фагоциты (особенно в легких) — Антимикробные белки и пептиды (МВР, СРБ) — Фагоциты, нейтрофилы, тучные клетки — Система комплемента — Активированные γδ Т-лимфоциты? — Система комплемента — Фагоциты — Цитокины (TNF α , IL 12 и IL 1), хемокины — NK клетки — DC мигрируют в лимфатические узлы Инициация адаптивного иммунного ответа дендритными клетками Эффекторные механизмы специфического иммунного ответа: — Специфические Ат — Т-клеточно- зависимая активация макрофагов и цитотоксических лимфоцитов (ЦТЛ)

Локализация инфекционных агентов внутри ( Th 1 — зависимый иммунный ответ ) или вне клетки ( Th 2 — зависимый иммунный ответ ) является ключевым фактором для определения типа иммунного ответа

Механизмы иммунного ответа в зависимости от клеточной локализации инфекционного агента при размножении

Микроорганизмы способны вызывать различные заболевания, а иммунный ответ на инфекцию, в некоторых случаях, может привести к значительным тканевым повреждениям и развитию иммунно — обусловленной патологии

Механизмы повреждения ткани при инфекции Прямые: 1. Экзотоксины (экстрацеллюлярные белки, не входящие в структуру клеточной стенки, выделяются микробными клетками при жизни, состоят из транспортной и токсической частей) Дифтерия, столбняк, холера, токсический шок, скарлатина, ангина 2. Эндотоксин (вещества, которые входят в состав клеточной стенки, высвобождаются только после гибели микробной клетки, обладают высокой стабильностью, токсичностью и иммуногенными свойствами, все Гр- бактерии выделяют эндотоксин ЛПС ) Гр-сепсис, менингит, дизентерия, чума 3. Прямой цитопатический эффект Натуральная оспа, гепатиты, грипп, полиомиелит, простой герпес, корь

Непрямые механизмы: 1. Повреждение иммунными комплексами Гломерулонефрит, васкулит, кардит 2. Образование ауто. Ат к антигенам хозяина Ревматическая лихорадка, гемолитическая анемия 3. Клеточно-медиированная цитотоксичность Туберкулез, асептический менингит, герпетический кератит

Противовирусный иммунитет обусловлен своеобразием строения и биологии вируса. Участвуют гуморальные и клеточные факторы. Иммунитет направлен на нейтрализацию и удаление из организма вируса, его антигенов и зараженных вирусом клеток.

Иммунный ответ на типичную острую вирусную инфекцию

Механизмы специфического гуморального и клеточно-медиированного иммунного ответа при вирусной инфекции Тип иммунного ответа Эффекторные молекулы или клетки Эффект Гуморальный Антитела (особенно, секреторный Ig. A) Ig. G, Ig. M, Ig. A Ig. G и Ig. M Комплемент, активированный Ig. G или Ig. M Блокируют связывание вируса с клеткой Блокируют слияние вирусной оболочки с плазматической мембраной клеток Усиливают фагоцитоз вирусных частиц (опсонизация) Агглютинируют вирусные частицы Опсонизация (С 3 b ) и лизис вирусных частиц и вирус-инфицрованных клеток (МАК)

Выделяют 2 основные формы участия антител в развитии противовирусного иммунитета 1. Нейтрализация вируса антителами 2. Иммунный лизис инфицированной клетки с участием антител а) Комплементзависимая цитотоксичность б) АЗКЦ

Механизмы специфического гуморального и клеточно-медиированного иммунного ответа при вирусной инфекции Тип иммунного ответа Эффекторные молекулы или клетки Эффект Гуморальный Антитела (особенно, секреторный Ig. A) Ig. G, Ig. M, Ig. A Ig. G и Ig. M Комплемент, активированный Ig. G или Ig. M Блокируют связывание вируса с клеткой Блокируют слияние вирусной оболочки с плазматической мембраной клеток Усиливают фагоцитоз вирусных частиц (опсонизация) Агглютинируют вирусные частицы Опсонизация (С 3 b ) и лизис вирусных частиц и вирус-инфицрованных клеток (МАК) Клеточно-медии рованный IFN-γ Цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ) N К клетки и макрофаги Активирует макрофаги, повышает экспрессию МНС I и II классов, обладает прямой антивирусной активностью Уничтожают вирус-инфицированные клетки (АЗКЦ)

Механизмы защиты вирусов от иммунного распознавания 1. Антигенная изменчивость (ВИЧ, грипп) 2. Ингибиция интерферонов (ВЭБ, аденовирусы) 3. Ингибиция экспрессии МНС- I класса (аденовирусы, ЦМВ) 4. Синтез и выделение растворимых форм рецепторов к IL-1 β , ФНО- α и ИНФ (ВЭБ, вирус миксомы) 5. Персистенция вирусов без репликации, латентная форма (вирус простого герпеса)

Иммунопатология при вирусной инфекции 1. Образование иммунных комплексов и развитие иммунокомплексных заболеваний/осложнений (вир. гепатита В, вир. лимфоцитарного хориоменингита) 2. Цитопатический эффект вследствие реализации эффекторных функций ЦТЛ по отношению к вирус-инфицированным клеткам 3. Инфицирование клеток иммунной системы и развитие вторичных ИД (ВИЧ) 4. Индукция развития аутоиммунных заболеваний вследствие: — молекулярной мимикрии, — цитопатического эффекта, — изменение собственных антигенов вирусами и т. д.

Антибактериальный иммунитет Особое значение ( для внеклеточно размножающихся бактерий – Staph. , Str. ) имеет: • Уровень циркулирующих антител (опосредованная Ат защита организма от бактериальной инфекции) • С • Функциональное состояние лейкоцитов (нейтрофилов) – фагоцитоз !!!

Клеточный антибактериальный иммунитет является основой устойчивости против большой группы инфекций, возбудители которых имеют внутриклеточный путь размножения (туберкулез, сальмонеллез, туляремия и др. ). Характерно появление гранулематозных изменений в инфицированной ране и развитие ГЗТ.

Развитие ГЗТ IL-3 GM-CSF IFN γ !!! Активированные Мф: 1. ↑↑↑ фагоцитоз 2. ↑↑↑ микробицидность (О 2 — , NO — ) 3. ↑↑↑ МНС II и адгезивные молекулы АПК) 4. ↑ TNFR – апоптоз Мф. IL-

Формирование гранулемы при ГЗТ TNF- α IL-1 β фибробласт ы. Гранулема изолирует возбудитель, элиминация и разрушение которого невозможно. Гранулематозное воспаление часто ассоциируется с тканевым фиброзом.

Механизмы уклонения бактерий от иммунного распознавания и иммунного ответа Этапы инфекционного процесса Механизмы иммунной защиты Механизмы уклонения от иммунного распознавания и ответа 1. Прикрепление к клеткам хозяина Секреторный Ig. A — Секреция ферментов, расщепляющих димеры Ig. A ( Neisseria meningitides , N. gonorrhoeae , Haemophilus influenzae ), — Антигенная изменчивость поверхностных структур (пили N. gonorrhoeae )

2. Пролиферация Фагоцитоз (Ат- и C 3 b -медиированная опсонизация) Комплемент-медиирова нный лизис — Выделение репеллентов или токсинов, подавляющих хемотаксис, — Продукция поверхностных структур (полисахаридная капсула, М протеин, оболочка фибрина), препятствующих связыванию бактерий фагоцитами, — Способность размножаться в цитоплазме фагоцита ( M. leprae , M. tuberculosis ) и индукция апоптоза в макрофагах ( Shigella ), — Выделение каталазы, разрушающей Н 2 О 2 и факторов, ингибирующих слияние фагосом с лизосомами ( M. tuberculosis ), — Потеря инфицированными фагоцитами способности к презентации Аг — Наличие капсулы не вызывает активацию по альтернативному пути — Бактериальные мембраносвязанные ферменты разрушают фиксированный комплемент или вызывают его слущивание ( Гр+ бактерий устойчивы к комплемент-зависимому лизису) — Выделение бактериями «белков-ловушек» , связывающих комплемент ( E. coli K 1, Str. группы А, N. meningitides ) 3. Внедрение в ткани хозяина A т-зависимая агглютинация — Секреция эластазы (инактивация С 3 а и С 5 а, Pseudomonas ) 4. Повреждение ткани экзо- и эндо- токсинами Нейтрализующие Ат Секреция гиалуронизазы, которая усиливает инвазивность бактерий

Иммунопатология при бактериальной инфекции 1. Чрезмерный выброс цитокинов может привести к эндотоксическому шоку (ЛПС) 2. Иммунокомплексные болезни/осложнения (постстрептококковый гломерулонефрит, кардит) 3. Индукция аутоиммунных заболеваний вследствие антигенной мимикрии и кросреактивности

Противопаразитарный иммунитет Особенности паразитов (простейшие и гельминты): — Крупнее бактерий и вирусов с большим количеством антигенов; — Характерна антигенная изменчивость; — Паразитируют в клетках и тканях человека (кишечник, кровь, печень, селезенка, мышцы, лимфатические сосуды, внутри эритроцитов, макрофагов и т. д. )

Противопаразитарный иммунитет (эффекторные механизмы): 1. Врожденный иммунитет: — система комплемента (альтернативный путь), — Макрофаги: а) фагоцитоз мелких паразитов и продукция цитотоксических факторов, уничтожающих паразитов без их поглощения, б) АЗКЦ (через Ig. G и Ig. E ), в) продукция ФНО-альфа и ИЛ-1 (устойчивость гепатоцитов), — Эозинофилы – эффективны при гельминтозах (реагируют на Ig. E -зависимые реакции тучных клеток), — Нейтрофилы – уничтожают крупных и мелких паразитов

Противопаразитарный иммунитет (эффекторные механизмы): 2. Т – клеточный ответ – основная роль. Тип ответа варьирует в зависимости от природы паразита и стадии заболевания: — Th 1 – эффективны при внутриклеточно паразитирующих простейших, — Th 2 – эффективны при изгнании кишечных гельминтов.

Деструкция крупных паразитов иммунной системой АЗКЦ

Механизмы защиты паразитов от иммунного ответа: 1. Поверхностные гликопротеины могут инактивировать белки системы комплемента 2. Ингибирование действия лизосомальных ферментов Мф, снижение экспрессии МНС- II ( лейшмания, токсоплазма) 3. Антигенная изменчивость и маскировка (шистосомы) 4. Размножение в неблагоприятных участках организма (недоступны для клеток иммунной системы) 5. Иммуносупрессия вследствие выделения растворимых антигенов паразитов: — блокирование Ат — блокирование эффекторных клеток иммунной системы — индукция Т- и В- клеточной толерантности — неспецифическая активация Т- и В- лимфоцитов — подавление воспалительных реакций (ПГ, ИЛ-10, TGF- β )

Иммунопатологические последствия паразитарной инфекции: 1. Увеличение органов (печень, селезенка) вследствие увеличения количества макрофагов (малярия, трипаносомы, лейшманиоз) 2. Иммунокомплексные осложнения 3. Увеличение Ig. E при гельминтозах служит причиной тяжелых последствий для организма хозяина в результате высвобождения медиаторов тучных клеток 4. Образование ауто. Ат (эритроциты, лимфоциты, ДНК) 5. Повышение чувствительности в бактериальным и вирусным инфекциям