Современные представления об иммунитете и здоровье человека
Как устроен иммунитет: Объясняем по пунктам
Наш организм непрерывно меняется, но при этом очень «любит» постоянство и может нормально работать только при определенных параметрах своей внутренней среды. Например, нормальная температура тела колеблется между 36 и 37 градусами по Цельсию. Вспомните последнюю простуду и то, как плохо вы себя чувствовали, стоило температуре подняться всего на полградуса. Такая же ситуация и с другими показателями: артериальным давлением, рН крови, уровнем кислорода и глюкозы в крови и другими. Постоянство значений этих параметров называется гомеостазом, а поддержкой его стабильного уровня занимаются практически все органы и системы организма: сердце и сосуды поддерживают постоянное артериальное давление, легкие — уровень кислорода в крови, печень — уровень глюкозы и так далее.
Иммунная же система отвечает за генетический гомеостаз. Она помогает поддерживать постоянство генетического состава организма. То есть ее задача — уничтожать не только все чужеродные организмы и продукты их жизнедеятельности, проникающие извне (бактерии, вирусы, грибки, токсины и прочее), но также и клетки собственного организма, если «что-то пошло не так» и, например, они превратились в злокачественную опухоль, то есть стали генетически чужеродными.
Как клетки иммунной системы уничтожают «врагов»?
Чтобы разобраться с этим, сначала нужно понять, как иммунная система устроена и какие бывают виды иммунитета.
Иммунитет бывает врожденным (он же неспецифический) и приобретенным (он же адаптивный, или специфический). Врожденный иммунитет одинаков у всех людей и идентичным образом реагирует на любых «врагов». Реакция начинается немедленно после проникновения микроба в организм и не формирует иммунологическую память. То есть, если такой же микроб проникнет в организм снова, система неспецифического иммунитета его «не узнает» и будет реагировать «как обычно». Неспецифический иммунитет очень важен — он первым сигнализирует об опасности и немедленно начинает давать отпор проникшим микробам.
Однако эти реакции не могут защитить организм от серьезных инфекций, поэтому после неспецифического иммунитета в дело вступает приобретенный иммунитет. Здесь уже реакция организма индивидуальна для каждого «врага», поэтому «арсенал» специфического иммунитета у разных людей различается и зависит от того, с какими инфекциями человек сталкивался в жизни и какие прививки делал.
Специфическому иммунитету нужно время, чтобы изучить проникшую в организм инфекцию, поэтому реакции при первом контакте с инфекцией развиваются медленнее, зато работают гораздо эффективнее. Но самое главное, что, один раз уничтожив микроба, иммунная система «запоминает» его и в следующий раз при столкновении с таким же реагирует гораздо быстрее, часто уничтожая его еще до появления первых симптомов заболевания. Именно так работают прививки: когда в организм вводят ослабленных или убитых микробов, которые уже не могут вызвать заболевание, у иммунной системы есть время изучить их и запомнить, сформировать иммунологическую память. Поэтому, когда человек после вакцинации сталкивается с реальной инфекцией, иммунная система уже полностью готова дать отпор, и заболевание не начинается вообще или протекает гораздо легче.
Кто отвечает за работу различных видов иммунитета?
- Костный мозг. Это центральный орган иммуногенеза. В костном мозге образуются все клетки, участвующие в иммунных реакциях.
- Тимус (вилочковая железа). В тимусе происходит дозревание некоторых иммунных клеток (Т-лимфоцитов) после того, как они образовались в костном мозге.
- Селезенка. В селезенке также дозревают иммунные клетки (B-лимфоциты), кроме того, в ней активно происходит процесс фагоцитоза — когда специальные клетки иммунной системы ловят и переваривают проникших в организм микробов, фрагменты собственных погибших клеток и так далее.
- Лимфатические узлы. По своему строению они напоминают губку, через которую постоянно фильтруется лимфа. В порах этой губки есть очень много иммунных клеток, которые также ловят и переваривают микробов, проникших в организм. Кроме того, в лимфатических узлах находятся клетки памяти — это специальные клетки иммунной системы, которые хранят информацию о микробах, уже проникавших в организм ранее.
Таким образом, органы иммунной системы обеспечивают образование, созревание и место для жизни иммунных клеток. В нашем организме есть много их видов, вот основные из них.
- Т-лимфоциты. Названы так, потому что после образования в костном мозге дозревают в вилочковой железе — тимусе. Разные подвиды Т-лимфоцитов отвечают за разные функции. Например, Т-киллеры могут убивать зараженные вирусами клетки, чтобы остановить развитие инфекции, Т-хелперы помогают иммунной системе распознавать конкретные виды микробов, а Т-супрессоры регулируют силу и продолжительность иммунной реакции.
- B-лимфоциты. Название их происходит от Bursa fabricii (сумка Фабрициуса) — особого органа у птиц, в котором впервые обнаружили эти клетки. В-лимфоциты умеют синтезировать антитела (иммуноглобулины). Это специальные белки, которые «прилипают» к микробам и вызывают их гибель. Также антитела могут нейтрализовывать некоторые токсины.
- Натуральные киллеры. Эти клетки находят и убивают раковые клетки и клетки, пораженные вирусами.
- Нейтрофилы и макрофаги умеют ловить и переваривать микробов — осуществлять фагоцитоз. Кроме того, макрофаги выполняют важнейшую роль в процессе презентации антигена, когда макрофаг знакомит другие клетки иммунной системы с кусочками переваренного микроба, что позволяет организму лучше бороться с инфекцией.
- Эозинофилы защищают наш организм от паразитов — обеспечивают антигельминтный иммунитет.
- Базофилы — выполняют главным образом сигнальную функцию, выделяя большое количество сигнальных веществ (цитокинов) и привлекая этим другие иммунные клетки в очаг воспаления.
Как клетки иммунной системы отличают «своих» от «чужих» и понимают, с кем нужно бороться?
В этом им помогает главный комплекс гистосовместимости первого типа (MHC-I). Это группа белков, которая располагается на поверхности каждой клетки нашего организма и уникальна для каждого человека. Это своего рода «паспорт» клетки, который позволяет иммунной системе понимать, что перед ней «свои». Если с клеткой организма происходит что-то нехорошее, например, она поражается вирусом или перерождается в опухолевую клетку, то конфигурация MHC-I меняется или же он исчезает вовсе. Натуральные киллеры и Т-киллеры умеют распознавать MHC-I рецептор, и как только они находят клетку с измененным или отсутствующим MHC-I, они ее убивают. Так работает клеточный иммунитет.
Но у нас есть еще один вид иммунитета — гуморальный. Основными защитниками в этом случае являются антитела — специальные белки, синтезируемые B-лимфоцитами, которые связываются с чужеродными объектами (антигенами), будь то бактерия, вирусная частица или токсин, и нейтрализуют их. Для каждого вида антигена наш организм умеет синтезировать специальные, подходящие именно для этого антигена антитела. Молекулу каждого антитела, также их называют иммуноглобулинами, можно условно разделить на две части: Fc-участок, который одинаков у всех иммуноглобулинов, и Fab-участок, который уникален для каждого вида антител. Именно с помощью Fab-участка антитело «прилипает» к антигену, поэтому строение этого участка молекулы зависит от строения антигена.
Как наша иммунная система понимает устройство антигена и подбирает подходящее для него антитело?
Рассмотрим этот процесс на примере развития бактериальной инфекции. Например, вы поцарапали палец. При повреждении кожи в рану чаще всего попадают бактерии. При повреждении любой ткани организма сразу же запускается воспалительная реакция. Поврежденные клетки выделяют большое количество разных веществ — цитокинов, к которым очень чувствительны нейтрофилы и макрофаги. Реагируя на цитокины, они проникают через стенки капилляров, «приплывают» к месту повреждения и начинают поглощать и переваривать попавших в рану бактерий — так запускается неспецифический иммунитет, но до синтеза антител дело пока еще не дошло.
Расправляясь с бактериями, макрофаги выводят на свою поверхность разные их кусочки, чтобы познакомить Т-хелперов и B-лимфоцитов со строением этих бактерий. Этот процесс называется презентацией антигена. Т-хелпер и B-лимфоцит изучают кусочки переваренной бактерии и подбирают соответствующую структуру антитела так, чтобы потом оно хорошо «прилипало» к таким же бактериям. Так запускается специфический гуморальный иммунитет. Это довольно длительный процесс, поэтому при первом контакте с инфекцией организму может понадобиться до двух недель, чтобы подобрать структуру и начать синтезировать нужные антитела.
После этого успешно справившийся с задачей B-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает в большом количестве синтезировать антитела. Они поступают в кровь, разносятся по всему организму и связываются со всеми проникшими бактериями, вызывая их гибель. Кроме того, бактерии с прилипшими антителами гораздо быстрее поглощаются макрофагами, что также способствует уничтожению инфекции.
Есть ли еще какие-то механизмы?
Специфический иммунитет не был бы столь эффективен, если бы каждый раз при встрече с инфекцией организм в течение двух недель синтезировал необходимое антитело. Но здесь нас выручает другой механизм: часть активированных Т-хелпером В-лимфоцитов превращается в так называемые клетки памяти. Эти клетки не синтезируют антитела, но несут в себе информацию о структуре проникшей в организм бактерии. Клетки памяти мигрируют в лимфатические узлы и могут сохраняться там десятилетиями. При повторной встрече с этим же видом бактерий благодаря клеткам памяти организм намного быстрее начинает синтезировать нужные антитела и иммунный ответ запускается раньше.
Таким образом, наша иммунная система имеет целый арсенал различных клеток, органов и механизмов, чтобы отличать клетки собственного организма от генетически чужеродных объектов, уничтожая последние и выполняя свою главную функцию — поддержание генетического гомеостаза.
Московский
государственный университет информационных
технологий, радиотехники и электроники
Реферат
на тему: «Современные
представления об иммунитете. Проблемы
пересадки органов и тканей»
Выполнил:
Беседина Светлана
Москва 2015
Оглавление
Введение
1.
История развития представлений об
иммунитете
2.
Современные представления об иммунитете
3.
Первая линия защиты: физические барьеры
4.
Вторая и третья линии защиты: клетки
иммунной системы
5.
Лимфоциты и приобретенный иммунитет
6.
Взаимодействие между лимфоцитами и
фагоцитами
Заключение
Литература
Введение
В процессе эволюции
живых организмов выживали только те,
кто умел защищать постоянство своей
внутренней среды и не допускать
проникновения в нее вредоносных
чужеродных объектов. Современный
иммунитет – это шедевр 500 млн. лет
эволюции, борьбы, новых решений.
Настойчивое любопытство ученых разных
специальностей раскрыло перед нами
закономерности ее функционирования.
1. История развития
представлений об иммунитете
Иммуноло́гия (от
лат. immunis — свободный, освобождённый,
избавленный от чего-либо + греч. λόγος
— знание) — медико-биологическая наука,
изучающая реакции организма на чужеродные
структуры (антигены): механизмы этих
реакций, их проявления, течение и исход
в норме и патологии, а также разрабатывающая
методы исследования и лечения.
[Иммунология/ под ред. Хаитова Р.М.. —
М.: Медицина, 2000. — 425 с.]
К самым первым
упоминаниям об иммунологии можно отнести
исторические сведения о профилактике
оспы в Древнем Китае и Индии. Тогда для
противостояния эпидемиям оспенной
инфекции производилась так называемая
вариоляция: врачи собирали оспенные
корочки больного высушивали их и
растирали в мелкий порошок. Этот порошок
втирали в кожу специальным шпателем
или иглой, которой надрезали поверхность
кожи, а иногда вдували в нос здоровому
человеку, надеясь вызвать у него легкую
форму болезни. Со временем вариоляция
распространилась и на Европу.
Но так как для
проведения вариоляции использовали
вирус натуральной оспы, вариоляция
часто вызывала тяжелое заболевание и
даже смерть. И, наконец, в 1796 г. после
тридцати лет исследований Эдвард Дженнер
опробовал метод прививания людей
коровьей оспой на 8-летнем мальчике, а
затем еще на 23 людях. В 1798 г. он опубликовал
результаты своих исследований. Дженнер
разработал врачебную технику
оспопрививания, которую назвал вакцинацией
(от лат. vaccus — корова).
Вариоляция не
являлась аналогом вакцинации: при
вариоляции человека заражали уличным
вирусом, стараясь вызвать болезнь в
легкой форме, тогда как при вакцинации
человеку вводили вирус коровьей оспы,
безвредной для него, но вызывающей
образование иммунитета против натуральной
оспы.
В дальнейшем было
сделано еще множество важных открытий
в области иммунологии. В 1885 г. Пастер
испытывает вакцину от бешенства на
мальчике, укушенном бешеной собакой. В
1890 г. немецкий врач Эмиль фон Беринг
показал, что в крови людей, переболевших
дифтерией или столбняком, образуются
антитоксины, которые обеспечивают
иммунитет к этим болезням как самим
переболевшим, так и тем, кому такая кровь
будет перелита. В том же году на основе
этих открытий был разработан метод
лечения кровяной сывороткой. В 1883 г.
русский биолог – иммунолог Илья Мечников
съезде врачей естествоиспытателей
сделал о том, что в организме человека
присутствуют особые амебоидные подвижные
клетки – нейтрофилы и макрофаги, которые
поглощают и переваривают патогенные
микроорганизмы. В 1891 г. выходит статья
немецкого фармаколога Пауля Эрлиха, в
которой он термином «антитело»
обозначает противомикробные вещества
крови. Параллельно с Мечниковым Эрлих
разрабатывал свою теорию иммунной
защиты организма. Позже его теория
подтвердилась с некоторыми изменениями.
В 1904 г. известный химик Сванте Аррениус
доказал обратимость взаимодействия
антиген – антитело и заложил основы
иммунохимии.
Таким образом
концу 40х гг. был создан целый набор
вакцин против опаснейших инфекционных
возбудителей (оспы, бешенства, холеры,
чумы, брюшного тифа, желтой лихорадки,
дифтерии, столбняка). Так завершился
первый этап развития иммунологии.
Начиная с середины
XIX века под иммунитетом в медицине
понимали формирование невосприимчивости
к инфекционным болезням, которое
развивалось в результате вакцинации
или перенесенной болезни. (то, что сейчас
называют реакциями вторичного иммунного
ответа).
С середины XX века
формируется иной взгляд на иммунитет.
Под системой иммунитета стали понимать
систему лимфоидных клеток, которые
обеспечивали в организме распознавание
«своего» и «чужого».
В это время была
открыта уникальная способность лимфоцитов
к распознаванию генетически чужеродного
материала. Выдающийся австралийский
ученый Бернет создал свою теорию
иммунитета. Иммунитет рассматривался
им как основной механизм, направленный
на дифференциацию «своего» и «чужого».
И основная роль здесь принадлежала
лимфоцитам, которые Бернет предлагал
называть «иммуноцитами». Исходя из
необходимости отличать «свое» и «не
свое», под иммунитетом стали понимать
механизмы поддержания генетического
постоянства внутренней среды организма.
То есть специфический контроль за
присутствием в организме именно «своих»
клеток и уничтожение всего «чужого»
(бактерий, опухолевых клеток, клеток
чужеродного трансплантата и т. д.).
В последние годы
в систему иммунитета начинают включать
практически все клетки белой крови, а
также целый ряд других клеток. Основную
же функцию иммунитета видят в защите
организма от различных проявлений
биологической агрессии, как экзогенного,
так и эндогенного характера.
Как и было сказано
ранее, иммунитет — это универсальная
способность живых существ противостоять
действию повреждающих агентов, сохраняя
свою целостность и биологическую
индивидуальность. Это защитная реакция,
благодаря которой организм становится
невосприимчивым к антигенам. В роли
антигена могут выступать различные
инфекционные агенты (бактерии, вирусы
и т.д.), белки других организмов (иногда
полисахариды), гельминты, пересаженные
ткани и органы, собственные измененные
клетки организма (мутированные,
опухолевые, стареющие и т.п.), сперма при
оплодотворении, эмбрион для матери и
др. Говоря другими словами, иммунитет
поддерживает клеточный, белковый и
генетический гомеостаз организма.
Поэтому его рассматривают в настоящее
время как одну из регуляторных систем
организма человека и других животных.
Существует два
вида иммунитета: врожденный и приобретенный.
Врожденный
(видовой) иммунитет обеспечивает защиту
организма от паразитов, поражающих
другие виды (например, чума крупного
рогатого скота, вирус табачной мозаики).
Его связывают с проявлением неспецифических
реакций фагоцитов, эозинофилов,
комплемента и др. То есть эти механизмы
защиты функционируют и существуют с
момента рождения.
Приобретенный
(индивидуальный) или адаптивный иммунитет
возникает после перенесения человеком
какого-то заболевания, т.е. у каждого
индивида он свой, собственный. Сейчас
принято врожденный иммунитет называть
неспецифическим, а приобретенный –
специфическим. Его связывают со
специфической функцией лимфоцитов.
Реакции этих клеток не существуют
изначально, от рождения. Они развиваются
и закрепляются в ответ на проникновение
антигенов во внутреннюю среду организма.
Возможность формирования системы
приобретенного иммунитета при рождении
одинакова у всех людей, но в процессе
жизни в силу того, что каждый человек
контактирует в течение жизни со «своим»
набором антигенов, приобретенный
иммунитет формируется у всех людей
по-разному, строго индивидуально.
Этот вид иммунитета
принято делить на естественный и
искусственный, каждый из которых делится
на активный и пассивный.
Приобретенный
активный иммунитет возникает после
перенесённого заболевания или после
введения вакцины.
Приобретенный
пассивный иммунитет развивается при
введении в организм готовых антител в
виде сыворотки или передаче их
новорожденному с молозивом матери или
внутриутробным способом.
Естественный
иммунитет включает врожденный иммунитет
и приобретенный активный (после
перенесённого заболевания). А также
пассивный при передаче антител ребёнку
от матери.
Искусственный
иммунитет включает приобретенный
активный после прививки (введение
вакцины) и приобретенный пассивный
(введение сыворотки).
Помимо прочего,
существует еще и деление иммунитета на
клеточный и гуморальный (жидкостный).
Клеточный, как ясно из названия,
представлен клетками, а гуморальный —
рядом химических веществ (антител),
циркулирующих в крови и тканях.
Иммунная система
Иммунитет организма
определяется состоянием его иммунной
системы, которая представлена органами
и клетками. Иммунная система состоит
из клеток и тканей, органов, которые и
обеспечивают «иммунный ответ».
Центральными органами ее являются те,
в которых формируются и созревают
иммуннокомпетентные клетки. Это тимус
(вилочковая железа) и костный мозг.
Селезенка, тонкий кишечник, селезенка,
миндалины и другие являются периферическими
органами, в которых эти клетки
функционируют.
Основные функции
иммунной системы:
— распознавание;
— уничтожение;
— выведение из
организма антигенов (чужеродных веществ),
образующихся в нем и поступающих извне.
Система защищает
организм от инфекции в несколько этапов,
при этом с каждым этапом повышается
специфичность защиты. (Специфичность
(specificity) – это свойство пары биологических
веществ (например, фермента и его
субстрата, антигена и антитела и т.п.)
избирательно взаимодействовать только
или преимущественно друг с другом.
[Молекулярная биология и генетика.
Толковый словарь]).
Самая простая
линия защиты представляет собой
физические барьеры, которые предотвращают
попадание инфекции в организм. Если
возбудитель проникает через эти барьеры,
промежуточную неспецифическую реакцию
на него осуществляет врождённая иммунная
система. Врождённая иммунная система
обнаруживается у всех растений и
животных. На случай, когда возбудители
успешно преодолевают воздействие
врождённых иммунных механизмов, у
позвоночных существует третий уровень
защиты — приобретённая иммунная защита.
Эта часть иммунной системы адаптирует
свою реакцию во время инфекционного
процесса, чтобы улучшить распознавание
чужеродного биологического материала.
Такой улучшенный ответ сохраняется
после уничтожения возбудителя в виде
иммунологической памяти. Она позволяет
механизмам приобретённого иммунитета
развивать более быструю и более сильную
ответную реакцию при каждом появлении
такого же возбудителя.