Создание иммунитета у человека
Иммунитет — (лат. immunitas — освобождение) — защита организма от генетически чужеродных организмов и веществ, к которым относятся микроорганизмы, вирусы, черви, различные белки, клетки, в том числе и собственные изменённые клетки организма.
Иммунология — наука, изучающая иммунитет.
Иммунный ответ — это реакция организма на внедрение чужеродных агентов.
Антиген — любое чужеродное вещество или организм.
Антитело — вещество организма, распознающее антигены.
Антитела (иммуноглобулины) — особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде рецепторов (рис. 1). Реагируя на присутствие антигена, они отделяются от мембраны В-лимфоцита и присутствуют в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул (антител). Антитела способны избирательно связываться с конкретными видами чужеродных молекул, которые в связи с этим называют антигенами.
Рис. 1. В-лимфоцит с мембрансвязанными рецепторами
Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов.
Антигены, как правило, являются белками или полисахаридами и представляют собой части бактериальных клеток, вирусов и других микроорганизмов.
К антигенам немикробного происхождения относятся белки пыльцы растений, яичный белок и белки трансплантатов тканей и органов, а также поверхностные белки клеток крови при переливании крови.
Аллергены — это антигены, вызывающие аллергические реакции.
История изучения иммунитета
Фундамент иммунологии был заложен изобретением микроскопа, благодаря чему удалось обнаружить первую группу микроорганизмов — болезнетворные бактерии.
В конце XVIII в. английский сельский врач Эдвард Дженнер сообщил о первой удачной попытке предотвратить заболевание посредством иммунизации. Его подход вырос из наблюдений за одним интересным явлением: доярки часто заражались коровьей оспой и впоследствии не болели натуральной оспой. Дженнер ввёл маленькому мальчику гной, взятый из пустулы (нарыва) коровьей оспы, и убедился в том, что мальчик оказался иммунным к натуральной оспе.
Работа Дженнера дала начало изучению теории микробного происхождения заболеваний в XIX в. Пастером во Франции и Кохом в Германии. Они отыскали антибактериальные факторы в крови животных, иммунизированных микробными клетками.
Луи Пастер успешно выращивал различные микробы в лабораторных условиях. Как часто бывает в науке, открытие было сделано случайно при культивировании возбудителей холеры кур. Во время работы одна из чашек с микробами была забыта на лабораторном столе. Было лето. Микробы в чашке несколько раз нагревались под солнечными лучами, высохли и потеряли способность вызывать заболевание. Однако куры, получившие эти неполноценные клетки, оказались защищёнными против свежей культуры холерных бактерий. Ослабленные бактерии не только не вызывали заболевание, а, напротив, давали иммунитет.
В 1881 г. Луи Пастер разработал принципы создания вакцин из ослабленных микроорганизмов с целью предупреждения развития инфекционных заболеваний.
В 1908 г. Илья Ильич Мечников и Пауль Эрлих были удостоены Нобелевской премии за работы по теории иммунитета.
И. И. Мечников создал клеточную (фагоцитарную) теорию иммунитета, согласно которой решающая роль в антибактериальном иммунитете принадлежит фагоцитозу.
Сначала И. И. Мечников как зоолог экспериментально изучал морских беспозвоночных фауны Чёрного моря в Одессе и обратил внимание на то, что определённые клетки (целомоциты) этих животных поглощают все инородные частицы (в т. ч. бактерии), проникающие во внутреннюю среду. Затем он увидел аналогию между этим явлением и поглощением белыми клетками крови позвоночных животных микробных телец. И. И. Мечников осознал, что это явление не питание данной единичной клетки, а защитный процесс в интересах целого организма. Учёный назвал действующие таким образом защитные клетки фагоцитами — «пожирающими клетками». И. И. Мечников первым рассматривал воспаление как защитное, а не разрушительное явление.
Против теории И. И. Мечникова в начале XX в. выступали большинство патологов, так как они считали лейкоциты (гной) болезнетворными клетками, а фагоциты — разносчиками инфекции по организму. Однако работы И. И. Мечникова поддержал Луи Пастер. Он пригласил И. И. Мечникова работать в свой институт в Париже.
Пауль Эрлих открыл антитела и создал гуморальную теорию иммунитета, установив, что антитела передаются ребёнку с грудным молоком, создавая пассивный иммунитет. Эрлих разработал метод изготовления дифтерийного антитоксина, благодаря чему были спасены миллионы детских жизней.
Теория иммунитета Эрлиха говорит о том, что на поверхности клеток есть специальные рецепторы, распознающие чужеродные вещества (антигенспецифические рецепторы). Сталкиваясь с чужеродными частицами (антигенами), эти рецепторы отсоединяются от клеток и в качестве свободных молекул выходят в кровь. В своей статье П. Эрлих назвал противомикробные вещества крови термином «антитело», так как бактерий в то время называли «микроскопические тельца».
П. Эрлих предполагал, что ещё до контакта с конкретным микробом в организме уже есть антитела в виде, который он назвал «боковыми цепями». Теперь известно, что он имел в виду рецепторы лимфоцитов для антигенов.
В 1908 г. Паулю Эрлиху вручили Нобелевскую премию за гуморальную теорию иммунитета.
Чуть раньше Карл Ландштейнер впервые доказал наличие иммунологических различий индивидуумов в пределах одного вида.
Питер Медавар доказал удивительную точность распознавания иммунными клетками чужеродных белков: они способны отличить чужеродную клетку всего по одному изменённому нуклеотиду.
Френк Бёрнет постулировал положение (аксиома Бёрнета), что центральным биологическим механизмом иммунитета является распознавание своего и чужого.
В 1960 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Питер Медавар и Френк Бёрнет за открытие иммунологической толерантности (лат. tolerantia — терпение) — это распознавание и специфическая терпимость к некоторым антигенам.
Уничтожение генетически изменённых клеток
Одна из функций иммунной системы — это уничтожение генетически изменённых (мутантных) клеток организма. В процессе клеточного деления постоянно происходят ошибки, и одна из миллиона образовавшихся клеток становится мутантной, т. е. генетически чужеродной. В организме человека благодаря мутациям в каждый конкретный момент должно быть более 10 миллионов мутантных клеток. Мутации приводят к изменению функций клетки. Большинство мутантных клеток не способны выполнять свои функции, а многие выходят из-под контроля организма (например, при нарушении апоптоза) и становятся раковыми клетками. Появление таких клеток может привести к возникновению серьёзных заболеваний и гибели организма.
Один из механизмов иммунитета, осуществляемый лимфоцитами (НК-лимфоцитами), направлен на уничтожение именно раковых клеток.
Виды иммунитета
Иммунитет можно разделить на клеточный и гуморальный (рис. 2)
Рис. 2. Клеточный и гуморальный иммунитет
Все разнообразные формы иммунного ответа можно разделить на два типа: врождённый иммунитет и приобретённый иммунитет (рис. 3).
Рис. 3. Классификация иммунитета
Приобретённый иммунитет — это специфический индивидуальный иммунитет, т. е. это иммунитет, который имеется конкретно у определённых индивидуумов и к определённым возбудителям или агентам.
Главными характеристиками приобретённого иммунитета являются специфичность и иммунологическая память. Чем чаще организм встречается с патогеном, тем быстрее и активнее вырабатываются антитела, следовательно — сильнее защита.
Врождённый иммунитет с самого рождения (ещё до первой встречи с антигеном) защищает организм против всего чужеродного, т. е. он не специфичен.
Таким образом, повторная встреча с тем или иным патогенным микроорганизмом не приводит к изменениям врождённого иммунитета, но повышает уровень приобретённого.
Врождённый иммунитет активируется при первом появлении патогена быстрее, но распознаёт патоген с меньшей точностью. Он реагирует не на конкретные специфические антигены, а на определённые классы антигенов, характерные для патогенных организмов (белки вирусного капсида, продукты метаболизма глистов и т. п.).
Врождённый иммунитет может быть наследственным (видовым) и индивидуальным.
Наследственный (видовой) иммунитет — это невосприимчивость всех представителей данного вида к определённому антигену, приобретённая в процессе эволюции:
болезни, которыми болеет человек, но не болеют животные и птицы (корь, натуральная оспа, проказа, вирусный гепатит, холера, гонорея, дизентерия, брюшной тиф и др.);
болезни, которыми болеют животные, но не болеет человек (чума крупного рогатого скота, пироплазмоз собак);
болезни, которыми болеют птицы, но не болеет человек (куриная холера);
болезни, которыми болеют животные и человек, но не болеют птицы (сибирская язва, бешенство и др.).
Индивидуальный врождённый иммунитет определяется теми особенностями, которые передаются организму с родительскими генами и в процессе эмбрионального развития.
В процессе эмбрионального развития через плаценту плоду передаются антитела матери, которые противостоят инфекциям. Передача антител от мамы к ребёнку происходит в основном в последнем триместре беременности.
Иммунитет подразделяется на естественный и искусственный.
Естественный иммунитет возникает самостоятельно в процессе жизни организма.
Естественный иммунитет делится на активный (после перенесённых заболеваний) и пассивный (например, с молоком матери).
До 6 месяцев малыша защищают антитела, передающиеся от матери с грудным молоком. Поэтому важным является исключительно грудное вскармливание. Иммунитет матери защищает ребёнка. Дети, которые находятся на искусственном вскармливании, слабо защищены, т. к. собственных антител у них мало. Только к 6 месяцам организм самостоятельно начинает вырабатывать антитела. Собственный иммунитет ребёнка формируется только к концу первого года жизни.
Искусственный иммунитет организм приобретает в результате применения медицинских препаратов (вакцин и сывороток).
Вакцина — медицинский препарат, содержащий ослабленные или убитые микроорганизмы.
Вакцина вводится абсолютно (!) здоровому человеку для предотвращения заболевания в будущем.
Сыворотка — медицинский препарат плазмы крови без фибриногена, содержащий готовые антитела к определённому патогену (заражающему микроорганизму). Сыворотку получают из крови заражённого данным заболеванием животного (коровы, лошади и т. п.).
Сыворотка с чужими антителами вводится заболевшему человеку в случае, когда организм не способен произвести достаточное количество антител.
Где и как формируется специфический иммунитет. Кто отвечает в организме за уничтожение опухолевых клеток. Условия снижения и подъема иммунитета в организме. Опубликовано на веб-портале imbf.org
Сейчас очень модно говорить об иммунитете человека. Пишутся различные статьи, книги по этому вопросу. Одни предлагают чудодейственные диеты по повышению иммунитета, другие рекламируют различные пищевые добавки, якобы повышающие Ваш иммунитет, третьи пытаются ввести в Ваш организм стволовые клетки, якобы повышающие Ваш иммунитет и делающие Вас более здоровыми и молодыми. Информация на рядового читателя сыплется как из рога изобилия о чудодейственных способах повышения его иммунитета. Однако вся эта информация в большинстве случаев используется различными шарлатанами и проходимцами, пытающимися на Вашем незнании этого вопроса, заработать побольше денег. Поэтому мы впервые с научной точки зрения в этой книге рассматриваем вопросы, связанные с функционированием Вашей иммунной системы. Чтобы Вам было ясно и понятно.
Что такое иммунитет и из чего он состоит
Иммунная система человека — это система защиты организма от любых антигенов против которых вырабатываются различные антитела. В качестве антигенов иммунная система человека может распознавать как посторонние микроорганизмы, токсические вещества и чужеродные предметы, тела, включения, так и белковые блоки, клетки собственного организма, которые имеют отличающуюся систему рецепции от сформированной в организме в данный момент. Прежде всего, иммунная система человека защищает его от многих микроорганизмов, которые населяют нашу планету. Так в одной капле воды может содержаться до десятков миллионов микроорганизмов и убить их всех невозможно. Многие микроорганизмы полезны для человека и с их помощью человек научился получать разнообразные продукты питания — хлеб, квас, пиво, вино, кисломолочные продукты, йогурты, сыр, творог и многие, многие другие продукты. Но имеются и болезнетворные микроорганизмы, которые при снижении защитных функций организма могут приводить к тем или иным заболеваниям. Убивать все микроорганизмы на всякий случай нельзя. Тогда мы останемся без многих традиционных продуктов и все равно не защитим организм от инфекций. Поэтому необходимо всегда иметь надежную собственную иммунную систему защиты организма от вредных микроорганизмов, а не надеяться на антибиотики. Из чего же она состоит наша система защиты. Иммунная система человека состоит из неспецифического (врожденного, переданного генетическим путем) и специфического иммунитета (сформированного в период его жизни). На неспецифический иммунитет приходится 60-65% от всего иммунного статуса организма, а соответственно на специфический иммунитет приходится лишь 35-40%. В свою очередь неспецифический и специфический иммунитет в организме человека формируется клеточными компонентами и растворимыми компонентами.
Когда и как формируется неспецифический иммунитет
Неспецифический иммунитет формируется в организме человека с внутриутробного развития. Так на 2 месяце беременности уже можно обнаружить первые фагоциты — гранулоциты, а моноциты появляются на 4 месяце. Эти фагоциты формируется из стволовых клеток, которые синтезируются в костном мозге, а затем эти клетки, попадают в селезенку, где с целью их активирования к ним добавляется углеводный блок системы рецепции «свой-чужой». После рождения ребенка и далее он поддерживается за счет работы клеток селезенки, где формируются растворимые компоненты неспецифического иммунитета. Таким образом, в селезенке осуществляется постоянный синтез клеточных и неклеточных компонентов неспецифического иммунитета.
Главными клеточными компонентами неспецифического иммунитета являются фагоциты. Основными растворимыми компонентами неспецифического иммунитета являются система комплемента, цитокины, интерлейкины и другие гликопротеиновые комплексы. Соответственно каждый из этих компонентов имеет белковую структуру, но основными соединениями, ответственными за систему рецепции типа «свой-чужой» являются углеводы. Поэтому все компоненты неспецифического иммунитета являются сложнокомпонентными системама типа гликопротеин, а не чистыми белками, как иногда можно прочитать в популярной литературе. Неспецифический иммунитет обуславливает однотипные простые реакции организма на любые чужеродные антигены. При этом фагоциты не являются специфическими клеточными компонентами к тем или иным антигенам. Они работают против всех антигенов по одному «сценарию». Основная функция фагоцитов — это захватывать и переваривать проникающие извне в организм микроорганизмы.
К фагоцитам относятся нейтрофилы и моноциты, которые присутствуют в крови человека, и также макрофаги, которые содержатся в тканях организма. Макрофаги широко распространены в организме и занимают стратегические положения, располагаясь между паренхимой того или иного органа и клетками, находящимися на поверхности кровеносных сосудов и полостей. Таковыми, например, являются альвеолярные макрофаги, содержащиеся в легких, купферовы клетки присутствующие в печени, синовинальные клетки, заполняющие суставные полости и другие. Главными растворимыми компонентами системы врожденного иммунитета, которые содержатся в крови, являются система комплемента, цитокины, белки острой фазы.
Система комплемента состоит из группы сывороточных глобулинов, которые, взаимодействуя в определенной последовательности, разрушают стенки клеток как самого организма, так и клетки микроорганизмов, проникших в тело человека. Одновременно система комплемента активизирует специфический иммунитет человека. Система комплемента способна разрушит неправильно построенные клетки эритроцитов, опухолевых клеток. Наиболее активным из этих глобулинов является С3 реактивный белок. Его очень часто определяют у больных. Активизация системы комплемента осуществляется также за счет иммуноглобулина IgA, либо моно- или полисахаридов (в том числе инулина).
Кто отвечает в организме за уничтожение опухолевых клеток
Именно неспецифический иммунитет ответственен по контролю за формированием и уничтожением раковых (опухолевых) клеток. Поэтому создание различных вакцин против рака — это элементарная биохимическая безграмотность и профанация, поскольку никакая вакцина не способна формировать неспецифический иммунитет, а наоборот — она формирует только специфический иммунитет. Точно также и при СПИДе, но об этом мы поговорим в другом разделе.
Где и как формируется специфический иммунитет
Специфический иммунитет формируется также из стволовых клеток, но они попадают в тимус, где осуществляется их специфическая активизация к тем или иным микроорганизмам. Тимус начинает формироваться на 2 месяце беременности, а на 4 месяце он начинает принимать участие в иммунном ответе. Тимус расположен около горла, куда попадает вдыхаемый воздух вместе с чужеродными микроорганизмами. В этом специфическом органе происходит наработка специфического иммунитета. Как известно, удаление тимуса сразу же после рождения, приводит к:
1. Снижению скорости роста и развития;
2. Появлению симптомов атрофии, изнурения с последующим летальным исходом через несколько месяцев;
3. уменьшению количества лимфоидных клеток в крови и лимфатических узлах;
4. Неспособность организма к ответным иммунологическим реакциям.
Удаление же тимуса во взрослом организме обычно не приводит к таким последствиям. Поэтому именно от нормальной работы тимуса и зависит формирование специфического иммунитета. Именно в тимусе, представляющий собой мешок (микробосборник), накапливаются различные микроорганизмы, попадающие через рот. Против данных микроорганизмов в тимусе начинают нарабатываться соответствующие специфические антитела. Антитела, нарабатываемые в тимусе, затем разносятся по всему организму в виде клеток-убийц, эффекторных, супрессорных и запоминающих клеток и они могут накапливаться в лимфоидной ткани и лимфоидных узлах, расположенные по всему организму. Эти клетки и неклеточные (растворимые) компоненты специфически уничтожают только тех микроорганизмов, против которых они сформированы. Чем больше различных микроорганизмов попадает в тимус, тем против большего количества нарабатываются соответствующие специфические антитела.
Поэтому с детских лет ребенок должен жить не в стерильных условиях, а в естественных, с большим разнообразием микроорганизмов. Специфический иммунитет нарабатывается в течение достаточно длительного времени с момента рождения человека. При этом размеры тимуса в детские годы увеличены, а уже после 12 лет размеры тимуса постепенно уменьшаются, а у взрослого он с трудом обнаруживается, поскольку во вдыхаемом воздухе встречается все меньше и меньше чужеродных микроорганизмов, против которых могут нарабатываться специфические антитела. Таким образом, тимус в детские годы является тем органом, где осуществляется постоянная вакцинация организма против все новых и новых микроорганизмов, попадающих в организм ребенка.
Какую роль играют вакцины в формировании специфического иммунитета
В последнее столетие человечество все реже встречается с такими вирусами как чума, холера, корь и т.п. Однако эти микроорганизмы являются очень опасными для организма человека. Поэтому уже в детском возрасте вводят в организм почти каждого человека антигены, иммитирующие воздействие подобного микроорганизма (в виде вакцины) с тем, чтобы организм наработал соответствующие антитела. При попадании подобных микроорганизмов в организм человека, в котором уже сформировались соответствующие специфические антитела, против них начинает быстро работать специфический иммунитет и человек быстро выздоравливает.
Какую структуру имеет специфический иммунитет
Клеточными носителями специфического иммунитета служат лимфоциты, а растворимыми — иммуноглобулины. И лимфоциты, и иммуноглобулины являются гликопротеинами, то есть сложными соединениями, состоящими из углеводной и белковой части молекулы. Соотношение углеводной и белковой частей у иммуноглобулинов различно. В Ig M углеводная часть составляет 11,8%, в Ig E — 10,7%, в Ig A — 7,5% и в Ig G только 2,9%. В иммуноглобулине D углеводная часть практически отсутствует. Лимфоциты также имеют углеводную часть, представленную галактозой, маннозой, фукозой и N-ацетилглюкозамином. Таким образом, специфический иммунитет человека формируется в течение жизни за счет постоянного синтеза гликопротеинов. Так как период полураспада иммуноглобулинов составляет всего 2,5 — 23 суток, то для постоянного синтеза иммуноглобулинов в организме человека необходимо поступление с пищей различных аминокислот и сахаров. В табл. 4 представлены данные о периодах полураспада основных иммуноглобулинов, а также потребности организма человека в фукозе и маннозе для строительства нормальных иммуноглобулинов.
Условия снижения и подъема иммунитета в организме
Снижение специфического иммунитета происходит из-за отсутствия в крови таких сахаров, как манноза, фукоза, поскольку основные аминокислоты, необходимые для синтеза белковой части иммуноглобулинов и лимфоцитов присутствуют в достаточном количестве в крови у человека при высокобелковом питании. Проблем с белковым питанием в настоящее время в цивилизованных странах не имеется, в том числе и в России по данным Института Питания АМН РФ. А вот дефицит углеводов на 50 и более % в разных регионах России и у разных групп населения широко распространен. Вот почему во многих странах широко рекламируются и пропагандируются различные углеводные диеты, раздельное питание и вегетарианство. Однако, не зная истинной причины иммунных заболеваний и большой роли в этом бифидобактерий толстого кишечника, наблюдают незначительное повышение иммунной защиты организма. Человек, перешедший на вегетарианское питание, начинает меньше болеть простудными заболеваниями, гриппом. Иммунная система человека также снижается при длительном приеме антибиотиков. Антибиотики, подавляя развитие микроорганизмов, а не вирусов, в организме, приводят к нарушению синтеза белков в клетках печени. Это приводит при длительном приеме антибиотиков к развитию раковых заболеваний.
Одновременно антибиотики убивают и полезные микроорганизмы, живущие в толстом кишечнике человека, в том числе и бифидофлору. Длительный прием антибиотиков приводит к развитию дисбактериоза у человека и нарушению функционирования желудочно-кишечного тракта человека. Поэтому в настоящее время прием антибиотиков квалифицированные специалисты строго ограничивают и применяют их только в тех случаях, когда решается вопрос жизни и смерти больного и без антибиотика нельзя обойтись. Высококвалифицированный специалист должен подобрать Вам такой антибиотик, который бы оказывал наименьшее воздействие на Ваш организм. После курса приема антибиотика Вы должны восстановить микрофлору и работу желудочно-кишечного тракта за счет приема бифидумбактерина из расчета 1 — 5 доз в неделю. Однако при восстановлении иммунной системы организма возникает много сложностей, до которых еще ученые не подошли, но с которыми мы встретились при восстановлении иммунной защиты организма.
Строительство нормальных иммуноглобулинов в теле человека приводит к ускорению восстановительных процессов в организме, что при неправильном регулировании может привести к повышению температуры тела. Повышенная температура тела без насморка и симптомов гриппа указывает на то, что происходит быстрое разрушение неправильно построенных клеток нормально функционирующими иммуноглобулинами. Возникают аутоиммунные процессы во многих органах, особенно там, где нарушения синтеза клеток происходили наиболее часто. Температура тела на уровне 36,7 — 37,30 С, как правило, указывает именно на протекании таких процессов. Поэтому в этом случае необходимо либо снижать количество вводимых минорных сахаров и снижать количество вновь синтезированных нормальных иммуноглобулинов, либо включать дополнительную систему неспецифического иммунитета, прежде всего систему комплемента при ограничении приема минорных сахаров.
Если и это не помогает, то есть в организме накопилось слишком много нормально синтезированных иммуноглобулинов при большом количестве неправильно построенных клеток, то тогда необходимо применять блокирование иммунной системы за счет введения антибиотиков. Воспалительные процессы, возникающие при восстановлении иммунной системы, часто протекают весной и осенью. И это вполне объяснимо. Зимой человек длительное время принимает белковую и жиросодержащую пищу, и когда ранней весной он начинает употреблять в пищу свежую зелень, овощи, то увеличение поступления различных сахаров в кровь приводит к синтезу нормальных иммуноглобулинов, которые сразу начинают устранять все те клетки, которые были неправильно построены за зиму.
Начинаются острые воспалительные заболевания либо обостряются хронические воспаления. Практически то же самое бывает и осенью (август, сентябрь), когда человек потребляет поспевшие к этому времени яблоки, груши, виноград, помидоры, сливы и многие другие плоды, ягоды и овощи. Обильное поступление различных сахаров приводит к резкому повышению синтеза нормальных иммуноглобулинов и у человека развиваются воспалительные заболевания. Что же делать в этой ситуации?
Необходимо все время принимать углеводистую пищу, а не от случая к случаю. Тогда в Вашем организме всегда будут строиться только нормальные клетки, а иммунная система будет уничтожать не свои анормально построенные клетки, а только чужие, прорвавшиеся в Ваш организм. И у Вас никогда не будет проблем с простудными и длительными воспалительными заболеваниями.