Учебник по биологии иммунитет
Иммунитет – это способность распознавать вторжение в организм чужеродных объектов и удалять эти объекты из организма. Чужеродные вещества, обнаруживаемые иммунной системой, называются иммуногенами (антигенами); обычно ими являются белки или углеводы, находящиеся на поверхности болезнетворного микроорганизма или в свободном виде. В ответ на появление антигена в костном мозге образуются антитела – сложные белковые молекулы, способные распознать ключевую молекулу на поверхности микроорганизма и уничтожить её.
Клетка иммунной системы (на фотографии обозначена голубым цветом) атакует раковую клетку. Через проделанное в её плазматической мембране отверстие вода проникает внутрь; раковая клетка набухает и лопаетсяФагоцит уничтожает бактериальные клетки (на фотографии выделены ярко-жёлтым)
Существует два способа борьбы с чужеродными организмами.
Клеточный иммунитет. T-лимфоциты, несущие на своих мембранах рецепторы соответствующих веществ, распознают иммуноген. Размножаясь, они образуют клон таких же T-клеток и уничтожают микроорганизм или вызывают отторжение чужеродной ткани.
Гуморальный иммунитет. B-лимфоциты также распознают антиген, после чего синтезируют соответствующие антитела и выделяют их в кровь. Антитела связываются с антигенами на поверхности бактерий и ускоряют их захват фагоцитами либо нейтрализуют бактериальные токсины.
Будущие T-лимфоциты, образовавшиеся в костном мозге, смогут функционировать только после того, как пройдут через ткань тимуса – вилочковой железы, активизирующейся в период внутриутробного развития и перестающей функционировать после окончания вскармливания грудным молоком. У ребёнка она расположена под грудиной недалеко от сердца. Механизм созревания Т-лимфоцитов до конца не изучен; возможно, созреванию способствует гормон тимозин. T-клетки регулярно поступают из лимфотической системы в кровь, что повышает вероятность их встречи с иммуногеном. Распознавание происходит по принципу ключа и замка .
B-лимфоциты, распознав комплементарные им иммуногены, размножаются, образуя клоны плазматических клеток и клетки памяти. Плазматические клетки синтезируют большое количество антител, а клетки памяти позволяют организму быстрее и энергичнее реагировать на повторное вторжение того же иммуногена. Клетки памяти могут запомнить иммуногены только одного вида.
Клетки, вырабатывающие антитела, живут несколько дней; они синтезируют около 2000 молекул в секунду.
Особые белки – интерфероны – могут действовать в ответ на вирусную инфекцию любого типа. Клетка-хозяин, в которой развивается вирус, вырабатывает интерферон, который подавляет развитие вируса в расположенных рядом клетках и его выход из них, препятствуя таким образом распространению вируса по организму. Одной молекулы интерферона вполне достаточно, чтобы сделать клетку невосприимчивой к вирусной инфекции.
Существуют четыре основных типа иммунитета:
- естественный пассивный иммунитет (например, иммунитет новорождённого); готовые антитела передаются от одного индивидуума к другому (того же вида); обеспечивает лишь кратковременную защиту от инфекции вследствие естественного разрушения антител в организме;
- приобретённый пассивный иммунитет; выделяют готовые антитела в организме одного индивидуума (лечебные сыворотки) и вводят их в кровь другому; сохраняется непродолжительное время;
- естественный активный иммунитет; индивидуумом вырабатываются собственные антитела при инфицировании;
- приобретённый активный иммунитет; в организм вводятся небольшие количества иммуногенов в виде вакцины – убитых или ослабленных микроорганизмов, их молекул, в т.ч. и полученных методами генной инженерии.
Первичный и вторичный отклики. На графике видно, что организм, один раз уже боровшийся с инфекцией, во второй раз реагирует быстрее и более мощно
Нарушения иммунной системы сами по себе не приводят к смертельным случаям, но резко ослабляют устойчивость индивидуума по отношению к инфекции, в результате чего он может погибнуть. Одним из самых известных нарушений является синдром приобретённого иммунодефицита (СПИД). Он вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), атакующим T-лимфоциты и записывающим в их ДНК собственную информацию. ВИЧ передаётся от матери к ребёнку, при переливании крови или половым путём. Инкубационный период (до момента проявления симптомов) сильно вариьрует; обычно он продолжается около 10 лет. СПИД – чрезвычайно опасная и пока что неизлечимая болезнь.
Вирус СПИДа (на фотографии отмечен голубым)
Особый вид иммунной реакции наступает при несовместимости собственной крови человека или животного и крови, которую ему переливают. Мембраны донорских эритроцитов содержат особые углеводы – агглютиногены, которые действуют как иммуногены и взаимодействуют с антителами, присутствующими в плазме реципиента, – агглютининами. В результате донорские клетки слипаются друг с другом. Существуют два типа агглютиногена и четыре группы крови. Кровь первой группы можно переливать любому человеку, а человеку, у которого кровь четвёртой группы, можно переливать кровь любой группы. Большинство людей имеют кровь первой и второй группы.
| I | II | III | IV | |
|---|---|---|---|---|
| I | + | + | + | + |
| II | + | + | ||
| III | + | + | ||
| IV | + |
Последствия смешивания крови различных групп. – – кровь переливать нельзя. + – переливать можно
У 85 % людей имеется дополнительный агглютиноген – резус-фактор (Rh). Плазма резус-отрицательной крови (то есть крови с отсутствующим резус-фактором) обычно не содержит резус-агглютининов, но если в неё попадает резус-положительная кровь, то агглютинины начинают вырабатываться и при попадании обратно в резус-положительную кровь вызывают разрушение эритроцитов. Наиболее часто этот эффект проявляется, если мать с резус-отрицательной кровью беременна плодом с резус-положительной кровью.
Проблемы могут возникнуть не только при переливании крови, но и при пересадке тканей от одного индивидуума к другому. Если ткани не совместимы, то примерно через полторы недели лимфоциты и моноциты уничтожают трансплантированную ткань.
Источник
Фагоцитоз и выработка антител лейкоцитами — единый защитный механизм, названный иммунитетом.
Под иммунитетом понимают устойчивость организма к инфекционным агентам и чужеродным веществам.
Механизмы иммунитета защищают организм от инфекционных агентов (бактерий и вирусов), освобождают его от погибших, а также переродившихся клеток.
Реакции иммунитета являются причиной отторжения пересаженных органов и тканей.
Осложнения при переливании несовместимой группы крови также связаны с иммунными реакциями.
Очень важную роль в формировании иммунитета играет вилочковая железа, или тимус. Она расположена за грудиной и хорошо развита только в детстве.
Люди уже с рождения невосприимчивы ко многим болезням, так как в их крови содержатся готовые антитела. Такой иммунитет называют врождённым. Врождённый иммунитет наследуется от родителей.
Пример:
у человека с рождения имеется иммунитет к возбудителю чумы собак. Человек не заболевает этой болезнью.
В результате перенесённой инфекционной болезни в организме человека тоже образуются антитела — вырабатывается иммунитет. Такой иммунитет получил название приобретённого. Если возбудители болезни снова попадут в организм обладателя приобретённого иммунитета, то вырабатываемые антитела очень быстро этих возбудителей уничтожат, и человек не заболеет.
Пример:
переболев корью, коклюшем, ветряной оспой, люди, как правило, не заболевают этими болезнями повторно.
Врождённый и приобретённый иммунитет называют естественным.
Чтобы уберечь человека от заражения той или иной инфекционной болезнью (оспой, краснухой, паротитом (свинкой), полиомиелитом, дифтерией и др.), человеку делают прививки — вводят вакцину (убитых или сильно ослабленных возбудителей болезни) и таким образом создают искусственный иммунитет.
Прививка вызывает заболевание в лёгкой форме, при этом образуются защитные антитела. Это — активный иммунитет. Прививки спасли жизни многим людям.
Пример:
в (1769) г. английский врач Эдуард Дженнер заметил, что крестьянки, ухаживающие за коровами, довольно часто заражаются от животных заболеванием «коровьей оспой», которая протекает у людей легко. А в периоды эпидемий те, кто переболел «коровьей оспой», никогда не болели человеческой оспой (очень опасным, часто смертельным заболеванием человека). Дженнер сначала привил восьмилетнему мальчику «коровью оспу», а через (1,5) месяца заразил его человеческой оспой. Ребёнок не заболел. Таким образом были разработаны прививки.
Если заболевшему человеку нужно быстро оказать помощь, ему обычно вводят готовые антитела в виде лечебной сыворотки, которую получают из плазмы крови животных или людей, перенёсших инфекционное заболевание. Это пассивный иммунитет.
Пример:
лечебные сыворотки часто являются единственным средством при лечении смертельно опасных болезней, например столбняка. Возбудитель столбняка находится в почве и при загрязнении раны землёй может попасть в организм и вызвать эту тяжёлую болезнь. В случае подозрения на столбняк следует срочно ввести противостолбнячную сыворотку в лечебном учреждении.
Однако введённые в организм с сывороткой антитела недолговечны, и человек через некоторое время снова становится восприимчив к данной болезни.
Лечебная сыворотка — это препарат плазмы крови без фибриногена, содержащий готовые антитела, которые образовались в крови животного (или человека), ранее заражённого данным возбудителем (перенёсшего данное заболевание).
Различают два типа иммунитета: специфический и неспецифический.
Неспецифический иммунитет носит видоспецифический характер, то есть практически одинаков у всех представителей одного вида. Он направлен против любых чужеродных веществ и обеспечивает борьбу с инфекцией на ранних этапах её развития, когда специфический иммунитет ещё не сформировался.
Неспецифический иммунитет врождённый. Он формируется уже у плода и обеспечивается кожей и клетками слизистых оболочек.
Состояние неспецифического иммунитета определяет предрасположенность человека к различным банальным инфекциям, возбудителями которых являются условно патогенные микробы.
Специфический иммунитет носит индивидуальный характер и формируется на протяжении всей жизни человека в результате контакта его иммунной системы с различными микробами и антигенами. Специфический иммунитет обеспечивается антителами, выделяемыми лимфоцитами, и направлен на определённый антиген.
Специфический иммунитет сохраняет память о перенесённой инфекции и препятствует её повторному возникновению.
Источники:
Любимова З. В., Маринова К. В. Биология. Человек и его здоровье. 8 класс. — М.: Владос.
https://festival.1september.ru/articles/588083/
https://www.tiensmed.ru/news/eritrociti1.html
https://www.rlsnet.ru/books_book_id_2_page_38.htm
Источник
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.
Источник