Видовой иммунитет физиологические факторы
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.
Введение в иммунологию. Видовой иммунитет. Факторы неспецифической защиты.
Иммунитет – целостная система биологических механизмов самозащиты организма, с помощью которых он распознаёт и уничтожает все чужеродное, если оно проникает в организм или возникает в нём.
Видовой иммунитет – невосприимчивость, обусловленная врождёнными биологическими особенностями, присущими данному виду животных или человеку.
Основные отличительные признаки факторов врожденного иммунитета • Отсутствие специфического ответа на определённые антигены. • Наличие неиндуцибельных и индуцибельных неспецифических факторов защиты. • Отсутствие способности сохранять память от первичного контакта с антигеном.
Факторы врожденного иммунитета Механические барьеры 1. Кожные покровы. 2. Слизистые оболочки. Клеточные 1. Естественные клетки-киллеры. 2. Фагоциты. Гуморальные 1. Комплемент. 2. Лизоцим. 3. Интерферон. 4. Белки острой фазы.
Анатомические факторы врожденного иммунитета Кожа Механическое препятствие Непроницаемость Отторжение рогового слоя Слизистые Нормальная микрофлора Антагонизм между нормальной и патогенной микрофлорой Отсутствие дисбиоза Секреты сальных желез Торможение адгезии, колонизации. Бактерицидное действие Механическое препятствие Непроницаемость Действие ворсинок мерцательного эпителия Секреты слёзных, слюнных, сальных желез
Поверхностные факторы защиты
Группы фагоцитирующх клеток 1. Клетки лимфопоэтического ряда (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы) – полиморфноядерные лейкоциты. 2. Система мононуклеарных макрофагов (моноциты и тканевые макрофаги). Функции фагоцитоза 1. Защитная. 2. Представляющая. 3. Секреторная: а) ИЛ-1 активирует функции Т-лимфоцитов; б) лизоцим, интерферон, нестабильные продукты восстановления кислорода.
Стадии фагоцитоза 1. Активация. 2. Хемотаксис. 3. Фагоцитоз: а) адгезия; б) поглощение. 4. Секреция биологически активных соединений. 5. Переработка антигена (процессинг) и представление его с участием белков МНС II класса иммунокомпетентным клеткам.
Формы макрофагов • Резидентные макрофаги – популяции макрофагов в определённых анатомических областях. • Макрофаги воспалительного экссудата – клетки из пула моноцитов крови, мобилизованные к очагу воспаления. • Индуцированные макрофаги – клетки, мобилизованные под влиянием экспериментального воздействия с целью изучения фагоцитарных свойств. • Активированные макрофаги – клетки, полностью готовые осуществить свои функции в иммунном процессе.
Пути активации макрофагов • Через факторы иммунного ответа (антитела, цитокины, комплемент). • Бактериальные продукты.
Доминирующие механизмы, опосредующие персистенцию микроорганизмов внутри фагоцита 1. Блокада фаголизосомального слияния (вирусы, микобактерии, простейшие). 2. Резистентность к действию лизосомальных ферментов (гонококки, стафилококки и др. ). 3. Способность патогенных микроорганизмов быстро покидать фагосомы после поглощения и длительно пребывать в цитоплазме (риккетсии).
Механизм действия естественных киллеров (ЕК) Токсическое действие Повышение проницаемости мембраны Тесный контакт с клетками-мишенями, чувствительными к ЕК Клетки-мишени: а) опухолевые; б) содержащие вирус Осмотическое набухание Гибель клеткимишени Выход содержимого клетки Разрыв мембраны клетки
Классический путь активации комплемента Антиген+антитело Толерантность С 1 Са Mg С 4 Опсонизация Нарушение целостности клеточной мембраны С 2 С 7 2 -й сигнал С 3 Тх Вкл С 3 а С 3 b С 5 С 8 С 6 Анафилотоксины Роль в патогенезе болезней иммунных комплексов С 5 а С 9
Классический путь активации комплемента
Альтернативный путь активации комплемента Бактериальные ЛПС Толерантность Пропердин Опсонизация Нарушение целостности клеточной мембраны С 7 2 -й сигнал С 3 Тх Вкл С 3 а С 3 b С 5 С 8 С 6 Анафилотоксины Роль в патогенезе болезней иммунных комплексов С 5 а С 9
Функции системы комплемента • Лизис чужеродных клеток. • Опсонизация чужеродных клеток (обусловлена фиксацией на клетках С 3 b компонента, в меньшей степени – других). • Стимуляция хемотаксиса (компоненты С 5 a, С 3 b, Ва, комплекс C 5 b, 6, 7). • Стимуляция фагоцитоза (компоненты С 1 q или С 3 b). • Повышение сосудистой проницаемости (компоненты С 5 а, С 3 а). • Стимуляция анафилотоксинами внутриклеточных процессов (компоненты С 5 а, С 3 а), в результате которых выделяются гистамин, брадикинин, серотонин, лейкотриены и т. д.
Лизоцим содержится: • Организм человека: слёзная жидкость; слюна; сыворотка крови; лейкоциты; материнское молоко. • Организм животных (больше всего в сыворотке крови морских свинок). • Растения
Продуценты лизоцима • Моноциты. • Тканевые макрофаги. Лизоцим вызывает лизис • Сапрофитных бактерий (активный). • Патогенных бактерий (слабый). • Вирусов (не оказывает влияния).
Механизм действия лизоцима Гидролиз связей между N-ацетилмурамовой кислотой и N-ацетилглюкозамином полисахаридных цепей В пептидогликановом слое бактерий Изменение проницаемости клеточной стенки, диффузия клеточного содержимого в окружающую среду, гибель клетки
Интерфероны Интерфероноген Клетка человеческого организма Интерфероны α β γ Противовирусное Противоопухолевое Иммуномодулирующее Культура лейкоцитов человека Полуперевиваемая культура диплоидных клеток человека Полуперевиваемая культура лимфобластоидных клеток Получение
Особенности биологического действия интерферона Антивирусное, антибактериальное, противоопухолевое, иммуномодулирующее Высокая эффективность от низких доз Универсальность Видо-тканевая специфичность Интерферон Активность проявляют несколько молекул Наличие эффекта последействия Активен в гомологичных системах Отсутствие токсического эффекта
Определение 1
Видовой иммунитет – это тип защитной реакции организма, который передается по наследству.
Сущность иммунитета и его виды
Для того, чтобы понять, как именно функционирует видовой иммунитет, целесообразно дать определение общему понятию «иммунитет».
Определение 2
Иммунитет – это совокупность защитных сил организма от генетически чужеродных факторов: микроорганизмов, вирусов, червей, клеток, а также и от собственных изменённых клеток организма.
Существуют и другие определения иммунитета, но в целом они сводятся к вышеописанному толкованию. Трактовка иммунитета является первоочередной задачей медицины и других смежных областей.
Изучением иммунитета занимается такая область биологической науки, как иммунология. Для того, чтобы реализовать защитную функцию, организм вырабатывает антитела, которые идентифицируют и нейтрализуют все вышеописанные объекты.
Все виды иммунитета начали изучаться довольно давно, еще в 18 веке сельский врач Э. Дженнер сообщил широкой общественности о первой удачной попытке предотвращения болезни путем иммунизации или активизации защитных сил организма. Большим прорывом в области изучения иммунологии можно назвать изобретение микроскопа.
Готовые работы на аналогичную тему
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Успешно различал микробы под микроскопом Луи Пастер, он научился их выращивать, именно Пастер выявил общие принципы создания вакцин из ослабленных микроорганизмов. И.И. Мечников создал общую клеточную теорию иммунитета. Он утверждал, что ведущая роль в организации защитных сил организма принадлежит фагоцитозу.
Определение 3
Фагоцитоз – это поглощение клеткой твердых, чужеродных частиц.
Пауль Эрлих создал гуморальную теорию иммунитета и открыл механизмы работы антител. Существуют также и другие теории иммунитета, а также колоссальные достижения в области иммунологии, которые успешно используются в медицине и профилактике.
На сегодняшний день выделяют несколько видов иммунитета:
- клеточный,
- гуморальный.
Клеточный иммунитет достигается организмом благодаря работе специализированных клеток (например, макрофагов), а гуморальный иммунитет реализуется с помощью антител.
Также иммунитет может быть врожденным и приобретенным.
Определение 4
Приобретённый иммунитет — это специфический индивидуальный иммунитет, т. е. это иммунитет, который имеется конкретно у определённых индивидуумов и к определённым возбудителям или агентам.
К основным характеристикам приобретенного иммунитета относят:
- видовую специфичность;
- иммунологическую память.
Чем чаще организм встречается с каким – либо патогеном, тем быстрее он вырабатывает антитела, которые обеспечивают сильную защиту. Врожденный иммунитет не является специфичным, поскольку он защищает организм еще до первой встречи с антигеном. При этом повторная встреча с тем же самым антигеном, не меняет врожденный иммунитет, но повышает уровень развития приобретенного. Врожденный иммунитет реагирует на конкретные, специфичные антигены.
Врожденный иммунитет бывает видовым или наследственным, а также индивидуальным.
Механизмы формирования видового иммунитета
Наследственный (видовой) иммунитет – это защитные силы организма, основной сущностный смысл которых заключается в невосприимчивости всех представителей конкретного вида к определенному антигену, приобретенная ими в ходе эволюции. Наличие наследственного иммунитета позволяет человеку уже на ранних стадиях собственного развития обеспечить себе достаточно прочную защиту и успешно адаптироваться к изменениям окружающей среды.
Видовой иммунитет обеспечивает устойчивость численности особей внутри вида, а также помогает каждой конкретной особи развиваться согласно собственной индивидуальной генетической программе.
Также видовой иммунитет можно разделить на относительный и абсолютный. Например, лягушки не чувствительны к столбнячному токсину, но если повысить их температуру, то они могут отреагировать на его введение. Белые мыши не чувствительны к антигену, но при воздействии на них иммунодепрессантами или удалении тимуса они резко начинают реагировать на этот процесс.
Индивидуальный врожденный иммунитет определяется теми особенностями, которые организм получает вместе с родительскими генами в ходе эмбрионального развития. Такой иммунитет обеспечивается наличием плаценты. Ее антитела, переданные организму, могут эффективно противостоять инфекциям. Эта тенденция реализуется в последнем триместре беременности.
Также иммунитет делится на естественный и искусственный. Естественный иммунитет возникает независимо в процессе жизни организма. Он может быть активным (после перенесения заболевания) и пассивным (получается с молоком матери). Собственный иммунитет формируется у человека примерно к концу первого года жизни (но сроки могут варьировать).
Искусственный иммунитет организм приобретает в результате применения медицинских препаратов (вакцин и сывороток).
Определение 5
Вакцина – это специализированный медицинский препарат, содержащий сильно ослабленные микроорганизмы. Вакцину используют для предотвращения заболевания и вводят абсолютно здоровому человеку.
Поскольку в формировании иммунитета принимают участие клетки иммунной системы и гуморальные факторы, принято активный иммунитет дифференцировать в зависимости от того, какой из компонентов иммунных реакций играет ведущую роль в формировании защиты от антигена. В связи с этим различают клеточный, гуморальный, клеточно-гуморальный и гуморально-клеточный иммунитет. Каждый вид иммунитета работает по-особенному.
Что касается лечебной сыворотки, то это медицинский препарат, который получают из фибриногена (плазматического белка). Сыворотку делают из крови заболевшего человека. Ее вводят на стадии болезни, дабы предотвратить усугубление дисбаланса растительного организма.
Поводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что иммунитет позволяет организму не нарушать естественное течение собственного развития под влиянием окружающей среды.