Врожденные патологии и иммунитет
ИММУНИТЕ́Т животных и человека (от лат. immunitas – освобождение, избавление), способность организма поддерживать свою целостность и биологическую индивидуальность путём распознавания и удаления чужеродных веществ и клеток. Учение об И. родилось из необходимости преодолеть инфекц. болезни, эпидемии которых (чума, холера, оспа и др.) до кон. 19 в. уносили большое число жизней людей. В связи с этим под термином «И.» долгое время понимали невосприимчивость организма к инфекц. заболеваниям. Дальнейшие исследования показали, что И. – это также устойчивость организма к пересаживаемым органам и тканям, к изменившимся собств. клеткам, включая раковые, а также к чужеродным веществам животного и растит. происхождения. В поддержании И. участвуют защитные механизмы врождённого (неспецифического) и приобретённого (специфического, или адаптивного) иммунитета.
Формы врождённого и приобретённого иммунитета и их взаимосвязь
Врождённый И. присущ всем многоклеточным животным, осуществляется специализир. клетками, развивающимися вне зависимости от поступления в организм чужеродных и потенциально опасных агентов; его неспецифич. защитные механизмы реализуются после кратковременной активации специализир. клеток. Приобретённый И. характерен для хрящевых и костных рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, его основой является иммунный ответ – цепь реакций иммунной системы, которая включается чужеродными агентами (антигенами) и приводит к формированию клеток и молекул, удаляющих эти агенты или продукты их разрушения из организма. В отличие от врождённого И., реакции которого универсальны в отношении разл. чужеродных агентов, иммунный ответ приобретённого И. специфичен (направлен против агентов, включивших этот иммунный ответ). Обе формы И. тесно взаимосвязаны: иммунный ответ развивается лишь при условии предварит. активации врождённого И., а продукты приобретённого И. повышают эффективность врождённого И. Реакции И. осуществляются спец. клетками – иммуноцитами. У высших животных, напр., это лейкоциты, которые созревают в кроветворных органах и некоторое время циркулируют в крови, а затем заселяют ткани. Реакции врождённого И. обеспечивают миелоидные клетки (нейтрофильные и эозинофильные гранулоциты, моноциты и их тканевые формы – макрофаги, дендритные и тучные клетки) и частично – лимфоидные дендритные клетки. Реакции приобретённого И. реализуются Т- и В-лимфоцитами.
Процесс распознавания чужеродных агентов в организме: рецепторы врождённого и приобретённого иммунитета
Распознавание чужеродных молекул в организме осуществляется с помощью спец. белковых рецепторов. Рецепторы врождённого И. имеют сродство к небольшому числу молекул, характерных для болезнетворных микроорганизмов (патогенов), но отсутствующих в организме данного вида. Такие молекулы (бактериальные липополисахариды, гликолипиды, пептидогликаны, нуклеиновые кислоты бактерий и вирусов и др.) называют молекулярными «образами», связанными с патогенами (PAMP – от pathogen-associated molecular patterns); они сигнализируют о потенциальной опасности со стороны патогенов. Распознавание РАМР осуществляют неск. типов рецепторов (т. н. Toll- и NOD-рецепторы, лектиновые рецепторы), которые представлены небольшим числом вариантов (ок. 10) и располагаются на поверхности или внутри клеток системы врождённого И.; такое распознавание надёжно, поскольку детерминируется генами зародышевой линии. Связывание РАМР с рецепторами приводит к активации клеток системы врождённого иммунитета.
Гл. особенность распознавания рецепторов в рамках приобретённого И. состоит в том, что каждый рецептор распознаёт конкретную чужеродную молекулу, называемую антигеном, точнее фрагмент антигена – его эпитоп, или антигенную детерминанту. При этом разные лимфоциты несут на своей поверхности рецепторы к разным эпитопам. Т. о., каждая клетка способна распознать только один эпитоп (или группу структурно сходных эпитопов) и лишь популяция лимфоцитов в целом способна обеспечить распознавание всего разнообразия чужеродных молекул, для чего требуется 105–107 вариантов рецепторов. В геноме животных содержится неск. сотен вариантов генов, кодирующих антигенраспознающие рецепторы лимфоцитов. Их вариабельность сильно возрастает при дифференцировке лимфоцитов в процессе перестройки соответствующих генов. Последняя происходит в каждой клетке автономно, в результате чего каждый лимфоцит и его потомство (клон) располагают индивидуальным по специфичности рецептором. Существует три типа антигенраспознающих рецепторов – два варианта (белковые димеры αβ и γδ , родственные иммуноглобулинам) в субпопуляциях Т-лимфоцитов и один (мембранный иммуноглобулин) в популяции В-лимфоцитов. Рецепторы В-лимфоцитов распознают эпитопы нативных молекул антигена, а Т-лимфоцитов – эпитопы, предварительно выщепленные из целой молекулы и включённые в состав молекулы главного комплекса гистосовместимости. Такую обработку антигена осуществляют антигенпредставляющие клетки. Для активации Т-лимфоцитов при этом требуется дополнит. стимуляция (костимуляция) с помощью молекул, образующихся при активации врождённого И. В отсутствии костимуляции формируется анергия (неотвечаемость) Т-лимфоцитов. При стимуляции В-лимфоцитов источником костимулирующих сигналов служит Т-лимфоцит (в частности, Т-хелпер, или клетка-помощник). Активация лимфоцитов – условие их последующей пролиферации (для обеспечения количества клеток, достаточного для осуществления защиты) и дифференцировки в эффекторные (исполнительные) клетки, которые обеспечивают реакции приобретённого иммунитета.
Механизмы удаления чужеродных агентов из организма при врождённом и приобретённом иммунитете
Удаление чужеродных агентов из организма осуществляется с использованием комплекса механизмов, бо́льшая часть которых формируется в рамках врождённого И. Эффекторные механизмы И. разделяют на клеточные и гуморальные. Клеточные механизмы врождённого И. приводят к цитолизу (разрушению клеток). Из трёх вариантов последнего (внутриклеточный, внеклеточный и контактный) наиболее эффективен внутриклеточный цитолиз, реализуемый в процессе фагоцитоза: чужеродная клетка захватывается фагоцитами (нейтрофилами, макрофагами и др. клетками) и, оказавшись внутри фаголизосомы, сначала убивается активными формами кислорода, оксидом азота и бактерицидными пептидами, а затем расщепляется ферментами. Внеклеточному цитолизу бактерицидными факторами, секретируемыми лейкоцитами (в т. ч. эозинофилами), подвергаются, напр., клетки многоклеточных паразитов, контактному цитолизу – инфицированные вирусом или опухолевые клетки с помощью т. н. NK-клеток (от англ. natural killer – естественный истребитель). В зоне контакта последних с клетками-мишенями формируется микрополость, в которую NK-клетка секретирует вещества, одни из которых формируют поры в мембране клетки-мишени, а другие, проникнув через эти поры, включают процесс апоптоза – активной формы гибели клетки. Гуморальными факторами врождённого И., способствующими удалению чужеродных агентов, являются бактерицидные пептиды (дефензины, кателицидины), белки острой фазы воспаления, компоненты системы комплемента, цитокины. Активируемые компоненты комплемента вызывают опсонизацию – облегчение фагоцитоза микроорганизмов или их лизис в результате формирования поры в мембране. Белки острой фазы (в т. ч. С-реактивный белок) опсонизируют чужеродные клетки и активируют комплемент. Цитокины обеспечивают формирование воспалит. реакции, в рамках которой реализуется врождённый И.; относящиеся к ним интерфероны оказывают противовирусное и противоопухолевое действие.
Осн. эффекторными факторами приобретённого И. служат цитотоксические Т-лимфоциты, цитокины, секретируемые Т-хелперами, и антитела. Цитотоксические Т-лимфоциты образуются в процессе клеточного иммунного ответа. Они реализуют своё действие с помощью механизма контактного цитолиза или апоптоза клеток-мишеней. Мишенью цитотоксических Т-лимфоцитов являются лишь те клетки, которые экспрессируют антигенные эпитопы, распознаваемые Т-лимфоцитами, т. е. их действие более прицельно, чем действие естеств. киллеров. Участие Т-хелперов в реализации эффекторной фазы иммунного ответа связано с секрецией цитокинов, прежде всего интерферона. При его действии на макрофаги (особенно в сочетании с фактором некроза опухоли) резко повышается бактерицидная активность последних и разрушаются даже те патогены (микобактерии, простейшие), которые не могут быть убиты без участия цитокинов. Т. о., гуморальные продукты Т-хелперов усиливают внутриклеточный цитолиз, осуществляемый в рамках врождённого И. Антитела, секретируемые плазматич. клетками, которые дифференцируются из В-лимфоцитов, представляют собой растворимую форму их антигенраспознающих рецепторов. Обладая способностью связываться с антигенами как в растворимой, так и в мембраносвязанной формах, они могут блокировать антигены и несущие их патогены. Результатом блокады может быть утрата микробными клетками подвижности, способности к адгезии, предотвращение инфицирования клеток вирусами. При связывании токсинов или ферментов антитела нейтрализуют их активность. Однако бо́льшая часть эффектов антител обусловлена привлечением эффекторных клеток и молекул. При взаимодействии с антигеном (см. Антиген – антитело реакция) демаскируются участки молекулы антитела, распознаваемые компонентами комплемента (C1q) и Fc-рецепторами эффекторных клеток – фагоцитов и естеств. киллеров. Связывание C1q приводит к активации комплемента с опсонизацией и/или лизисом чужеродной клетки. Связывание с Fc-рецептором макрофага или иного фагоцита облегчает фагоцитоз (опсонизацию). Распознавание антител, фиксированных на клетках-мишенях, Fc-рецепторами естеств. киллеров облегчает осуществление контактного цитолиза. Т. о., бóльшая часть проявлений эффекторной активности антител, как и клеточных факторов приобретённого И., состоит в повышении эффективности реакций врождённого И. и придании им специфичности в отношении конкретных антигенов.
В ходе иммунного ответа формируется иммунологическая память, не свойственная врождённому И. Её субстратом служат Т- и В-лимфоциты иммунологич. памяти, которые дифференцируются при первичном иммунном ответе, не принимая в нём участия, и затем длительно сохраняются в организме. Реакция этих клеток на антиген при его повторном поступлении (вторичный иммунный ответ) осуществляется более быстро и эффективно, чем реакция лимфоцитов при первом контакте с антигеном. На этом основано создание искусственного И. к возбудителям заболеваний путём вакцинации: ослабленный, убитый патоген или выделенные из него антигены вызывают формирование клеток памяти без развития инфекц. процесса, что повышает эффективность иммунной защиты при поступлении в организм активного патогена, несущего те же антигенные молекулы. Аналогичные подходы используют для создания И. к опухолевым клеткам с помощью онковакцин.
Патология иммунитета
может быть обусловлена его ослаблением (иммунодефициты) или извращённым проявлением (аутоиммунитет, аллергия). Иммунодефициты могут проявляться как самостоят. заболевания, обусловленные дефектом генов (первичные иммунодефициты), или как синдромы, сопутствующие др. заболеваниям или действию повреждающих факторов (вторичные иммунодефициты). Аутоиммунные болезни являются следствием развития иммунного ответа на собств. антигены организма. Основой аллергии служит неадекватно усиленная реакция И. на определённые антигены (аллергены); её причиной является выброс активных субстанций из тучных клеток при взаимодействии аллергена с IgE-антителами, фиксированными на поверхности этих клеток. К патологии И. могут быть отнесены также иммунологич. осложнения беременности (реакция на антигены плода). Особое место занимает реакция организма на трансплантаты чужеродных тканей, а также реакция иммуноцитов, содержащихся в трансплантате, на антигены организма (реакция трансплантат-против-хозяина). Необходимость предупреждения и лечения извращённых проявлений И. породила задачу ослабления И. путём «ингибирующей» вакцинации (аллерговакцины, вакцины против аутоиммунитета), что дополнило традиц. способы усиления И. против воздействия патогенных факторов (см. Иммунизация). Поиски путей направленной иммунокоррекции в значит. степени определяют прикладную значимость изучения И. и обусловливают обществ. интерес к иммунологич. проблемам. Наука об иммунитете называется иммунологией. См. также Иммунопатология.
- Что такое это?
- Признаки врожденного иммунитета
- Функции врожденного иммунитета
- Клетки врожденного иммунитета
- Какие заболевания не страшны?
- Аутоиммунные заболевания
- Видео по теме
Природа врождённого иммунитета очень интересная и до конца не изученная. В статье простыми словами расскажем об этом сложном механизме. Так же о природе естественного иммунитета, его принципах. Итак…
Что такое врожденный иммунитет?
По-другому его ещё называют естественный. Такой иммунитет у человека с рождения, и ему не нужен опыт предыдущего столкновения с возбудителем. Его антигены одинаково влияют на все чужеродные организмы. Он формируется очень долго в отличие от приобретённого. Его изменения происходят на уровне эволюции, со свойствами определенного организма. Так же обуславливается видовой невосприимчивостью.
Существуют два типа врожденного иммунитета;
- Гуморальный – к нему относиться: кожные покровы, лимфатическая система, слизистые оболочки, органы защитной системы (селезенка, аппендикс).
- Клеточный – к нему относятся лимфоциты и другие кровяные тельца.
Отличие клеточного от гуморального иммунитета в том, что разные объекты воздействия на него. Клеточный функционирует в клетках организма, предотвращая размножение инородных микроорганизмов. Гуморальный влияет вне клеточного пространства и уже оказывает действия непосредственно на бактерии и вирусы. Однако они очень плотно взаимосвязаны и один без другого существовать не может.
Признаки врожденного иммунитета
- Защищает с самого рождения, когда другая иммунная система ещё не сформирована;
- Работу врожденного иммунитета выполняют множество разных клеток;
- Не предусматривается память к вредоносным организмам;
- Отсутствие иммунной памяти;
- Наличие врожденных, защитных барьеров; кожные покровы, слизистые оболочки, лимфатические узлы;
Функции врожденного иммунитета
Система защиты в организме человека происходит на разных уровнях. Ниже представим механизмы его действия.
Гуморальный иммунитет
Первое – это защита от попадания любых организмом в наше тело. Производиться с помощью кожных покровов и слизистых оболочек. Они защищают наш организм не только от вредоносных бактерий, но выполняют много других функций. При попадании патогена возникает воспаление и сообщение другим защитным функциям организма.
Секреты желёз – препятствуют развитию инородных тел.
Второе – это появление воспаления. Обуславливается процессом борьбы с патогенном. Включаются защитные функции микрофлоры. Появление симптомов: повышенная температура, боль, общее недомогание организма, потеря аппетита и другие симптомы. Сообщение человеку о появление вредоносных бактерий.
Третий – это борьба с патогенном. Выработка антител при врожденном иммунитете. Включение основного звена гуморальной иммунной системы. Такие как секреты желёз, сыворотка крови (реактивный белок), антитела. Основная защита происходит на клеточном уровне.
В процесс защиты так же входит:
- Формирование в-лимфоцитов в костном мозге
- Процесс воздействия антигена на плазматические клетки и клетки памяти (при приобретённом иммунитете).
- Формирование антител для защиты.
Клеточный иммунитет
Первое – это система обнаружения. Способствуют этому т-лимфоциты система комплемента, именно они распознают патоген. После подают сигнал фагоцитам.
Второе – это система фагоцитоза:
- Опсонизация – это процесс по типу фагоцитоза. Поглощение клеток опсонинами – молекулы, которые способны распознавать патогены. Уничтожение происходит при помощи рецепторов
- Хемотаксис – способ борьбы с патогенами при помощи химических реакция. Вещество приводит в движение химический стимул
- Мембранотропный повреждающий комплекс
Третье – это клетки которые за поминают чужеродный элемент. Способствует развитию приобретенного иммунитета.
Клетки врожденного иммунитета
Лейкоциты – по-другому белые кровяные тельца. Основные клетки во врожденном иммунитете. Выполняют большую част функция по защите организма человека.
Лейкоциты делятся на:
- Моноциты и Макрофаги – Так же их можно назвать фагоцитами. Моноциты при выходи из крови в ткань превращаются в макрофаги. Они же впитывают ферменты, перерабатывая их в вещества. Которые в последствии помогают в борьбе с чужеродными клетками. В тканях макрофаги поглощают патогены, а клетки уничтожающие вредоносные организмы называют – фагоцитами.
- Нейтрофилы – клетки похожие на макрофаги, которые относятся к фагоцитам.
- Эозинофилы – относится к фагоцитам, но по функциям не много отличаются от макрофагов и нейтрофилов. Они прикрепляются к патогену, тем самым обездвиживают её. Таким образом помогают другим клеткам.
- Пропердин – отвечает за функцию свёртываемости крови.
- Базофилы – эти клетки наполнены гистамином. Которые участвуют в аллергических реакциях. Когда базофилы сталкиваются с аллергенами, они высвобождают гистамин. Он в свою очередь увеличивают приток крови к поврежденным тканям, вызывая воспаление. Привычную для нас аллергическую реакцию.
- Естественные клетки-киллеры – уничтожают злокачественные или поражённые клетки. Так же способны регулировать функции других фагоцитов.
Так же есть другие клетки, кроме лейкоцитов:
- Тучные клетки – по типу базофилов участвуют в аллергических реакциях.
- Система комплемента – это комплекс более чем из 30 белков. Играют важную роль в фагоцитозе. Помогают макрофагам и нейтрофилам обнаружить чужеродные бактерии. Так же способствуют формированию приобретённого иммунитета.
- Цитокины – стимулируют работу всех лейкоцитов. К ним относятся интерфероны, которые мешают размножению вирусу.
Какие заболевания не страшны при врождённом иммунитете?
Врождённый в процессе жизни не меняется. Имеет видовую предрасположенность. Это значит, что человек определёнными заболеваниями заболеть не сможет. Такой же иммунитет есть у животных, птиц и рептилий.
К таким заболеваниям как чума рогатого скота – человек не восприимчив. Например, птицы не болеют птичьим гриппом. В свою очередь кошки или собаки не восприимчивы к менингиту, кори, другим человеческим заболеваниям.
Так же существует факт, что некоторые люди не болеют ВИЧ и туберкулёзом. Этот вирус способен поразить человека, по-другому инфицировать. Но не вызывать симптомом. Такое происходит из-за генетической мутации. Около 2% европейских людей устойчивы к ВИЧ или имеет замедленный рост этого вируса. Так же многие знают эпидемию чумы в средневековье. Но сейчас мы ей так не болеем. Врождённый иммунитет способен меняться и эволюционировать. Все новые антигены могут передаваться в генах.
Сегодня в мире эпидемия раковых заболеваний. Это заболевание примечательно тем, что возникает почти случайно. Даже у одинаковых близнецов, находящихся в одних и тех же условиях, может быть, что одного близнеца может появиться раковая опухоль. А у второго нет.
Ученые заметили и наследственную предрасположенность. Давно доказано, что образ жизни влияет на развитие раковой опухоли. 70% людей есть доброкачественная опухоль. Но развивается в злокачественную только у 30%. Одна из теорий учёных – это из-за внутреннего иммунитета.
На данный момент до конца свойства защитных систем организма не изучены. Сказать точно почему некоторые люди болеют, а другие нет, точно сказать нельзя.
Аутоиммунные заболевания
Это группа таких заболеваний, которые имеют разные клинические проявления, связанные со сбоем иммунной системы. Иммунные клетки, вместо чужеродных агентов, начинают атаковать ткани различных органов. Учёными до конца не изученная причина подобных заболеваний. Клиническая картина зависит от пораженных органов и систем организма. Лечение производится препаратами, подавляющие иммунитет.
Причины возникновения аутоиммунных заболеваний:
- Наследственная предрасположенность. Генная мутация.
- Способны спровоцировать вирусные и бактериальные инфекции. Когда патоген меняет клетки в организме. И иммунитет собственные клетки воспринимает патогенными.
- Аномальное развитие иммунной системы. Ошибочная работа клеток.
Все факторы, написанные ниже не означают, что вы заболейте аутоиммунным заболеванием. Это показатель склонности к таким заболеваниям. Большинство таких заболеваний протекают хронически. Для некоторых достаточно наладить работу иммунитета.
Пример распространенных заболеваний:
- Сахарный диабет – врождённый диабет 1 типа. Сахарный диабет такое заболевание, при котором поджелудочная железа не способна вырабатывать достаточно инсулина. Диабет невозможно излечить, но можно контролировать за с чёт лечебной диеты. Так же постоянного введения инсулина.
- Аутоиммунный гепатит – заболевание печени с неизвестной этиологией. Клиническая картина, как у хронического гепатита. Один из важных показателей именно этого заболевания – это его раннее появление, в период полового созревания.
- Болезнь Грейвса (диффузный токсический зоб) – по-другому называют Базедова болезнь. Характеризуется избыточной выработкой гормонов щитовидной железы. Клиническая картина – очень обширная и вызывает симптоматику у всех систем организма. От головной боли до нарушения сердечного ритма.
- Ревматоидный артрит – это хроническое заболевание поражающие суставы. Этиология до конца не изучена. При артрите организм вырабатывает антитела против здоровых клеток и тканей собственного организма. Пик заболеваемости в 40-65 лет, чаще встречается у женщин. Характеризуется болью в суставах (из-за разрушения костей и суставов), скованность суставов, общие недомогания.