Защитные механизмы человека иммунитет

Естествознание, 11 класс

Урок 37. «Защитные механизмы организма человека»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

— Какой смысл вкладывают в понятия «иммунитет», «антиген», «антитела», «лечебная сыворотка», «вакцина»?

— Каковы механизмы действия врожденного и приобретенного иммунитета?

— Каковы причинно-следственные связи между нарушением работы иммунной системы и проявлением аллергических реакций?

— В чем значение вакцинации для сохранения здоровья человека?

— Каковы отличия вакцины и лечебной сыворотки?

Глоссарий по теме:

Антигены – это чужеродные для живого организма агенты и вещества, например, возбудители различных заболеваний, продукты их жизнедеятельности, ядовитые вещества, переродившиеся клетки организма.

Антитела – это белковые соединения плазмы крови, которые препятствуют размножению микроорганизмов и нейтрализуют токсические вещества – продукты их жизнедеятельности.

Вакцинация (прививка) — это введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме.

Иммунитет – это защита живого организма от внутренних и внешних биологически активных агентов (антигенов), направленная на регулирование постоянства внутренней среды организма – состояния гомеостаза.

Иммунология – наука о механизмах защитных реакций организма, в совокупности составляющих иммунитет.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 147-156.

2. Федюкович Н.И. Анатомия и физиология человека. – 2-е изд. – Ростов-на-Дону «Феникс» 2003 г.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Информационный портал для медицинских работников. Раздел: «Иммунная система» URL: https://www.rlsnet.ru/books_book_id_2_page_38.htm

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Организм человека постоянно подвергается негативным внешним воздействиям, среди которых особую роль играет воздействие различных микроорганизмов – бактерий, вирусов, грибков, простейших, которые стремятся использовать организм человека, как местообитание или как источник пищи. Проникая в организм человека, патогенные (болезнетворные) микроорганизмы, которые могут вызывать получили в практике общее название «биологические агенты» могут вызвать инфекционный процесс. Инфекционный процесс запускается при попадании патогенного микроорганизма в организм человека в достаточных количествах либо в случае быстрого размножения уже живущего в организме условно патогенного микроорганизма.

Основным механизмом защиты против патогенных микроорганизмов является процесс иммунной регуляции.

Иммунная регуляция – это с одной стороны, часть гуморальной, так как большинство ее процессов происходит через жидкие среды организма (что характерно для гуморальной регуляции), в то же время иммунная регуляция носит строго прицельный характер. Процесс иммунной регуляции изучает наука иммунология.

Иммунология – это наука о механизмах защитных реакций организма, в совокупности составляющих иммунитет. Иммунитет (от латинского immunitas – избавление, освобождение) – это защита живого организма от внутренних и внешних биологически активных агентов (называемых антигенами), направленная на регулирование постоянства внутренней среды организма – состояния гомеостаза.

Антигены – это чужеродные для живого организма агенты и вещества, например, возбудители различных заболеваний, продукты их жизнедеятельности, ядовитые вещества, переродившиеся клетки организма.

Еще в Греции и Древнем Египте за больными чумой, оспой и другими инфекционными заболеваниями, ухаживали люди, ранее переболевшие такой болезнью: опыт людей того времени показывал, что они, как правило, не подвержены заражению. Однако началом развития иммунологии считают 1880 год, в котором Луи Пастер установил, что прививка (внедрение в организм) курицы ослабленного или погибшего возбудителя куриной холеры защищала птиц от этого заболевания. Его опыты дали название общему явлению невосприимчивости живых организмов, в том числе и человека к возбудителю – явлению иммунитета.

Значительный вклад в изучение иммунитета внес русский ученый лауреат Нобелевской премии (1908 года) И.И. Мечников, который показал, что в организме человека существуют механизмы нейтрализации патогенных микроорганизмов. Это происходит в ходе таких процессов, как фагоцитоз (в случае поглощения твердых тел) и пиноцитоз (в случае поглощения жидких тел). В общем виде в ходе этих процессов клетки приближается к субстрату, изгибается вокруг него и охватывает оболочкой в пузырек, где, при взаимодействии с лизосомами – особыми органеллами, содержащими ферменты, происходит расщепление и «переваривание» субстрата. Именно таким образом происходит закрытие мелких ран и царапин на коже человека или животного. Клетки крови лейкоциты (белые кровяные тельца, фагоциты), поглощают проникающие через рану бактерии, фагоцитируют («пожирают») их, и погибая в процессе фагоцитоза образуют мертвый защитный слой, называемый гноем, предохраняющий от дальнейшего проникновения в рану бактерий. Позднее П. Эрлих доказал значительную роль молекул антител в организме человека и животных в ходе формировании защитных реакций.

Иммунная система в организме человека включает костный мозг и вилочковую железу (центральные органы иммунной системы), а также селезенку, лимфоидную ткань, лимфатические узлы (периферические органы иммунной системы). Перечисленные органы вырабатывают различные типы клеток, которые участвуют в защитных реакция организма.

Клетки иммунной системы – это лимфоциты (В- и Т-лимфоциты) и фагоциты. Эти клетки циркулируют по лимфатической и кровеносной системе, проникая в ткани. Все клетки имеют конкретные функции в создании защитных реакций и действуют в сложном взаимодействии. Это взаимодействие клеток иммунной системы обеспечивается выработкой цитокинов – особых биологически активных веществ. К цитокинам относятся интерфероны, интерлейкины и т.д.

Защитные реакции организма подразделяют на реакции врождённого и приобретённого иммунитета. Защитные (иммунные) реакции врождённого иммунитета детерминированы генетически, они формируются еще в процессе эмбрионального развития. Иммунные реакции приобретённого иммунитета зависят от созревания различных клеток, которые вовлечены в такие реакции – лимфоцитов. Защитные реакции врождённого иммунитета однообразны по механизму протекания в случае всех бактерий, вирусов и других микроорганизмов. Такие реакции не приводят к формированию иммунологической памяти. В свою очередь, реакции приобретённого иммунитета устанавливаются и действуют против определенного возбудителя и формируют иммунологическую память.

Как правило, основную часть иммунной защиты организма осуществляет врождённый иммунитет. Врождённый иммунитет не имеет собственных органов – типичный пример врождённого иммунитета это реакции фагоцитоза. Приобретённый иммунитет формируют органы лимфоидной (иммунной) системы. В центральных органах иммунной системы осуществляется размножение новых клеток иммунной системы, а в периферических органах осуществляется развитие иммунного ответа.

Иммунный ответ развивается после проникновения антигена в организм. Реакции приобретенного иммунитета происходят при помощи клеток Т- и В-лимфоцитов – особых клеток иммунной системы. Эти клетки уничтожают те живые клетки организма, в которые проник вирус, и вырабатывают особые антитела – вещества, противодействующие размножению антигенов. Антитела – это белковые соединения плазмы крови, которые препятствуют размножению микроорганизмов и нейтрализуют токсические вещества – продукты их жизнедеятельности.

Иммунный ответ завершается после уничтожения всех инфицированных клеток, но в организме остаются молекулы различных антител, направленные против антигенов, а также отдельные Т- и В-лимфоциты иммунологической памяти, обеспечивающие ускоренный иммунный ответ при повторном проникновении той же бактерии или вируса в организм. Например, переболев раз ветряной оспой или краснухой, человек, как правило, не заболевает этими заболеваниями повторно.

Это обеспечивается невосприимчивостью организма к повторному инфицированию – иммунологической памятью. Подобная невосприимчивость формируются и после введения в организм ослабленного (либо инактивированного – погибшего) микроорганизма. На механизме иммунологической памяти основано действие вакцинации.

Вакцинация (прививка) — это введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме. Вакцинация может быть проведена в двух формах – при введении вакцины (ослабленного либо инактивированного возбудителя, против которого организм выработает антитела), и при введении сыворотки (готовых антител против возбудителя).

В ряде случаев предварительная вакцинация – прививка невозможна, если организм уже инфицирован патогенным микроорганизмом. В этом случае в организм вводят сыворотки – выделенные, подготовленные и очищенные антитела, полученные от бактерий или животных, направленные против конкретного возбудителя заболевания или опасного вещества (например, яда змеи). Готовые антитела позволяют сократить время на выработку собственных антител организма, и ускорить тем самым, иммунный ответ, что способствуют уничтожению и выведению болезнетворных микроорганизмов из организма.

С формированием иммунного ответа и иммунологической памяти связано развитие аллергий и иных, более тяжелых аутоиммунных заболеваний. Аллергия – это повышенная чувствительность иммунной системы организма к неопасным веществам и формирует на них иммунный ответ. Аллергия – это легкое нарушение работы иммунной системы. Аутоиммунные заболевания представляют собой более тяжелые расстройства иммунной системы, при которых собственные клетки организма человека воспринимаются иммунной системой, как чужеродные и атакуются иммунной системой.

Выводы:

Основным механизмом защиты против патогенных микроорганизмов является процесс иммунной регуляции.

Врождённый иммунитет не имеет собственных органов – типичный пример врождённого иммунитета это реакции фагоцитоза. Приобретенный иммунитет формируют органы лимфоидной (иммунной) системы. В центральных органах иммунной системы осуществляется размножение новых клеток иммунной системы, а в периферических органах осуществляется развитие иммунного ответа.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Выберите правильный ответ:

Введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме, называют:

1) Адаптация;

2) Гуморальная регуляция;

3) Гомеостаз;

4) Вакцинация.

Правильный ответ: 4) Вакцинация.

2. Вставьте пропущенное слово, выбирая его из выпадающего списка: «___________ – это белковые соединения плазмы крови, которые препятствуют размножению микроорганизмов и нейтрализуют токсические вещества – продукты их жизнедеятельности».

1) Антитела;

2) Антигены;

3) Прививка.

Правильный ответ: 1) Антитела.

Источник

В результате изучения материала данной главы студент будет:

знать

• о значении иммунной системы для организма, о механизмах и органах иммунной защиты;
• о возрастных морфофункциональных особенностях иммунных органов, об организации иммунного ответа в разные периоды онтогенеза, о факторах, влияющих на их состояние и развитие иммунитета в онтогенезе;
• возможные пути организации профилактических мероприятий, направленных на укрепление иммунной защиты в детском и подростковом возрасте;

уметь

• анализировать возрастные особенности иммунной защиты и обусловленные ими требования к уходу и воспитанию детей и подростков;
• анализировать теоретические предпосылки методов повышения иммунной защиты для обоснованного использования их в практической деятельности;

владеть навыками

• культурно-просветительной работы по вопросам иммунной защиты в детском и подростковом возрасте.

Механизмы иммунной защиты организма

Иммунитет – э го способность распознавать вторжение в организм чужеродных объектов и уничтожать или удалять эти объекты из организма.

В организме человека одновременно работают две иммунные системы, различающиеся своими возможностями и механизмом действия, – специфическая и неспецифическая. Специфические защитные механизмы отличаются тем, что они начинают действовать только после первичного контакта с антигеном, тогда как неспецифические обеззараживают даже тс вещества, с которыми организм прежде не встречался. Однако специфическая иммунная система является наиболее мощной и эффективной.

Специфическая иммунная система

При проникновении в организм антигена клетки специфической иммунной системы начинают вырабатывать антитела и антитоксины, которые соединяются с антигенами и нейтрализуют их вредное влияние на организм. Антитела, или иммунные тела, представляют собой циркулирующие в крови белковые вещества (иммуноглобулины), образующиеся в организме под действием попавших в него чужеродных тел (бактерий, вирусов, белковых частиц и др.), называемых антигенами. Антитоксины – это антитела, синтезирующиеся в организме при его отравлении токсинами (ядовитыми веществами, продуцируемыми патогенными микроорганизмами).

Основной структурной и функциональной единицей специфической иммунной системы является белая кровяная клетка – лимфоцит, который существует в виде двух независимых популяций (Т-лимфоциты и В-лимфоциты). Лимфоциты, как и другие клетки крови, образуются из стволовых клеток костного мозга. Из части стволовых клеток формируются непосредственно В-лимфоциты. Другая часть поступает в тимус (вилочковую железу), где они дифференцируются в Т-лимфоциты.

В специфической борьбе с чужеродными микроорганизмами участвуют и клетки (клеточный иммунитет), и антитела (гуморальный иммунитет).

Клеточный иммунитет. Т-лимфоциты, несущие на своих мембранах рецепторы соответствующих веществ, распознают иммуноген. Размножаясь, они образуют клон таких же Т-клеток и уничтожают микроорганизм или вызывают отторжение чужеродной ткани.

Гуморальный иммунитет. В-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.

Становление механизмов специфического иммунитета связано с формированием лимфоидной системы, дифференцировкой Т- и В-лимфоцитов, которая начинается с 12-й недели внутриутробной жизни. У новорожденных содержание Т- и В-лимфоцитов в крови выше, чем у взрослого, но они менее активны, поэтому основную роль играют антитела, попадающие в кровь ребенка от матери через плаценту до рождения и поступающие с материнским молоком.

Собственная иммунная система начинает функционировать с началом развития микрофлоры в желудочно-кишечном тракте ребенка. Микробные антигены являются стимуляторами иммунной системы организма новорожденного. Примерно со 2-й недели жизни организм начинает выработку собственных антител. В первые 3–6 месяцев после рождения разрушается материнская и созревает собственная иммунная система. Низкое содержание иммуноглобулинов в течение первого года жизни объясняет легкую восприимчивость детей к различным заболеваниям. Только ко 2-му году организм ребенка обретает способность вырабатывать достаточное количество антител. Иммунная защита достигает максимума на 10-м году. В дальнейшем напряженность иммунитета держится на постоянном уровне и начинает снижаться после 40 лет.

Важнейшим свойством специфической иммунной системы является иммунологическая память. В результате первой встречи запрограммированного лимфоцита с определенным антигеном образуется два вида клеток. Одни из них сразу выполняют свою функцию – секретируют антитела, другие представляют собой клетки памяти, циркулирующие в крови длительное время. В случае повторного поступления этого же антигена клетки памяти быстро превращаются в лимфоциты, вступающие в реакцию с антигеном (рис. 10.1). При каждом делении лимфоцита количество клеток памяти возрастает.

Первичный и вторичный иммунные отклики

Рис. 10.1. Первичный и вторичный иммунные отклики

(на графике видно, что организм, один раз уже боровшийся с инфекцией, во второй раз реагирует быстрее и более мощно)

Кроме того, после встречи с антигеном Т-лимфоциты активируются, увеличиваются и дифференцируются в одну из пяти субпопуляций, каждая из которых обусловливает определенный ответ. Т-киллеры (убийцы) при встрече с антигеном вызывают его гибель. Т-супрессоры подавляют иммунный ответ В-лимфоцитов и других Т-лимфоцитов на антигены. Для осуществления иммунного ответа В-лимфоцита на антиген необходима его кооперация с Т-хелпером (помощником). Но это взаимодействие возможно только при наличии макрофага – Е-клетки. При этом макрофаг передает антиген В-лимфоциту, который затем продуцирует плазматические клетки, уничтожающие чужеродный микроорганизм.

В-лимфоцит производит сотни плазматических клеток. Каждая такая клетка дает огромное количество антител, готовых уничтожить антиген. Антитела по своей природе являются иммуноглобулинами и обозначаются Ig. Иммуноглобулины бывают пяти видов: IgA, IgG, IgE, IgD и IgM. Около 15% всех антител – это IgG, которые вместе с IgM воздействуют на бактерии и вирусы. IgA защищают слизистые оболочки пищеварительной, дыхательной, мочеполовой систем. IgE ответственны за аллергические реакции. Увеличение количества IgM свидетельствует об остром заболевании, IgG – о хроническом процессе.

Кроме того, лимфоциты продуцируютлимфокипы. Самый известный из них – интерферон, который образуется под действием вируса. Функцией интерферона является стимуляция неинфицированных клеток к выработке противовирусных белков. Интерферон активен против всех видов вирусов и способствует увеличению числа Т-лимфоцитов.

Активация лимфоцитов приводит также к синтезу клетками неспецифических биологически активных веществ, называемых цитокинами, или интерлейкинами. Эти вещества регулируют характер, глубину, продолжительность иммунного ответа и иммунного воспаления. Продолжительность жизни В-лимфоцитов составляет несколько недель, Т-лимфоцитов – 4–6 месяцев.

Специфический иммунитет может быть активным и пассивным, врожденным и приобретенным. Существуют четыре основных типа иммунитета:

• естественный пассивный иммунитет (иммунитет новорожденного) – готовые антитела передаются от одного индивидуума к другому (того же вида); вследствие естественного разрушения антител в организме он обеспечивает лишь кратковременную защиту от инфекции;
• приобретенный пассивный иммунитет – на основе образованных в организме одного индивидуума антител создают лечебные сыворотки и вводят их в кровь другому; этот вид иммунитета также сохраняется непродолжительное время;
• естественный активный иммунитет – организм вырабатывает собственные антитела при инфицировании;
• приобретенный активный иммунитет – в организм вводятся небольшие количества иммуногенов в виде вакцины.

Неспецифические факторы защиты включают:

• непроницаемость кожного покрова и слизистых оболочек для микроорганизмов;
• бактерицидные вещества в слюне, слезной жидкости, крови, спинномозговой жидкости;
• выделение вирусов почками;
• фагоцитоз – процесс поглощения чужеродных частиц и микроорганизмов специальными клетками: макрофагами и микрофагами;
• гидролитические ферменты, расщепляющие микроорганизмы;
• лимфокины;
• систему комплемента – специальную группу белков, участвующих в «борьбе» с чужеродными микроорганизмами.

Фагоцитарная реакция осуществляется с помощью специальных лейкоцитов, способных к фагоцитозу, т.е. поглощению болезнетворных агентов и комплексов антиген-антитело. У человека фагоцитарную роль выполняют нейтрофилы и моноциты. Как только в организм попадают чужеродные частицы, к месту их внедрения направляются находящиеся поблизости лейкоциты, причем скорость некоторых из них может достигать почти 2 мм/ч. Приблизившись к чужеродной частице, лейкоциты обволакивают ее, втягивают внутрь протоплазмы и затем переваривают с помощью специальных пищеварительных ферментов. Многие из лейкоцитов при этом гибнут, и из них образуется гной. При распаде погибших лейкоцитов выделяются также вещества, вызывающие в ткани воспалительный процесс, сопровождающийся неприятными и болевыми ощущениями. Вещества, обусловливающие воспалительную реакцию организма, способны активировать все защитные силы организма: к месту внедрения чужеродного тела направляются лейкоциты из самых отдаленных частей тела.

Источник