Значение иммунитета в развитии
Как устроен иммунитет: Объясняем по пунктам
Наш организм непрерывно меняется, но при этом очень «любит» постоянство и может нормально работать только при определенных параметрах своей внутренней среды. Например, нормальная температура тела колеблется между 36 и 37 градусами по Цельсию. Вспомните последнюю простуду и то, как плохо вы себя чувствовали, стоило температуре подняться всего на полградуса. Такая же ситуация и с другими показателями: артериальным давлением, рН крови, уровнем кислорода и глюкозы в крови и другими. Постоянство значений этих параметров называется гомеостазом, а поддержкой его стабильного уровня занимаются практически все органы и системы организма: сердце и сосуды поддерживают постоянное артериальное давление, легкие — уровень кислорода в крови, печень — уровень глюкозы и так далее.
Иммунная же система отвечает за генетический гомеостаз. Она помогает поддерживать постоянство генетического состава организма. То есть ее задача — уничтожать не только все чужеродные организмы и продукты их жизнедеятельности, проникающие извне (бактерии, вирусы, грибки, токсины и прочее), но также и клетки собственного организма, если «что-то пошло не так» и, например, они превратились в злокачественную опухоль, то есть стали генетически чужеродными.
Как клетки иммунной системы уничтожают «врагов»?
Чтобы разобраться с этим, сначала нужно понять, как иммунная система устроена и какие бывают виды иммунитета.
Иммунитет бывает врожденным (он же неспецифический) и приобретенным (он же адаптивный, или специфический). Врожденный иммунитет одинаков у всех людей и идентичным образом реагирует на любых «врагов». Реакция начинается немедленно после проникновения микроба в организм и не формирует иммунологическую память. То есть, если такой же микроб проникнет в организм снова, система неспецифического иммунитета его «не узнает» и будет реагировать «как обычно». Неспецифический иммунитет очень важен — он первым сигнализирует об опасности и немедленно начинает давать отпор проникшим микробам.
Однако эти реакции не могут защитить организм от серьезных инфекций, поэтому после неспецифического иммунитета в дело вступает приобретенный иммунитет. Здесь уже реакция организма индивидуальна для каждого «врага», поэтому «арсенал» специфического иммунитета у разных людей различается и зависит от того, с какими инфекциями человек сталкивался в жизни и какие прививки делал.
Специфическому иммунитету нужно время, чтобы изучить проникшую в организм инфекцию, поэтому реакции при первом контакте с инфекцией развиваются медленнее, зато работают гораздо эффективнее. Но самое главное, что, один раз уничтожив микроба, иммунная система «запоминает» его и в следующий раз при столкновении с таким же реагирует гораздо быстрее, часто уничтожая его еще до появления первых симптомов заболевания. Именно так работают прививки: когда в организм вводят ослабленных или убитых микробов, которые уже не могут вызвать заболевание, у иммунной системы есть время изучить их и запомнить, сформировать иммунологическую память. Поэтому, когда человек после вакцинации сталкивается с реальной инфекцией, иммунная система уже полностью готова дать отпор, и заболевание не начинается вообще или протекает гораздо легче.
Кто отвечает за работу различных видов иммунитета?
- Костный мозг. Это центральный орган иммуногенеза. В костном мозге образуются все клетки, участвующие в иммунных реакциях.
- Тимус (вилочковая железа). В тимусе происходит дозревание некоторых иммунных клеток (Т-лимфоцитов) после того, как они образовались в костном мозге.
- Селезенка. В селезенке также дозревают иммунные клетки (B-лимфоциты), кроме того, в ней активно происходит процесс фагоцитоза — когда специальные клетки иммунной системы ловят и переваривают проникших в организм микробов, фрагменты собственных погибших клеток и так далее.
- Лимфатические узлы. По своему строению они напоминают губку, через которую постоянно фильтруется лимфа. В порах этой губки есть очень много иммунных клеток, которые также ловят и переваривают микробов, проникших в организм. Кроме того, в лимфатических узлах находятся клетки памяти — это специальные клетки иммунной системы, которые хранят информацию о микробах, уже проникавших в организм ранее.
Таким образом, органы иммунной системы обеспечивают образование, созревание и место для жизни иммунных клеток. В нашем организме есть много их видов, вот основные из них.
- Т-лимфоциты. Названы так, потому что после образования в костном мозге дозревают в вилочковой железе — тимусе. Разные подвиды Т-лимфоцитов отвечают за разные функции. Например, Т-киллеры могут убивать зараженные вирусами клетки, чтобы остановить развитие инфекции, Т-хелперы помогают иммунной системе распознавать конкретные виды микробов, а Т-супрессоры регулируют силу и продолжительность иммунной реакции.
- B-лимфоциты. Название их происходит от Bursa fabricii (сумка Фабрициуса) — особого органа у птиц, в котором впервые обнаружили эти клетки. В-лимфоциты умеют синтезировать антитела (иммуноглобулины). Это специальные белки, которые «прилипают» к микробам и вызывают их гибель. Также антитела могут нейтрализовывать некоторые токсины.
- Натуральные киллеры. Эти клетки находят и убивают раковые клетки и клетки, пораженные вирусами.
- Нейтрофилы и макрофаги умеют ловить и переваривать микробов — осуществлять фагоцитоз. Кроме того, макрофаги выполняют важнейшую роль в процессе презентации антигена, когда макрофаг знакомит другие клетки иммунной системы с кусочками переваренного микроба, что позволяет организму лучше бороться с инфекцией.
- Эозинофилы защищают наш организм от паразитов — обеспечивают антигельминтный иммунитет.
- Базофилы — выполняют главным образом сигнальную функцию, выделяя большое количество сигнальных веществ (цитокинов) и привлекая этим другие иммунные клетки в очаг воспаления.
Как клетки иммунной системы отличают «своих» от «чужих» и понимают, с кем нужно бороться?
В этом им помогает главный комплекс гистосовместимости первого типа (MHC-I). Это группа белков, которая располагается на поверхности каждой клетки нашего организма и уникальна для каждого человека. Это своего рода «паспорт» клетки, который позволяет иммунной системе понимать, что перед ней «свои». Если с клеткой организма происходит что-то нехорошее, например, она поражается вирусом или перерождается в опухолевую клетку, то конфигурация MHC-I меняется или же он исчезает вовсе. Натуральные киллеры и Т-киллеры умеют распознавать MHC-I рецептор, и как только они находят клетку с измененным или отсутствующим MHC-I, они ее убивают. Так работает клеточный иммунитет.
Но у нас есть еще один вид иммунитета — гуморальный. Основными защитниками в этом случае являются антитела — специальные белки, синтезируемые B-лимфоцитами, которые связываются с чужеродными объектами (антигенами), будь то бактерия, вирусная частица или токсин, и нейтрализуют их. Для каждого вида антигена наш организм умеет синтезировать специальные, подходящие именно для этого антигена антитела. Молекулу каждого антитела, также их называют иммуноглобулинами, можно условно разделить на две части: Fc-участок, который одинаков у всех иммуноглобулинов, и Fab-участок, который уникален для каждого вида антител. Именно с помощью Fab-участка антитело «прилипает» к антигену, поэтому строение этого участка молекулы зависит от строения антигена.
Как наша иммунная система понимает устройство антигена и подбирает подходящее для него антитело?
Рассмотрим этот процесс на примере развития бактериальной инфекции. Например, вы поцарапали палец. При повреждении кожи в рану чаще всего попадают бактерии. При повреждении любой ткани организма сразу же запускается воспалительная реакция. Поврежденные клетки выделяют большое количество разных веществ — цитокинов, к которым очень чувствительны нейтрофилы и макрофаги. Реагируя на цитокины, они проникают через стенки капилляров, «приплывают» к месту повреждения и начинают поглощать и переваривать попавших в рану бактерий — так запускается неспецифический иммунитет, но до синтеза антител дело пока еще не дошло.
Расправляясь с бактериями, макрофаги выводят на свою поверхность разные их кусочки, чтобы познакомить Т-хелперов и B-лимфоцитов со строением этих бактерий. Этот процесс называется презентацией антигена. Т-хелпер и B-лимфоцит изучают кусочки переваренной бактерии и подбирают соответствующую структуру антитела так, чтобы потом оно хорошо «прилипало» к таким же бактериям. Так запускается специфический гуморальный иммунитет. Это довольно длительный процесс, поэтому при первом контакте с инфекцией организму может понадобиться до двух недель, чтобы подобрать структуру и начать синтезировать нужные антитела.
После этого успешно справившийся с задачей B-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает в большом количестве синтезировать антитела. Они поступают в кровь, разносятся по всему организму и связываются со всеми проникшими бактериями, вызывая их гибель. Кроме того, бактерии с прилипшими антителами гораздо быстрее поглощаются макрофагами, что также способствует уничтожению инфекции.
Есть ли еще какие-то механизмы?
Специфический иммунитет не был бы столь эффективен, если бы каждый раз при встрече с инфекцией организм в течение двух недель синтезировал необходимое антитело. Но здесь нас выручает другой механизм: часть активированных Т-хелпером В-лимфоцитов превращается в так называемые клетки памяти. Эти клетки не синтезируют антитела, но несут в себе информацию о структуре проникшей в организм бактерии. Клетки памяти мигрируют в лимфатические узлы и могут сохраняться там десятилетиями. При повторной встрече с этим же видом бактерий благодаря клеткам памяти организм намного быстрее начинает синтезировать нужные антитела и иммунный ответ запускается раньше.
Таким образом, наша иммунная система имеет целый арсенал различных клеток, органов и механизмов, чтобы отличать клетки собственного организма от генетически чужеродных объектов, уничтожая последние и выполняя свою главную функцию — поддержание генетического гомеостаза.
Что такое иммунитет человека и как он работает?
Перед тем как говорить о значении иммунитета для человека, нужно определиться с самим понятием «иммунитет». Что же такое иммунитет человека, и как он функционирует? Это широко известное и повсеместно употребляемое слово означает невосприимчивость организма к заболеваниям, которая определяется совокупностью и зрелостью защитных сил, составляющих иммунную систему.
Еще в глубокой древности, когда на земле свирепствовали эпидемии, уносящие миллионы человеческих жизней, было замечено, что одни болеют легко, другие переносят заболевание тяжело, но выздоравливают, третьи умирают, а четвертые не заболевают вовсе. Люди объясняли это обстоятельство «божьей волей» и смиренно ждали своей участи. Но пытливые умы, которых такое объяснение не устраивало, настойчиво искали причину заболеваний.
Когда во второй половине XIX века было доказано, что инфекционные болезни вызываются различными микроорганизмами, вопрос встал еще острее: почему не все заразившиеся заболевают? Оказалось, что в развитии болезни решающую роль играют не микробы, а состояние человеческого организма. Если его иммунитет (защитные механизмы организма) функционируют без сбоя, то заболевание не наступает, несмотря на то, что паразитирующий микроб короткое или длительное время сохраняется в организме и даже может вызвать местную патологическую реакцию. Так впервые возникло понятие иммунитета человека как невосприимчивости организма к заразным болезням (греч. Immunitas — освобождение, избавление).
И. Мечников объяснял устойчивость организма к инфекциям фагоцитозом — явлением, при котором лейкоциты захватывают и переваривают чужеродные частицы. П. Эрлих утверждал, что состояние иммунной системы организма человека и сам иммунитет зависят от антител, которые вырабатываются в крови зараженного организма. Объединение этих взглядов дало жизнь современной теории иммунитета (защитного механизма организма), за которую И. Мечникову и П. Эрлиху в 1908 году была присуждена Нобелевская премия. В настоящее время иммунитет рассматривается как биологическое явление, связанное с обнаружением и удалением из организма не только инфекционного начала, но и всех чужеродных живых тел и веществ.
Основная роль иммунитета в жизни человека
[includeme file=”wp-content/plugins/include-me/goog-left.php”]
Основная роль иммунитета заключается в том, что он служит организму, как телохранитель человеку, доверившему ему свою жизнь. И так же, как у телохранителя, первая и главная задача иммунитета — отличить «своего» от «чужого» и обезвредить последнего. Не только обезвредить, но и вывести его из организма, а также запомнить врага «в лицо» и сохранить о нем вечную память, чтобы не допустить повторного вторжения.
Но иногда чересчур рьяный «телохранитель» превышает свою роль в жизни человека – иммунитет выполняет свои «должностные полномочия» настолько рьяно, что защищает организм даже от собственных клеток. Результатом такой иммунологической агрессии являются аутоиммунные заболевания, при которых под воздействием различных антигенов (бактерии, вирусы, чужеродные белки) в организме вырабатываются антитела (аутоантитела) к собственным неповрежденным тканям. Этот процесс лежит в основе таких заболеваний, как ревматизм, гломерулонефрит, склеродермия, системная красная волчанка и т. д.
Еще один вид извращенного иммунитета, хорошо известный всем, — это аллергия, при которой иммунная система ошибочно принимает за чужеродный агент вполне безобидное вещество и для его уничтожения предпринимает мощные защитные действия, повреждая собственные ткани.
Значение иммунитета для человека сложно переоценить. Нормально функционирующий иммунитет должен защищать организм от проникновения любых чужеродных тел и веществ. Эту задачу и выполняет иммунная система человека — специализированная система клеток, тканей и органов, чутко реагирующая на внедрение чужеродного агента. Это такая же самостоятельная система, как нервная, сердечно-сосудистая, пищеварительная и т. д.
Работа иммунной системы человека
Иммунная система организма, распознав «чужака» (антигены), стремится противостоять его разрушительным действиям, вырабатывая специфические антитела.
В системе иммунной защиты организма человека основная роль принадлежит лимфоидным органам и тканям человеческого тела: вилочковой железе (тимусу), лимфатическим узлам, миндалинам, селезенке, лимфоцитам костного мозга и периферической крови.
Как происходит работа иммунной системы человека и как лимфоидные органы и ткани выполняют свои функции?
В вилочковой железе вырабатываются Т-лимфоциты, которые первыми встречаются с поступающими в кровь патогенными микроорганизмами и пожирают непрошеных гостей (фаза фагоцитоза).
Среди Т-лимфоцитов различают три основные группы: хелперы — «помощники», супрессоры — «подавители» и киллеры — «убийцы». Задачей хелперов является распознавание агрессоров и активация В-лимфоцитов.
Супрессоры регулируют силу иммунного ответа, не позволяя ему с излишним усердием повреждать собственные ткани. Если функция супрессоров по какой-либо причине снижена, развиваются аутоиммунные заболевания. Киллеры непосредственно занимаются внедрившимися возбудителями, убивая их. Кроме того, киллеры уничтожают и собственные клетки организма, пораженные болезнью, например раковые.
На помощь Т-лимфоцитам — фагоцитам — устремляются В-лимфоциты, задачей которых является выработка антител против пришельцев.
5 основных классов иммуноглобулинов: функции и биологическая роль в организме
Антитела — это белки, относящиеся к классу иммуноглобулинов (lg). В настоящее время известно 5 классов иммуноглобулинов: А, Е, М, D, G. Антитела активно борются с агрессорами всеми доступными методами: склеивают их между собой, растворяют, оказывают на них токсическое воздействие, лишают жизнеспособности, нейтрализуют токсины «чужака» и усиливают фагоцитарную активность Т-лимфоцитов. Таким образом, специфические защитные реакции организма обеспечиваются клетками-фагоцитами и белками-антителами.
Идет отчаянная борьба между механизмами врожденного иммунитета (защитными силами организма) и инфекционным началом, от исхода которой зависит судьба хозяина, даже не подозревающего об этих драматических событиях. Если победа осталась за иммунными силами, то человек не заболевает, несмотря на то, что микробы какое-то время находились в его организме. Зато антитела, которые образовались за время контакта с инфекционным началом, защитят хозяина от заболевания при повторной встрече с этим возбудителем. Так вырабатывается невосприимчивость организма к вредным воздействиям внешней среды.
Основные классы иммуноглобулинов различаются между собой по размерам, количественному содержанию в сыворотке крови и по выполняемым функциям.
Иммуноглобулины G (IgG) имеют наибольшее значение для человека, особенно только что появившегося на свет. Именно их он получил от матери во внутриутробной жизни и продолжает получать с маминым молоком. Роль этих иммуноглобулинов в организме наиболее высока: они обеспечивают ему защиту от болезней в первые месяцы, составляя основную массу среди всех иммуноглобулинов — 80%.
Иммуноглобулины IgA называются секреторными иммуноглобулинами. Они вырабатываются в слизистых оболочках кишечника, дыхательных путей и первыми встречают нашествие «неприятеля». У детей раннего возраста выработка секреторных иммуноглобулинов снижена. Этим и объясняется частота заболеваний органов дыхания и желудочно-кишечного тракта у детей до 3 лет.
Иммуноглобулины IgM (макроглобулины) вырабатываются после профилактических прививок. Биологическая роль этих иммуноглобулинов заключается в обеспечении формирования вакцинального иммунитета.
Иммуноглобулины IgE способны присоединяться к клеткам, вызывая выделение гистамина, а, следовательно, играют роль в развитии аллергических реакций. В норме содержание их в крови незначительно.
Иммуноглобулины IgD синтезируются очень медленно, уровень их в крови низок. Функция этого класса иммуноглобулинов в организме человека изучена недостаточно.
Активные вещества, повышающие иммунитет человека
В содружество защитных сил входят и другие биологически активные вещества, повышающие иммунитет человека, то есть оказывающие мощную поддержку фагоцитам и антителам.
Лизоцим — фермент, разрушающий оболочку микроорганизмов. Это вещество вырабатывается в слюнных и слезных железах, в слизистых оболочках разных органов и активно участвует в фагоцитозе.
Комплемент — сложный комплекс ферментов и белков, разрушающий чужеродные клетки, активно участвует в фагоцитозе, повышает переваривающую способность фагоцитов. Недостаточность системы этого вещества, повышающего иммунитет человека, может стать основой для развития иммунодефицитных состояний.
Пропердин — белок сыворотки крови, убивающий патогенные бактерии. В содружестве с комплементом это вещество разрушает не только бактерии, но и вирусы.
Интерферон — белок, вырабатываемый клетками человека в ответ на заражение вирусом. Это вещество оказывает угнетающее действие на размножение вирусов в организме хозяина.
Барьерные функции иммунитета человека
Кроме иммунных механизмов, вырабатывающих специфические средства защиты, каждый организм имеет и анатомо-физиологические барьеры, преграждающие путь возбудителю болезни.
Это неповрежденные кожа и слизистые оболочки, печень с ее активной обезвреживающей функцией, органы выведения (почки, потовые и слезные железы), желудочно-кишечный тракт, удаляющий микробы и токсины и вырабатывающий в желудке соляную кислоту, губительно действующую на многие микробы.
Кроме барьерных функций иммунитета, у организма имеются защитные реакции, которые включаются в ответ на внедрение «чужака»: чихание, рвота, диарея — выводящие из организма микроорганизмы и их токсины.
Не желая допустить прорыва инфекции внутрь, организм стремится локализовать процесс, уничтожить чужеродных агентов на месте и обезвредить их токсины. Этим благородным целям служат лихорадка, воспаление, тромбоз и регенерация, восстанавливающая целостность физиологических барьеров.
В ответ на воздействие вредных факторов внешней среды иммунитет мобилизует все звенья своей системы, чтобы не допустить развития болезни.
Иммунитет бывает наследственный (видовой) и приобретенный (индивидуальный). Сущность видового иммунитета заключается в том, что он защищает весь вид.
Так, барьерные функции иммунитета человека не дают ему заразиться, к примеру, собачьей чумкой, даже при очень тесном контакте с больным животным, потому что человеческий организм не восприимчив к этой болезни. Этот иммунитет передается по наследству.
Приобретенный иммунитет формируется у каждого человека индивидуально в результате перенесенного инфекционного заболевания или иммунизации.
После перенесенного заболевания человек обзаводится естественным активным иммунитетом, а после прививки живыми или убитыми вакцинами — искусственным активным.
Получая антитела через плаценту или с молоком матери, ребенок приобретает естественный пассивный иммунитет. Искусственный пассивный иммунитет возникает при введении в организм гамма-гаобулина, лечебных сывороток и плазмы с готовым набором антител.