Естественный иммунитет

Введение

На протяжении многих миллионов лет существования  жизни на Земле природа создала  сложную, но надежную систему, получившую название иммунной или иммунокомпетентной. Основной задачей этой системы является создание условий для того, чтобы конкретный организм, конкретный индивидуум не погибал. Это значит, что под контролем иммунной системы находится функционирование очень многих органов и систем организма. Однако, прежде всего было важно, чтобы организм не погибал от инфекционных заболеваний, которые развиваются под влиянием экзогенных возбудителей, либо тех, которые населяют организм и относятся к так называемым сапрофитам. Общую систему иммунитета можно разделить на два больших отдела (части, подсистемы), совместное функционирование которых создает очень мощную, имеющую несколько звеньев, защиту: врожденный неспецифический (естественный) иммунитет (неспецифические факторы естественной резистентности) и приобретенный специфический (адаптивный) иммунитет. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Понятие естественного иммунитета

Что же входит в понятие  врожденного неспецифического (естественного) иммунитета, какие факторы и системы?  

Это прежде всего механические барьеры и физиологические факторы, которые препятствуют проникновению инфекционных агентов в организм. К ним относятся неповрежденная кожа, различные секреты, покрывающие эпителиальные клетки и предотвращающие контакт между разнообразными патогенами и организмом. К факторам естественной резистентности можно отнести слюну, слезы, мочу, мокроту и другие жидкие среды организма, которые способствуют выведению микробов. Здесь же и слущивающиеся с поверхности кожи клетки эпителия, ворсинки эпителиальных клеток дыхательных путей. К неспецифическим факторам резистентности можно отнести такие физиологические функции, как чихание, рвота, понос, которые также способствуют элиминации патогенных агентов из организма. Сюда же следует отнести такие физиологические факторы, как температура тела, концентрация кислорода, гормональный баланс. Этот последний фактор имеет большое значение для иммунного ответа. Например, увеличение продукции кортикостероидов подавляет воспалительные процессы и снижает резистентность организма к инфекции.   

Далее можно выделить  химические и биохимические реакции, подавляющие инфекцию в организме. К факторам неспецифической защиты с таким действием относятся  продукты жизнедеятельности сальных  желез, содержащие антимикробные факторы в виде жирных кислот, фермент лизоцим, который содержится в различных секретах организма и обладает способностью разрушать грамположительные бактерии; низкая кислотность некоторых физиологических секретов, препятствующих колонизации организма различными микроорганизмами. Например, кислая рН мочи, влагалищного секрета, желудочного сока поддерживает способность противостоять патогенным микроорганизмам.  

Врожденный иммунитет  можно разделить на клеточный и гуморальный.

 Клеточный иммунитет  включает мононуклеарные фагоциты (моноциты, тканевые макрофаги, гранулоциты-нейтрофилы, эозинофилы, базофилы (периферической крови и тканевые или тучные клетки), а также киллерные клетки – естественные (ЕК-клетки), просто киллерные (К-) и лимфокин-активированные киллерные клетки (ЛАК-клетки).  

Клетки системы  мононуклеарных фагоцитов (моноцитарно-макрофагальной системы) выполняют в организме двоякую функцию. С одной стороны, они участвуют в непосредственной защите организма от чужеродных веществ, главным образом за счет фагоцитоза и антитело-зависимого киллинга. Эти функции моноцитов и тканевых макрофагов реализуются в рамках врожденного неспецифического иммунитета. С другой стороны, клетки моноцитарно-макрофагальной системы способны взаимодействовать с лимфоидными, «включая» и регулируя механизмы специфического адаптивного иммунитета. Эти функции моноцитарно-макрофагальные клетки выполняют за счет способности презентировать (представлять) чужеродный антигенный материал для распознавания Т-лимфоцитам и продуцировать цитокины.  

Моноциты периферической крови и тканевые макрофаги происходят из полипотентной стволовой клетки. Попав в кровяное русло, моноциты в течение 2-3 суток расселяются  в ткани, где они превращаются в тканевые макрофаги.  

Тканевые макрофаги  – производные моноцитов.  

1. Плевральные и  перитонеальные макрофаги.

2. Звездчатые ретикулоэндотелиоциты (купферовские клетки) печени.

3. Альвеолярные макрофаги. 

4. Интердигитирующие клетки лимфатических узлов.

5. Макрофаги вилочковой  железы (тимические).

6. Костномозговые  макрофаги. 

7. Остеокласты. 

8. Синовиальные клетки (тип А).

9. Глиальные макрофаги (микроглиоциты) мозга.

10. Мезангиальные клетки почек.

11. Поддерживающие  клетки (клетки Sertoli) яичка.

12. Дендритные клетки  лимфатических узлов и селезенки. 

13. Клетки Лангерганса кожи и слизистых.  

Подсчитано, что суточная порция моноцитов, покидающих кровяное русло, в тканях распределяется следующим  образом: 56,4% – печень; 14,9% – легкие; 7,6% – брюшная полость; 21,1% -другие ткани. Длительность жизни тканевых макрофагов от 40 до 60 суток.  

Одной из основных особенностей тканевых макрофагов является наличие  гранул – лизосом диаметром 0,25-0,5 мкм, в которых содержатся следующие  ферменты: кислые гидролазы, кислая фосфатаза, альфа-нафтилэстераза, кислая и другие эстеразы, липаза, катепсины, эластаза, лизоцим, миелопероксидаза, коллагеназа, а также катионные белки и лактоферин. На своей поверхности тканевые макрофаги экспрессируют различные рецепторы, которые принимают участие в процессах адгезии, эндоцитоза, восприятия регуляторных воздействий, а также в межклеточном взаимодействии. В настоящее время доказано наличие на макрофагах рецепторов к Fс-фрагменту иммуноглобулинов классов А, М, Е и разным субклассам иммуноглобулина G, различным лимфокинам, гормонам и регуляторным пептидам, а также ко многим компонентам комплемента – С3, С1q, С4b, С5b, С5а. На мембране зрелых макрофагов выявлены различные дифференцировочные антигены. Тканевые макрофаги также несут дополнительно тканеспецифические антигены.  

Тканевые макрофаги  обладают локомоторными функциями  – 

 миграционной  и хемотаксической. В отличие  от ненаправленной миграции, хемотаксис  макрофагов является целенаправленным, а ориентиром, определяющим направление  движения, служит хемотаксическое  вещество – хемоаттрактант. К хемоаттрактантам относят фрагменты системы комплемента, глобулины сыворотки крови, лимфокины, а также продукты деградации фибрина, коллагена и различных клеток. В процессе миграции тканевых макрофагов в очаг воспаления последовательное подключение различных хемоаттрактантов обеспечивает перманентность поступления новых макрофагов из сосудистого русла. Факторы, ингибирующие миграцию тканевых макрофагов, задерживают клетки в очаге воспаления. К этим факторам относятся интерферон, гиалуроновая кислота, активатор плазминогена, ингибиторы трипсиноподобных протеиназ и др. Саморегуляторный механизм воспаления заключается в том, что одновременно с хемотаксическим привлечением макрофагов в очаг воспаления и их иммобилизацией начинается накопление ингибиторов хемотаксиса и миграции макрофагов.  

Весьма важной в  регуляции гомеостаза является секреторная  функция  макрофагов. К секреторным  продуктам макрофагов относятся  ферменты (нейтральные протеазы и  кислые гидролазы), компоненты комплемента, ингибиторы ферментов, реактогенные метаболиты кислорода, биоактивные липиды (простагландины, лейкотриены, факторы хемотаксиса для лейкоцитов).  

Одной из основных функций  тканевых макрофагов и, одновременно, чрезвычайно важным механизмом врожденного  иммунитета является

 фагоцитоз –  процесс поглощения чужеродного  материала, его разрушение и  выведение из организма. Клетками, ответственными за эту функцию,  являются моноциты и нейтрофилы. Точнее, они являются главными  клетками, осуществляющими процесс  фагоцитоза.  

Процесс завершенного фагоцитоза включает несколько этапов: 1) активацию фагоцитирующей клетки; 2) хемотаксис, то есть ее продвижение по направлению к объекту, который вызвал ее активацию; 3) прикрепление к данному объекту (адгезия); 4) собственно заглатывание этого объекта; 5) переваривание, или процессинг, поглощенного объекта. При отсутствии последнего этапа фагоцитоз нарушается и носит название незавершенного. При этом фагоцитированные микроорганизмы выживают и могут длительно оставаться во вторичных лизосомах. Содержимое лизосом при разрушении клеток-фагоцитов может попадать в интерстициальное (межуточное) пространство. Этот процесс называется

 экзоцитозом, он характеризуется повреждением тканей и воспалением.  

Вещества, содержащиеся в лизосомальных гранулах, могут разрушать чужеродные вещества двумя механизмами.  

Первый из них  –  кислороднезависимый механизм – включает гидролитические ферменты – претеиназы, катионные белки, лизоцим, который является мукопептидазой, способной разрушать пептидогликаны бактериальной клетки, и лактоферин – белок, который активно связывает железо, необходимое для размножения бактерий.  

Второй –  кислородзависимый механизм разрушения микроорганизмов – осуществляется при участии миелопероксидазы, которая катализирует развитие токсического воздействия на различные микроорганизмы; перекиси водорода; супероксидного аниона; синглетного кислорода и гидроксильных радикалов, атомарного хлора (Сl).  

Кроме внутриклеточного разрушения поглощенных микроорганизмов, фагоцитирующие клетки, прежде всего тканевые макрофаги, способны секретировать большое количество

 цитокинов – биологически активных веществ, обладающих защитными свойствами. Прежде всего к ним нужно отнести факторы, влияющие на клеточную дифференцировку и пролиферацию, например

 гранулоцитарно-моноцитарный колониестимулирующий фактор. Далее следуют различные цитотоксические факторы, прежде всего

 опухоленекротизирующий, или фактор некроза опухолей (ФНО). Следующий важнейший фактор –

 интерлейкин-1 (ИЛ-1; старое название – эндогенный пироген) синтезируется макрофагами и относится к факторам, которые имеют принципиально важное значение в развитии как специфических, так и неспецифических иммунных реакций. Далее к числу биологически активных веществ, обладающих защитным действием, относятся

 компоненты комплемента.  И, наконец, такой фактор, как 

 альфа-интерферон, который также важен как для поддержания неспецифических факторов защиты, так и развития специфического иммунного ответа.   

Метаболические изменения, которые развиваются в клетке, вовлеченной в процесс фагоцитоза, получили название респираторного взрыва. Он характеризуется следующими моментами: увеличением потребления кислорода, стимуляцией гексозомонофосфатного шунта, увеличением продукции перекиси водорода, супероксидного аниона и синглетного кислорода. Супероксидный анион является чрезвычайно токсичным для бактерий и тканей, однако он очень нестабилен и под влиянием супероксиддисмутазы быстро превращается в перекись водорода, которая все еще продолжает быть токсичной по отношению к бактериям. Сама же перекись водорода разрушается под действием фермента каталазы. Вещества, реализующие кислородзависимый механизм разрушения микроорганизмов, могут действовать как сами по себе, так и синергически, образуя в конечном итоге гипохлорит, который является одним из наиболее сильных антимикробных агентов.  

Процесс фагоцитоза можно наблюдать, например, со стороны  нейтрофилов, даже в том случае, если они будут находиться в физиологическом  растворе. Однако, если фагоцитирующие клетки поместить в сыворотку или плазму крови, то процесс фагоцитоза естественно усилится. Такое усиление получило название

 опсонизации, а вещества, которые усиливают фагоцитоз, – опсонинов. Какие же вещества могут быть опсонинами и усиливать процесс фагоцитоза? Прежде всего, это активированный 3-й компонент комплемента – С3b. Фагоцитирующие клетки, в частности нейтрофилы и макрофаги, имеют на своей поверхности рецептор к С3b. Таким образом, если бактерии или какие-то чужеродные частицы имеют на своей поверхности комплемент, в частности активированный С3b, то это будет способствовать более тесному взаимодействию фагоцитов с такими микроорганизмами или таким материалом. Сильными опсонинами являются также иммуноглобулины. Известно, что фагоцитирующие клетки имеют на своей поверхности рецептор к Fс-фрагменту IgG. Таким образом, взаимодействие микробов с иммуноглобулинами будет способствовать развитию так называемого опсонизирующего эффекта, после чего фагоцитирующим клеткам легче будет связываться через Fс-рецептор с такими подготовленными для поглощения чужеродными частицами. Наиболее селективными в этом процессе являются IgG1 и IgG3. Определенный вклад в опсонизацию микробов вносит IgА.