Иммунная система

ВВЕДЕНИЕ

В окружающей нас среде  присутствуют в огромном разнообразии патогенные микробы — вирусы, бактерии, грибы, простейшие — и многоклеточные паразиты. Они способны вызывать заболевания  и, если размножаются при этом в тканях организма бесконтрольно, в конце  концов, приводят его к гибели. Однако в норме, благодаря иммунной системе, которая защищает нас от патогенных микробов, большинство инфекций протекает  кратковременно и практически без  нарушающих здоровье последствий.

Поскольку микроорганизмы существуют во множестве форм, организм располагает  широким набором факторов противоинфекционной  резистентности и форм иммунного  ответа. Прежде всего, эффективной преградой  для большинства возбудителей инфекций служат наружные покровы тела - через  неповрежденную кожу может проникнуть лишь очень небольшое число видов  возбудителей. Однако многие патогенные микробы способны проникать сквозь эпителий пищеварительной и мочеполовой систем, инфицировать носоглотку и легкие. Некоторые возбудители, например малярийный плазмодий и вирус гепатита В, вызывают инфекцию, только оказавшись непосредственно в крови.

Какая из форм иммунного  ответа будет эффективной, зависит  в значительной мере от локализации  инфекции и типа возбудителя. Наиболее существенно при этом, проникают  микробы внутрь клеток организма-хозяина  или нет. Для того чтобы ликвидировать  внутриклеточную инфекцию — такую  вызывают все вирусы, некоторые бактерии и ряд паразитических простейших — иммунная система должна распознать и разрушить инфицированные клетки. В случае внеклеточного размножения  инфицирующего агента в тканях, жидкостях  или полостях организма — это  характерно для многих бактерий и  более крупных возбудителей —  иммунный ответ совершенно иной. При  развитии инфекции, однако, даже внутриклеточные  возбудители, чтобы достичь соответствующих  клеток-мишеней, передвигаются с  током крови и тканевой жидкости, и в это время они уязвимы  для тех факторов иммунной системы, которые в основном рассчитаны на внеклеточных возбудителей.

Важно отметить, что главная  функция иммунной системы – это  ликвидация инфекционных агентов и  уменьшение причиняемого ими вреда.

ИММУННАЯ СИСТЕМА

Иммунная система представлена вилочковой железой, красным костным  мозгом, лимфатическими узлами, лимфоидной тканью селезенки и кишечника, соединительной тканью, системой лимфатических сосудов, а также макрофагами, лимфоцитами, системой компонента. Основная функция  иммунной системы состоит в защите организма от живых тел и веществ, несущих в себе чужеродные признаки.

Иммунитет (от лат. immunitas — освобождение, избавление от чего-либо) (синонимы: невосприимчивость, сопротивляемость организма к инфекционным агентам (в том числе — болезнетворным бактериям) и чужеродным веществам). Способность организма противостоять изменению его нормального функционирования под воздействием внешних факторов.

У большинства живых организмов существуют механизмы неспецифической  резистентности, которую также называют врождённым, конституциональным или видовым иммунитетом. У челюстноротых позвоночных появляется качественно новая система приобретённого иммунитета, позволяющая реагировать на конкретный чужеродный биоматериал и запоминать его, существенно усиливая интенсивность ответной реакции на вторжение при повторном контакте с этим же материалом.

Иммунитет организма — система, обеспечивающая защиту организма от воздействий внешней среды и сохраняющая основные параметры жизнедеятельности органов и тканей (гомеостаз).

ТИПЫ ИММУНИТЕТА

Различают два основных типа иммунитета: видовой (наследственный) и индивидуальный (приобретенный). Видовой иммунитет одинаков у всех представителей определенного вида животных. Видовой иммунитет человека делает его невосприимчивым по отношению ко многим заболеваниям животных (например, чуме собак), с другой стороны многие животные невосприимчивы к болезням людей. Основу видового иммунитета, видимо, составляет различие микроструктуры. Видовой иммунитет передается по наследству от одного поколения к другому.

Индивидуальный  иммунитет формируется на протяжении жизни каждого человека и не передается последующим поколениям. Формирование индивидуального иммунитета происходит, как правило, во время различных инфекционных заболеваний (или отравлений), однако не все болезни оставляют после себя стабильный иммунитет. Так, например, после перенесенной гонорей, иммунитет очень непродолжителен и слаб, поэтому это заболевание может возникнуть вновь спустя некоторое время после очередного контакта с микробом. Другие заболевания, как, например, ветряная оспа, оставляют стабильный иммунитет, который предотвращает повторное заболевание на протяжении всей жизни. Длительность иммунитета определяется главным образом иммуногенностью микроба (способность вызывать иммунный ответ).

Иммунитет, приобретенный  после перенесенного инфекционного  заболевания, называется натуральным активным, а после вакцинации – искусственным активным. Эти два типа иммунитета наиболее продолжительны. Во время беременности мать передает плоду часть своих антител, которые защищают ребенка в первые месяцы жизни. Такой иммунитет называется натуральным пассивным. Искусственный пассивный иммунитет развивается при введении человеку сыворотки содержащей антитела против определенного микроба или его яда. Такой иммунитет длится несколько недель, а затем бесследно исчезает.

Фагоциты и  врожденный иммунитет. Одну из важных групп лейкоцитов составляют фагоцитирующие клетки: моноциты, макрофаги и полиморфноядерные нейтрофилы. Они способны связывать микроорганизмы на своей поверхности, а затем поглощать и уничтожать их. Эта функция основана на простых, неспецифических механизмах распознавания, позволяющих связывать самые разнообразные микробные продукты, и относится к проявлениям врожденного иммунитета. Фагоциты образуют первую линию защиты против инфекции. 

Лимфоциты и приобретенный  иммунитет. Другая важнейшая группа лейкоцитов - это лимфоциты. Им принадлежит ведущая роль во всех реакциях приобретенного иммунитета, поскольку они специфически распознают конкретный возбудитель, где бы он ни находился, внутри или вне клеток, в тканевой жидкости или в крови. Существуют различные типы лимфоцитов, но основных популяций две: Т-лимфоциты (или Т-клетки) и В-лимфоциты (или В-клетки). Последние противодействуют внеклеточным возбудителям и влиянию их продуктов, образуя антитела, молекулы которых способны специфически распознавать и связывать определенные молекулы-мишени — антигены. Антигенами могут служить молекулы на поверхности клеток микроорганизмов либо образуемые ими токсины. Т-лимфоциты, точнее разные их популяции вместе, обладают широким набором активностей. Одни Т-клетки участвуют в регуляции дифференцировки В-лимфоцитов и образования антител. Другие взаимодействуют с фагоцитами, помогая им в разрушении поглощенных микробных клеток. Третья группа Т-лимфоцитов распознает и разрушает клетки, инфицированные вирусами. 

Взаимодействие  между лимфоцитами и фагоцитами.  Масштабы таких взаимодействий весьма значительны. Например, определенные типы фагоцитирующих клеток способны после захвата антигенов представлять их Т-лимфоцитам в форме, подходящей для распознавания. Этот процесс назван представлением (презентацией) антигена. Распознав антиген, Т-лимфоциты в свою очередь выделяют растворимые факторы (цитокины), которые активируют фагоциты и вызывают разрушение ими поглощенных микробов. При взаимодействии другого характера фагоциты используют образуемые В-лимфоцитами антитела для собственного более эффективного распознавания возбудителей. В результате иммунный ответ на инфекцию чаще всего складывается из различных взаимосвязанных эффектов как врожденного, так и приобретенного иммунитета. На ранних стадиях инфекции доминируют механизмы врожденного иммунитета, но позднее лимфоциты начинают осуществлять специфический ответ, свойственный приобретенному иммунитету. При этом они «запоминают» возбудителя и если впоследствии организм вновь подвергается заражению этим микробом, они «вспоминают» его и осуществляют более эффективный и быстрый иммунный ответ. 

КЛЕТКИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

В иммунном ответе участвует  целый ряд клеток и выделяемых ими растворимых продуктов. Центральная  роль всегда принадлежит лейкоцитам, однако другие клетки (например, тканевые) также вносят свой вклад, посылая сигналы лимфоцитам и отвечая на цитокины, выделяемые Т-клетками и макрофагами.

Фагоциты поглощают  антигены и патогенные микроорганизмы и разрушают их.

Мононуклеарные  фагоциты. Наиболее важная группа способных к фагоцитозу и долгоживущих клеток - популяции мононуклеарных фагоцитов. Эти клетки, происходящие из стволовых клеток костного мозга, несут функцию захвата частиц, в том числе инфекционных агентов, с их поглощением и разрушением. Для выполнения этой функции фагоциты стратегически располагаются в тех тканях организма, где возможно попадание таких частиц. Например, клетки Купфера выстилают кровеносные синусоидальные капилляры печени, а синовиальными А-клетками выстланы полости суставов. Мононуклеарные фагоциты, циркулирующие с кровью, называются моноцитами. Из крови они мигрируют в ткани, где превращаются в тканевые макрофаги, способные весьма эффективно презентировать антигены Т-лимфоцитам. Однако наиболее важны для презентации антигена покоящимся Т-клеткам интердигитатные дендритные клетки. 

Полиморфноядерные нейтрофилы. Вторая значительная группа фагоцитирующих клеток это полиморфноядерные нейтрофильные гранулоциты, часто называемые просто нейтрофилами или ПМН (от англ. PMN - polymorphonuclear neutrophils). Нейтрофилы составляют большинство среди лейкоцитов крови и происходят от тех же ранних клеток-предшественников, что моноциты и макрофаги. Подобно моноцитам нейтрофилы мигрируют в ткани, отвечая на определенные стимулы, но в отличие от моноцитов относятся к короткоживущим клеткам, которые, поглотив чужеродный материал, разрушают его и затем погибают.  

Лимфоциты представлены двумя большими популяциями —  В-клетками и Т-клетками, которые  ответственны за специфическое распознавание  антигенов. Специфическое иммунологическое распознавание патогенных организмов - это всецело функция лимфоцитов, поэтому именно они инициируют реакции приобретенного иммунитета. Все лимфоциты происходят из стволовых клеток костного мозга, но Т-лимфоциты затем развиваются в тимусе, тогда как В-лимфоциты продолжают свое развитие в красном костном мозге (у взрослых особей млекопитающих).

В-клетки. Каждая В-клетка генетически запрограммирована на синтез поверхностного рецептора, специфичного к одному определенному антигену. Встретив и распознав этот антиген, В-клетки размножаются и дифференцируются в плазматические клетки, которые образуют и выделяют в растворимой форме большие количества таких рецепторных молекул, называемых антителами. Антитела представляют собой крупные гликопротеины и содержатся в крови и тканевой жидкости. Благодаря своей идентичности исходным рецепторным молекулам они взаимодействуют с тем антигеном, который первоначально активировал В-клетки.  

Т-клетки. Имеется несколько субпопуляций Т-клеток с различными функциями. Одни взаимодействуют с В-клетками, помогая им размножаться, созревать и образовывать антитела. Другие взаимодействуют с мононуклеарными фагоцитами, способствуя разрушению локализованных в них микроорганизмов. Обе эти субпопуляции Т-клеток названы хелперными Т-клетками (Тх). Третья субпопуляция Т-клеток осуществляет разрушение клеток организма, зараженных вирусами или иными внутриклеточно размножающимися патогенными микробами. Этот тип активности Т-клеток назван цитотоксичностью, а сами клетки соответственно цитотоксическими Т-лимфоцитами (Тц). Как правило, распознавание антигена Т-клетками происходит только при том условии, что он презентирован на поверхности других клеток в ассоциации (комплексе) с молекулами МНС (главным комплексом гистосовместимости). В распознавании участвует специфичный к антителу Т-клеточныи рецептор ( ТкР), функционально и структурно сходный с той поверхностной молекулой Ig, которая у В-клеток служит антигенсвязывающим рецептором. Свои функции воздействия на другие клетки Т-лимфоциты осуществляют путем выделения растворимых белков — цитокинов, которые передают сигналы другим клеткам, или путем прямых межклеточных контактов. 

Цитотоксические клетки распознают и уничтожают инфицированные клетки организма. Цитотоксичностью, направленной на другие клетки организма, обладает ряд клеток иммунной системы. Наиболее важны из них, вероятно, Тц-клетки. 

Большие зернистые (гранулярные) лимфоциты (БГЛ). Эта популяция лимфоцитов, как и Т-клетки, способна распознавать те изменения клеточной поверхности, которые возникают при злокачественном перерождении или вирусной инфекции. Большие гранулярные лимфоциты поражают такие клетки-мишени, но кроме того, они в отличие от цитотоксических Т-лимфоцитов весьма эффективно распознают клетки, поверхность которых лишена вовсе или утратила частично свои молекулы МНС. Прежде цитотоксическое действие БГЛ рассматривали как активность нормальных киллерных (НК) клеток. Макрофаги и БГЛ распознают и уничтожают также некоторые клетки-мишени (или патогенные микроорганизмы), если поверхность последних покрыта связавшимися с ней специфическими антителами. 

Эозинофильные полиморфноядерные  гранулоциты, или эозинофилы. Специализированная популяция лейкоцитов, способных поражать крупные внеклеточные паразитические организмы, например шистосомы.

Все типы цитотоксических  клеток поражают свои мишени, выделяя  вблизи них содержимое внутриклеточных  гранул и другие, не запасаемые в  гранулах молекулы.