Современные представления об иммунитете...
Введение. 3
Общее понятие об иммунитете. 4
Органы иммунной системы. 8
Иммунокомпетентные клетки. 10
Система «антиген-антитело» 13
Понятие об иммуноглобулинах. 15
Заключение. 17
Список литературы. 18
Состояние жизнедеятельности человека в немаловажной степени находится в зависимости от полноценности функционирования иммунной системы. Иммунная система представляет собой сложно организованную совокупность различать чужеродные вещества, попавшие в организм. И именно она отвечает за реакции организма, направленные на устранение чужеродных элементов. Есть определенные факторы, которые снижают защитные силы организма: психологические (стрессонеустойчивость), экологические (плохое состояние окружающей среды), алиментарные (нерациональное питание), физические (избыточный вес).
По направленности к тому или иному антигену иммунитет подразделяют на противобактериальный, противовирусный, противогрибковый, противогельминтный, антитоксический, противоопухолевый, трансплантационный.Органы иммунной системы.Анатомически иммунная система подразделена на центральные и периферические органы. К центральным органам относятся костный мозг и тимус (вилочковая железа), а к периферическим - лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани (пейеровы бляшки, аппендикс, миндалины), а также селезенка, кровь и лимфа. Центральные органы иммунной системы - костный мозг и вилочковая железа, или тимус. Это органы воспроизведения клеток иммунной системы - рождения, размножения, дифференцировки и «обучения» клеток иммунной системы.Костный мозг содержит полипотентные стволовые клетки, являющиеся родоначальницами всех форменных элементов крови и, соответственно, клеток иммунной системы. Общая масса костного мозга у взрослого человека равна примерно 2,5-3 кг (4,5-4,7% массы тела). Красный костный мозг состоит из ретикулярной стромы (миелоидной ткани) и лимфоидных элементов (лимфоидная ткань) на разных стадиях развития. В костном мозге происходят дифференцировка и размножение популяции В-лимфоцитов, которые затем разносятся по всему организму кровотоком. Здесь же образуются предшественники лимфоцитов, мигрирующих впоследствии в тимус и образующих популяцию Т-лимфоцитов.Тимус (вилочковая железа) - двудольчатый орган, расположенный в грудной полости. В тимусе из стволовых клеток, поступающих сюда из костного мозга с потоком крови, образуются Т-лимфоциты, которые покидают тимус с потоком крови и заселяют тимусзависимые зоны периферических органов иммунной системы. Тимус секретирует также вещества, влияющие на функции Т-лимфоцитов.В периферических органах локализуются клетки иммунной системы, которые непосредственно осуществляют иммунный надзор. Они обеспечивают местный иммунитет слизистой оболочки кишки и ее просвета, носоглотки, ротовой полости, верхних дыхательных путей и мочеполовой системы. Здесь происходят стимуляция клеток иммунной системы, развитие иммунной реакции и обезвреживание чужеродного агента.Лимфатические узлы расположены на путях тока лимфы от органов и тканей к лимфатическим протокам и лимфатическим стволам, впадающим в крупные вены в нижних отделах шеи. Лимфатические узлы являются биологическими фильтрами для тканевой жидкости и содержащихся в ней частиц клеток, погибших в результате клеточного обновления, и других чужеродных веществ эндогенного и экзогенного происхождения. Селезенка является фильтрующим аппаратом, обеспечивающим детоксикацию, удаление старых эритроцитов и других клеток, в ней происходит дифференцировка старых и поврежденных эритроцитов, лимфоцитов: образуются антитела. Селезенка принимает участие в образовании иммунного ответа при поступлении в организм антигенов, бактерий, возникновении интоксикации. Небные миндалины располагаются в полости рта и обеспечивают защиту верхних дыхательных путей от инфекции, снабжают иммунокомпетентными клетками лимфатическую систему, принимают участие в формировании микробной флоры полости рта. Небные миндалины функционируют в тесной связи с вилочковой железой, тимэктомия приводит к гипертрофии миндалин, тонзилэктомия - к атрофии тимуса. Пейеровы бляшки располагаются в кишечнике, они принимают участие в созревании Т- и В-лимфоцитов и формировании иммунного ответа. Антиген, попадая в кишечник, проникает в пейеровы бляшки через специализированные эпителиальные клетки и стимулирует антигенреактивные Т- и В-лимфоциты. В-клетки составляют 50-70%, Т-клетки - 10-30% всех клеток пейеровых бляшек. В пейеровых бляшках поддерживается иммуногенез В-лимфоцитов и их дифференцировка в плазматические клетки, продуцирующие антитела - секреторные иммуноглобулины, главным образом классов А и Е. На долю IgA приходится около 70% всех ежедневно продуцируемых иммуноглобулинов в организме.Иммунокомпетентные клетки.Основные клетки иммунной системы - лимфоциты, макрофаги и дендритные клетки. По своей функциональной активности клетки иммунной системы подразделяют на регуляторные и эффекторные. Регуляторные клетки управляют функцией иммунной системы путем выработки иммунных медиаторов - иммуноцитокинов. Эффекторные клетки являются исполнителями иммунного реагирования и действуют на объект непосредственно либо путем биосинтеза биологически активных веществ (АТ).Лимфоциты - это подвижные клетки, которые в зависимости от места формирования в организме подразделяются на Т- и В-лимфоциты. Лимфоциты составляют 20-45% общего количества лейкоцитов крови. Кровь – это среда, в которой лимфоциты циркулируют между органами лимфатической системы и другими тканями. Лимфоциты могут выходить из сосудов в соединительную ткань, а также проникать через базальную мембрану и внедряться в эпителий (например, в слизистой оболочке кишечника). Продолжительность жизни лимфоцитов от нескольких месяцев до нескольких лет. Лимфоциты - иммунокомпетентные клетки, имеющие огромное значение для иммунных защитных реакций организма. Лимфоциты непосредственно опознают генетически чужеродные вещества и участвуют в регулировании иммунного ответа, формировании гуморального и клеточного иммунитета. B-лимфоциты образуются в красном костном мозге и составляют примерно 10% лимфоцитов крови. Часть В-лимфоцитов в тканях дифференцируется в клоны плазматических клеток. Каждый клон образует и выделяет антитела против одного антигена. Другими словами, плазматические клетки и синтезируемые ими антитела обеспечивают гуморальный иммунитет.Клетка-предшественница T-лимфоцитов поступает в тимус из костного мозга. Образование T-лимфоцитов происходит в тимусе. Зрелые Т-лимфоциты покидают тимус, их обнаруживают в периферической крови (80% и более всех лимфоцитов) и органах лимфатической системы. Главные функции Т-лимфоцитов - участие в клеточном и гуморальном иммунитете (так, Т-лимфоциты уничтожают инородные агенты организма, участвуют в аллергических реакциях и в отторжении чужеродного трансплантата).Т-хелперы (помощники) распознают чужеродные антигены. Они регулируют иммунный ответ, стимулируя В-лимфоциты, и другие Т-клетки, специализированные к данному антигену. Активированный Т-хелпер продуцирует широкий спектр иммуноцитокитов, при помощи которых он управляет биологической активностью множества клеток, вовлеченных в иммунный ответ.Т-киллеры самопроизвольно, без участия, антител распознают несовместимые по антигенам гистосовместимости, инфицированные вирусами и опухолевые клетки. Т-киллер присоединяется к поверхности антигена, происходит полярное перераспределение внутриклеточных органелл киллера. Т-киллеры активируются сразу при непосредственном контакте с чужеродными клетками. В процессе контакта с чуженродными клетками развивается иммунологическая память. Т-лимфоциты-супрессоры - клетки-индукторы, тормозящие иммунный ответ организма. Т-супрессоры препятствует выработке антител (различных классов) вследствие задержки дифференцировки В-лимфоцитов. При нормальном иммунном ответе на попадание в организм чужеродной молекулы максимальная активация Т-супрессоров отмечается спустя 34 нед. Т-супрессоры оказывают супрессирующий эффект в основном при воспалительных процессах, вирусной инфекции и онкологических заболеваниях.Макрофаг - крупная (около 20 мкм), активная клетка системы мононуклеарных фагоцитов. Продолжительность жизни макрофагов – месяцы. Макрофаги захватывают из крови денатурированные белки, состарившиеся эритроциты (фиксированные макрофаги печени, селезёнки, костного мозга). Макрофаги вырабатывают факторы, активирующие выработку иммуноглобулинов В-лимфоцитами, дифференцировку Т- и В-лимфоцитов; цитоли-тические противоопухолевые факторы, а также факторы роста, влияющие на дифференцировку клеток собственной популяции, стимулируют функцию фибробластов. NK-клетки - лимфоциты, лишённые характерных для Т- и В-клеток поверхностно-клеточных детерминант. Эти клетки составляют около 5-10% всех циркулирующих лимфоцитов, содержат цитолитические гранулы с перфорином, уничтожают трансформированные (опухолевые) и инфицированные вирусами, а также чужеродные клетки.Антигенпрезентирующие клетки (АПК) захватывают, перерабатывают (переваривают) и представляют молекулы чужеродного агента Т-хелперам для распознавания «свой-чужой». Основными АПК являются дендритные клетки, В-лимфоциты и макрофаги. Дендритные клетки - клетки костномозгового происхождения, выполняющие функцию АПК. Они циркулируют в крови и лимфе. Несозревшие клетки-дендриты мигрируют в места внедрения антигена или повреждения ткани, вступают в контакт с антигеном, после чего они начинают созревать. Зрелые дендритные клетки транспортируются в Т-клеточные зоны лимфатических узлов или селезенки.В иммунной защите организма участвуют три вида клеток: макрофаги, Т- и В-лимфоциты. Деятельность этих клеток направлена на распознавание и уничтожение генетически чужеродных веществ и объектов, регуляцию функционирования компонентов иммунной системы и поддержание гомеостаза. Такая работа осуществляется в постоянном взаимодействии всех типов иммунокомпетентных клеток.Точкой приложения иммунной системы являются чужеродные агенты, или антигены, - полимеры биоорганической природы, генетически чужеродные для макроорганизма, вызывающие в нем иммунные реакции, направленные на их устранение.Система «антиген-антитело»Антиген - любая молекула (соединения разной химической природы: пептиды, углеводы, полифосфаты, стероиды), которая потенциально может быть распознана иммунной системой организма как чужеродная («не своя»). Способность вызывать такие ответные реакции присуща не всей молекуле антигена, а только особой её части, которую называют антигенной детерминантой, или эпитопом. Различают экзогенные (поступающие в организм извне) и эндогенные антигены (аутоантигены - продукты собственных клеток организма), а также антигены, вызывающие аллергические реакции, - аллергены.
1. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: учебник. В 2-х томах. Том 1. / Под ред. В.В. Зверева, М.Н. Бойченко. 2014. - 448 с.
2. Иммунология: учебник / А. А. Ярилин. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 752 с.
3. Хаитов Р.М. Иммунология: учебник / Р.М. Хаитов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. - 528 с.
4. Докучаева Г.В. Здоровье иммунной системы – изд. Litres, 2013. – 1279 c.
5. Клиническая лабораторная диагностика: учебное пособие для медицинских сестёр / А.А. Кишкун - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 720 с.
6. Сырцов В.К., Волошин Н.А., Алиева Е.Г. Периферические органы иммунной системы. // Журнал «Актуальные проблемы фармацевтической и медицинской науки». Выпуск № 1, том 24. 2011., с. 8-11.
7. Воронина Е.В. Андронова Т.М. Ода врожденному иммунитету. // Журнал«Аллергология и иммунология». Том 15, № 2, 2014, с. 109-113.
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
Конечной целью иммунной системы является уничтожение чужеродного агента, которым может оказаться болезнетворный микроорганизм, инородное тело, ядовитое вещество или переродившаяся клетка самого организма. Этим достигается биологическая индивидуальность организма.
Органы входящие в иммунную систему человека: лимфатические железы (узлы), миндалины, вилочковая железа (тимус), костный мозг, селезёнка и лимфоидные образования кишки (Пейеровые бляшки). Главную роль играет сложная система циркуляции, которая состоит из лимфатических протоков соединяющих лимфатические узлы.
Лимфатический узел - это образование из мягких тканей, имеет овальную форму и размером 0,2 - 1,0 см, в котором содержится большое количество лимфоцитов.
Миндалины - это маленькие скопления лимфоидной ткани, располагаются с двух сторон глотки. Селезёнка - внешне очень похож на большой лимфатический узел. Функции у селезёнки разнообразные, это и фильтр для крови, хранилище для клеток крови, продукции лимфоцитов. Именно в селезёнке старые и неполноценные клетки крови разрушаются. Располагается селезёнка в районе живота под левым подреберьем около желудка.
Вилочковая железа (тимус) - располагается данный орган за грудиной. Лимфоидные клетки в тимусе размножаются и «учатся». У детей и людей молодого возраста тимус активен, чем человек старше, тем тимус становится менее активный и уменьшается в размере.
Костный мозг - это мягкая губчатая ткань, расположенная внутри трубчатых и плоских костей. Главная задача костного мозга это продукция клеток крови: лейкоцитов, эритроцитов, тромбоцитов.
Пейеровы бляшки - Это сосредоточение лимфоидной ткани в стенке кишечника. Главную роль играет система циркуляции, состоящая из лимфатических протоков, которые соединяют лимфатические узлы, и транспортируют лимфатическую жидкость.
Лимфатическая жидкость (лимфа) - это жидкость без цвета, протекающая по лимфатическим сосудам, в ней содержится много лимфоцитов - белых кровяных телец, участвующих в защите организма от болезней.
Лимфоциты - это образно говоря «солдаты» иммунной системы, именно они отвечают за уничтожение чужеродных организмов или больных клеток (инфицированных, опухолевых и т.д.). Самые важные виды лимфоцитов (В-лимфоциты и Т-лимфоциты) они работают вместе с остальными иммунными клетками и не позволяют вторгнуться в организм инородных субстанций (инфекций, чужеродных белков и т.д.). На первом этапе организм «учит» Т- лимфоциты отличать посторонние белки от нормальных (своих) белков организма. Этот процесс обучения проводится в вилочковой железе (тимусе) в детском возрасте, так как в этом возрасте тимус наиболее активен. Далее человек достигает подросткового возраста, и тимус уменьшается в размере и теряет свою активность.
Так называемый тканевый иммунитет -- это способ, которым различные ткани организма осуществляют собственную защиту. От этого способа главным образом и зависит интенсивность борьбы с вирусами.
Клеточный иммунитет-- это такой тип иммунного ответа, в котором не участвуют ни антитела, ни система комплемента. В процессе клеточного иммунитета активируются макрофаги, натуральные киллеры, антиген-специфичные цитотоксические Т-лимфоциты, и в ответ на антиген выделяются цитокины.
Иммунная система исторически разделена на две части -- систему гуморального иммунитета и систему клеточного иммунитета. В случае гуморального иммунитета, защитные функции выполняют молекулы, находящиеся в плазме крови, но не клеточные элементы. В то время как в случае клеточного иммунитета защитная функция связана именно с клетками иммунной системы. Лимфоциты кластера дифференцировки CD4 или Т-хелперы осуществляют защиту против различных патогенов.
В конце XX века, через 100 лет после выхода основополагающих трудов Пастера, работ Коха и Мечникова, последовала новая череда открытий в микробиологии. Современные представления об иммунитете претерпели многочисленные изменения, за небольшой период времени (примерно 40 лет) в человеческую популяцию вторглись и были идентифицированы более 40 новых видов патогенных бактерий и вирусов, целый ряд из которых приобрел пандемическое распространение. Поступательное движение глобального эпидемического процесса (как и наших представлений о нем) - от стихийного развития к управляемости - было прервано.
Значение иммунитета в развитии общества сложно переоценить, мы вынуждены констатировать небывалую ранее разнонаправленность тенденций в динамике больших групп инфекционных болезней. С одной стороны, продолжается выдающийся прогресс в борьбе с инфекциями, управляемыми средствами вакцинопрофилактики и санитарно-гигиеническими мерами (детские вирусные и бактериальные инфекции, острые кишечные инфекции бактериальной природы).
С другой стороны, нарастает или сохраняется неблагополучие по "социально-значимым инфекциям" (СПИД, вирусные гепатиты, туберкулез, болезни репродуктивной сферы). В полной мере сохраняют актуальность проблемы хронических, сочетанных и онкогенных инфекций.
И, наконец, существует постоянный и пока непредсказуемый риск возникновения новых инфекционных форм, как это наглядно продемонстрировали эпидемии тяжелого острого респираторного синдрома, "птичьего" гриппа, "свиного" гриппа уже в самом начале XXI столетия.
Проблема борьбы с вновь возникающими инфекциями неожиданно для многих осложнилась тем обстоятельством, что вакцинология, накопившая замечательный опыт создания специфических профилактических препаратов, все чаще сталкивается с неэффективностью классических и новейших подходов к получению вакцин против актуальнейших массовых болезней (ВИЧ-СПИД, вирусный гепатит С, хеликобактериоз).
Это обстоятельство, а также пожизненный или упорный хронический характер течения "новых" инфекций указывают на несостоятельность механизмов иммунной защиты, конкретные причины которой сегодня неясны. Очевиден факт, что нам еще неизвестны какие-то важные фундаментальные основы функционирования иммунной системы.
Ученые добились неплохих результатов в разработках препаратов позволяющих повысить иммунитет, но стоит отметить, что на данный момент этого не достаточно. В связи с этим в последнее время возобновляется интерес к изучению механизмов врожденного иммунитета, способов его стимуляции, поиску новых подходов к формированию приобретенного иммунитета.
Нарастающий темп появления "новых" и постоянные риски возврата "старых" патогенных агентов потребовали резко расширить рамки исследования их циркулирующих популяций. В числе актуальных задач их изучения сегодня - генетика возникновения новых патогенов, механизмы и условия преодоления межвидового барьера, биоразнообразие и изменчивость, доминирующие генотипы и география их распределения, условия формирования эпидемических клонов и линий, механизмы и частота формирования антибиотике - и химиорезистентных штаммов, коэволюция человека и возбудителей массовых инфекционных болезней.
Специальной задачей в этом плане является анализ и выявление закономерностей изменчивости патогенов в условиях селективного давления массовой вакцинопрофилактики, мониторинг актуальности и эффективности вакцин.
Развитие молекулярной биологии, формирование новых наук - геномики, протеомики, биоинформатики и других, быстрый прогресс методологии вооружают современную микробиологию информативными методами исследований. Молекулярный подход сегодня доминирует в изучении как самих патогенных агентов, так и их взаимодействий с биологическими системами макроорганизма.
В самых различных разделах инфекционной патологии возрастает роль исследований по изучению генетических и фенотипических факторов предрасположенности человека к заражению, заболеванию, хронизации инфекции и ее неблагоприятным исходам. В своем практическом аспекте эти исследования, как представляется сегодня, будут наиболее востребованы в области хронических и онкогенных инфекций, поскольку могут способствовать выработке критериев для прогноза клинического течения и исхода инфекции и в конечном итоге - своевременному принятию адекватных лечебно-профилактических мер.
В их числе - вакцинация как мера профилактики онкогенных последствий инфекционных заболеваний. Она уже сделала первые шаги в профилактике гепатокарциномы (вакцина против вирусного гепатита В) и рака шейки матки (вакцина против папилломавирусной инфекции). Следует ожидать, что круг онкогенных инфекций, контролируемых средствами вакцинопрофилактики, будет расширен в обозримом будущем.
Медицинская микробиология и иммунология на современном этапе переживают преимущественно аналитический период в своем развитии. Огромный поток научной информации, получаемой в ходе фундаментальных и прикладных исследований, дает основание надеяться на близкое решение вновь возникающих научных и практических задач диагностики, профилактики и лечения инфекционных заболеваний и их последствий.
Начиная с середины XIX века под иммунитетом в медицине понимали формирование невосприимчивости к инфекционным болезням, которое развивалось в результате вакцинации или перенесенной болезни. То, что сейчас называют реакциями вторичного иммунного ответа.
С середины XX века формируется иной взгляд на иммунитет. Под системой иммунитета стали понимать систему лимфоид-ных клеток, которые обеспечивали в организме распознавание «своего» и «чужого».
В последние годы в систему иммунитета начинают вклю чать практически все клетки белой крови, а также целый ряд других клеток. Основную же функцию иммунитета видят в за щите организма от различных проявлений биологической агрессии, как экзогенного, так и эндогенного характера.
Во второй половине XIX в., когда в странах Европы интенсивно разрабатывались различные подходы к вакцинации, в медицинскую практику прочно входит термин «иммунитет». Этот термин был заимствован из латинского языка, где слово «Immunitas» употреблялось как политический термин, означающий неприкосновенность кого-либо, нераспространение на него общепринятых правил. (Кстати, этот термин используется в области дипломатии и в настоящее время.)
Первоначально под иммунитетом понимали состояние повышенной устойчивости (невосприимчивости) человека (или животного) к заражению. Изящество данного термина заключалось в том, что организм, обладающий иммунитетом, действительно был как бы «неприкосновенным» для данной инфекции, и общепринятые правила обязательного инфицирования всех представителей вида, на данный организм не распространялись.
Обычно такое иммунное состояние достигалось путем предварительной вакцинации или благодаря перенесенной ранее болезни. То есть в те времена под иммунитетом практически понимали реакции вторичного иммунного ответа.
Дальнейшие попытки объяснить этот интригующий феномен невосприимчивости к инфекции приводят к детальному
изучению различных реакций, возникающих при инфицировании организма. Возникают две гениальные теории иммунитета — фагоцитарная Мечникова и гуморальная Эрлиха, стоявшие вначале на антагонистических позициях. Именно борьба этих теории и их всестороннее развитие позволили к середине XX века приподнять занавес над многими неизвестными механизмами защиты.
С 60-х годов ХХ-го столетия возникает новое понимание функций и предназначения иммунитета. В это время была открыта уникальная способность лимфоцитов к распознаванию генетически чужеродного материала. Выдающийся австралийский ученый Бернет создал свою теорию иммунитета. Иммунитет рассматривался им как основной механизм, направленный на дифференциацию «своего» и «чужого». И основная роль здесь принадлежала лимфоцитам, которые Бернет предлагал называть «иммуноцитами».
Исходя из необходимости отличать «свое» и «не свое», под иммунитетом стали понимать механизмы поддержания генетического постоянства внутренней среды организма. То есть специфический контроль за присутствием в организме именно «своих» клеток и уничтожение всего «чужого» (бактерий, опухолевых клеток, клеток чужеродного трансплантата и т. д.).
В дальнейшем многие авторы, описывая проявления иммунитета, связывали его только со специфическими реакциями лимфоидных клеток. Другие же клетки, активно участвующие в защитных реакциях организма (макрофаги, нейтрофилы, эо-зинофилы, дендритные клетки и др.), оказывались как бы вне сферы иммунологии. В лучшем случае их рассматривали как клетки, помогающие развитию «истинного» иммунитета. Это приводило к недопониманию многих процессов, происходящих при инфекционной патологии. Такой «лимфоцентрист-ский» перекос почему-то особенно был выражен в отечественной литературе.
На первых этапах это были примитивные реакции фагоцитирующих амебоцитов и белков, подобных белкам системы комплемента и белкам «острой фазы». А уже на более развитых ступенях эволюции появляются лимфоидные клетки, осушествляюшие специфические реакции на конкретный антиген, и циркулирующие, специфически направленные молекулы — антитела.
Замечательное свойство эволюции иммунной системы состоит в том, что в процессе ее развития появляющиеся более совершенные механизмы зашиты не исключали более древних, предшествующих механизмов. Они развивались и совершенствовались параллельно, формируя, таким образом, взаимосвязанную, «эшелонированную» систему обороны от агрессии патогенных микроорганизмов.
Некоторые авторы среди причин эволюции иммунитета на первый план выдвигают необходимость сдерживания и контроля процессов мутагенеза, который должен возрастать в условиях увеличения массы тела и количества соматических клеток. Однако такой подход не вполне убедителен, поскольку вряд ли «целью» эволюции является простое увеличение количества соматических клеток в организме. Видимо речь здесь, скорее может идти об увеличении количества дифференциированных групп клеток, что явно поддерживается эволюционным процессом.
Таким образом, в последнее время формируется понимание иммунитета (системы иммунитета), как системы факторов, обеспечивающих внутреннюю защиту организма от экзогенной (бактерии, вирусы и др.) и эндогенной (измененные или опухолевые клетки) биологической агрессии. Эта система имеет несколько линий (эшелонов) обороны.
Базируется она на древних, эволюционно закрепившихся зашитных реакциях, осуществляемых лейкоцитами и белками плазмы крови. Часто их называют неспецифическими факторами иммунитета. Они первыми вступают в борьбу с инфекцией и обеспечивают примитивное (лектиноподобное) распознавание основных бактериальных антигенов, а так же поврежденных собственных клеток (по неэкранированным углеводным остаткам, денатурированным белкам, или отсутствию «своих» белков гистосовместимости).
Они же реализуют процессы нейтрализации и элиминации (удаления) чужеродного материала, которые происходят в реакциях фагоцитоза, внеклеточного цитолиза, цитотоксических реакциях естественных киллеров (NK-клеток) или цитолитиче-ских эффектах комплемента.
Параллельно включается вторая, специфическая линия обороны. При этом биологический материал, образующийся в результате деятельности клеток неспецифической линии
борьбы, служит фактором, запускающим реакции второй, специфической линии. Ими служат переработанные (проиессиро-ванные) антигены и различные цитокины.
При достаточно быстрой нейтрализации и удалении чужеродного материала (например, авирулентных или слабовирулентных микроорганизмов) развитие специфических иммунных реакций не поддерживается и затухает.
Однако при массивной дозе чужеродного материала или высокой вирулентности возбудителя реакция неспецифических факторов бывает интенсивной и значительно более длительной. Это означает, что первая линия испытывает существенные трудности и ей необходима помощь второй, специфической линии защиты.
Последующее включение второй линии, позволяет более эффективно, более «прицельно» и точно вести борьбу с возбудителем, несушим конкретные, специфические антигены. При этом возрастает и эффективность базовых реакций неспецифического иммунитета, поскольку специфические антитела, сорбируясь на мембранах киллерных клеток или мишеней, как бы указывают, куда конкретно должна быть направлена атака.
Биологический смысл временного отставания в развитии реакций специфической системы вполне очевиден. Он заключается в том, что резервы этой системы не расходуются «по мелочам», на агрессию, не представляющую опасности для жизни организма хозяина.
При запуске реакций, приводящих к развитию выраженного специфического ответа, автоматически происходит образование и накопление долгоживуших клеток памяти. Повторная встреча с комплиментарным антигеном, приводит к их ускоренному и интенсивному размножению. В итоге количество защитных факторов (активированных клеток и антител) оказывается настолько значительным, что внедрившийся возбудитель быстро и эффективно нейтрализуется и удаляется. Клинические проявления болезни при этом крайне незначительны или не выявляются вовсе. В данном случае можно говорить о невосприимчивости к данной болезни.
Таким образом, понимание иммунитета как многофакторной и многоэтапной системы защиты организма наиболее продуктивно на современном этапе. В настоящее время предлагают выделять два основных типа иммунитета — врожденный и приобретенный.
Общее значение иммунитета
Под иммунитетом понимают защитные системы организма, работающие против всего чужеродного, объединяемого под общим названием "антигена" .
В роли антигена могут выступать различные инфекционные агенты (бактерии, вирусы и т.д.), белки других организмов (иногда полисахариды), гельминты, пересаженные ткани и органы, собственные измененные клетки организма (мутированные, опухолевые, стареющие и т.п.), сперма при оплодотворении, эмбрион для матери и др. Говоря другими словами, иммунитет поддерживает клеточный, белковый и генетический гомеостаз организма . Поэтому его рассматривают в настоящее время как одну из регуляторных систем организма человека и других животных.
К иммунитету предъявляются два главный требования:
Иммунология как наука имеет путь развития длиной чуть более ста лет, но тем не менее, сейчас она является одной из самых результативных и динамически развивающихся биологических наук, имеющая к тому же и огромный выход в практику (прежде всего, в медицинском плане). Начальный период развития иммунологии характеризовался многолетней, но весьма плодотворной дискуссией между сторонниками теорий клеточного (их возглавлял ) и гуморального (во главе с П.Эрлихом) иммунитета. Первые считали, что главная роль в защите организма от антигенов принадлежит лейкоцитам, способным в фагоцитозу антигенов с последующим их перевариванием. Вторые доказывали, что решающую роль в обезвреживании антигенов имеют защитные белки (их назвали "антитела") , которые растворены в плазме крови. В конечном итоге оказалось, что правы и те, и другие, а современная теория иммунитета объединила обе ранее существовавшие.
"Классические" представления об иммунитете
Примером неспецифического иммунитета может служить воспалительная реакция при попадании в кожу занозы, причем при повторном поражении такой же занозой все этапы реакции организма развиваются точно также, как и при первичном ответе. Кратко укажем, что главную роль в этих процессах играют микрофаги (они происходят из одного вида лейкоцитов крови- нейтрофилов), способные к фагоцитозу антигенов (прежде всего - бактерий). Кстати, гной, возникающий при различных болезнях у человека, - это не что иное, как масса погибших микрофагов.
Возможность формирования системы приобретенного иммунитета закладывается при рождении одинаковой у всех людей, но в процессе жизни в силу того, что каждый человек контактирует в течение жизни со "своим" набором антигенов, приобретенный иммунитет формируется у всех людей по-разному, строго индивидуально. Этот вид иммунитета принято делить на естественный и искусственный , каждый из которых делится на активный и пассивный . Rратко рассматриv эти четыре случая.
Современные представления об иммунитете
В настоящее время иммунный ответ организма связывают главным образом с согласованной деятельностью трех видов белых клеток крови (агранулярных лейкоцитов): В- , Т-лимфоцитов и макрофагов. Первоначально они или их предшественники (т.н. стволовые клетки) образуются в красном костном мозге, затем наблюдается их миграция в лимфоидные органы. Эти органы делятся на первичные (где лимфоциты "обучаются") и вторичные (где они "работают"). Первичными органами являются тимус (вилочковая железа) и бурса (у птиц) или красный костный мозг (возможно, и аппендикс ) у млекопитающих; отсюда и название этих лимфоцитов- Т- и В -клетки соответственно. Обучение направлено на приобретение способности отличать свое от чужого (умения распознавать антигены). Чтобы быть узнанными, клетки организма синтезируют специальные белки, называемые белками главного комплекса гистосовместимости (мы их будем обозначать по английской аббревиатуре белки МНС ).
У каждого человека в силу генетической изменчивости эти белки разные, хотя можно выделить ряд похожих групп белков МНС у разных людей (по типу, как группы крови), которые обязательно учитывают при трансплантации органов.
К вторичным лимфоидным органам относят селезенку, лимфатические узлы , миндалины, аденоиды, аппендикс, периферические лимфатические фолликулы . Они, как и сами клетки иммунитета, разбросаны по всему телу человека,
чтобы "встретить" любой антиген во всеоружии. Во вторичных лимфоидных органах, собственно, и развивается иммунная реакция на антиген. Например, при различных воспалительных болезнях резко увеличиваются лимфоузлы около пораженного органа. Лимфоидные органы на первый взгляд представляются небольшой системой организма, но подсчитано, что в сумме их масса составляет более 2,5 кг (что больше массы, например, печени!).
Таблица 1. Виды иммунитета и пути их формирования
| Активный | Пассивный | |
| Искусственный | Формируется путем вакцинации. Человеку делается прививка ослабленными или убитыми вирусами или бактериями. В результате развивается первичный иммунный ответ организма, а при попадании нормального неослабленного возбудителя заболевания обеспечивается вторичный ответ, ведущий к легкому течению болезни и быстрому обезвреживанию антигена. Методами генной инженерии создаются безвредные вакцины, не имеющие в своем составе "поражающего" фактора (ДНК или РНК вирусов или бактерий), но содержащие их поверхностные белки, на которые развивается иммунный ответ | возникает после введения сывороток, которые содержат готовые антитела против конкретного антигена (например, против дифтерии, энцефалита, змеиного яда). Эти антитела получают от иммунизированных лошадей или методами генной инженерии. Поскольку некоторые болезни развиваются быстрее, чем иммунный ответ организма, человек может умереть; но если своевременно ввести готовые антитела, они помогают справиться с болезнью, за это время развивается собственный иммунный ответ. Разработка методов вакцинации и сывороток тесно связана с именем великого французского ученого |
| Естественный | Возникает как вторичный ответ организма после перенесения заболевания, первого контакта с каким-то антигеном и т.п. В крови такого человека накапливаются антитела (против данного антигена!), образуются также клетки иммунологической памяти. Если в организм вновь попадает этот антиген, иммунный ответ развивается быстрее и сильнее, и болезнь протекает в легкой форме | обеспечивается передачей от матери к плоду (через плаценту) или ребенку (в большей степени-через молозиво, в меньшей - через молоко) антител против самых опасных детских болезней- скарлатины, дифтерии, кори и т.п. |
Во время эмбриогенеза закладывается разнообразие В - лимфоцитов (по оценкам ученых, насчитывается около миллиарда различных вариантов В-клеток - равно как и Т-клеток), причем каждый В-лимфоцит направлен против строго определенного антигена. Разумеется, миллиарда генов в геноме человека быть не может, и гигантское разнообразие, обеспечивается минимумом генетического материала (назовем только некоторые из этих механизмов: соматическая рекомбинация, соматические мутации, ошибки сплайсинга). В-клетки после активации превращаются в плазматические клетки (или плазмоциты ), которые живут недолго, но успевают произвести великое множество антител.
Антитела (или иммуноглобулины ) устроены однотипно, хотя среди них выделяют 5 классов. Главная особенность антител-умение связывать строго определенный антиген: так, при кори в организме вырабатывается "противокоревой" иммуноглобулин, против гриппа- "противогриппозный" и т.п. Молекула иммуноглобулина имеет в своем составе две тяжелые и две легкие полипептидные цепочки, поэтому у нее два совершенно одинаковых центра связывания антигенов (говорят, что мономер иммуноглобулинов двухвалентен). В молекулах антител есть и участки, отвечающие за привлечение эффекторных (т.е. поражающих ) систем иммунитета; поэтому главная функция антител- не разрушение антигенов, а весьма существенная помощь в их обезвреживании, без антител иммунный ответ развивается очень медленно.
Различают 3 главных вида Т-лимфоцитов : хелперы ("помощники"), супрессоры ("подавители") и киллеры ("убийцы").
Хелперы способны узнавать антиген и двумя способами активировать соответствующий В-лимфоцит (непосредственно при контакте или дистантно с помощью специальных веществ- лимфокинов). Наиболее известным лимфокином является интерферон , который используется в медицинских целях при лечении вирусных болезней (например, гриппа), но эффективен только в самые первые дни развития заболевания. Супрессоры способны выключать иммунный ответ, что очень важно: если иммунная система не будет подавлена после обезвреживания антигена, составные части иммунитета будет поражать собственные здоровые клетки организма, что приведет к развитию аутоиммунных болезней.
Киллеры являются главным звеном клеточного иммунитета, т.к. они по белкам МНС узнают антигены и эффективно их поражают. Киллеры работают против клеток, пораженных вирусными инфекциями, а также опухолевых, мутированных, стареющих клеток организма.
Сравнительно недавно был познан механизм их действия: они выделяют в плазмалемму клеток-мишеней специальные белки (порфирины), которые, полимеризуясь, образуют в этой плазмалемме поры, через которые либо накачивается в клетку вода, либо цитоплазма "вытекает" наружу- и клетка гибнет. Поражающим фактором при этом является только мономер порфиринов, полимерная форма поры не может включиться в плазмалемму соседних клеток, тем самым достигается эффект "точечного удара"- поражается только та клетка, которую нужно поразить. Еще раз удивимся удивительному свойству природы вырабатывать в процессе эволюции простые и изящные механизмы, позволяющие легко и остроумно решать самые сложные и запутанные проблемы, стоящие перед организмом в его беспрерывной борьбе с условиями окружающей среды!
И, наконец, охарактеризуем макрофаги. Эти клетки происходят из моноцитов, относящихся к агранулярным лейкоцитам. Главная функция макрофагов- способность к фагоцитозу различных антигенов.
Оседлые макрофаги можно найти практически по всех органах и тканях организма человека (например, клетки Лангерганса в коже, клетки Куппера в печени, альвеолярные макрофаги в легких, перитониальные макрофаги в полости тела, синовиальные макрофаги в суставах, остеокласты в костях, хондрокласты в хрящах, микроглия в головном мозге и т.д.). Даже краткий перечень макрофагов показывает, что они разбросаны по всему организму, что обеспечивает адекватный ответ иммунной системы на любой антиген, попавший в любом месте организма.
Теперь соединим три главных элемента иммунитета в общую схему взаимодействия, например, при бактериальной инфекции:
Когда антиген, преодолев первые защитные барьеры организма (кожу, различные слизистые оболочки, HCl желудка и т.п.), все-таки попадает в какой-то орган, он фагоцитируется ближайшим макрофагом, который презентирует его (или его детерминанту) на своей плазмалемме рядом с белками МНС.
Эти два вещества (антиген + белок МНС) узнаются двойным рецептором хелпера, причем только тем из всего их многообразия, который направлен против данного антигена. Два указанных вещества только вместе воздействуют на хелпер, это обеспечивает включение иммунных реакций в нужный момент.
Затем хелпер активирует специфический В-лимфоцит, направленный против данного антигена.
В-лимфоцит начинает усиленно размножаться и образует клон клеток, часть которых преобразуется в клетки памяти (они обеспечивают приобретенный иммунитет), а большая часть образует плазмоциты, которые производят гигантское количество антител.
Эти иммуноглобулины соединяются с антигенами, образующиеся комплексы поражаются макрофагами, микрофагами, киллерами и другими эф фекторными системами иммунитета. Полученнаяцепь событий представлена нами в виде схемы (рис.1).
Современная теория иммунитета носит название клонально-селективной : образуется клон В-клеток и наблюдается их селекция (т.е. отбор) в конечном счете по антигену (с помощью хелперов). Авторами этой теории были лауреаты Нобелевской премии Ф.Бернет, Н.Ерне, П.Б.Медавар и другие ученые.
Некоторые вопросы практического применения достижений иммунологии
Аутоиммунитет - под этим общим названием объединяется много болезней, причиной которых в конечном счете является нарушение работы супрессоров, в результате чего иммунитет начинает уничтожать собственные здоровые клетки организма. Список этих болезней постоянно расширяется, в настоящее время многие заболевания переводятся в разряд аутоиммунных, т.е. оказалось, что очень много патологий в организме человека, фенотипически проявляющихся по-разному, начальной причиной имеют нарушения иммунитета. К таким болезням можно отнести ювенильный диабет, красную системную волчанку, артриты, многие формы бесплодия и т.д. Например, при артрите сначала поражается хрящевая ткань суставов, а уж затем начинается отложение в них солей (в силу нарушения их питания). Здесь же уместно указать и такое явление, как иммунологическая толерантность : любой новый антиген (а это прежде всего белок) после рождения воспринимается иммунной системой как чужой, и, следовательно, он подлежит уничтожению. У человека в постнатальном периоде онтогенеза окончательно формируются две важнейшие системы организма (головной мозг и половые органы), поэтому они для иммунитета считаются чужими. Эти органы надежно защищены от воздействия иммунной системы с помощью гемоэнцефалического барьера в головном мозге, оболочек половых желез и уже созревших гамет. При нарушении этих барьеров возникают соответствующие болезни.
Иммунодефицитные состояния - болезни, вызываемые нарушением любого элемента иммунной системы организма. Их сейчас насчитывается довольно большое количество, многие определяются наследственными изменениями, но самое известное заболевания этого ряда- конечно же, СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита ). Кратко остановимся на характеристике этой болезни. Вирус СПИДа (или ВИЧ- вирус иммунодецифита человека , в отличие от вируса СПИДа обезьян) избирательно выключает хелперы, в результате иммунный ответ не развивается, и человек становится совершенно беззащитным перед любой инфекцией или патологией (часто он умирает от. условно патогенных бактерий). Чаще всего развиваются всевозможные формы пневмоний, саркома Капоши, активируется вирус Эпштейна-Барр и т.д. Вирус, попадая в Т-хелперы, много лет этот вирус может находиться в неактивном состоянии, но человек инфицирован. Когда же ВИЧ активируется, развиваются болезни иммунодефицита; причем большинство больных умирает в течение 1-2 лет. Сейчас нет ни вакцин, ни сывороток против СПИДа, наиболее известное лекарство (азидотимидин- АЗТ) лишь приостанавливает развитие болезни. Поэтому в настоящее время эпидемия СПИДа приняла пандемический характер, выйдя по уровню смертности на третье место в мире после атеросклероза и рака. Достоверно известны три пути передачи ВИЧа: половым путем (гомо- и гетеросексуальным), через общий шприц и от матери к ребенку при рождении. Отсюда общий вывод: чтобы не заразиться страшной болезней, от которой нет эффективного лечения, необходимо вести нормальный, здоровый образ жизни, соблюдая элементарные правила общей и половой гигиены.
Аллергии - тоже весьма распространенные в последнее время болезни. В этом случае иммунная система в силу разных причин (в том числе и наследственного характера) начинает работать "слишком хорошо" против какого-антигена, которым могут быть пыльца растений, пыль, шерсть животных, перья птиц, духи, пищевые продукты, запах пота и т.п. Если антиген попадает под кожу такого больного, развивается местная иммунная реакция (покраснение кожи и т.д.). На этом основаны принципы диагностики аллергических состояний (например, известная реакция Манту на туберкулез). Если же антиген попадает в организм, развивается усиленная общая иммунная реакция (прежде всего, резкое увеличение всех слизистых оболочек), которая может привести к анафилактическому шоку , он может закончиться смертью, если вовремя не ввести в организм противогистаминные препараты типа димедрола, тавегила и т.п.
Трансплантация органов довольно распространена в последние годы во всем мире. Неудача первых опытов по пересадке тканей и органов связана с тем, что не учитывалась совместимость тканей донора и реципиента по белкам МНС. Сейчас эти молекулы обязательно исследуются у подобных больных, успешность операций по трансплантации колеблется от 60 до 95 % по разным органам. Разумеется, во время такого лечения иммунитет подавляется, наиболее известные способы в настоящее время- введение циклоспорина А и стероидных гормонов. Один из частных случаев трансплантации- переливание крови, когда учитываются различные группы крови, чтобы избежать агглютинации. Реакция агглютинации- типичная иммунная реакция: антитела [агглютинины Аlpha и Beta ] соединяются с поверхностными антигенами эритроцитов (агглютиногены А и В), образуя конгломераты эритроцитов, что приводит к смерти организма. Причем А соединяется с Beta , а В- с Alpha . Отсюда легко понять совместимость групп крови по системе АВО.
Резус-конфликт связан с наличием (Rh+) или отсутствием (Rh-) определенного белка в плазме крови. Rh+ - доминантный аутосомный признак, рецессивные гомозиготы в популяциях человека встречаются примерно в 15 % случаев. Если у Rh- матери формируется Rh+ плод, иммунная система матери реагирует на новый белок; если же второй плод тоже закладывается Rh+, развивается типичный вторичный ответ: либо плод элиминируется, либо образуются различные уродства, либо наблюдается поражение печени, крови и т.д. родившегося ребенка. Поэтому Rh- беременные женщины, у которых первый ребенок был Rh+, начиная со второй беременности (считая и те, которые окончились выкидышем или абортом), находятся под особым контролем в женских консультациях.
Оплодотворение в настоящее время тоже рассматривается как иммунная реакция: взаимодействие яйцеклетки со сперматозоидом весьма напоминает взаимодействие антитела с антигеном. Если поверхностные антигены гамет очень различны (когда самец и самка принадлежат к разным видам), оплодотворения чаще всего не наблюдается; если указанные антигены очень похожи (когда скрещивающиеся животные являются близкими родственниками), тоже чаще всего не удается зачать эмбрион; если же эти антигены различаются, но не слишком сильно, возникает зигота (когда родители принадлежат к одному виду животных, но не являются близкими родственниками). Если образовался эмбрион, иммунная система матери подавляется Т-супрессорами и специально синтезируемыми веществами, чтобы новый антиген (эмбрион) не был подвергнут сильной иммунной атаке. Поэтому организм беременных женщин (в силу этой и многих других причин) является крайне ослабленным, требует максимум внимания, заботы и осторожности. Более того, показано, что и плод через плаценту передает своей матери специальные белки, подавляющие ее иммунитет. Попутно укажем, что сейчас создана вакцина против беременности (на некоторые белки хориона), при беременности развивается вторичный ответ на хорион образовавшегося эмбриона, который в конечном счете погибает. Вакцина действует около двух лет, и если женщина хочет иметь ребенка, она не прививается; если не хочет- делает прививку.
