Эволюция иммунных механизмов

В соответствии с ростом потребности животного поддерживать генетическую индивидуальность его состава, эволюция механизмов иммунитета привела к их существенному совершенствованию. Причем, некоторые ранее существовавшие «неиммунные» процессы стали выполнять иммунную функцию. Например, распознавание своего и чужого используется оболочниками для предотвращения самооплодотворения, а фагоцитоз у простейших обеспечивает внутриклеточное переваривание.

В филогенезе видов сначала возникает неспецифическая резистентность, потом клеточные, а последними (только у позвоночных) - гуморальные механизмы специфической защиты

Даже одноклеточные организмы распознают другие биологические объекты и атакуют их с помощью особых химических веществ. У многоклеточных беспозвоночных средства защиты дополняются клетками (амебоциты-макрофаги впервые обнаружены у губок и кишечнополостных), способными к неспецифичному (не направленному на определенный антиген) фагоцитозу. Причем, у губок и кишечнополостных даже появляются признаки специфического иммунитета (отторжение аллотрансплантата и формирование кратковременной иммунной памяти).

У беспозвоночных животных с развитой сосудистой системой уже наблюдаются простейшие реакции воспаления. Они проявляются скоплением тканевых фагоцитов (гистиоцитов), гемоцитов (не содержащих гемоглобин клеток крови, выполняющих в зоне воспаления функции фагоцитов, а также продуцирующих опсонины и медиаторы воспаления) и химических факторов гемолимфы в месте повреждения.

Следовательно, у беспозвоночных иммунитет обеспечивается фагоцитами, опсонинами, простейшей системой комплемента, гемоцитами и кровеносными сосудами. В результате совершенствования системы комплемента с появлением в ее арсенале мощных опсонинов и низкой избирательности к «чужому» для высокоорганизованных беспозвоночных становится характерным еще более эффективный фагоцитоз.

Необходимость преодоления нарастающей атаки патогенной микрофлоры и уничтожения собственных имеющих признаки чужеродности структур (в связи с ростом продолжительности жизни и вероятности мутаций по мере увеличения числа клеток в составе организма) привела к появлению в многоклеточном организме лимфоцитов (впервые обнаруживаются у кольчатых червей). Это сделало возможным формирование специфического иммунитета (неоиммунитета).

Развитие неоиммунитета у позвоночных привело к дальнейшей специализации имеющихся и образованию новых лимфоидных органов. Если впервые очаги кроветворения появляются у круглоротых, то у миног, помимо кроветворной ткани уже есть тимус и T-лимфоциты, а у хрящевых рыб - B-лимфоциты. Макрофаги рыб уже способны к антигенпрезентации.

У млекопитающих окончательно сформировались: система комплемента и гемостаз; костномозговое кроветворение; синтез белков острой фазы; специализированные фагоциты и эндотелиоциты в венулах. Система комплемента стала способна регулировать провоспалительную активность нейтрофилов и тучных клеток, а также токсически действовать на клетки.

Таким образом, в ходе эволюции сначала возникла неспецифичная генетически предопределенная первая линия защиты (палеоиммунитет, естественный или врожденный иммунитет). Она не требует выработки, постоянно готова к защите макроорганизма, лишена памяти на антигены, но уже может предотвращать развитие некоторых инфекционных заболеваний. Например, благодаря первой линии защиты, собаки не болеют чумой человека, а куры - сибирской язвой.

В дальнейшем, у позвоночных животных на базе первой линии сформировалась вторая линия защиты (специфический, адаптивный или неоиммунитет). Они тесно взаимосвязаны. Но под иммунным ответом, в первую очередь, подразумевают реакцию второй линии защиты. Именно она, развиваясь позже естественного иммунитета, обеспечивает наиболее эффективную защиту организма.

Характерными особенностями адаптивного иммунитета являются: антигенспецифичность, память о встрече с антигеном и индуцибельность.

Антигенспецифичность ответа обусловлена формированием клонов лимфоцитов и синтезом антител, причем каждый клон активируется при взаимодействии только с одной из антигенных детерминант.

Иммунная память - способность иммунной системы отвечать на тот антиген, с которым был предварительный контакт.

Индуцибельность проявляется низкой активностью лимфоцитов при отсутствии специфичных к ним антигенов и активацией соответствующих клеток при обнаружении «знакомых» антигенов.

В специфической защите участвуют иммунокомпетентные клетки, которые по функциям делятся на антигенпредставляющие, регуляторные (регулирующие иммунные реакции) и эффекторы иммунного ответа (непосредственно обеспечивают нейтрализацию антигена).

Важнейшими молекулярными участниками специфического иммунного ответа являются вырабатываемые лейкоцитами антитела.

Согласно клонально-селекционной теории М.Ф. Бернета, при дифференцировке лимфоцитов появляется набор лимфоцитов, имеющих на мембранах каждого клона рецепторы к одному определенному антигену. «Покоящийся лимфоцит» не делится, но он готов к взаимодействию с антигеном. При этом клоны B-клеток становятся способны секретировать антитела, а клоны T-клеток - обеспечивать и регулировать специфичные иммунные реакции клеток. Любая из них является результатом взаимодействия различных органов, тканей, клеток и химических веществ. В то же время, для рассмотрения механизмов формирования иммунного ответа целесообразно их разделение на клеточный и гуморальный.

5.2. Иммунный ответ клеточного типа

Клеточный механизм иммунного ответа обеспечивается клетками, реагирующими на чужеродные структуры при непосредственном контакте с ними или друг с другом.

Такой механизм защищает организм даже в тех случаях, когда бактерии или вирусы обитают в клетках животного. Например, некоторые микроорганизмы размножаются внутри фагоцитов и благодаря этому недоступны для антител и ЦТЛ. Борьба с подобными инфекциями в первую очередь связана с T-хелперами клеточного иммунитета.

Поскольку даже инфицированные фагоциты выполняют функцию антигенпредставляющих клеток, на их поверхности появляется комплекс антигена возбудителя с молекулами ГКГС. Наивные T-хелперы обнаруживают этот комплекс, дифференцируются в антигенспецифические клетки (Т-хелперы первого типа), связываются с инфицированным макрофагом, а затем секретируют γ-интерферон и факторы некроза опухоли. Эти цитокины способствуют формированию в фагоцитах фаголизосом, активируют в них «кислородный взрыв», а также привлекают к месту инфицирования дополнительные T-клетки. Активированные при этом макрофаги часто сами справляются с внутриклеточными патогенами и даже разрушают раковые клетки. Если же описанный механизм не эффективен, то пришедшие на «помощь» дополнительные T-хелперы первого типа ускоряют разрушение инфицированных фагоцитов и активируют новые макрофаги для разрушения вышедших во внеклеточную среду патогенов.

Активация T-лимфоцитов сопровождается их пролиферацией (в течение 4-5 суток) и кооперацией с другими T-клетками.

Клеточные механизмы специфического иммунного ответа могут развиваться только при скоплении большого количества Т-лимфоцитов в месте нахождения чужеродных факторов.

Однако в ряде случаев более простым и эффективным является обезвреживание патогена на расстоянии от участвующих в иммунной защите клеток. Данный механизм является основой гуморального звена иммунного ответа.