Иммунная система организма

Специфический иммунный ответ формирует иммунная система ор­ганизма, основу которой составляет лимфоидная ткань. Роль иммун­ной системы - распознавание чужеродных веществ и клеток и устра­нение их. Клетки, способные распознавать антиген и отвечать им­мунной реакцией, называют иммунокомпетентными клетками.

Различают центральные и периферические органыиммунной систе­мы человека.

Периферические органы иммунной системы.К ним относят селезен­ку, лимфоузлы, лимфоидную ткань различных органов желудочно-ки­шечного тракта, дыхательной и мочеполовой систем. В периферичес­ких органах иммунной системы происходит выработка антител и им­мунных лимфоцитов в ответ на антиген. Формирование и функциони­рование периферических органов иммунной системы зависит от цент­ральных органов.

Центральные органы иммунной системы.К ним относятся тимус (вилочковая железа) и костный мозг. В центральных органах происходит созревание и дифференцировка лимфоцитов, в результате чего они при­обретают способность распознавать антигены. Кроме того, централь­ные органы продуцируют гормоны иммунной системы, несущие регу-ляторную функцию.

Процесс созревания лимфоцитов происходит в организме посто­янно, независимо от антигена (антигеннсзависимый процесс). Пред­шественниками лимфоцитов являются стволовые клетки, образующие­ся в костном мозге. В тимусе из них формируются Т-лимфоциты, кото­рые затем расселяются в периферические лимфоидные органы, обра­зуя в них тимусзависмые зоны. В-лимфоциты формируются в костном мозге и затем попадают в периферические лимфоидные органы, обра­зуя в них тимуснезависимые зоны.

Клетки иммунной системы,участвующие в иммунном ответе (им-муногенезе), выполняют следующие функции:

Макрофаги- захват и переработка (процессинг) антигена, концен­трация его детерминантных групп вместе с la-белком на поверхности клетки, представление (презентация) антигенной информации лим­фоцитам. Выработка интерлейкшюв - веществ, стимулирующих лим­фоциты.

В - лимфоциты- распознавание и восприятие антигенной стимуля­ции на поверхности макрофага, дифференциация и превращение в плазматические клетки, продуцирующие антитела. С В-лимфоцитами связан гуморальный иммунный ответ.

Т - лимфоциты- распознавание антигенной информации на по­верхности макрофага, дифференциация и превращение в иммунные лимфоциты: Т-эффекторы (Те) и Т-киллеры (Тк). С Т-лимфоцитами свя­зан клеточный иммунитет.

Регуляторные лимфоциты:

Т-хелперы (Тх) - Т-лимфоциты, усиливающие иммунный ответ; вы­рабатывают интерлейкины.

Т-супрессоры (Тс) - Т-лимфоциты, тормозящие иммунный ответ,

Иммунный ответ (иммуногенез)

Различают следующие формы иммунного ответа: гуморальный им­мунный ответ, клеточный иммунный ответ, иммунологическая память и иммунологическая толерантность.

Гуморальный иммунный ответ.Иммунный ответ в виде продукции специфических антител (иммуноглобулинов) происходит следующим образом (рис. 15).

Макрофаги фагоцитируют проникший в организм антиген, пере­варивают, перерабатывают (осуществляют процессинг), концентриру­ют его детерминантные группы и в соединении с Ia-белком предс-

тавляют на своей поверхности (презентация) эту антигенную инфор­мацию Т-хелперам и В-лимфоцитам. la-белок образуется в макрофаге, образование его кодируется Ir-геном, который таким образом регули­рует иммунный ответ. При этом макрофаги выделяют интерлейкины (монокины), стимулирующие Т-лимфоциты, и, в свою очередь, Т-хел­перы продуцируют интерлейкины (лимфокины), стимулирующие про­лиферацию (размножение) и дифференциацию В-лимфоцитов и прев­ращение их в плазматические клетки, продуцирующие антитела про­тив данного антигена. Процесс этот регулируется Т-лимфоцитами-супрессорами, которые тормозят его. Таким образом, гуморальный им­мунный ответ формируется при трехклеточной кооперации, то есть при участии макрофагов, В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов. Некоторые ан­тигены, имеющие высокополимерное строение, способны вызвать образование антител без участия Т-хелперов. Такие антигены назы­вают тимуснсзависимыми, например, липополисахариды грамотрица-тельных бактерий.

Защитная роль гуморального иммунитета осуществляется таким образом, что антитела, специфичные к данным бактериям, соединяются с ними, подготавливают их, делают чувствительными к лизису при участии комплемента, к обезвреживанию фагоцитами. Для неко­торых патогенных бактерий, которые обладают антифагоцитарной ак­тивностью, например, стафилококки, бруцеллы, возбудители тубер­кулеза, фагоцитоз бывает завершенным только при участии специфи­ческих антител - опсонинов. Что касается антитоксинов, то их защитная роль заключается в непосредственном соединении с токсинами и нейт­рализации их.

Антитела участвуют также в реакциях гиперчувствительности не­медленного типа (ГЧНТ).

Пассивная передача гуморального иммунитета возможна с по­мощью сыворотки крови, поскольку антитела (иммуноглобулины) цир­кулируют в крови.

Клеточный иммунный ответформируется при взаимодействии мак­рофагов и Т-лимфоцитов. Макрофаги передают антигенную инфор­мацию Т-лимфоцитам. Интерлейкины (монокины), выделяемые макрофагами, стимулируют Т-хелперы, те, в свою очередь, выделяют интерлейкины (лимфокины), стимулирующие дифференциацию и про­лиферацию Т-лимфоцитов и превращение их в иммунные лимфоциты: Т-эффекторы (Те) и Т-киллеры (Тк) В дальнейшем Те участвуют в ре­акциях гиперчувствительности замедленного типа, а Тк - в уничтоже­нии чужеродных клеток ("клеток-мишеней").

Клеточный иммунитет лежит в основе воспалительных процессов, противоопухолевого, противовирусного, трансплантационного имму­нитета.

Пассивная передача клеточного иммунитета не осуществляется с помощью сыворотки крови. В эксперименте возможна передача с по­мощью иммунных лимфоцитов, в клинике - с помощью интерлейкинов

Иммунологическая память.При формировании иммунного ответа часть В- и Т-лимфоцитов, получив антигенную информацию, не разм­ножаются. Такие долгоживущие клетки памяти, сохранившие свою спе­цифичность, обеспечивают более быстрый и сильный вторичный им­мунный ответ при повторном введении антигена.

Иммунологическая толерантность -специфическая не отвечаем ость на определенный антиген. Это явление, обратное иммунному ответу. Благодаря врожденной иммунологической толерантности иммунная система в норме не реагирует на антигены собственного организма. Приобретенную толерантность можно создать искусственно.

Явление иммунологической толерантности используется при транс­плантациях и при аутоиммунных заболеваниях.

Антитела (иммуноглобулины)

Антитела (иммуноглобулины) - белки плазмы крови, которые об­разуются в организме под влиянием антигенов. Основным свойством антител является специфичность, то есть способность соединяться с тем

антигеном, который вызвал их образование. Специфичность антител обусловлена активными центрами, то есть участками молекулы иммуноглобулина, которые соединяются с детерминантными группами (эпитопами) антигена. Число активных центров называют валентностью антител.

Антитела содержатся в жидкой части крови и в других жидкостях организма. Сыворотку, содержащую антитела, называют иммунной, в отличие от нормальной, не содержащей специфических антител.

Химическая природа антител.Это гликопротеиды. Состоят из двух тяжелых полипептидных цепей - Н-цепей (англ, heavy - тяжелый) и двух легких цепей - L-цепей (англ, light - легкий). Цепи связаны дисульфидными мостиками. Как в легких, так и в тяжелых цепях имеется вариабельная V-обдасть с непостоянной последовательностью амино­кислот, и константная С-область. Аминокислоты в полипептидных це­пях направлены таким образом, что их NН2-концевые группы распо­ложены в вариабельной части, а СООН-концевые группы - в констант­ной.

При обработке протеолитическим ферментом папаином молекула иммуноглобулина распадается на Fab-фрагменты (англ, fragment an­tigen binding - фрагмент, связывающий антиген) и Fc-фрагмент (англ. fragment cristalline - кристаллизующийся фрагмент). В состав Fab-фрагмента входит целиком легкая цепь и часть тяжелой цепи, концевые их части составляют активный центр. В состав Fc-фрагмента входят остатки двух тяжелых цепей.

Активный центр молекулы иммуноглобулина по конфигурации со­ответствует конфигурации детерминантной группе антигена. Он очень мал, занимает лишь 2% поверхности антитела. Описанная мономерная молекула иммуноглобулина имеет два активных центра, то есть может связать две молекулы антигена.

Будучи белками, антитела (иммуноглобулины) обладают анти­генной, видовой специфичностью. Детерминантная группа, определя­ющая специфичность, расположена в области Fc-фрагмента. Наличие антигенной специфичности иммуноглобулинов имеет практическое зна­чение, так как позволяет обнаружить их с помощью антиглобулиновых сывороток.

Различают пять классов иммуноглобулинов, которые обозначаются IgG, IgM, IgA, IgD, IgE и отличаются между собой по физико-химичес­ким свойствам и биологическим функциям (рис. 17).

Иммуноглобулины класса G (Ig G)являются мономерами, то есть состоят из двух легких и двух тяжелых цепей, молекулярная масса 160 кД, константа седиментации (скорость осаждения в центрифу­ге) 7S. Составляют основную массу сывороточных иммуноглобули­нов (70-80%). Единственные из всех классов проникают через пла­центу и играют важную роль в защите новорожденного от инфек­ции.

Иммуноглобу­лины класса М (IgМ) первыми появ­ляются после введе­ния антигена. Мо­лекула IgM состоит из 5 субъединиц, то есть является пентамером. Молеку­лярная масса 300 кД, константа се­диментации 19S. Содержание в сыворотке крови 5-10%.

Иммуноглобулины класса A (IgА) синтезируются в селезенке, лимфоузлах и подслизистом слое дыхательных путей и кишечного тракта. По физико-химическим свойствам неодинаковы и могут иметь константы седиментации 7,9,11 и 18S. Часть IgA попадает в кровь - это сывороточные IgA. Большая же часть IgA - это секреторные SIgA, у которых два или три мономера соединены между собой сек­реторным фрагментом, защищающим иммуноглобулин от разруше­ния ферментами. Секреторные SIgA проникают на поверхность сли­зистых оболочек, содержатся в секретах и играют важную роль в защите организма от проникновения возбудителей, например, ви­русов гриппа, полиомиелита.

Иммуноглобулины класса D (Ig D) -молекулярная масса 180 кД, константа седиментации 7S. Содержание в сыворотке крови около 0,2%. Роль IgD пока неизвестна

Иммуноглобулины класса Е (Ig E) -молекулярная масса 200 кД, кон­станта седиментации 8S, содержатся в нормальной сыворотке крови в небольших количествах (0,002%). Их называют также реагинами, по­скольку они способны присоединяться к клеткам (цитофильны) и при­нимают участие в реакции анафилаксии

Форма и размеры иммуноглобулинов G и Мбыли изучены в элект­ронном микроскопе. IgG имеют форму вытянутых эллипсов с тупыми концами, a IgM - форму паучка с пятью ножками.

Динамика образования антител(рис 18). Синтез антител протекает в две фазы. Первая - индуктивная, которая длится 3-5 суток от момен­та введения антигена до появления антител в крови. Вторая - продук­тивная, когда антитела появляются в крови, количество их нарастает к 15-30 суткам и затем снижается. Иммунный ответ после первого вве­дения антигена называют первичным. Особенностью его является то, что первоначально синтезируются IgM, затем IgG.

Вторичный иммунный ответ развивается при повторном введе­нии того же антигена и отличается от первичного следующими особенностями, индуктивная фаза короче (1-2 суток), уровень анти­тел нарастает быстрее, достигает более высоких значений и сохраняется дольше, медленно снижаясь в течение нескольких лет При вторичном иммунном ответе с самого начала образуются IgG. Более быстрая и сильная выработка антител при вторичном иммун­ном ответе объясняется тем, что после первичного введения в орга­низме остаются "клетки памяти", которые при вторичном введении того же антигена быстро размножаются и интенсивно включают про­цесс образования антител.

В практической медицине учитываются особенности динамики ан-тителообразования:

1) при составлении рациональных графиков вакцинации с опреде­ленными интервалами;

2) при экстренной профилактике столбняка людям, получившим травму, если они были ранее привиты столбнячным анатоксином, вво­дят не антитоксическую сыворотку, которая может дать нежелатель­ные аллергические реакции, а анатоксин, - в расчете на быстрый и сильный иммунный ответ;

3) при серологической диагностике дифференцируют первичное заболевание сыпным тифом от рецидива (болезни Брилля) по наличию в крови больного IgM.

Виды антител. Принято различать полные и неполные антитела. Полные антитела имеют не менее двух активных центров, поэтому при постановке реакции агглютинации, преципитации и других реакций иммунитета они обусловливают видимый эффект. Неполные антитела способны соединяться с антигеном, но видимой реакции агглютина­ции или преципитации не наблюдается. Причина в том, что неполные антитела имеют только один активный центр, способный соединяться с антигеном (второй блокирован). Неполными являются антитела к резус-антигену эритроцитов. При многих инфекциях они появляются

наряду с полными антителами. Для выявления неполных антител ис­пользуют реакцию Кумбса.

По характеру действия антитела разделяют на антимикробные, антитоксические, вируснейтрализующие, гемолизины, аутоантитела и др. Антимикробные антитела вызывают агглютинацию бактерий или преципитацию антигенов, извлеченных из них, лизис бактерий при уча­стии комплемента, усиление фагоцитоза - опсонизацию; антитоксины нейтрализуют токсины; вируснейтрализующие антитела оказывают противовирусное действие. Аутоантитела вырабатываются орга­низмом против собственных белков и клеток при изменении их хими­ческой структуры или при освобождении антигенов из разрушивших­ся органов и тканей, или при утрате естественной нммунологической толерантности к каким-то собственным антигенам.

Моноклональные антитела. При введении антигена в иммунный от­вет вовлекается множество лимфоцитов. Они могут различаться между собой по специфичности, различия эти могут быть совсем незначитель­ными. Однако при иммунизации даже таким антигеном, который со­держит одну детерминантную группу, образуются антитела, различа­ющиеся по своей специфичности.

Для получения антител одной специфичности необходимо полу­чить потомство-клон (греч. klon - отпрыск, ветвь) из одного лимфоцита. Но культуру лимфоцитов в искусственной питательной среде получить трудно (вследствие ограниченного числа делений и времени жизни клетки). Только опухолевые клетки могут культивироваться in vitro без ограничения при условии поступления питательных веществ .

Задачу получения культуры клеток, полученных из одного лимфоцита и способных длительно размножаться в питательной сре­де, решили Г.Келер и К. Мильштейн (1975 г., Нобелевская премия, 1984 г.). Авторы разработали методику получения гибридом (гиб­ридных клеток) от слияния лимфоцитов иммунизированных живот­ных с миеломными (опухолевыми) клетками. Слияние осуществляет­ся с помощью полиэтиленгликоля или электрического разряда. По­лученные гибридомы наследуют от лимфоцита способность синте­зировать специфическое антитело, а от миеломной клетки спо­собность бесконечно размножаться в питательной среде in vitro. Син­тезируемые гибридомами антитела могут быть получены в неогра­ниченном количестве. Антитела идентичны и по специфичности, и по классу иммуноглобулинов. Таким образом, полученный in vitro препарат может служить идеальным по специфичности средством для диагностики и лечения (рис. 19).

Аллергия

Термином "аллергия" (греч. allos - другой, ergon - действие) в на­стоящее время обозначают повышенную чувствительность организма к антигену (аллергену). Различают два типа аллергии: гиперчувстви­тельность немедленного типа (ГЧНТ) и гиперчувствительность замедленного типа (ГЧЗТ).

Гиперчувствитель­ность немедленного типа (ГЧНТ)связана с анти­телами, следовательно, зависит от В-лимфоцитов (В-зависимая ал­лергия). Аллергические реакции этого типа проявляются уже через 20-30 минут после по­вторной встречи с ан­тигеном. К ГЧНТ относятся: анафилаксия, сывороточная болезнь, сенная лихорадка, бронхиальная астма, феномен Артюса и дру­гие.

Анафилаксия (греч. ana - обратный, filaxis -защита). В основе ана­филаксии лежит сенси­билизация, то есть обра­зование антител в ответ на введение аллергена парентеральным путем. Явление анафилак­сии наиболее четко демонстрируется на морских свинках. Подкожно морской свинке вводится сенсибилизирующая доза чужеродного белка -0,01-0,0001 мл лошадиной сыворотки. Через 10-14 дней в кровяное рус­ло вводится разрешающая доза этого же белка в количестве 0,01-0,1 мл. Через 1-5 минут у морской свинки развивается анафилактический шок. Животное начинает беспокоиться, чешет лапками нос, чихает, шерсть взъерошена, появляется одышка, непроизвольное выделение мочи и кала, судороги. Через 5-10 минут в большинстве случаев свинка погибает.

Если выжившему после шока животному снова ввести тот же ан­тиген, то реакции не развивается, так как наступило состояние десен­сибилизации, сохраняющееся в течение 2-3 недель. Шок не возникает также и в том случае, если разрешающую дозу антигена ввести вскоре после сенсибилизации или вводить под наркозом.

Анафилактический шок может возникнуть у человека как осложне­ние при введении, чаще повторном, гетерологичной (чужеродной) ле­чебной сыворотки или антибиотиков. Сразу же после введения сыво­ротки или даже во время ее введения появляется беспокойство пациен-

та, одышка, падение кровяного давления и температуры, потеря со­знания. Бели не оказана немедленная медицинская помощь, наступает смерть.

Для предупреждения анафилактического шока иммунные гетеро-логичные (например, лошадиные) сыворотки вводят по способу, пред­ложенному A.M. Безредка в 1907 г. Способ в настоящее время видо­изменен и усовершенствован.

1) Внутрикожно вводят 0,1 мл нормальной лошадиной сыворотки, разведенной 1:100. Ампула с такой сывороткой имеется в коробке с лечебной сывороткой. Наблюдают реакцию пациента в течение 20 минут.

2) При отрицательной реакции (диаметр папулы в месте инъекции не более 0,9 см, краснота незначительная) вводят лечебную сыворотку в дозе 0,1 мл подкожно. Наблюдают в течение 30-60 минут за общей реакцией пациента.

3) При отсутствии реакции вводят всю необходимую дозу лечеб­ной сыворотки

При положительной реакции, указывающей на повышенную чувс­твительность, лечебную сыворотку вводят только по жизненным по­казаниям. Предварительно проводится десенсибилизация с помощью разведенной сыворотки при соблюдении необходимых мер предосто­рожности, предусмотренных инструкцией

Во всех случаях применения гетерологичной сыворотки следу­ет помнить о возможности возникновения, хотя и в редчайших случаях, анафилактического шока Поэтому необходимо обеспе­чить медицинское наблюдение за привитыми в течение часа после инъекции.

Сывороточная болезнь возникает через 7-15 дней после первично­го введения обычно больших доз чужеродной сыворотки. Болезнь про­является в виде отека кожи и слизистых оболочек, повышения темпе­ратуры тела, 6 эли в суставах, сыпи, кожного зуда.

Гиперчувствительность замедленного типа. ГЧЗТсвязана не с анти­телами, а с иммунными лимфоцитами - Т-эфекторами (Те). Это Т-зависимая аллергия. К данному типу аллергии относитися инфекционная аллергия. Наблюдается она при туберкулезе, бруцеллезе, туляремии, ток-соплазмозе, грибковых заболеваниях. Аллергические пробы использу­ют в диагностических целях. Аллергены, полученные из микробов, вво­дят внутрикожно или накожно. При наличии повышенной чувствитель­ности к возбудителю через 24-48-72 часа развивается воспалительная реакция. Диагностические аллергические пробы применяются при ту­беркулезе (реакция Манту с туберкулином), при бруцеллезе, сибирс­кой язве и др.

Контактная аллергия. Повышенная чувствительность аллергичес­кого характера к лекарственным препаратам связана с выработкой антител или иммунных лимфоцитов. Это явление существенно отлича­ется от обычного усиления фармакологического действия лекарственного препарата.

Некоторые лекарственные средства имеют достаточно высокую молекулярную массу, чтобы действовать как полноценные антигены и вызвать иммунный ответ. Но в большинстве случаев аллергические реакции развиваются к лекарственным средствам, имеющим молеку­лярную массу менее 1 кД. Эти вещества действуют как гаптены и ста­новятся полноценными антигенами после соединения с белком хозяина. Некоторые лекарства могут прямо соединяться с протеинами, но боль­шинство, такие как аспирин, барбитураты, сульфаниламиды, вначале подвергаются частичному метаболизму.

При повышенной чувствительности к лекарствам может наблю­даться любой тип аллергической реакции. Ответственными за это яв­ляются антитела и иммунные лимфоциты. Клинические проявления: лихорадка, высыпания на коже и слизистых оболочках, отек, анафи­лактический шок, астма, васкулиты, аутоиммунные реакции.

Аллергии могут быть острыми и хроническими. Наиболее тяжелое проявление - это анафилактический шок, который встречается редко, но наступить может неожиданно.

Для выявления лекарственной непереносимости выясняется анам­нез. Кожные пробы небезопасны, так как у пациента с повышенной чувствительностью даже ничтожная доза препарата может вызвать па­тологическую реакцию. Разработаны лабораторные тесты in vitro, в частности, химическая эритрограмма (ускорение гемолиза эритроци­тов пациента под влиянием лекарственного средства), а также РПГА - реакция пассивной гемагглютинации, в которой антитела сыворот­ки крови пациента реагируют с лекарственным средством, адсорбиро­ванном на эритроцитах.

Наиболее полно изучены аллергические реакции к пенициллину. Реакции эти разнообразны. Продукты распада бензилпенициллина в организме могут вызвать как ГЧНТ, так и ГЧЗТ. Большинство нор­мальных взрослых людей имеют сывороточные антитела к бензилпенициллину. Наиболее часто встречаются IgG, но они не принимают уча­стия в аллергических реакциях. Напротив, IgG действуют как блоки­рующие антитела, предотвращая аллергические реакции. Иммуноглобулины класса IgE участвуют в аллергической реакции немед­ленного типа - анафилактическом шоке и в крапивнице. Дерматиты являются ГЧЗТ с участием иммунных лимфоцитов и наблюдаются пре­имущественно среди лиц, занятых производством антибиотиков.

При аллергическом шоке, вызванном пенициллином, для немед­ленной помощи в качестве антидота применяется пенициллиназа (си­ноним - Neutropen).