ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ

Иммунитет - защита организма от всего генетически чужого: чужеродных микроорганизмов, чужеродных или измененных собственных клеток и тканей. Иммунитет обеспечивается за счет неспецифических и специфических защитных механизмов организма.

Неспецифические защитные механизмы иначе называют врожденными. Они представляют собой комплекс морфофункциональных факторов, при помощи которых попадание в организм чужеродных агентов либо предотвращается, либо уже проникшие чужеродные агенты разрушаются за счет действия этих факторов. В любом случае отсутствует специфичность по отношению к чужеродному агенту. Неспецифическая защита организма обеспечивается при помощи следующих основных механизмов:

1.За счет механических факторов. К ним относятся, прежде всего, эпителиальные барьеры: (эпидермис кожи, эпителий слизистых оболочек внутренних органов). Особенно выраженными барьерно-защитными свойствами обладает слизистая оболочка с многослойным эпителием. Механическое удаление микроорганизмов с эпителия происходит при слущивании поверхностных слоев клеток многослойных эпителиев, а также за счет тока различных жидкостей: пота, мочи, слюны, слезы, слизи и др. В воздухоносных путях удалению болезнетворных агентов способствует направленное движение ресничек, транспортирующих по направлению к ротовой полости комочки слизи с адсорбированными микроорганизмами. Удалению инородных веществ из воздухоносных путей способствуют кашель и чихание, из желудочно-кишечного тракта - рвота и диарея.

2.За счет химических факторов. К ним относится, прежде всего, низкие значения рН большинства секретов организма. Поверхность кожи в норме имеет рН 5,5, препятствующее размножению патогенных бактерий. Моча в норме также имеет кислую среду. Наиболее низкое рН имеет желудочный сок. Антибактериальным действием обладает также фермент лизоцим, выделяемый на поверхность кожи и слизистых оболочек всех внутренних органов. Этот фермент разрушает мурамовую кислоту, основной компонент бактериальной стенки, в результате чего бактерии погибают от осмотического шока. К химическим факторам защиты относятся также лактоферрин (его действие основано на связывании железа, необходимого для жизни бактерий), система комплемента и пропердина, простанландины, интерфероны, а также некоторые другие химические агенты.

3. За счет функционирования ряда клеток: гранулоцитов (нейтрофилов, эозинофилов, базофилов), тканевых базофилов, моноцитов, макрофагов, натуральных киллеров (NK-клеток). Они способны уничтожать чужеродные агенты, как путем фагоцитоза, так и путем секреции ряда химических веществ.

Специфические защитные механизмы (приобретенные) возникают в результате первичного контакта с чужеродным агентом, в ответ на который в организме вырабатываются специфические к агенту средства защиты. Они заключаются либо в выработке антител (гуморальный иммунитет), либо в образовании эффекторных иммунокомпетентных клеток (клеточный иммунитет). И в том, и в другом случае происходит уничтожение чужеродного агента.

Антигены - чужеродные вещества сложной органической природы, способные при попадании в организм вызвать иммунные реакции.

Антитела - вещества белковой природы (иммуноглобулины, Ig), которые образуются в организме в ответ на антигены и, специфически взаимодействуя с ними, уничтожают их, обеспечивая гуморальный иммунитет. Антитела образуются активированными В -лимфоцитами и в особенности плазмоцитами - клетками, которые являются результатом конечной дифференцировки В-лимфоцитов. Антитела обладают специфичностью к антигену - связываются только с тем антигеном, на ко­торый выработались. В образующемся при этом комплексе "антиген - антитело" антиген теряет свою биологическую активность. В дальнейшем этот комплекс подвергается разрушению клетками или неклеточными факторами иммунитета.

Существует несколько классов иммуноглобулинов: Ig G. М, А, Е, D.

Иммуноглобулины класса Ig G нейтрализуют бактериальные токсины и вирусы. В иммунных реакциях вырабатываются при вторичном иммунном ответе и позже других антител. Активируют систему комплемента, макрофаги и нейтрофилы. Ig G - единственный класс иммуноглобулинов, способный проникать через плацентарный барьер и участвовать в естественном пассивном иммунитете.

Иммуноглобулины класса IgM менее специфичны к антигенам, но более эффективны, чем IgG, при нейтрализации токсинов, активации комплемента, лизисе чужеродных клеток. Являются основными антителами, вырабатываемыми на ранних стадиях первичного иммунного ответа.

Иммуноглобулины А содержатся в биологических жидкостях: сыворотке крови, секретах экзокринных желез (слюне, слезе, слизи), моче и т.д. Различают сывороточные и секреторные Ig А. Секреторный IgA вырабатывается плазматическими клетками лимфоидных фолликулов и служит для защиты слизистых оболочек. IgA препятствует прикреплению микроорганизмов к поверхности эпителиев, а также покрывая поверхность микроорганизмов, резко стимулирует фагоцитоз их фагоцитами.

Иммуноглобулины класса Е участвуют в аллергических реакциях. Они вырабатываются в основном плазмоцитами слизистых оболочек воздухоносного и пищеварительного трактов. В крови присутствуют в крайне незначительных количествах. Вызывают выделение гистамина тучными клетками после того, как комплекс "антиген - антитело" присоединяется к их поверхности. Гистамин вызывает отек, сдавление сосуда, что уменьшает концентрацию антигена и препятствует его распространению.

Иммуноглобулины класса D являются рецепторами В-лимфоцитов и играют важную роль в процессах их дифференцировки. В последнее время установлено, что Ig D могут фиксировать комплемент и часто направлены против антигенов, длительно циркулирующих в крови. Их количество может увеличиваться при некоторых вирусных инфекциях. Ig D выявляются в крови, секрете бронхов, молоке, спинномозговой жидкости.

Специфически взаимодействующие с антигенами иммуноглобулины любого из пяти классов называются антителами.

Механизмы действия антител.

1.Простое связывание антигена. Антитело закрывает активные, цитотоксические центры антигена. Образованный комплекс антиген-антитело в последующем выделяется с мочой, потом, слюной и т.д.

2. Комплекс антиген - антитело активирует макрофаги, моноциты и гранулоциты, которые включаются в элиминацию антигена путем фагоцитоза.

3. Покрывая поверхность чужеродной клетки, антитела класса G активируют NK-клетки (натуральные киллеры). Эти клетки осуществляют антителозависимый лизис чужих клеток.

4. Комплекс антиген - антитело активирует систему комплемента (белков крови). Белки комплемента:

а) встраиваются в цитолемму чужеродной клетки и образуют в ней сквозные каналы. В результате клетка погибает от осмотического шока.

б) Компоненты комплемента активируют макрофаги, которые далее принимают участие в уничтожении антигена путем фагоцитоза.

в) Белки комплемента вызывают местную воспалительную реакцию, что ведет к активации нейтрофильных лейкоцитов, уничтожающих антиген.

5. Иммуноглобулины класса Е способны вызывать защитные реакции через систему тучных клеток (тканевых базофилов). В комплексе с антигеном они адсорбируются на поверхности этих клеток и вызывают высвобождение гранул с гистамином. Гистамин вызывает расширение сосудов, отек, что уменьшает концентрацию антигена и препятствует его распространению в организме. Одновременно гистамин стимулирует сокращение гладких мышц полых органов, что ведет к механическому удалению антигена (например, паразита) из организма. Кроме того, гепарин тучных клеток активирует макрофаги.

В состав иммунной системы входят:

1)Иммунокомпетентные органы;

2)Иммунокомпетентные ткани;

3)Иммунокомпетентные клетки, рассредоточенные по всему организму и выполняющие функции надзора за его антигенным гомеостазом.

Органы иммунной системы делятся на центральные и периферические. К центральным органам иммунитета относятся красный костный мозг, сумка Фабрициуса (у птиц) и тимус. Функцией центральных органов является осуществление антигеннезависимой дифференцировки иммунокомпетентных клеток под воздействием специфических факторов - поэтинов, вырабатываемых стромой органов. При этом на поверхности иммунокомпетентных клеток происходит образование спе­цифических рецепторов.

Периферическими органами иммунитета являются селезенка, лимфоузлы, миндалины, аппендикс, одиночные и групповые лимфоидные фолликулы (пейеровы бляшки). В этих органах происходит антигензависимая дифференцировка Т- и В-лимфоцитов, т.е. при непосредственном участии антигена образуются иммунокомпетентные клетки, способные его уничтожать.

К иммунокомпетентным тканям относятся ретикулярная, лимфоидная, миелоидная ткани, а также рыхлая волокнистая неоформленная соединительная ткань, кровь. Эти ткани представлены лимфоидными узелками и иммунокомпетентными клетками. Они располагаются в области 'входных ворот инфекции и защищают организм от проникновения чужеродных агентов. Иммунокомпетентные ткани входят прежде всего в состав органов иммунной системы.

К иммунокомпетентным клеткам относятся Т- иВ - лимфоциты, плазмоциты, макрофаги, тучные клетки (тканевые базофилы), гранулоциты, NK-клетки. По функциональному признаку все эти клетки делятся на несколько групп:

1.Антигенпредставляющие клетки.

2.Эффекторные клетки.

3.Вспомогательные клетки.

4.Клетки иммунологической памяти.

Антигенпредставляющие клетки. Это клетки, которые передают информацию об антигене Т- и В-лимфоцитам. Они сосредоточены на главных путях поступления антигена в организм: в эпидермисе и дерме кожи, в эпителии и собственной пластинке слизистых оболочек, а также в периферических органах иммунной системы. К антигенпредставляющим клеткам относятся:

1.Макрофаги и моноциты.

2.Интердипггирующие клетки (ИДК).

3.Дендритные клетки лимфоидных фолликулов.

4.Некоторые субпопуляции В-лимфоцитов.

5.Клетки эпителия пейеровых бляшек.

Если антиген в ходе фагоцитоза макрофагами полностью разрушается и удаляется из организма, то иммунная реакция на этом заканчивается. Однако гораздо чаще имеют место ситуации, когда макрофаги не могут полностью самостоятельно ликвидировать антиген. В таком случае антигенпредставляющие клетки привлекают к уничтожению антигена лимфоциты.

Макрофаги образуются из моноцитов крови путем специфической дифференцировки. Эта дифференцировка происходит в тканях и сопровождается увеличением размеров клетки, приобретением ядра бобовидной формы, накоплением лизосом. Гипертрофируется комплекс Гольджи, нарастает количество пиноцитозных пузырьков. На поверхности макрофага увеличивается количество микроворсинок и складок, возрастают подвижность макрофагов, способность их к пиноцитозу и фагоцитозу, бактерицидная активность. Ферменты лизосом осуществляют обработку антигена и его разрушение до мелких комплексов. Эти комплексы выходят на поверхность макрофага. Далее с ними контактируют Т- и В-лимфоциты.

Обработка антигена и передача его лимфоцитам - наиболее важная функция макрофагов. Кроме того, он выполняет еще ряд функций.

Макрофаг секретирует бактерицидные вещества, ряд ферментов, оказывающих бактерицидное действие, интерфероны, участвующие в противовирусном иммунитете; компоненты комплемента, факторы, стимулирующие размножение лимфо­цитов, фибробластов. Макрофаги выделяют и вещества, подавляющие деление лимфоцитов, опухолевых клеток (фактор некроза опухолей).

.

Интердигитирующие клетки - являются разновидностью макрофагов. Располагаются в Т-зависимых зонах периферических органов иммунитета: паракортикальных зонах лимфоузлов, в периартериальных зонах селезенки, в интерфолликулярных зонах лимфоидных скоплений: пейеровых бляшек, миндалин. Имеют длинные отростки, которые контактируют с большим числом Т-лимфоцитов. Они способны перерабатывать антиген, выделять его на свою поверхность, а затем представлять Т-лимфоцитам. Антиген на поверхности интердигитирующих клеток может сохраняться долгое время, и в результате контакта с ним постоянно вырабатывается какое-то количество эффекторных Т-лимфоцитов, способных уничтожать антиген. Поэтому при повторном попадании антигена в организм иммунная реакция идет значительно быстрее.

Дендритные клетки - клетки располагаются в В-зависимых зонах периферических органов иммунитета (в лимфоидных фолликулах). Они имеют длинные отростки, контактирующие с большим числом В-лимфоцитов. Способны удерживать на своей поверхности антиген в комплексе с антителами, передавать его В-лимфоцитам. Выполняют роль антигенпредставляющих клеток и клеток памяти по отношению к В-лимфоцитам.

Клетки пейеровых бляшек. Клетки имеют на поверхности немногочисленные микроворсинки со слабо выраженным гликокаликсом, а на базальной поверхности - глубокие инвагинации цитолеммы. В этих инвагинациях содержится большое количество лимфоцитов. Эти клетки первыми контактируют с антигенами в просвете кишки, захватывают их и передают макрофагам и лимфоцитам. Стимулированные антигенами лимфоциты мигрируют в регионарные лимфоузлы, подвергаются там делению и дифференцировке. После этого они поступают в кровь и с ее током возвращаются в собственную пластинку бляшек, где превращаются в плазмоциты. В дальнейшем плазмоциты синтезируют секреторные антитела класса А.

Лимфоциты.

Т-лимфоциты образуются в красном костном мозге, дифференцируются из стволовых клеток крови в тимусе под влиянием тимусных гормонов тимозина, тималина, тимопоэтина. Это антигеннезависимый Т-лимфоцитопоэз. В ходе его на Т-лимфоцитах (тимоцитах) появляются специфические Т-клеточные рецепторы. Из тимуса Т-лимфоциты поступают в периферические лимфоидные органы, где под влиянием антигена дифференцируются в следующие субпопуляции Т-лимфоцитов: хелперы, клетки памяти, супрессоры. Процесс образования этих клеток в периферических органах иммунной системы называется антигензависимым Т-лимфопоэзом.

В-лимфоциты дифференцируются в красном костном мозге из стволовых клеток крови. У птиц этот процесс происходит в сумке Фабрициуса. В указанных органах осуществляется антигеннезависимый В-лимфоцитопоэз. После этого В-лимфоциты поступают в В-зависимые зоны периферических органов иммунитета. В них под влиянием антигена происходит антигензависимая дифференцировка В-лимфоцитов с превращением их в плазмоциты, В-лимфоциты памяти и В-супрессоры.

Основной функцией В-лимфоцитов является продукция иммуноглобулинов. Кроме того, В-лимфоциты могут супрессировать иммунные реакции, участвовать в распознавании и презентации антигенов, оказывать цитотоксическое действие на клетки-мишени, покрытые антителами, вырабатывать разнообразные медиаторы.

Т-киллёры, илицитотоксические Т-лимфоциты они являются активированными антигеном Т-супрессорами, распознающими антигены при помощи своих рецепторов. После распознания антигена происходит активация Т - супрессоров и превращение их в Т-киллеры. Цитоплазматические гранулы Т-киллеров, содержащие белки перфорины выходят из Т-лимфоцита и встраиваются в цитолемму клетки-мишени, формируя трансмембранные поры. Это вызывает осмотический лизис клетки-мишени.

Плазматические клетки (плазмоциты). Они образуются из В-лимфоцитов после стимуляции последних антигеном и Т-хелпером. Плазмоциты синтезируют и секретируют антитела, которые инактивируют антиген.

Иммунологическая память - это память об антигене после первого его попадания в организм. При повторном попадании антигена его уничтожение идет быстрее. К клеткам памяти относятся: Т- и В-лимфоциты памяти (так называемые долгоживущие лимфоциты), интердигитирующие клетки и фолликулярные дендритные клетки.

Вспомогательные клетки иммуногенеза. К ним относятся гранулоциты, тучные клетки (тканевые базофилы).

Гранулоциты:

Нейтрофильные лейкоциты выполняют следующие иммунные функции:

1.Фагоцитоз антигенов.

2.Контролируют действие вазоактивных медиаторов и комплемента.

3.Вырабатывают интерферон.

4.Регулируют дифференцировку В-лимфоцитов в плазмоциты и выработку антител.

5.Регулируют функции Т-супрессоров и Т-хелперов.

Эозинофильные лейкоциты:

Активируют макрофаги.

Функция фагоцитоза.

Разрушают комплекс антиген - антитело, участвуют в аллергических реакциях.

Участвуют в антигельминтных защитных реакциях: выделяют белок, который поражает мембраны клеток паразита и его ДНК.

Выделяют ряд медиаторов воспаления и цитокинов.

Базофильные лейкоциты и тучные клетки выполняют в иммунных реакциях похожие функции.

1. Инактивируют комплекс антиген - антитело, участвуя в аллергических реакциях.

2.Под действием этого комплекса выделяют гистамин, серотонин, гепарин, которые модулируют иммунные реакции.

3.Кроме того, они вызывают отек тканей в месте попадания в организм антигена. Это ведет к уменьшению концентрации антигена и препятствует распространению его в организме. Гистамин стимулирует сокращение гладких миоцитов полых органов и способствует удалению из них паразитов.

4.Выделяют ряд медиаторов иммунных реакций.

Антигеннезависимая дифференцировка лимфоцитов - это процесс образования лимфоцитов в центральных органах иммуногенеза без участия антигена.

Антигеннезависимый Т-лимфоцитопоэз протекает в тимусе, куда поступают из красного костного мозга npo-Т-лимфоциты которые преобразуются в неактивные Т- лимфоциты.

Антигензависимая дифференцировка лимфоцитов. Образующиеся в результате антигеннезависимого лимфопоэза "наивные" ("девственные") Т- и В-лимфоциты являются функционально неактивными. Их дальнейшие превращения происходят в периферических органах иммунитета в Т- и В-зависимых зонах и приводят к образованию высокоиммунных клеток. Эти превращения осуществляются под влиянием антигена в ответ на его попадание в организм и называются антигензависимым лимфоцитопоэзом, или иммуногенезом.

В периферических органах иммунитета Т- и В-лимфоциты расселяются в особых зонах, которые называются Т- и В-зависимыми зонами.

В-зависимые зоны - это зоны лимфоидных фолликулов лимфоузлов, селезенки, миндалин, лимфоидных агрегатов кишечника. В этих зонах под влиянием антигена происходит антигензависимая дифференцировка В-лимфоцитов в плазмоциты и В-лимфоциты памяти. Здесь находятся фолликулярные дендритные клетки, которые создают микроокружение для В-лимфоцитов и передают им информацию об антигене. Они также участвуют в иммунологической памяти.

Т-зависимые зоны -этопаракортикальнаязона лимфоузлов, периартериальные зоны фолликулов селезенки, интерфолликулярные зоны в миндалинах, пейеровых бляшках. В Т-зонах находятся интердигитирующие клетки, которые создают микроокружение для Т-лимфоцитов и передают им информацию об антигене.