Эффекторные клетки и клетки памяти в гуморальном и клеточном иммунитете

Плазматическая клетка (плазмоцит) – эффекторная клетка гуморального иммунитета. Главная ее функция – выработка антител. Это неподвижная короткоживущая клетка утрачивает многие рецепторы В-лимфоцита. Ядро округлое, расположено эксцентрично, гетерохроматин распределен радиальными тяжами («спицы в колесе»). Цитоплазма заполнена грЭПС и потому базофильна, за исключением «светлого дворика» вблизи ядра, где расположен комплекс Гольджи. Секреторных гранул нет, поскольку продуцируемые антитела сразу же экзоцитируются при помощи мелких пузырьков. Каждую секунду клетка производит тысячи молекул антител. Молекулы имеет участки, которые специфически связываются с конкретным антигеном. Гены, которые кодируют этот участок, способны перестраиваться (реанжировка) и благодаря этому достигается огромное разнообразие антител. Поэтому каждый плазмоцит начинает вырабатывать иммуноглобулины, строго специфичные для того антигена, который вызвал дифференцировку. Антитела связываются с антигенами и включают разнообразные механизмы их уничтожения (опсонизация, запуск комплемента и т.д.).

Плазмоциты не циркулируют в кровотоке. Они распределяются в тканях периферических лимфоидных органов и рыхлой соединительной ткани, особенно много их в слизистых оболочках и строме экзокринных желез.

Кроме плазматических клеток образуются также долгоживущие В-клетки памяти.

Т-супрессоры угнетают активность иммунных реакций. Это происходит либо при контактном воздействии на клетки-мишени (В-лимфоциты, Т-хелперы и Т-киллеры) либо путем выработки супрессорных факторов.

Итак, все иммунокомпетентные клеткиможно разделить на:

  1. АПК (дендритные АПК, макрофаги и моноциты, В-лимфоциты)

  2. Эффекторные клетки (Т-киллеры клеточного иммунитета, плазматические клетки гуморального иммунитета)

  3. Регуляторные клетки (Т-хелперы и Т-супрессоры)

  4. Клетки памяти.

Вопрос 11.

Нулевые лимфоциты.

Это популяция лимфоцитов, которые не имеют ни Т-клеточных, ни В-клеточных рецепторов. Их маркерами служат CD16,CD56 иCD57. Большинство этих клеток относят к так называемым натуральным киллерам –NK-клеткам. Морфологически это большие лимфоциты с бобовидным смещенным ядром и азурофильными гранулами, которые по виду и составу близки гранулам Т-киллеров. Эти клетки также называют большие гранулярные лимфоциты. Клетками-мишенями для них являются опухолевые клетки, клетки, зараженные вирусами, бактериями или простейшими, а также стареющие и поврежденные клетки. Механизм уничтожения сходный с Т-киллерами, но более активный, поскольку не требует распознавания молекул МНС.NK-клетки не обладают антигенной специфичностью и не приобретают иммунологическую память. Они обеспечивают неспецифический противоинфекционный иммунитет, а также являются главным звеном противоопухолевой защиты. Повышение их числа и активности – перспективное направление онкологии.

Гомельский государственный медицинский институт

Кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии

Обсуждена на заседании кафедры

Протокол №

ЛЕКЦИЯ

по общей гистологии

для факультета по подготовке иностранных студентов

Тема: «КЛЕТОЧНЫЕ ОСНОВЫ ИММУНИТЕТА»

Время – 90 минут

Иммунитет– защитная способность организма. Он включает неспецифические и специфические (иммунные) защитные механизмы.

Неспецифическая защита осуществляется нейтрофилами, эозинофилами, моноцитами, макрофагами и NK-клетками.

Моноциты– самые крупные из лейкоцитов (18-20 мкм). Содержат много лизосом с гидролитическими ферментами. Главная функция моноцитов – фагоцитоз чужих клеток и частиц. Моноциты активно мигрируют из крови в ткани, где они превращаются в макрофаги.В разных тканях и органах разные макрофаги: гистиоциты – в соединительной ткани, клетки Купфера – в печени, альвеолярные макрофаги – в легких, микрогия – в нервной ткани и т.д. Все эти клетки объединяют в единую систему мононуклеарных фагоцитов. В ходе превращения в макрофаг, клетки увеличиваются, в цитоплазме возрастает число лизосом, возрастает миграционная и фагоцитарная активность. Активные макрофаги также секретируют наружу ряд веществ. Эти вещества убивают микроорганизмы и опухолевые клетки, а также регулируют работу других клеток. Например, макрофаги вырабатывают пирогены – вещества, повышающие температуру тела, ограничивают воспалительные реакции, стимулируют регенерацию тканей и пр.

Функции моноцитов и макрофагов

  1. Неспецифическая защита против микробов, опухолевых и зараженных вирусами клеток (фагоцитоз).

  2. Фагоцитоз старых и погибших клеток.

  3. Антиген-презентирующая клетка (см. ниже).

  4. Регуляторная.

Специфическая иммунная защита.

Чужая для организма частица (клетка или вещество) называется антиген. Специальные клетки иммунной системы узнают антиген и уничтожают его. Эти клетки называют иммунокомпетентными. К ним относятлимфоциты и антиген-представляющие клетки.

Лимфоциты.

Составляют 20- 40% всех лейкоцитов. По величине их делят на: малые(5-6 мкм),средниеибольшие(10 мкм).

По функциям лимфоциты делят на: Т-лимфоциты(70-80%),В-лимфоциты(10-20%) иNK-клетки(5-10%), которые отличаются своими мембранными рецепторами.

>

Лимфоцитопоэз начинается в красном костном мозге.

СКК

образует КП-лимфопоэза, которая дает унипотентные клетки- предшественники (КП)

КП — В лимфоцитов, КП – Т лимфоцитов

Далее дифференцировка проходит две стадии: антигеннезависимую и антигензависимую.

I. Антигеннезависимая дифференцировкапротекает независимо от присутствия антигенов, в центральных органах иммунной системы.В-лимфоциты — в красном костном мозге,Т-лимфоциты – в тимусе. Здесь клетки превращаются в

Лимфобласт(соответствует большому лимфоциту)

незрелый-лимфоцит(средний)

зрелый лимфоцит(малый).

Главные события антигензависимой дифференцировки – приобретение лимфоцитами специфических поверхностных рецепторов.

Мембранных рецепторов (белковых молекул, встроенных в плазмолемму) у лимфоцитов очень много и их можно разделить на 2 группы.

А) специфические рецепторы, способные узнать определенный антиген и связаться с ним.

Антигенов в природе очень много, поэтому эти рецепторы очень разнообразны. Для Т-лимфоцитов это группа ТКР (Т-клеточные рецепторы), для В-лимфоцитов – это молекулыиммуноглобулинов(антител), встроенные в плазмолемму.

Б) добавочные рецепторынеобходимы для взаимодействия с другими клетками. Самые важные среди них —CD молекулы. Их известно более 40 видов. Они обозначаются так: (CD4,CD32 и т.д.).

В ходе антигеннезависимой дифференцировки Т-лимфоциты образуют три разновидности: Т-киллеры, Т-супрессоры и Т-хелперы. У каждой из этих клеток есть на поверхности свои специфические ТКР, а добавочные рецепторы:

Т х (хелперы) имеют рецепторСD4,

Т к (киллеры)и Тс (супрессоры) — рецепторыCD8.

В-лимфоциты в ходе развития приобретают рецепторы IgM(незрелый В-лимфоцит), а затем иIgD(зрелая клетка, а такжеCD–рецепторы (19-23, 40).

Все процессы антигеннезависимой дифференцировки регулируются клетками тимуса и красного костного мозга, которые создают необходимые для созревания лимфоцитов условия (микроокружение).

Зрелые лимфоциты, завершившие антигеннезависимую дифференцировку, еще не встречались с антигеном. Они выселяются через стенку сосудов в кровь и мигрируют из центральных органов кроветворения в периферические органы иммунной системы (селезенку, лимфатические узлы, миндалины, аппендикс и др.). Здесь они должны узнать об антигене и тогда начнется вторая стадия – антигензависимая дифференцировка.

Информацию об антигене передают лимфоциту специальные клетки — антиген-представляющие клетки (АПК).К ним относятмоноциты, макрофаги и дендритные АПК. АПК работают по одинаковой схеме:

  1. Фагоцитируют антиген, частично разрушают (процессинг) его, чтобы освободился эпитоп– короткая белковая молекула из 8-10 аминокислот. Каждый антиген имеет свой специфичный эпитоп, который узнают клетки иммунной системы (как его визитную карточку).

  2. АПК на своей грЭПС синтезируют МНС- молекулы главного комплекса гистосовместимости.

  3. В цитоплазме АПК МНС-молекулы образуют комплекс с эпитопом, и этот комплекс встраивается в мембрану на поверхности АПК.

II. Антигензависимая дифференцировка.

Взаимодействие АПК с лимфоцитом инициирует антигензависимую дифференцировку. Она начинается с того, что зрелые лимфоциты превращаются в делящиеся клетки — иммунобласты.Этот процесс называютвторичной бласттрансформацией.

Ход дальнейших событий зависит от природы антигена. Клеточные антигены (вирусы, бактерии, грибы, опухолевые или мутантные клетки, чужие пересаженные ткани и т.д.) вызывают реакции клеточного иммунитета. Чужеродные макромолекулы приводят к реакциям гуморального иммунитета.

Клеточный иммунный ответобеспечивается Т-лимфоцитами. Для этого комплекс на поверхности АПК должен присоединиться к специфическому ТКР и к СD 8-рецептору на поверхности Т-лимфоцита. Это взаимодействие двух клеток активирует превращение лимфоцита в Т-иммунобласт, а затем – вэффекторную клетку – Т-киллер.

Т-киллеры относятся к малым лимфоцитам. В их цитоплазме содержится 30-50 крупных мембранных гранул. Т-киллеры обследуют поверхность клеток в поисках нужного эпитопа, связываются с клеткой-мишенью и выбрасывают из своих гранул белки перфорины. Эти молекулы встраиваются в чужую плазмолемму и формируют в ней каналы. Это нарушает осмотическое равновесие, клетка набухает и гибнет.

Кроме Т-киллеров при антигензависимой дифференцировке образуются также Т-клетки памяти. Они имеют ТКР к тому антигену, который вызвал иммунный ответ. Годами рециркулируя в организме, они дожидаются, когда антиген попадет в организм повторно – тогда они быстро активируются в эффекторные Т-киллеры и обеспечиваютвторичный иммунный ответ.

Антигензависимая дифференцировка В-лимфоцитов происходит в ходе гуморального иммунитета, т.е. при поступлении чужеродных макромолекул – белков, гликопротеидов и т.д. Она проходит с участиемрегуляторных клеток – Т-хелперов и Т-супрессоров.

Для активации В-лимфоцитов необходимы несколько условий:

  1. Контакт с антигеном.

В-лимфоциты, поступающие из красного костного мозга, несут на своей поверхности молекулыIgМ — специфические антиген-распознающие рецепторы. При контакте с антигеном они фагоцитируют антиген и образуют на своей мембране комплекс МНС/эпитоп (как АПК).

  1. Активация Т-хелпера.

При встрече Т-хелпера с АПК он становится активным, т.е. начинает выделять специальные вещества – цитокины.

  1. Рецепторный контакт В-лимфоцита с активированным Т-хелпером.

При этом цитокины действуют на В-лимфоциты и он начинает антигензависимую дифференцировку.

В-лимфоцитпретерпевает вторичную бласттрансформацию, пролиферацию ипревращается в плазматическую клетку.

Плазматическая клетка (плазмоцит) – эффекторная клетка гуморального иммунитета. Главная ее функция – выработка антител. Это неподвижная короткоживущая клетка. Ядро округлое, расположено эксцентрично, гетерохроматин распределен радиальными тяжами («спицы в колесе»). Цитоплазма заполнена грЭПС и потому базофильна, за исключением «светлого дворика» вблизи ядра, где расположен комплекс Гольджи. Секреторных гранул нет, поскольку продуцируемые антитела сразу же выделяются наружу. Каждую секунду клетка производит тысячи молекул антител. Антитела связываются с антигенами и включают разнообразные механизмы их уничтожения (опсонизация, запуск комплемента и т.д.).

Плазмоциты не циркулируют в кровотоке. Они распределяются в тканях периферических лимфоидных органов и рыхлой соединительной ткани, особенно много их в слизистых оболочках и строме экзокринных желез.

Кроме плазматических клеток образуются также долгоживущие В-клетки памяти.

Т-супрессорыугнетают активность клеток иммунной системы: В-лимфоцитов, Т-хелперов и Т-киллеров.

Иммунокомпетентные клеткиможно разделить на:

  1. АПК (дендритные АПК, макрофаги и моноциты, В-лимфоциты)

  2. Эффекторные клетки (Т-киллеры клеточного иммунитета, плазматические клетки гуморального иммунитета)

  3. Регуляторные клетки (Т-хелперы и Т-супрессоры)

  4. Клетки памяти.

Нулевые лимфоциты.

Это популяция лимфоцитов, которые не имеют ни Т-клеточных, ни В-клеточных рецепторов. Большинство этих клеток относят к натуральным киллерам – NK-клеткам. Это большие лимфоциты имеют в цитоплазме гранулы, как у Т-киллеров. Клетками-мишенями для них являются опухолевые клетки, клетки, зараженные вирусами, бактериями или простейшими, а также стареющие и поврежденные клетки. Механизм уничтожения сходный с Т-киллерами, но более активный.NK-клетки не обладают антигенной специфичностью и не приобретают иммунологическую память. Они обеспечивают неспецифический противоинфекционный иммунитет, а также противоопухолевую защиту. Повышение их числа и активности – перспективное направление онкологии.

Иммунитет – общее название комплекса действий организма, направленных на защиту своей внутренней среды и постоянства клеточного состава. Он условно подразделяется на клеточный иммунитет (обеспечиваемый лимфоцитами различных видов) и гуморальный иммунитет, который реализуется с помощью антител.

Обе системы тесно взаимосвязаны и действуют в функциональном содружестве. В каждой их них имеются специфические и неспецифические факторы, формирующие иммунитет.

Неспецифический иммунитет – это совокупность стандартных реакций на любой чужеродный агент, вне зависимости от его природы. Он является врожденным и начинает действовать сразу после внедрения агента.

Специфический иммунитет приобретается в течение жизни. Можно сказать, что он продолжает работу неспецифического иммунитета на более высоком уровне. К конкретным фрагментам чужеродных частиц (антигенам) вырабатываются антитела и созревают клоны клеток памяти, «помнящие» только данный конкретный антиген. Они будут участвовать в его уничтожении при следующем внедрении.

Клеточный иммунитет Неспецифический клеточный иммунитет

Данный вид иммунитета обусловлен тем, что многие клетки обладают врожденной способностью к фагоцитозу.

Фагоцитоз – акт захвата, поглощения и переваривания чужеродных агентов. К ним относятся бактерии и вирусы, собственные погибшие, неполноценные или ставшие чужеродными клетки. Фагоцитозу подвергаются и многие искусственно введенные в организм вещества (например, краска для татуировки).

Клетки, обладающие фагоцитарной активностью (фагоциты):

  • Гранулоциты.
  • Моноциты.
  • Тромбоциты.
  • Лимфоциты.

При фагоцитозе микробная клетка или другой чужеродный агент постепенно обволакивается фагоцитом. После этого с помощью протеолитических ферментов, находящихся в специальных структурах фагоцита (лизосомах) происходит разрушение чуждой структуры. Некоторые ее фрагменты фиксируются на поверхности фагоцита для начала формирования специфического звена иммунитета.

Специфический клеточный иммунитет эффекторные клетки и клетки памяти в гуморальном и клеточном иммунитете

клеточный иммунитет

Данное звено представлено Т-лимфоцитами. Они являются потомками стволовых клеток, которые мигрируют в вилочковую железу (латинское название органа thymus). В тимусе лимфоциты дозревают и получают иммунологическое «образование».

После выхода в кровь их большая часть образует лимфоциты крови, другая часть оседает в лимфоидной ткани (лимфоузлы и селезенка).

style=»line-height: 1.5em;»>Имеются три разновидности Т-лимфоцитов:

  • Т-киллеры способны самостоятельно распознавать носителя антигена и уничтожать его.
  • Т-хелперы стимулируют размножение эффекторных клеток (осуществляющих иммунитет) при появлении антигена в организме.
  • Т-супрессоры являются «наблююдателями» за активностью эффекторов.

Гуморальный иммунитет

Гуморальный иммунитет

Данное звено иммунитета обеспечивают находящиеся в крови белковые системы (латинское humor – жидкость, влага).

Неспецифический гуморальный иммунитет

Неизбирательные защитные свойства имеют следующие системы организма:

  • Лизоцим. Белок, подавляющий развитие микроорганизмов и вызывающий их разрушение. Содержится в слюне, носовой и кишечной слизи, слезной жидкости. Входит в содержимое лизосом макрофагов.
  • Интерферон, лизины, плакины. Синтезируются всеми клетками организма. Обладают противовирусной и противоопухолевой активностью.
  • С – реактивный белок. Также входит в состав плазмы крови, обладает бактериостатическим (подавляющим размножение и рост микроорганизмов) действием.
  • Система комплемента. Система из нескольких разновидностей белков (общее количество примерно 20). Способны оседать на мембранах микроорганизмов и формировать структуру, вызывающую разрушение этой мембраны.
  • Система пропердина. В содружестве с системой комплемента способна атаковать мембрану бактерий.

style=»line-height: 1.5em;»>Специфический гуморальный иммунитет

Данный сегмент иммунитета представлен антителами, или иммуноглобулинами. Антитела – специфические белковые образования, которые обладают способностью фиксироваться на определенной структуре бактерии или вируса. После фиксации антитела привлекают систему комплемента плазмы крови, что вызывает разрушение (лизис) чужеродной структуры.

Антитела синтезируются В-лимфоцитами. В-лимфоциты «специализируются» в лимфоидной ткани (лимфоузлах кишечника, миндалин и других органов).

Они распознают антиген и начинают вырабатывать антитела, которые имеют химическое родство к строго определенному его участку. Это обусловлено иммунологической памятью лимфоцитов, сохранившейся после первой встречи с антигеном.

Разновидности иммуноглобулинов:

  1. Иммуноглобулины типа А (IgA) встречаются во всех биологических жидкостях (молоко, слюна, моча и др.).
  2. IgM являются крупными комплексами, способными связывать несколько микробных агентов. Появляются при остром инфекционном процессе.
  3. IgG сопровождают появление IgM. Являются признаками хронизации инфекционного процесса.
  4. IgE отвечают за защиту проникновения токсинов через кожу. 

Приблизительное время, необходимое В-лимфоцитам на выработку достаточного количества антител, составляет 2 недели.

Иммунная система является превосходно отрегулированным механизмом, данным человеку природой для защиты от внешней и внутренней агрессии.

Сегодня 30. 05. 2018

Защита организма от проникновения разного рода патогенных агентов формируется, в основном, двумя средствами. В качестве них выступают иммунитет клеточный и гуморальный. Далее рассмотрим их подробнее.

Т-лимфоциты

Они обеспечивают клеточный иммунитет. Т-лимфоциты формируются из стволовых элементов, мигрирующих из костного (красного) мозга. Проникая в кровь, эти клетки создают до 80% ее лимфоцитов. Они также оседают в органах периферии. К ним, в первую очередь, относят селезенку и лимфатические узлы. Здесь Т-лимфоциты образуют тимус-зависимые зоны. Они становятся активными областями пролиферации. В них Т-лимфоциты размножаются вне тимуса. Дальнейшая дифференциация осуществляется в трех направлениях.

Т-киллераш

Эти клетки составляют первую группу дочерних элементов Т-лимфоцитов. Они способны вступать в реакцию и уничтожать инородные белки-антигены. В качестве них могут выступать собственные мутанты либо возбудители патологий. «Клетки-убийцы» отличаются способностью без дополнительной иммунизации, собственными силами, без подключения защитного плазменного комплемента и антител выполнять лизис – уничтожение посредством растворения клеточных мембран – «мишеней». Из этого следует, что Т-киллеры представляют собой отдельную ветвь дифференциации стволовых элементов. Они предназначены формировать первичный противоопухолевый и противовирусный барьер.

Т-супрессоры и Т-хелперы

Эти две популяции осуществляют клеточную защиту посредством регуляции степени функционирования Т-лимфоцитов в структуре гуморального иммунитета. «Помощники» (хелперы) при появлении антигенов в организме, способствуют активному размножению эффекторных элементов – исполнителей. Т-хелперы разделяются на два подтипа. Первые выделяют специфические 1Л2 интерлейкины (гормоноподобные молекулы), в-интерферон. Вторые Т-хелперы выделяют ИЛ4-1Л5. Они взаимодействуют с Т-клетками преимущественно гуморального иммунитета. Супрессоры обладают способностью к регулированию активности Т- и В-лимфоцитов относительно антигенов.

Гуморальный иммунитет

Он имеет свои особенности. Обеспечивают гуморальный иммунитет лимфоциты, дифференцирующиеся не в стволовых элементах мозга, а в прочих областях. В частности, к ним относят толстую кишку, глоточные миндалины, лимфатические узлы и прочие. Структуры, формирующие гуморальный иммунитет, называются В-лимфоцитами. Они составляют до 15% общего объема лейкоцитов.

Активность защиты

Механизм гуморального иммунитета состоит в следующем: при первой встрече с антигеном Т-лимфоциты, обладающие чувствительностью к нему, начинают размножаться. Некоторые дочерние элементы дифференцируют в структуры защитной памяти. В области лимфоузлов £-зон переходят в клетки плазмы, после чего получают способность формировать гуморальные антитела. Этим процессам активно способствуют Т-хелперы.

Антитела

Они включены в гуморальный иммунитет и представлены в виде больших протеиновых молекул. Антитела обладают специфическим родством к тем или другим антигенам (в соответствии с химической структурой). Называются они иммуноглобулинами. Каждая их молекула включает в себя по две цепи – тяжелые и легкие. Они связаны друг с другом дисульфидными связями и способны активизировать мембраны антигенов, присоединяя плазменный комплемент. Это гуморальное звено иммунитета имеет два пути запуска. Первый – классический – от иммуноглобулинов. Второй путь активизации – альтернативный – от лекарств и ядовитых веществ либо эндотоксинов.

Классы антител

Всего их пять: Е, А, С, М, D. Гуморальные факторы иммунитета различаются по своим функциональным способностям. К примеру, иммуноглобулин М, как правило, включается в ответ на антиген первым. Он активизирует плазменный комплемент, способствуя поглощению «чужака» макрофагами либо запускает лизис. Иммуноглобулин А находится в зонах наиболее вероятного появления антигенов. Это такие области, как материнское молоко, аденоиды, потовые, слюнные и слезные железы, лимфоузлы системы пищеварения и прочие. Этот иммуноглобулин формирует прочный барьер, запуская фагоцитоз антигенов. lg D участвует в размножении (пролиферации) лимфоцитов на фоне инфекционных поражений. Т-клетки распознают антигены с помощью гаммаглобулина, включенного в мембрану. Процесс размножения активированных Т- и В-лимфоцитов проходит достаточно быстро. Также интенсивно они запускают гуморальный иммунитет и массово гибнут. При этом некоторые активированные лимфоциты трансформируются в В- и Т-элементы памяти, имеющие продолжительный срок жизни. При вторичной атаке инфекцией они распознают структуру антигена и быстро превращаются в активные (эффекторные) клетки. Они стимулируют плазменные элементы лимфоузлов на формирование соответствующих антител. При повторных контактах с некоторыми антигенами могут иногда возникать реакции, сопровождающиеся усилением капиллярной проницаемости и кровообращения, бронхоспазмом и зудом. В этом случае говорят об аллергических реакциях.

Классификация защиты

Иммунитет может быть специфическим и неспецифическим. В свою очередь, они подразделяются на приобретенный (формирующийся вследствие перенесенных патологий) и врожденный (передающийся от матери). Гуморальный неспецифический иммунитет обуславливается присутствием в крови «естественных» антител. Они часто образуются в процессе контакта с кишечной флорой. Существует девять соединений, формирующих защитный комплемент. Некоторые из этих веществ могут нейтрализовать вирусы, другие – подавлять жизнедеятельность микроорганизмов, третьи – уничтожать вирусы и подавлять размножение своих клеток в опухолях и так далее. Защита также обуславливается активностью специальных элементов – нейтрофилов и макрофагов. Они способны уничтожать (переваривать) чужеродные структуры.

Искусственная защита

Такая иммунизация организма может осуществляться в виде вакцинации. В этом случае вводится ослабленный возбудитель патологии. Он активирует иммунитет (клеточный и гуморальный) для формирования соответствующих антител. Также осуществляется пассивный вызов реакции. В этом случае делаются прививки от конкретных болезней. Сыворотки вводятся, например, от бешенства или после укуса ядовитого животного.

Защитные силы новорожденного

По свидетельствам Бобрицкой, у грудного ребенка насчитывается порядка 20-ти тысяч всех лейкоцитарных форм на 1 мм3 крови. В течение первых дней жизни человека их число увеличивается, достигая порой 30 тысяч. Это обуславливается рассасыванием продуктов распада происходящих при рождении кровоизлияний в ткани. Спустя 7-12 первых суток жизни число лейкоцитов уменьшается до 10-12 тысяч/1 мм3. Такой объем сохраняется на протяжении первого года от рождения. Впоследствии отмечается дальнейшее уменьшение количества лейкоцитов. К 13-15 годам их число устанавливается на взрослом уровне (около 4-8 тысяч). До семи лет большую часть лейкоцитов составляют лимфоциты. Соотношение выравнивается к 5-6 годам. У детей 6-7 лет обнаруживается большое число незрелых нейтрофилов. Это и обуславливает сравнительно низкую защитную способность детского организма по отношению к инфекционным патологиям. Соотношение разных форм лейкоцитов в крови называют лейкоцитарной формулой. С возрастом она существенно изменяется. Увеличивается объем нейтрофилов, а процент моно- и лимфоцитов снижается. К 16-17 годам лейкоцитарная формула имеет состав как у взрослого.

Инвазия организма

Ее следствием всегда является воспалительный процесс. Острое его течение, как правило, обусловлено реакциями антиген-антитело. В ходе них спустя несколько часов после повреждения активируется комплемент плазмы, достигая максимума через сутки и угасая через 42-48 ч. Воспаление хронического типа обусловлено влиянием на Т-лимфоцитарную систему антител. Оно обычно проявляется спустя 1-2 дня, достигая пика чрез 2-3 суток. На участке воспаления повышается температура. Это происходит вследствие расширения сосудов. Также появляется припухлость. На фоне острого течения опухоль обуславливается выходом фагоцитов и белков в межклеточное пространство, при хроническом – присоединяется инфильтрация макрофагов и лимфоцитов. Также характерным признаком воспаления считается боль. Она связана с увеличением давления в тканях.

В заключение

Существует четыре основные категории иммунных болезней. К ним относят: первичную и вторичную недостаточность, злокачественные образования, дисфункцию, инфекционные поражения. К последним, к примеру, относят достаточно известный вирус герпеса. Эта инфекция с угрожающей скоростью распространилась по миру. Смертельно опасным является и ВИЧ. В его основе лежит поражение Т-хелперной цепи лимфоцитарной системы. Это приводит к увеличению объема супрессоров и нарушению соотношения этих элементов. Патологии иммунной системы достаточно опасны для организма. Зачастую они приводят к смерти, поскольку организм становится фактически незащищен.

Существуют две ветви приобретенного иммунитета с разным составом участников и различным предназначением, но имеющие одну общую цель — устранение антигена. Как мы увидим в дальнейшем, эти две ветви взаимодействуют друг с другом, чтобы достичь конечной цели — устранения антигена.

Из этих двух направлений приобретенного иммунного ответа одно определяется участием в основном В-клеток и циркулирующих антител, в форме так называемого гуморального иммунитета (термин «гуморальный» ранее использовали для определения жидких сред организма). Другое направление определяется участием Т-клеток, которые, как мы указывали ранее, не синтезируют антител, но синтезируют и высвобождают различные цитокины, действующие на другие клетки. В связи с этим данный вид приобретенного иммунного ответа называется клеточным или клеточно-опосредованным иммунитетом.

Гуморальный иммунитет

Гуморальный иммунитет определяется участием сывороточных антител, которые являются белками, секретируемыми В-клеточным звеном иммунной системы. Первоначально после связывания антигенов со специфическими молекулами мембранного иммуноглобулина (Ig) (В-клеточные рецепторы; В cell receptors — BCR) В-клетки активируются для секреции антител, которые экспрессируются этими клетками. По имеющимся оценкам, каждая В-клетка экспрессирует примерно 105 BCR совершенно одинаковой специфичности.

После связывания антигена В-клетка получает сигналы на производство секретируемой формы того иммуноглобулина, который ранее был представлен в мембранной форме. Процесс инициации полномасштабной реакции с участием антител направлен на удаление антигена из организма. Антитела представляют собой гетерогенную смесь сывороточных глобулинов, которые обладают способностью самостоятельно связываться со специфичными антигенами. Все сывороточные глобулины со свойствами антител относят к иммуноглобулинам.

Все молекулы иммуноглобулинов имеют общие структурные свойства, которые позволяют им: 1) распознавать и специфически связываться с уникальными элементами структуры антигена (т.е. эпитопами); 2) выполнять общую биологическую функцию после соединения с антигеном. В основном, каждая молекула иммуноглобулина состоит из двух идентичных легких (L) и двух тяжелых (Н) цепей, связанных дисульфидными мостиками. Получающаяся в результате структура показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Типичная молекула антитела, состоящая из двух тяжелых (Н) и двух легких (L) цепей. Выделены антигенсвязывающие участки Часть молекулы, которая связывается с антигеном, является зоной, состоящей из терминальных участков аминокислотных последовательностей как на L-, так и на Н-цепях. Таким образом, каждая молекула иммуноглобулина является симметричной и способна связываться с двумя идентичными эпитопами, имеющимися на одной молекуле антигена или на разных молекулах.

Кроме различий между участками, связывающими антиген, у разных молекул иммуноглобулина имеются и другие различия, наиболее важные из которых касаются Н-цепей. Существует пять основных классов Н-цепей (называемых у, μ, α, ε  и δ).

На основании различий в Н-цепях молекулы иммуноглобулина были разделены на пять основных классов: IgG, IgM, IgA, IgE и IgD, каждый из которых характеризуется уникальными биологическими свойствами. Например, IgG является единственным классом иммуноглобулинов, пересекающим плацентарный барьер и передающим материнский иммунитет плоду, в то время как IgA — основной иммуноглобулин, обнаруживаемый в таких секретах желез, как слеза или слюна.

Важно отметить, что антитела всех пяти классов могут обладать совершенно одинаковой специфичностью по отношению к антигену (антигенсвязывающие участки), сохраняя в то же время различные функциональные (биологические эффекторные) свойства.

Связь между антигеном и антителом нековалентная, она зависит от множества относительно слабых сил, таких как водородные связи, вандерваальсовы силы и гидрофобные взаимодействия. Поскольку эти силы слабы, для успешного связывания антигена с антителом требуется очень близкий контакт на ограниченном участке, наподобие контакта ключа и замка.

Другим важным элементом гуморального иммунитета является система комплемента. Реакция между антигеном и антителом активирует комплемент, который составляют ряд сывороточных ферментов, что приводит или к лизису мишени, или усиливает фагоцитоз (поглощение антигена) клетками-фагоцитами. Активация комплемента также приводит к привлечению полиморфно-ядерных (ПМЯ) клеток, обладающих высокой способностью к фагоцитозу и являющихся частью врожденной иммунной системы. Эти события обеспечивают максимально эффективный ответ гуморальной ветви иммунитета на вторжение чужеродных агентов.

Клеточно-опосредованный иммунитет

Антигенспецифичная ветвь клеточно-опосредованного иммунитета задействует Т-лимфоциты (рис. 1.3). В отличие от В-клеток, вырабатывающих растворимые антитела, которые циркулируют для связывания соответствующих специфичных антигенов, каждая Т-клетка, несущая множество идентичных антигенных рецепторов, называемых TCR (около 105 на клетку), сама направляется непосредственно к месту, где на АПК экспрессируется антиген, и взаимодействует с ней в близком (непосредственно межклеточном) контакте.

Рис. 1.3. Рецепторы для антигена, экспрессируемые как трасмембранные молекулы на В- и Т-лимфоцитах Существует несколько различающихся по фенотипу субпопуляций Т-клеток, каждая из которых может обладать одинаковой специфичностью по отношению к антигенной детерминанте (эпитопу), но при этом выполнять различные функции. В данном случае можно провести аналогию с разными классами молекул иммуноглобулинов, которые обладают одинаковой специфичностью, но различными биологическими функциями. Имеются две субпопуляции Т-клеток: Т-клетки-хелперы (Тн-клетки), которые экспрессируют молекулы CD4, и цитотоксические Т-клетки (Тс-клетки), которые экспрессируют молекулы CD8 на своей поверхности.

Разным субпопуляциям Тн-клеток приписывают различные функции.

  • Взаимодействие с В-клетками для увеличения продукции антител. Такие Т-клетки действуют путем высвобождения цитокинов, которые обеспечивают подачу различных активирующих сигналов В-клеткам. Как указывалось ранее, цитокины являются растворимыми веществами или медиаторами, высвобождаемыми клетками; такие медиаторы, высвобождаемые лимфоцитами, называются лимфокинами. Группе цитокинов с низкой молекулярной массой дали название хемокины. Они, как указывается далее, участвуют в воспалительной реакции.
  • Участие в реакциях воспаления. После активации определенная субпопуляция Т-клеток высвобождает цитокины, индуцируя миграцию и активацию моноцитов и макрофагов, что приводит к возникновению так называемых воспалительных реакций гиперчувствительности замедленного типа. Эту субпопуляцию Т-клеток, участвующих в реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), иногда называют Тгзт или просто Тн.
  • Цитотоксические эффекты. Т-клетки особой субпопуляции становятся цитотоксическими клетками-киллерами, которые при контакте со своей мишенью способны нанести удар, ведущий к гибели клетки-мишени. Эти Т-клетки называют цитотоксическими Т-клетками (Тс). В отличие от Тн-клеток они экспрессируют молекулы CD8 на своих мембранах и поэтому называются СD8+-клетками.
  • Регуляторные эффекты. Хелперные Т-клетки могут быть разделены на две различные функциональные подгруппы в соответствии с цитокинами, которые они высвобождают. Как вы узнаете из следующих глав, эти субпопуляции (Тн1 и Тн2) обладают различными регуляторными свойствами, которые передаются посредством высвобождаемых ими цитокинов. Более того, Тн1 -клетки могут негативно перекрестно влиять на Тн2-клетки, и наоборот. У другой популяции регуляторных или Т-клеток-супрессоров отмечается коэкспрессия CD4 и CD25 (CD25 является α-цепью рецептора интелейкина-2. Регуляторная активность этих СD4+/СD25+-клеток и их роль в активном подавлении аутоиммунитета обсуждается в гл. 12.
  • Эффекты цитокинов. Т-клетки и другие клетки иммунной системы (например, макрофаги) оказывают различное воздействие на многие клетки, лимфоидные и нелимфоидные, посредством разных цитокинов, которые они высвобождают. Таким образом, прямо или косвенно Т-клетки связываются и взаимодействуют с множеством типов клеток.

В результате многолетних иммунологических исследований было установлено, что клетки, активированные антигеном, проявляют целый ряд эффекторных способностей. Однако только за последние несколько десятилетий иммунологи стали осознавать всю сложность событий, которые происходят при активации клеток антигеном и при их взаимодействии с другими клетками. Мы теперь знаем, что простой контакт Т-клеточного рецептора с антигеном недостаточен для активации клетки.

В действительности для активации антигенспецифичной Т-клетки должны быть даны по крайней мере два сигнала. Первый сигнал обеспечивается связыванием Т-клеточного рецептора с антигеном, который должен быть соответствующим образом презентирован АПК. Второй сигнал определяется участием костимуляторов, среди которых имеются определенные цитокины, такие как IL-1, IL-4, IL-6, и поверхностные молекулы, экспрессированные на АПК, такие как CD40 и CD86.

В последнее время под термином «костимулятор» стали подразумевать и другие стимулы, например продукты жизнедеятельности микроорганизмов (инфекционные, чужеродные) и поврежденная ткань («гипотеза опасности» П. Матзингера (P. Matzinger)), которые будут усиливать первый сигнал, если он относительно слаб. Как только Т-клетки получают достаточно четкий сигнал для активации, происходит ряд событий, и активированная клетка синтезирует и высвобождает цитокины. В свою очередь эти цитокины контактируют с определенными рецепторами на различных клетках и воздействуют на эти клетки.

Хотя обе, гуморальная и клеточная, ветви иммунного ответа рассматриваются как самостоятельные и отличные друг от друга компоненты, важно понимать, что реакция на любой специфический патоген может предусматривать сложное взаимодействие между ними, а также участие элементов врожденного иммунитета. Все это нацелено на обеспечение достижения максимально возможного выживания организма за счет удаления антигена и, как мы увидим далее, защиты организма от аутоиммунного ответа на собственные структуры.

Проявление разнообразия в иммунном ответе

Последние достижения в иммунологических исследованиях обусловлены союзом молекулярной биологии и иммунологии. Благодаря тому что клеточная иммунология смогла выявить на клеточном уровне суть многочисленных и различных по спектру реакций, а также природу процессов, позволяющих достичь уникальной специфичности, появилось множество соображений относительно реальных генетических механизмов, которые позволяют всем этим специфичностям стать частью репертуара у каждого представителя данного вида.

Вкратце эти соображения таковы:

  • По различным подсчетам число специфичных антигенов, к которым может возникать иммунный ответ, способно достигать 106—107.
  • Если каждый специфичный ответ, как антительный, так и Т-клеточный, определяется одним геном, означает ли это, что каждому индивидууму потребуется более 107 генов (один на каждое специфичное антитело)? Каким образом этот массив ДНК передается неповрежденным от индивида к индивиду?

На этот вопрос позволили ответить новаторские изыскания, проведенные С.Тонегавой (S.Tonegawa) (лауреат Нобелевской премии) и Ф.Ледером (Ph.Leder), в которых были использованы методы молекулярной биологии. Эти исследователи описали уникальный генетический механизм, с помощью которого иммунологические рецепторы, экспрессированные на В-клетках и отличающиеся огромным разнообразием, могут создаваться на базе относительно небольшого количества ДНК, предназначенного для этой цели.

Природа создала технологию генных рекомбинаций, при которой белок может кодироваться молекулой ДНК, составленной из набора рекомбинируемых (переставляемых) мини-генов, которые и составляют полный ген. На основе небольшого набора таких мини-генов, способных свободно комбинироваться для создания целого гена, можно получить огромный репертуар специфичностей, используя ограниченное число генных фрагментов.

Первоначально этот механизм был призван объяснить существование огромного разнообразия антител, которые не только секретируются В-клетками, но также фактически составляют антиген-или эпитопспецифичные рецепторы В-клеток. Впоследствии было установлено, что подобные механизмы отвечают и за разнообразие антигенспецифичных Т-клеточных рецепторов (TCR).

Достаточно сказать, что существование различных методов молекулярной биологии, позволяющих не только исследовать гены, но и произвольно перемещать их из одной клетки в другую, обеспечивает быстрый дальнейший прогресс в иммунологии.

Р.Койко, Д.Саншайн, Э.Бенджамини

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *