Иммунология и иммунитет

Иммунология

Иммунология — это междисциплинарная медико-биологическая наука, изучающая строение, эволюцию и функционирование иммунной системы различных организмов (человека, животных, растений), механизмы и способы защитных реакций, направленных на сохранение их структурной и фунциональной целостности и биологической индивидуальности.

Иммунная система

Иммунная система – это система органов и клеток, которые осуществляют защиту организма от генетически чужеродных агентов (антигенов), в том числе от микробных клеток и их продуктов, а также от собственных мутировавших клеток своего же организма. Иммунная система "воюет" против белков, не имеющими химической метки, обозначающей принадлежность к данному организму. В случаях сбоев иммунная система может "воевать" и против собственных белков организма (аутоиммунная реакция). 

Иммунная система входит в состав общей нейроиммуноэндокринной системы регуляции организма. Она тесно взаимодействует как с нервной, так и с эндокринной системой.

Взаимодействие нервной и иммунной ситемы описано нами в разделе "Биорегуляция": Перейти

Иммунная система состоит из лимфоидной ткани. Основные клетки этой ткани называются лимфоцитами. Общая масса лимфоидной ткани в организме взрослого человека – 1,5 – 2 кг, а количество лимфоцитов – 10¹³. Иммунная система включает в себя лимфоидные органы, которые имеют определенную внутреннюю структуру, и свободные клетки, которые циркулируют в крови и лимфе, а также находятся в различных тканях.

Иммунные органы делят на центральные и периферические.

Центральные органы иммунной системы

1. Красный костный мозг. Он является органом кроветворения и находится в губчатой костной ткани в плоских костях и окончаниях (эпифизах) трубчатых костей. В красном костном мозге образуются предшественники Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов. В-лимфоциты созревают там же, а предшественники Т-лимфоцитов перемещаются для созревания в тимус.  У птиц В-лимфоциты созревают. в особом органе - сумке Фабрициуса .

2. Тимус (вилочковая, она же зобная, железа). В тимусе из клеток-предшественников, порождённых красным костным мозгом, формируются Т-лимфоциты. В корковом слое тимуса из лимфоцитов-предшественников происходит образование малых лимфоцитов (тимоцитов), которые активно размножа­ются. Кортикальные лимфоциты являются всё ещё незрелыми клетками. Под влиянием гормонов тимуса и факторов микроокружения они дифференцируются и превращаются в зрелые Т-лимфоциты, мигрируя в моз­говой слой тимуса, а затем в кровь. В норме тимус  достигает максимального развития к 17 годам, затем уменьшается в размерах и после 65 лет уже практически не работает за ненадобностью, т.к. за это время он подготовил достаточное количество обученных Т-лимфоцитов.

3. У птиц центральный иммунный орган – сумка (бурса) Фабрициуса. Там размножаются и созревают В-лимфоциты. У млекопитающих такого органа нет, у них В-лимфоциты созревают в красном костном мозге.

В центральных органах происходит образование, созревание и "обучение" лимфоцитов, которые после этого (после приобретения иммунной компетентности) поступают в циркуляцию (в кровь и лимфу) и оттуда заселяют периферические органы иммунной системы.

Периферические органы иммунной системы

В перифе­рических лимфоидных органах происходят пролиферация (размножение) и диф­ференцировка лимфоцитов под влиянием антигенов, поступивших в организм.

В лимфатических узлах, селезенке, миндалинах, групповых лимфатических фолликулах имеются две зоны. Одна из них назы­вается тимусзависимой, поскольку там поселяются Т-лимфо­циты, другая - В-зависимой, в которой располагаются В-лимфоциты. В этих зонах происходят антигензависимая пролиферация и дифференцировка данных клеток и их кооперация (взаимодействие).

• селезёнка,
• лимфатические узлы,
• небные миндалины,
• аденоиды,
• аппендикс,
• пейеровы бляшки кишечника,
• групповые лимфатические фолликулы мочеполового, дыхательного трактов и др. органов,
• кровь,
•  лимфа.

Лимфоциты в этих органах под влиянием антигенов непосредственно осуществляют все реакции клеточного и гуморального иммунитета, т.е. приобретение специфицеской чувствительности к антигену Т-лимфоцитов (их сенсибилизацию) и образование антител активированными В-лимфоцитами. Такие активированные и обученные клетки называются иммунокомпетентными или иммуноцитами.

Факторы иммунитета

Иммунитет - это набор разнородных факторов организма, обеспечивающих его невосприимчивость к продуктам чужого генотипа и защиту от них.  © 2023 Сазонов В.Ф. © 2023 kineziolog.su

1. Неспецифические факторы (механизмы) резистентности (устойчивости) - неспецифический пассивный иммунитет

Неспецифические факторы защиты – более древние по сравнению со специфическими, они передаются по наследству. Образуют как бы "первую линию обороны" и определяют первичную невосприимчивость к инфекционным заболеваниям. Если неспецифических механизмов оказывается недостаточно для защиты против возбудителя заболевания, то запускаются специфические иммунные реакции, направленные именно против данного конкретного возбудителя. В целом, неспецифические и специфические факторы составляют общую систему, которая обеспечивает "многослойную" защиту организма от антигенов.

1) Механические преграды за счёт эпителиальных покровов: кожи, слизистых оболочек. Защита достигается слущиванием эпидермиса кожи, кислой реакцией пота, содержанием на слизистых оболочках кишечника, дыхательных и мочеполовых путей липкой слизи, а также лизоцима – фермента, который разрушает клеточную стенку бактерий и вызывает их гибель.

2) физико-химические: ферменты желудочно-кишечного тракта, расщепляющие белки, рН среды, неблагоприятная для микробов и белков;

3) иммунобиологические:

- клеточные: фагоцитоз с помощью клеток-пожирателей (фагоцитов). Фагоцитоз – это захват и переваривание различных частиц, в том числе микробов, специальными клетками крови и некоторых других тканей, которые называются фагоцитами. К фагоцитам относятся гранулярные лейкоциты (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы), микроглия мозга и макрофаги (активированные моноциты крови и тканевые макрофаги). Завершенный фагоцитоз заканчивается полным перевариванием микроба. При незавершенном фагоцитозе микробы поглощаются фагоцитами, но не перевариваются, и могут даже размножаться внутри фагоцита.

- гуморальные за счёт защитных веществ крови: нормальные антитела, комплемент, интерферон, лизины, фибронектин, пропердин и др. Нормальные антитела – это антитела, которые в норме постоянно имеются в крови, а не вырабатываются специально в ответ на внедрение антигена. Они могут взаимодействовать с разными микробами. Такие антитела присутствуют в крови людей, даже не болевших и не подвергавшихся иммунизации. Комплемент- это система специальных белков крови, которые способны связываться с комплексом антиген-антитело и разрушать антиген (микробную клетку). Разрушение микробной клетки – лизис. Если в организме отсутствуют микробы-антигены, то комплемент находится в неактивном (разрозненном) состоянии. Интерфероны – это белки крови, которые обладают противовирусным, противоопухолевым и иммуномодулирующим действием. Но их действие не связано с непосредственным воздействием на вирусы и клетки. Они действуют внутри собственных клеток, мешая им размножаться, и за счёт этого заодно мешают размножаться также и вирусам, находящимся в этих клетках.

Естественные киллеры (NK-клетки) – это клетки-убийцы, которые разрушают (убивают) опухолевые клетки и клетки, зараженные вирусами, участвуют в отторжении пересаженных органов и тканей, не обладают специфичностью.. Это особая популяция лимфоцитоподобных клеток – большие гранулосодержащие лимфоциты. Их антигены (маркёры) отличаются от таковых у Т- и В-лимфоцитов. 

Нулевые клетки (не имеют антигенов Т- и В-клеток) – незрелые формы лимфоцитов, обладающие цитотоксичностью, т.е. способностью убивать клетки-мишени.

2. Специфические факторы - специфический адаптивный приобретённый активный иммунитет

Иммунный ответ - это специфическая реакция иммунной системы организма на молекулы, несущие признаки чужеродной генетической информации (антигены), направленная на их связывание и уничтожение.

Важно иметь в виду то, что иммунная система может давать иммунный ответ только на белки и сложные полисахариды. Именно эти вещества могут провоцировать иммунный ответ и в этом случае они называются антигенами, п.е. "порождающими противодействие". На чужеродную ДНК или РНК иммунная система реагировать не может, любая ДНК или РНК для неё такая же, как и своя, разницы нет.

К иммунокомпетентным клеткам, формирующим иммунный ответ, относятся 3 вида клеток: макрофаги, Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Активный приобретённый иммунитет (ммунный ответ) обеспечивается совместной (кооперативной) деятельностью клеток всех трёх типов:

1. Макрофаги (дендритные клетки).
2. Т-лимфоциты.
3. В-лимфоциты (произносится: бэ-лимфоциты).

Все эти клетки образуются в красном костном мозге из общей стволовой клетки, которая даёт начало предшественнику моноцита (будущего макрофага) и лимфоидной стволовой клетке. Предшественник макрофага затем превращается в моноцит-макрофаг, а лимфоидная стволовая клетка даёт начало двум разным предшественникам: для последующих Т-лимфоцитов и последующих В-лимфоцитов. Предшественники Т-лимфоцитов перебираются (мигрируют) в тимус, где они созревают, и из них там образуются все разновидности Т-лимфоцитов. Созревание В-лимфоцитов происходит в красном костном мозге, где они становятся костномозговыми В-лимфоцитами. Под влиянием антигена они активируются и превращаются в плазматические клетки, которые уже в этой форме размножаются и активно синтезируют специфические антитела против активировавших их антигенов. Такие В-лимфоциты называются "антителообразующими клетками" (АОК).

По внешнему виду и внутреннему строению Т- и В-лимфоциты разных модификаций практически не различаются. Но на поверхности Т- и В-лимфоцитов находятся различные мембранные молекулярные рецепторы (белковые структуры), которые являются собственными антигенами этих лимфоцитов и по которым учёные могут отличать различные разновидности лимфоцитов друг от друга. По этим лимфоцитарным антигенам можно распознать различные разновидности лимфоцитов, поэтому их называют маркерами или СД-антигенами (международное название).

По функциям и СД-антигенам лимфоциты разделяют на ряд разновидностей, или субпопуляций.

Субпопуляции Т-лимфоцитов

1. Т-хелперы (СД4) – распознают антиген, затем стимулируют образование плазматических клеток и выработку ими антител, активируют макрофаги (участвуют в гуморальном иммунном ответе).
2. Т-киллеры или цитотоксические Т-лимфоциты - ЦТЛ (СД8 и СД3) – распознают антигены и уничтожают клетки - мишени, несущие антигены, опухолевые клетки, клетки, пораженные вирусами, без участия антител и комплемента при помощи выделяемых ими ферментов-токсинов(лимфотоксинов) (участвуют в клеточном иммунном ответе).
3. Т-супрессоры (СД8) – снижают активность иммунокомпетентных клеток, тем самым, регулируя интенсивность иммунного ответа, участвуют в формировании иммунологической толерантности.
4. Т-индукторы (СД4) – распознают антиген и увеличивают активность иммунокомпетентных клеток (хелперов, супрессоров, киллеров, макрофагов), регулируя интенсивность иммунного ответа.
5. Т-эффекторы ГЗТ (гиперчувствительности замедленного типа) (СД8) – участвуют в аллергических реакциях замедленного (клеточного) типа, в отличие от ЦТЛ не обладают прямой цитотоксичностью, а разрушают клетки-мишени опосредованно (через другие клетки).
6. Т-клетки памяти – долго сохраняют "память" об антигене, при повторном попадании в организм этого антигена способствуют более быстрому и сильному иммунному ответу.

Гуморальный компонент иммунного отвта обеспечивают белки суперсемейства иммуноглобулинов, которое включает в себя три семейства белков:

1. Антитела (иммуноглобулины).
2. Рецепторы Т-лимфоцитов.
3. Белки главного комплекса гистосовместимости - МНС 1-го и 2-го классов (Major Histocompatibility Complex).

Все эти белки имеют доменное строение, состоят из гомологичных иммуноподобных доменов и выполняют сходные функции: взаимодействуют с чужеродными структурами, либо растворенными в крови, лимфе или межклеточной жидкости (антитела), либо находящимися на поверхности клеток (собственных или чужеродных).

Антитела (белки иммуноглобулины)

Антитела - специфические белки-иммуноглобулины, вырабатываемые В-лимфоцитами в ответ на попадание в организм чужеродной структуры, называемой антигеном.

Рис. 1. Схематическое строение пяти видов иммуноглобулинов (антител): IgG, IgM, IgD, IgA, IgE.

Удачный доступный для понимания схематический рисунок строения антитела (IgG) представлен ниже.

Рис. 2. Схематическое строение иммуноглобулина G (IgG). Обработка пепсином приводит к расщеплению в участке молекулы на С-концевой стороне, за дисульфидной связью, соединяющей две тяжелые цепи вариабельного участка IgG. В результате образуются один сдвоенный F(аb')-фрагмент [F(аb')2] и один Fc-фрагмент. Расщепление IgG папаином происходит в N-концевом участке, непосредственно перед дисульфидной связью, в результате образуются два одинаковых Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент/
Источник изображения: http://www.supotnitskiy.ru/stat/stat132.htm

Подробнее про антитела: смотреть

shemaguporalnogoimmuniteta.webp

Рис. 3. Схема гуморального иммунного ответа. Источник изображения: https://foxford.ru/wiki/biologiya/mehanizm-immuniteta

Видео: Иммунная система 1Перейти 2Перейти

Видео: Антитела (иммуноглобулины) 1Перейти

Видео: Т-лимфоциты В-лимфоциты ГлавныйКомплексГистосовместимости Иммунный ответ

Видео: Комплемент 

Видео: Реакции гиперчувствительности Гиперчувствительность1 Гиперчувствительность2 Гиперчувствительность3 Гиперчувствительность4