Лекция 22. Взаимодействие клеток в иммунном ответе

Иммунная система возникла и сформировалась в ходе филогенеза прежде всего для защиты макроорганизма от патогенных микроорганизмов, способных проникать внутрь клеток хозяина (вирусы) либо жить и размножаться внеклеточно в тканях и полостях тела (многие бактерии). До сих пор термин «иммунитет» в бытовом, обыденном значении используется именно для характеристики способности противостоять инфекции.

В качестве научного термина значение данного понятия гораздо шире: иммунитет (от латинского immunitas, что означает «освобождение от чего-нибудь») рассматривается как способность организма обеспечить свою генетическую однородность.

У истоков современной иммунологии работы лауреатов Нобелевской премии:

• П. Эрлиха, 1908, – создавшего представление о гуморальном типе защитных реакций;

• И.И. Мечникова, 1912, – изучавшего фагоцитарный механизм иммунной защиты;

• Ф. Бернета, 1960, – автора клонально-селекционной теории иммунитета, и др.

Иммунитет обеспечивается неспецифическими и специфическими защитными механизмами. Неспецифические защитные механизмы (естественную резистентность) называют также врожденными. Они представляют собой комплекс морфофункциональных факторов, при помощи которых попадание в организм генетически чужеродных агентов – антигенов предотвращается либо уже проникшие (или возникшие в организме) чужеродные агенты разрушаются под действием этих факторов. В любом случае молекулярная специфичность по отношению к чужеродному агенту отсутствует.

Неспецифическая защита организма обеспечивается следующими основными механизмами:

1. Механическими. К ним относятся, прежде всего, эпителиальные барьеры (эпидермис кожи, эпителий слизистых оболочек полых внутренних органов). Хорошо выраженными барьерными свойствами обладают многослойные эпителии. Удаление микроорганизмов здесь происходит как при слущивании поверхностных клеток, так и за счет тока различных жидкостей: пота, мочи, слюны, слезы, слизи и др. В воздухоносных путях удалению болезнетворных агентов способствует направленное движение ресничек, смещающих к ротовой полости комочки слизи с осевшими на них микроорганизмами (так называемый мукоцилиарный транспорт). Механическому удалению инородных веществ из воздухоносных путей способствуют кашель и чихание, из желудочно-кишечного тракта – рвота и понос.

2. Химическими. К ним относят низкие значения рН большинства секретов организма: поверхность кожи в норме имеет рН 5,5 (так называемая кислотная мантия Маркионини, препятствующая размножению патогенных бактерий); моча в норме также имеет слабокислую реакцию, а наиболее низкое значение рН, равное 2, имеет желудочный сок.

Кроме того, антибактериальным действием обладают:

• фермент мурамидаза (лизоцим), разрушающий на поверхности кожи и слизистых оболочек мурамовую кислоту – основной компонент бактериальной стенки, в результате чего бактерии погибают от осмотического шока;

• лактоферрин, связывающий железо, необходимое для жизни бактерий;

• система комплемента и пропердина, простагландины, интерфероны, а также некоторые другие химические агенты.

Наконец, рост многих потенциально патогенных организмов конкурентно подавляют микробы-комменсалы, к которым организм обладает устойчивостью.

3. Клеточными, в которых участвуют гранулоциты (нейтрофилы, зозинофилы, базофилы), моноциты, макрофаги, тучные клетки, натуральные киллеры (NK-клетки). Они способны элиминировать (лат. еliminare – изгонять, устранять) чужеродные агенты как путем фагоцитоза, так и путем секреции ряда антибактериальных факторов (нефагоцитарные механизмы).

Первые два механизма называются неиммунной резистентностью, тогда как третий часто определяют как

неспецифические факторы истинного иммунитета.

Данные реакции (фагоцитоз и продукция неспецифических факторов иммунитета) филогенетически более древние и всегда первыми включаются в работу при встрече с любым антигеном. Однако весьма часто возникают ситуации, когда при помощи фагоцитоза или секреции антибактериальных и антивирусных продуктов уничтожить антиген не удается, и тогда организм включает специфические защитные механизмы.

Специфическая защита (адаптивный иммунитет) подразумевает, что контакт макрофагов с чужеродным агентом, который они не могут полностью уничтожить, запускает в работу клетки еще нескольких типов – Т- и В- лимфоциты различных популяций, которые последовательно включаются в цепь клеточных взаимодействий, в результате чего в организме вырабатываются молекулы, комплементарные антигену, то есть соответствующие ему по химическому строению «как ключ замку», что и определяется термином специфичность. Они могут быть антителами, которые свободно секретируются в жидкостную среду организма В-лимфоцитами и плазматическими клетками (гуморальный иммунитет), либо рецепторами на поверхности эффекторных (цитотоксических) иммунокомпетентных клеток – Т-киллеров (клеточный иммунитет). И в том, и в другом случае в конечном итоге также происходит элиминация чужеродного агента.

Специфичность и память – основные характеристики приобретенного иммунитета. На повторную встречу с тем же самым антигеном иммунная система отвечает более эффективно (вторичный иммунный ответ).

По механизму развития иммунитет может быть активным и пассивным.

Активный иммунитет возникает в результате активной выработки организмом средств защиты в ответ на проникновение антигена. Это происходит либо после перенесенной инфекционной болезни (естественный активный иммунитет), либо после введения в организм вакцин, содержащих микроорганизмы или их фрагменты (искусственный активный иммунитет).

При пассивном иммунитете организм сам не вырабатывает средств защиты от антигена, а получает их в готовом виде – либо через плаценту или с молоком матери (антитела, цитокины и др. – естественный пассивный иммунитет), либо при введении готовых иммунных клеток и антител (искусственный пассивный иммунитет).

В составе иммунной системы организма – иммунокомпетентные органы, ткани и клетки. Органы иммунной системы делятся на центральные и периферические.

К первичным (центральным) органам иммунитета относятся тимус и красный костный мозг, а также сумка Фабрициуса (у птиц и рептилий). Функцией центральных органов является осуществление антигеннезависимой дифференцировки иммунокомпетентных клеток под воздействием генетически обусловленных специфических факторов – поэтинов, вырабатываемых стромой органов. При этом на поверхности иммунокомпетентных клеток происходит образование разнообразных специфических рецепторов. Клетки с рецепторами к собственным тканям организма уничтожаются.

Вторичными (периферическими) органами иммунитета являются селезенка, лимфоузлы, миндалины, аппендикс, одиночные и агрегированные лимфоидные фолликулы (пейеровы бляшки). В этих органах происходит антигензависимая дифференцировка Т- и В-лимфоцитов, т.е. при непосредственном участии данного антигена образуются и пролиферируют иммунокомпетентные клетки, способные его же уничтожать: узнавание молекул антигена специфичными к нему лимфоцитами влечет за собой селективное (избирательное) размножение данного лимфоцитарного клона с дифференцировкой на клетки-эффекторы и клетки иммунологической памяти. Обычно в периферических органах иммунитета происходят и сами иммунные реакции.

К иммунокомпетентным тканям относятся ретикулярная, лимфоидная, миелоидная, а также рыхлая волокнистая соединительная ткань. Особо выделяют кожноассоциированную лимфоидную ткань (КАЛТ), а также лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистыми оболочками бронхов (БАЛТ), кишки (КиАЛТ) и т.д. Эти ткани представлены лимфоидными узелками и диссоциированными иммунокомпетентными клетками. Они располагаются в области входных ворот инфекции и защищают организм от проникновения чужеродных агентов. Естественно, иммунокомпетентные ткани входят и в состав органов иммунной системы.

Иммунокомпетентными клетками являются макрофаги, лимфоциты, в том числе натуральные киллеры, гранулоциты, тканевые базофилы.

Функции иммунной системы.

1. Барьерно-защитная функция и поддержание антигенного гомеостаза – защита организма от инфекционных (бактерии, их токсины, вирусы, грибки, паразиты) и неинфекционных (злокачественные опухоли, чужеродные трансплантаты и др.) агентов. Иммунная система элиминирует генетически чужеродные агенты, как внедрившиеся извне, так и образовавшиеся в организме в результате трансформации.

2. Участие в поддержании тканевого гомеостаза за счет регуляции процессов регенерации тканей, деления и апоптоза клеток.

3. Интегративная и регуляторная функции. Обладая способностью к рециркуляции, клетки иммунной системы способны передавать информацию во все органы, участвуя в их интеграции в единый организм.

Иммунная система относится к числу основных регуляторных систем организма наряду с нервной, эндокринной и циркуляторной, с которыми она тесно взаимодействует. Клетки и неклеточные (молекулярные) факторы

иммунной системы оказывают регулирующее влияние на функции практически всех клеток, тканей и органов, участвуют в процессах эмбриогенеза и морфогенеза.

При функционировании иммунной системы могут возникать нарушения, приводящие к иммунодефицитному состоянию или к гиперчувствительности, а также к аутоиммунным заболеваниям.