2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Топ_10_конспектов_по_микробиологии

Органы иммунной системы

Для защиты от чужеродных веществ (антигенов) и поддержания гомеостаза в организме существует сложная система защиты, получившая название иммунной системы, — совокупность органов (тимус, костный мозг, селезенка, лимфатические узлы и др.), лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми оболочками и кожей, а также отдельных клеток (Т-, В-лимфоциты, дендритные клетки, макрофаги и др.).

Иммунная система состоит из центральных (первичных) и периферических (вторичных) органов.

Центральные органы иммунной системы

Центральные органы иммунной системы включают костный мозг и тимус, в которых происходят процессы антигеннезависимой дифференцировки и созревания клеток иммунной системы (иммунопоэз). В них лимфоциты дифференцируются в зрелые неиммунные лимфоциты, так называемые наивные (от англ. naive), или девственные (от англ. virgine), лимфоциты.

Костный мозг

Состоит из стромы и собственно кроветворной ткани. Он является центральным органом иммунной системы, который участвует в кроветворении (гемопоэзе) — процессе создания новых клеток крови. Выделяют две ветви гемопоэза: миелопоэз и лимфопоэз. В результате миелопоэза кроветворная стволовая клетка костного мозга дифференцируется в моноциты, макрофаги, нейтрофилы, тучные клетки, дендритные клетки и др. Лимфопоэз обеспечивает образование субпопуляций Т-лимфоцитов (CD8+, CD4+ и др.), В-лимфоцитов (В1, В2) и NK (естественных киллеров). B-лимфоциты из костного мозга попадают в лимфоидные органы, где под влиянием антигена превращаются в плазматические клетки. Плазматические клетки возвращаются в красный костный мозг, продуцируя антитела. Костный мозг в норме содержит большое количество незрелых, недифференцированных клеток — стволовых клеток.

Тимус (вилочковая железа)

Данный орган отвечает за созревание, селекцию и дифференцировку тимоцитов (Т-лимфоцитов). В нем происходят основные процессы антигеннезависимой дифференцировки Т-лимфоцитов (антигензависимая дифференцировка этих клеток происходит в периферических органах иммунной системы).

Тимус расположен за рукояткой грудины. У новорожденных масса тимуса составляет примерно 15 г, далее в детском и подростковом периодах продолжается рост тимуса (масса может достигать 20–37 г). После 30 лет происходит инволюция тимуса и в старческом возрасте ткань тимуса полностью замещается жировой и соединительной тканью.

4

Периферические органы иммунной системы

Периферические органы иммунной системы представлены лимфатическими узлами, селезенкой, пейеровыми бляшками и другими лимфоидными образованиями. В эту периферическую группу входят: лимфоидная ткань, ассоциированная с кожей (Skin-Associated Lymphoid Tissue

— SALT); лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками

(Mucosa-Associated Lymphoid Tissue — MALT) желудочно-кишечного,

респираторного и мочеполового трактов. В них происходит окончательная (антигензависимая) дифференцировка лимфоцитов, презентация антигена и эффекторная активность (иммуногенез Т- и В-лимфоцитов). Циркуляция клеток между органами иммунной системы осуществляется посредством кровотока и лимфотока.

Лимфатические узлы

Локализуются в различных участках тела (в области шеи, средостения, брыжейки, в подмышечной, в паховой области и др.) по ходу лимфатических сосудов в местах их разветвления, по ходу кровеносных сосудов. Они представляют собой овальные или бобовидные образования размером от 0,2 до 5 мм. Увеличение размера лимфатических узлов свидетельствует об патологических процессах. Поверхность лимфатического узла покрыта капсулой, внутрь узла отходят трабекулы (образованные соединительной тканью), которые делят орган на дольки. Структурная основа лимфатического узла представлена стромой (ретикулярная соединительная ткань). Лимфатический узел включает корковое вещество (ближе к поверхности), паракортикальную зону и мозговое вещество (ближе к центру органа).

В зависимости от функциональных свойств в каждой дольке выделяют три зоны: В-клеточную, Т-клеточную и центральную медуллярную зону, состоящую из клеточных тяжей, которые содержат макрофаги и многочисленные плазматические клетки. В-лимфоциты располагаются в первичных фолликулах (мелкие фолликулы, содержащие неиммунные B-лимфоциты) корковой зоны. Появление антигена в лимфатическом узле способствует формированию герминативного центра (центра размножения, зародышевого центра), содержащего пролиферирующие B-лимфоциты. Таким образом, первичный фолликул становится вторичным фолликулом.

Пейеровы бляшки

Имеют овальную или округлую форму и располагаются в слизистой оболочке кишечника. Они имеют три основных составляющих: эпителиальный купол, состоящий из эпителия, лишенного кишечных микроворсинок и многочисленных М-клеток; лимфоидный фолликул с центром размножения (герминативным центром), заполненным В-лимфоцитами; межфолликулярная зона клеток, содержащая в основном T-лимфоциты и дендритные клетки.

Антиген проникает в лимфоидную ткань с поверхности слизистых оболочек через особые эпителиальные М-клетки, которые захватывают бактерии

5

из просвета кишечника и передают антигены макрофагам, незрелым дендритным клеткам и лимфоцитам. Кроме того, М-клетки продуцируют цитокины, которые участвуют в активации Т-, В-лимфоцитов, а также дендритных клеток.

Пейеровы бляшки кишечника имеют огромное значение для формирования иммунного ответа (для созревания Т- и В-лимфоцитов). Неадекватная стимуляция пейеровых бляшек кишечника приводит к нарушению созревания Т-лимфоцитов, что, в свою очередь, может стать причиной аллергических заболеваний.

Селезенка

Лимфоидный орган овальной формы, покрытый капсулой, состоящий из красной и белой пульпы. Выделяют иммунные и неиммунные функции селезенки. До рождения у плода в селезенке происходит гемопоэз. После рождения селезенка в основном обеспечивает развитие адаптивного иммунного ответа, в частности гуморального иммунного ответа (антителообразование). Селезенка может также депонировать тромбоциты, эритроциты и гранулоциты.

Следует отметить, что как в центральных, так и в периферических органах иммунной системы помимо лимфоцитов присутствуют вспомогательные клетки, к которым относятся эпителиальные клетки, антигенпредставляющие клетки (АПК), в том числе макрофаги, дендритные клетки и др.

6

Классификация иммунитета

По происхождению:

1.Врожденный

2.Приобретенный. Он свою очередь делится на: ▪активный ▪пассивный ●искусственный ●естественный

По механизму:

1.Гуморальный (Иммунитет при токсинемических инфекциях (дифтерия) и интоксикациях (столбняк, ботулизм) обусловлен в основном антителами (антитоксинами).

2.Клеточный (Примером клеточного иммунитета может служить трансплантационный иммунитет, когда ведущую роль в иммунитете играют цитотоксические Т-лимфоциты-киллеры.)

Взависимости от направленности иммунитета, т.е. природы чужеродного

агента:

антитоксический

противовирусный

противогрибковый

антибактериальный

антипротозойный

трансплантационный

противоопухолевый

По отношению к наличию АГ:

1.Стерильный (иммунитет может поддерживаться и сохраняться в отсутствии АГ, примером стерильного иммунитета является поствакцинальный иммунитет при введении убитых вакцин)

2.Нестерильный (иммунитет поддерживается и сохраняется только в присутствии АГ, примером нестерильного иммунитета - иммунитет при туберкулезе, который поддерживается постоянным присутствием в организме микобактерий туберкулеза)

По распространению:

Системный, т.е. генерализованный, распространяющийся на весь организм

7

Местный, при котором наблюдается более выраженная резистентность отдельных органов и тканей. Как правило понятие «местный иммунитет» используется для обозначения резистентности слизистых оболочек (поэтому его называют иногда мукозальным) и кожных покровов.

8

Врожденный и приобретенный иммунитет

Врожденный иммунитет

Врожденный иммунитет - это выработанная в процессе филогенеза, передающаяся по наследству, присущая всем особям одного вида устойчивость к инфекционным агентам (или антигенам).

Основной особенностью является наличие в организме готовых эффекторов, которые способны обеспечить деструкцию патогена быстро, без длительных подготовительных реакций. Они составляют первую линию защиты организма от внешней микробной или антигенной агрессии.

Факторы врожденного иммунитета

К факторам врожденного иммунитета относят:

•кожу и слизистые оболочки;

•клеточные факторы: нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки, эозинофилы, базофилы, естественные киллеры;

•гуморальные факторы: система комплемента, растворимые рецепторы к поверхностным структурам микроорганизмов (pattern-структуры), антимикробные пептиды, интерфероны.

Приобретенный иммунитет

Приобретенный иммунитет-это невосприимчивость к чужеродному агенту чувствительного к нему организма человека, животных, приобретаемая в процессе индивидуального развитияПриобретенный иммунитет, точнее его конечный результат, сам по себе не наследуется, это индивидуальный прижизненный опыт.

Различают естественный и искусственный приобретенный иммунитет. Примером естественного приобретенного иммунитета у человека может служить невосприимчивость к инфекции, возникающая после перенесенного ИЗ, например, после скарлатины. Искусственный иммунитет создается преднамеренно для формирования невосприимчивости организма к определенному агенту путем введения специальных иммунобиологических препаратов, например, вакцин.

Приобретенный иммунитет может быть активным и пассивным. Активный иммунитет обусловлен непосредственным вовлечением системы иммунитета в процесс его формирования (например, поствакцинальный, постинфекционный иммунитет). Пассивный иммунитет образуется за счет введения в организм уже готовых иммунореагентов, способных обеспечить необходимую защиту. К таким препаратам относятся антитела (препараты иммуноглобулинов и иммунные сыворотки) и лимфоциты. Пассивный иммунитет формируется у плода в эмбриональном периоде за счет проникновения материнских антител через плаценту, а в период грудного вскармливания - при поглощении ребенком антител, содержащихся в молоке.

9

10

Клеточные факторы иммунитета

Тучные клетки Одни из самых быстрореагирующих клеток на введение патогена. Клетки

принимают участие в усилении иммунного ответа через продукцию цитокинов, хемокинов и других растворимых медиаторов (такие как вазоактивные амины и липиды), которые оказывают локальное влияние на эндотелий и облегчают миграцию других иммунных клеток (например, нейтрофилов) в очаг инфекции путем рекрутирования последних из крови (также ланными свойствами обладают макрофаги). Тучные клетки в частности имеют важную роль в повышение вазодилатация через продукцию гистамина.

Фагоциты

Сразу важно отметить, что фагоцитами являются различные клектинейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки.

Нейтрофилы Наиболее многочисленная и подвижная популяция фагоцитов, созревание

которых начинается и заканчивается в костном мозгу. Около 70% всех нейтрофилов сохраняется в виде резерва в костномозговых депо, откуда они под влиянием соответствующих стимулов (провоспалительных цитокинов, продуктов микробного происхождения, колониестимулирующих факторов, кортикостероидов, катехоламинов) могут экстренно перемещаться через кровь в очаг тканевой деструкции и участвовать в развитии острого воспалительного ответа. Нейтрофилы - это «отряд быстрого реагирования» в системе антимикробной защиты.

Нейтрофилы - короткоживущие клетки, продолжительность их жизни около 15 сут. Из костного мозга они выходят в кровоток уже зрелыми клетками, утратившими способность к дифференцированию и пролиферации. Из крови нейтрофилы перемещаются в ткани, в которых они либо гибнут, либо выходят на поверхность слизистых оболочек, где и заканчивают свой жизненный цикл.

Мононуклеарные фагоциты Представлены промоноцитами костного мозга, моноцитами крови и

тканевыми макрофагами (то есть это одни и те же клетки, но на разных этапах развития). Моноциты, в отличие от нейтрофилов, - незрелые клетки, которые, попадая в кровяное русло и далее в ткани, созревают в тканевые макрофаги (плевральные и перитонеальные, купферовские клетки печени, альвеолярные, интердигитальные клетки лимфатических узлов, костного мозга, остеокласты, микроглиоциты, мезангиальные клетки почек, сертолиевы клетки яичек, клетки Лангерганса и Гринстейна кожи). Продолжительность жизни мононуклеарных фагоцитов от 40 до 60 сут. Макрофаги - не очень быстрые клетки, но они рассеяны во всех тканях, и, в отличие от нейтрофилов, им нет необходимости в

11

столь срочной мобилизации. Макрофаги в системе врожденного иммунитета -

это «войска специального назначения».

Важной особенностью нейтрофилов и макрофагов является наличие в их цитоплазме большого количества лизосом - гранул, содержащих различные ферменты, бактерицидные и биологически активные продукты (лизоцим, миелопероксидаза, дефензины, бактерицидный протеин, лактоферрин, протеиназы, катепсины, коллагеназа и т.д.). Благодаря столь разнообразному «вооружению» фагоциты обладают мощным деструктивным и регуляторным потенциалом.

Нейтрофилы и макрофаги чутко реагируют на любые изменения гомеостаза. Для этой цели они оснащены богатым арсеналом рецепторов, располагающихся на их цитоплазматической мембране:

узнают не антигены, разнообразие которых в природе чрезвычайно велико, а более грубые повторяющиеся молекулярные углеводные и липидные узоры - pattern-структуры, которых нет на клетках организма хозяина, но которые присутствуют у простейших, грибов, бактерий, вирусов (их около 20). Взаимодействие Toll-подобных рецепторов с соответствующими лигандами запускает транскрипцию генов провоспалительных цитокинов и костимулирующих молекул, которые необходимы для миграции, адгезии клеток, фагоцитоза и представления антигенов лимфоцитам;

2.маннозно-фукозные рецепторы, распознающие углеводные компоненты поверхностных структур микроорганизмов;

3.рецепторы для мусора - для связывания фосфолипидных мембран и компонентов собственных разрушенных клеток. Участвуют в фагоцитозе поврежденных и умирающих клеток;

4.рецепторы для С3в- и С4в-компонентов комплемента;

5.рецепторы для Fc-фрагментов IgG. Эти рецепторы, как и рецепторы для компонентов комплемента, играют важную роль в связывании иммунных комплексов и фагоцитозе бактерии, помеченных иммуноглобулинами и комплементом (эффект опсонизации);

6.рецепторы для цитокинов, хемокинов, гормонов, лейкотриенов, простагландинов и т.д. позволяют взаимодействовать с лимфоцитами и реагировать на любые изменения внутренней среды организма.

Фагоцитоз

Основной функцией нейтрофилов и макрофагов является фагоцитоз.

Фагоцитоз - это процесс поглощения клеткой частиц или крупных макромолекулярных комплексов.

12

Он складывается из нескольких последовательно протекающих этапов:

•активация и хемотаксис - целенаправленное движение клетки к объекту фагоцитоза в сторону повышающейся концентрации хемоаттрактантов, роль которых играют хемокины, компоненты комплемента и микробной клетки, продукты деградации тканей организма;

•адгезия (прикрепление) частиц к поверхности фагоцита. В адгезии важную роль играют Toll-подобные рецепторы, а также рецепторы к Fcфрагменту иммуноглобулина и С3вкомпоненту комплемента (такой фагоцитоз называется иммунным). Иммуноглобулины M, G, С3в-, С4в-компоненты комплемента усиливают адгезию (являются опсонинами), служат мостиком между микробной клеткой и фагоцитом;

•поглощение частиц, их погружение в цитоплазму и образование вакуоли (фагосомы);

•внутриклеточный киллинг (убийство) и переваривание. После поглощения частицы фагосомы сливаются с лизосомами - образуется фаголизосома, в которой бактерии гибнут под действием бактерицидных продуктов гранул. Одновременно в клетке усиливается потребление кислорода

иглюкозы - развивается так называемый респираторный (окислительный) взрыв,

что приводит к образованию токсичных метаболитов кислорода и азота (Н2О2, супероксиданиона О2, гипохлорной кислоты, пироксинитрита), обладающих высокой бактерицидностью (кислородзависимая система бактерицидности). Не все микроорганизмы чувствительны к бактерицидным системам фагоцитов. Гонококки, стрептококки, микобактерии и другие выживают после контакта с фагоцитами, такой фагоцитоз называется незавершенным, в результате чего возбудитель размножается внутри фагоцита.