Отвечает сохранность и нормальное функционирование органов и систем, оберегая их от опасных агентов.
Фото 1. Иммунитет отвечает за способность организма противостоять угрозам. Источник: Flickr (Danielle Scruggs).
Что такое гуморальный иммунитет
При гуморальном иммунном ответе задействуются молекулы, которые находятся в крови.Важнейшую роль в его функционировании играют B-лимфоциты. Этим он отличается от клеточного иммунитета, работа которого зависит от T-лимфоцитов.
Обратите внимание! Гуморальный иммунитет направлен на уничтожение патогенов, которые находятся в крови и во внеклеточном пространстве.
B-лимфоциты - это клетки иммунной системы, которые вырабатываются печенью плода, находящегося в утробе матери, а после рождения - в красном костном мозге, содержащемся в трубчатых костях.
На поверхности каждого B-лимфоцита находится антигенраспознающий рецептор. Антигены - это любые вещества, которые организм рассматривает как потенциально опасные. В частности, они входят в состав болезнетворных вирусов и бактерий. После контакта с антигеном B-лимфоциты могут превращаться в плазматические клетки, способные производить иммуноглобулины .
Иммуноглобулины (антитела, Ig) - это белковые соединения, которые препятствуют размножению патогенных микроорганизмов и нейтрализуют выделяемые ими токсины.
Различают 5 классов иммуноглобулинов:
Они различаются по составу, строению и выполняемым функциям.
Как действует гуморальный иммунитет
B-лимфоциты образуются из стволовых клеток в костном мозге. После созревания они попадают в кровеносное русло. На их поверхности находятся , которые могут отделяться от лимфоцитов и циркулировать в крови независимо от них.
Когда в организм попадает антиген, иммуноглобулин M связывается с ним и инактивирует его. Антитела запускают схему активации комплемента (комплекса сложных белков в крови, протеиновые ферменты, которые защищают от чужеродных агентов), что приводит к уничтожению патогена.
После того, как это происходит, B-лимфоциты превращаются в плазматические клетки. Они начинают вырабатывать иммуноглобулины разных классов, рассчитанные на борьбу с аналогичными антигенами.
Антитела связывают патогены и лишают их возможности повреждать ткани организма .
Гуморальный иммунный ответ
Иммунную реакцию, которая состоит в активации B-лимфоцитов и выработке ими иммуноглобулинов, называют гуморальным иммунным ответом.
Обратите внимание! Образование специфических антител, рассчитанных на борьбу с определенными антигенами, является главной целью иммунного ответа. После попадания в кровь иммуноглобулины обеспечивают надежную защиту от патогенных веществ и микроорганизмов.
Выделяют два этапа гуморального иммунного ответа:
- индуктивную - на этой стадии происходит распознавание антигена;
- продуктивную - на этом этапе B-лимфоциты превращаются в плазматические клетки и выделяют антитела, затем иммунные реакции замедляются вплоть до полного прекращения.
В продуктивной фазе гуморального иммунного ответа образуются клетки памяти, которые активируются, если происходит повторная встреча с антигеном.
Фото 2. Вырабатываемые в крови антитела способны противостоять патогенной микрофлоре. Источник: Flickr (NavySoul). В этом случае возникает вторичная иммунная реакция. Она развивается так же, как первичная, но протекает гораздо быстрее.
Клеточный иммунитет
При работе этого типа иммунитета активируются клетки иммунной системы . Главными из них являются T-киллеры, натуральные киллеры и макрофаги.
- T-киллеры - это клетки, которые борются с вирусами, внутриклеточными бактериями и раковыми клетками. Они представляют собой разновидность лимфоцитов. Натуральные киллеры - еще один вид лимфоцитов. Они отвечают за борьбу с вирусами и раковыми клетками.
- Макрофаги - это клетки иммунной системы, которые способны поглощать и переваривать бактерий, остатки погибших клеток и другие патогенные частицы. Этот процесс называют фагоцитозом, а клетки, которые способны его осуществлять - фагоцитами. Макрофаги представляют собой одну из разновидностей фагоцитов.
- Цитокины - это белковые молекулы, которые обеспечивают передачу информации от одних клеток иммунитета к другим. Таким образом осуществляется координация их активности. Эти молекулы отвечают и за согласование работы иммунной системы с деятельностью нервной и эндокринной систем. Кроме того, цитокины могут самостоятельно подавлять вирусы.
Обратите внимание! Клеточный иммунитет отвечает за уничтожение внутриклеточных бактерий, патогенных грибков, чужеродных клеток и тканей, а также раковых клеток. Он борется с патогенами, которые недоступны для гуморального иммунного ответа.
Как действует клеточный иммунитет
Различают неспецифический и специфический клеточный иммунитет.
Первый предполагает захват, поглощение и переваривание патогенов фагоцитами. Они постепенно обволакивают чужеродный агент, а после этого разрушают его с помощью специальных ферментов.
За специфический клеточный иммунитет отвечают T-киллеры, натуральные киллеры и другие лимфоциты.
Первыми в дело вступают Т-хелперы, которые запускают иммунную реакцию. Т-киллеры в ходе иммунного ответа вступают во взаимодействие с клетками, зараженными вирусами и внутриклеточными бактериями, а также раковыми клетками, и уничтожают их.
Натуральные киллеры, в свою очередь, борются с клетками, которые недоступны для действия T-киллеров.
После того, как патогены уничтожены, в дело вступают T-супрессоры, подавляющие иммунную реакцию.
Защита организма от внешнего воздействия осуществляется с помощью иммунитета. Различные живые тела и вещества, которые воздействуют на организм, воспринимаются им как чужеродная генетическая информация. Система, реагирующая на такое влияние, называется иммунной. Защиту организма составляет специфический (гуморальный иммунитет и клеточный уровень защиты) и неспецифический иммунитет (врожденный). Они отличаются по способу образования, времени возникновения и характеру действия.
Неспецифическая защита активизируется при проникновении антигенов – чужеродных веществ. Она считается врожденной, поэтому обуславливается различной степенью устойчивости к заболеваниям людей. Одними из ее проявлений являются продукция бактерицидных веществ, фагоцитоз и цитотоксический эффект. При образовании специфического иммунитета реакция возникает при внедрении чужеродного вещества. В этом случае продуцируются антитела В-лимфоцитами и плазматическими клетками в качестве гуморального иммунитета, а также происходит участие Т-лимфоцитов на клеточном уровне.
Несмотря на различие в функционировании, специфический и неспецифический иммунитет имеют совместное функционирование.
На первой стадии после рождения человека происходит формирование неспецифического иммунитета. В этом случае защита начинает работать в ответ на проникновение инородных веществ.
Гуморальный иммунитет и борьба на клеточном уровне при неспецифической защите формируются под воздействием различных факторов в зависимости от способа возникновения иммунной реакции организма.
Естественные защитные способности организма обуславливаются механическими барьерами, которые создаются при проникновении бактерий и инфекций в различные системы. Неспецифические факторы иммунитета проявляются в виде:
- целостности кожных покровов;
- выделений, вырабатываемых различными органами (слезы, моча, слюна, мокрота);
- эпителия, ворсинок, образующих слизистую оболочку органов дыхания.
Все они предотвращают воздействие внедренных веществ на организм. Избавление от негативного влияния происходит в процессе чихания, диареи, рвоты. При правильном иммунном ответе может наблюдать повышение температуры тела, нарушение гормонального фона организма.
Биохимическая неспецифическая защита производится благодаря наличию различных факторов, к которым относятся:
- кислоты, вырабатываемые сальными железами;
- лизоцим слюны, устраняющий влияние грамположительных бактерий;
- пониженная кислотность мочи, секрета из влагалища, желудочного сока, защищающие органы от бактериального воздействия.
При неспецифической защите огромную роль играет клеточная составляющая. Работа в этом направлении в организме осуществляется:
- мононуклеарными фагоцитами (моноцитами, макрофагами тканей);
- гранулоцитами (нейтрофилами, эозинофилами, базофилами);
- клетками-киллерами.
Кроме этого среди неспецифических компонентов защитной функции выделяют:
- систему комплемента (белки сыворотки крови);
- составляющие гуморального иммунитета, к которым относят врожденные антитела сыворотки крови (разрушают грамотрицательные бактерии, белок пропердин);
- белок бета-лизин в тромбоцитах (разрушает грамположительные бактерии);
- интерфероны, способствующие защите клеток от вирусного поражения.
Иммунитет неспецифической формы имеет некоторые особенности, которые отличают его от приобретенной защиты.
- При проникновении чужеродных тел происходит активизация всех факторов естественной защиты, что приводит к возникновению побочных эффектов.
- Неспецифическая защита не обладает запоминанием возбудителя заболевания, что приводит к возможности дальнейшего его воздействия на организм.
Специфический иммунитет
Специфическая защита формируется позже естественного иммунитета. Благодаря особому функционированию, она способна распознать различные чужеродные агенты, которые называются антигенами. Все исследования, которые проводятся для выявления степени защиты организма, осуществляются именно на уровне специфических свойств организма препятствовать проникновению и размножению вирусов и бактерий.
Специфический иммунитет подразделяется на два вида: клеточный и гуморальный иммунитет. Их отличие состоит в задействованных в ответе клетках. На клеточном уровне защита формируется под воздействием Т-лимфоцитов. Гуморальные факторы обуславливаются В-лимфоцитами.
Гуморальный иммунитет
Один из видов иммунитета – гуморальный – начинает действие в момент образования антител к внедренным инородным химическим веществам и клеткам микробов. Важные защитные функции осуществляются при работе В-лимфоцитов. Их действие направлено на распознавание чужеродных структур. По завершению этого процесса происходит выработка антител – специфических белковых веществ (иммуноглобулинов).
Основной особенностью иммуноглобулинов является то, что вступать в реакцию они могут только с теми антигенами, которые повлияли на их образование. Поэтому ответ организма наступает в том случае, если наблюдается повторное проникновение раздражителя, к которому уже имеются антитела.
Локализация иммуноглобулинов может быть различной. В зависимости от этого они могут быть:
- сывороточными – формируются в сыворотке крови;
- поверхностными – располагаются на иммунокомпетентных клетках;
- секреторными – находятся в жидкости, выделяемой ЖКТ, слезными и молочными железами.
Клетки гуморального иммунитета имеют некоторые особенности, которые отражаются на их функционировании.
- Иммуноглобулины имеют активные центры, которые необходимы для взаимодействия с антигенами. Чаще всего их более одного.
- Связь антитела с антигеном зависит от структуры веществ, а также от количества активных центров у иммуноглобулина.
- На антиген могут иметь воздействие не одно, а несколько антител.
- Антитела могут появляться непосредственно после контакта с раздражителем, а также возникать спустя некоторое время. В зависимости от этого они классифицированы на виды Ig G, Ig M, Ig A, Ig D и Ig E. Каждый из них обладает уникальной структурой и набором функциональных особенностей.
Гуморальный иммунитет человека формируется вследствие инфицирования, а также после прививки. В этом случае токсические вещества, проникающие в организм, нейтрализуются под воздействием антител. При вирусном поражении происходит блокировка рецепторов клеток антителами. После этого клетки организма поглощают обезвреженные вещества. Если отмечается бактериальное проникновение, то микробы смачиваются с помощью иммуноглобулинов. Это приводит к облегчению процесса уничтожения их макрофагами.
Клеточный иммунитет
Клеточный иммунитет образуется под влиянием иммунокомпетентных клеток. К ним относят Т-лифмоциты и фагоциты. Борьбу с бактериями осуществляет гуморальный иммунитет, в то время как на клеточном уровне происходит поражение вирусов, грибков и опухолей, а также отторжение тканей при трансплантации. Кроме этого замедленные аллергические реакции обусловлены работой клеточного иммунитета.
Теория иммунитета на клеточном уровне разрабатывалась в конце 19 века. В процессе выявления закономерностей работы клеток в области защиты организма были задействованы многие ученые. Однако структурировать знания удалось лишь одному исследователю.
Клеточную теорию иммунитета создал в 1883 году Илья Ильич Мечников. Его деятельность велась в направлении изучения трудов Чарльза Дарвина о процессах пищеварения живых существ на различных стадиях эволюционного развития. Продолжил исследование Мечников, изучая поведение морских блох и личинок морской звезды. Им было выявлено, что при проникновении чужеродного тела в объект, клетки последнего начинают окружать чужаков. Далее начинается их поглощение и рассасывание. При этом устранялись и ненужные организму ткани.
Клеточная теория иммунитета впервые вводит понятие «фагоцит». Термин описывает клетки, которые «поедают» инородные тела. Однако Мечников еще до этого рассматривал аналогичный процесс при изучении внутриклеточного пищеварения соединительных тканей представителей класса беспозвоночных. У высших животных роль фагоцитов выполняют лейкоциты. Дальнейшая работа ученого проводилась в разделении клеток на микрофаги и макрофаги.
Таким образом, исследователю удалось определить фагоцитоз, его роль в иммунитете, которая заключается в выведении патогенных микроорганизмов из различных систем.
Клеточный и гуморальный иммунитет неразрывно связаны друг с другом. Это обусловлено тем, что существуют элементы, которые могут участвовать как в одном, так и в другом процессе.
Защиту на клеточном уровне осуществляют Т-лимфоциты, которые могут быть в виде:
Также иммунокомпетентными клетками являются фагоциты (лейкоциты), которые могут быть:
- циркулирующими (гранулоциты и моноциты в кровеносной системе);
- тканевыми (в соединительных тканях, а также в различных органах).
При внедрении антигена отмечается активация гуморального иммунитета, который дает сигнал к началу фагоцитоза. Процесс проходит несколько стадий развития.
- В ходе хемотаксиса фагоциты стремятся к инородному веществу за счет компонентов комплемента, лейкотриенов.
- На следующем этапе макрофаги приклеиваются к тканям сосудов.
- Когда фагоциты покидают сосуд, начинается процесс опсонизации. В ходе него инородная частица обволакивается антителами с помощью компонентов комплемента. Поэтому фагоцитам становится легче поглотить антиген.
- После прикрепления фагоцита к антигену начинается непосредственно процесс поглощения и активизации метаболизма внутри фагоцита.
- Итогом такого воздействия становится полное разрушение чужеродного вещества.
В случае завершенного процесса происходит излечение больного. При воздействии гонококков, микробактерий туберкулеза, фагоцитоз может быть незавершенным.
Гуморальный иммунитет совместно с клеточным составляют специфическую иммунную защиту, которая позволяет человеку бороться с различными бактериями и вирусами. При их правильной работе наступает выздоровление и укрепление иммунной функции организма.
В конце XIX века между двумя великими учеными Ильей Мечниковым и Паулем Эрлихом на протяжении нескольких лет велся серьезный спор об устройстве иммунной системы. Мечников утверждал, что борьба организма ведется на клеточном уровне, а Эрлих - что все дело в защитных свойствах плазмы крови. Отстаивая свои позиции, ученые открыли две составляющие внутренней защиты организма - клеточный и гуморальный иммунитет, за что и были удостоены Нобелевской премии.
Гуморальный иммунитет — один из механизмов реализации защитных свойств организма в жидкостной среде. В отличие от , гуморальный защищает внеклеточные пространства.
Деление на клеточный и гуморальный иммунитет весьма условно, поскольку это взаимосвязанная система.
Принцип действия гуморального иммунитета
Гуморальный иммунитет действует через различные вещества, которые способны подавлять размножение микробов.
Эти вещества, называемые гуморальными факторами иммунитета, делятся на две большие категории: специфические и неспецифические факторы.
Неспецифические факторы гуморального иммунитета
Неспецифические факторы — это такие вещества, которые не имеют четкой специализации, а действуют угнетающе на микробов в общем.
К ним относятся:
- экстракты из тканей тела;
- сыворотка крови и циркулирующие в ней белки (интерфероны повышают сопротивляемость клеток действию вирусов, С-реактивный белок вызывает иммунные реакции, маркируя чужеродные объекты для их последующего уничтожения, белки системы комплемента активизируются под воздействием участников иммунной реакции);
- секреты желез могут ингибировать рост микробов;
- лизоцим — фермент с антибактериальными свойствами, который растворяет стенки микроорганизмов.
Специфические факторы гуморального иммунитета
Специфические факторы — это антитела или, по-другому, иммуноглобулины. Их вырабатывают В-лимфоциты.
Лимфоциты — это белые клетки крови. В-лимфоциты образуются у взрослых млекопитающих, в том числе и у человека, в красном костном мозге, в селезенке, лимфатических узлах, пейеровых бляшках.
Они реагируют на антигены — чужеродные вещества, попавшие в данном случае в кровь или другие жидкости внутри тела, которые наш организм счел опасными, блокируют их, а фагоциты, клетки-убийцы, поглощают их. Антитела специализируются на конкретных антигенах.
Антитела возникают в организме различными путями. Первая часть переходит ребенку внутриутробно от матери, это наследие эволюции человеческого вида и его борьбы за выживание. Вторая часть уже после рождения передается через грудное молоко, это некоторые их тех антител, которые сумела накопить мать за свою жизнь.
Со временем организм начинает вырабатывать антитела самостоятельно из стволовых клеток или после вакцинации. Антитела могут попасть путем инъекционного введения больному человеку. К этому прибегают, если возникает острая необходимость, потому что на выработку антител требуется некоторое время.
Причем во время болезни образование антител идет по времени неравномерно. Выделяют две фазы:
- индуктивная (латентная) фаза — первые сутки, антитела выделяются в незначительном количестве;
- продуктивная фаза — 10-15 дней с пиком на 4-й день, происходит волнообразное увеличение их синтеза с постепенных убыванием.
Организм обладает иммунной памятью. Одни антигены запоминаются на всю жизнь, другие — на некоторое время. При повторном появлении знакомого антигена антитела появляются в большом количестве уже в первые два дня, и человек либо не заболевает совсем, либо переносит болезнь быстрее и легче, чем в первый раз.
Именно на феномене иммунной памяти построена система и ревакцинации с определенными отрезками времени между прививками.
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?
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
В основе гуморального иммунитета лежит синтез антител.
Антитела (специфические иммуноглобулины) - это белки, относящиеся к к. синтезированные клетками лимфоидной системы в ответ на появление во внутренней среде организма антигенов. Они, выполняя главную биологическую функцию, вступают с антигенами в специфическую связь, которая называется образованием иммунного комплекса.
Внимание! Все антитела шляются Ig, но не все Ig являются антителами.
Молекулы Ig состоят из соединенных между собой цепей:
Тяжелых Н-цепей (от англ. heavy) с большой молекулярной массой;
так как имеется 5 типов Н-цепей, иммуноглобулины разделены на
5 классов:
Механизм гуморального иммунитета
Гуморальный иммунитет представлен В-лимфоцитами , главной функцией которых является превращение в плазматические клетки, которые вырабатывают антитела.
Согласно схеме образования лимфоцитов, В-лимфоцит образуется из стволовой клетки в костном мозге, где в дальнейшем остается на всю жизнь (в отличие от Т-лимфоцита, который обязательно проходит через тимус). Уже в костном мозге В-лимфоцитсозревает и имеет на себе антигенраспознающий (распознать - англ. recognize) рецептор, а именно IgМ.
Вторым признаком зрелости В-лимфоцита является наличие на его поверхности Ig D.
Затем В-лимфоциты поступают в кровеносное русло. Таких клеток у ребенка старшего возраста примерно 1/3 от общего количества лимфоцитов. В течение одного дня в периферической крови появляется ~ Ю8 новых В-лимфоцитов.
На каждом В-лимфоците имеется антигенраспознаюший иммуноглобулино-вый рецептор, который может «захватить», «войти в контакт» только с одним, близким с ним родством антигеном. Так как антигенов в природе очень много, то в крови человека одновременно существует - ДО8 разнообразных В-лимфоцитов.
Иммуноглобулины могут находиться на В-лимфоците, но могут отсоединиться от него и самостоятельно циркулировать в крови.
Однако независимо от того, где находится Ig, как только в организм попадает антиген, соответствующий иммуноглобулин (антитело) создает иммунный комплекс антиген-антитело для инактивации антигена. Одновременно такой Ig активирует комплемент, что тонизирует процесс фагоцитоза. В результате происходит уничтожение антигена.
В ответ на разрушение антигена из В-лимфоцитов формируется необходимое количество специфических плазматических клеток. При этом продуцируются разные иммуноглобулины - после Ig М образуется Ig G, после которых - Ig А и Ig Е. Внимание! При образовании разных видов антител их антигенная специфичность на определенный антиген остается идентичной. Степень же специфичности у разных видов Ig разная: наиболее специфичный - Ig G, менее - Ig А и еще менее - Ig М.
По последним исследованиям, плазматические клетки продуцируют за секунду тысячи молекул антител.
Таким образом, этап противоантигенной деятельности состоит из 2 фаз:
Первая фаза - ан ж ген независимая - происходит в костном мозге, где образуются В-лимфоциты с антигенраспознающим Ig М;
Вторая фаза - автигензависимая - начинается с момента образования плазмоцитов, которые выделяют специфические антитела ПРОТИВ антигена.
Внимание!Рг6ота В-лимфоцитов часто связана с Т-лимфоцитами-хелпе-рами. Если последние принимают участие в образовании антител В-лимфо-цитами, это называется Т-зависимый иммунный ответ.
Антигены в зависимости от того, какие лимфоциты принимают участие в их уничтожении, делятся на 2 группы:
Тимусзависимые антигены - это те антигены, на которые иммунный ответ происходит с обязательным участием Т-лимфоцитов-хелперов и макрофагов;
Тимуснезависимые антигены - это те антигены, выработка Ig на которые осуществляется только В-клетками, без участия Т-лимфоцитов.
Характерной особенностью Т-зависимого иммунного ответа является то, что он оставляет иммунологическую память. Как правило, после продуцирования антител через несколько дней большинство плазматических клеток гибнет.
Небольшое число, оставшихся в живых, превращается в так называемые В-клетки памяти. В них сохраняется память об антигене, на который они «работали». Память «на себе несет» Ig G, хотя на поверхности клетки Ig М тоже есть. При повторном поступлении в организм аналогичного антигена такие В-клетки активируются и продуцируют соответствующие антитела. Одновременно, для повышения выработки антител В-клетками памяти, Т-клетки памяти выделяют интерлейкины.Если В-лимфоциты работают «без помощи» Т-лимфоцитов-хелперов - это Т-независимый иммунный ответ.
Современные методы диагностики состояния гуморального иммунитета
Количество В-клеток в кровеносном русле, которое у детей 7-14 лет составляет:
Абсолютное число - = 500 кл/мкл;
Они составляют 25% от общего количества всех лимфоцитов.
Суммарная концентрация иммуноглобулинов в сыворотке крови, которая в норме равна 10-20 г/л.
Трактовка указанных анализов: уменьшение нормативных данных - возможный признак дефицита гуморального иммунитета.
Уровень сывороточных иммуноглобулинов (нормативные данные по Bucleus - см. «Приложение №6»), а также их состояние в лимфатических узлах, слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта и разных секрециях организма. Показатели полученных результатов при разных заболеваниях, патогенезом которых является патология иммунной системы, трактуются по-разному.
Из рассмотренного следует, что как гуморальному, так и клеточному иммунитету свойственна так называемая иммунологическая память. Эта память характеризуется высокой точностью. Она проявляется способностью «узнать» антиген при повторном контакте и ответить на это ускоренной и усиленной, по сравнению с первым контактом, иммунологической реакцией по типу вторичного ИММУННОГО ответа. Интересно, что низкие дозы антигена вызывают запоминание у Т-клеток, а высокие - формируют память у В-клеток.
В целом иммунологическая память при образовании Ig В-лимфоцитами требует обязательного присутствия Т-лимфоцитов.
Способность клеток проявлять иммунологическую память может сохраняться в организме от нескольких месяцев до десятилетий. Иногда антитела можно вообще не обнаружить при исследовании, но повторное поступление специфического антигена вызывает быстрое увеличение их количества. Со временем клеткам памяти свойственна инволюция.
Интересные данные: наличие памяти у Т-клеток вызывает мнение, что без тимуса у взрослого человека иммунологическая память при необходимости все-таки проявится; однако научные опыты по изучению клеточной памяти у взрослых животных показали, что при удалении тимуса Т-память у них не восстанавливается.
Максимальная выработка антител при введении антигена происходит на 10-14 день. При наличии клетки памяти этот процесс начинается раньше - примерно на 4-5 день. Этот принцип лежит в основе вакцинации, когда искусственно создаются клетки памяти.
Особенности созревания, цели и механизма действия 5 классов иммуноглобулинов.
