23.10.2015
Иммунная система — система органов, существующая у позвоночных животных и объединяющая органы и ткани, которые защищают организм от заболеваний, идентифицируя и уничтожая опухолевые клетки и патогены.
Конечной целью иммунной системы является уничтожение чужеродного агента, которым может оказаться болезнетворный микроорганизм, инородное тело, ядовитое вещество или переродившаяся клетка самого организма.
Этим достигается биологическая индивидуальность организма.
В иммунной системе развитых организмов существует множество способов обнаружения и удаления чужеродных агентов: этот процесс называется иммунным ответом.
Все формы иммунного ответа можно разделить на врождённые и приобретённые реакции.
Основное различие между ними в том, что приобретённый иммунитет высокоспецифичен по отношению к конкретному типу антигенов и позволяет быстрее и эффективнее уничтожать их при повторном столкновении.
Антигенами называют молекулы, воспринимаемые как чужеродные агенты и вызывающие специфические реакции организма. Например, у перенёсших ветрянку , корь , дифтерию людей часто возникает пожизненный иммунитет к этим заболеваниям.
У теплокровных сохранение гомеостаза уже обеспечивается двумя иммунными механизмами (разными по времени эволюционного появления): температура (общее воздействие) и антитела (избирательное воздействие).
Морфология иммунной системы
Иммунная система человека и других позвоночных представляет из себя комплекс органов и клеток, способных выполнять иммунологические функции. Прежде всего иммунный ответ осуществляют лейкоциты. Бо́льшая часть клеток иммунной системы происходит из кроветворных тканей. У взрослых людей развитие этих клеток начинается в костном мозге.
Лишь T-лимфоциты дифференцируются внутри тимуса (вилочковой железы). Зрелые клетки расселяются в лимфоидных органах (имфоузлах) и на границах с окружающей средой, около кожи или на слизистых оболочках.
Организм животных, обладающих механизмами приобретённого иммунитета, производит множество разновидностей специфических иммунных клеток, каждая из которых отвечает за какой-то определённый антиген.
Наличие большого количества разновидностей иммунных клеток необходимо для того, чтобы отражать атаки микроорганизмов, способных мутировать и изменять свой антигенный состав. Значительная часть этих клеток завершает свой жизненный цикл, так и не приняв участие в защите организма, например, не встретив подходящих антигенов.
Многоэтапность иммунной защиты
Иммунная система защищает организм от инфекции в несколько этапов, при этом с каждым этапом повышается специфичность защиты.
Самая простая линия защиты представляет собой физические барьеры, которые предотвращают попадание инфекции — бактерий и вирусов — в организм. Если возбудитель проникает через эти барьеры, промежуточную неспецифическую реакцию на него осуществляет врождённая иммунная система.
Врождённая иммунная система обнаруживается у всех растений и животных. На случай, когда возбудители успешно преодолевают воздействие врождённых иммунных механизмов, у позвоночных существует третий уровень защиты — приобретённая иммунная защита.
Приобретённая иммунная защита это часть иммунной системы которая адаптирует свою реакцию во время инфекционного процесса, чтобы улучшить распознавание чужеродного биологического материала. Такой улучшенный ответ сохраняется после уничтожения возбудителя в виде иммунологической памяти. Она позволяет механизмам приобретённого иммунитета развивать более быструю и более сильную ответную реакцию при каждом появлении такого же возбудителя.
| Две стороны иммунной системы |
|
| Приобретённый иммунитет |
|
| Реакция неспецифична | Специфическая реакция, привязанная к чужеродному антигену |
| Столкновение с инфекцией приводит к немедленной максимальной реакции | Между контактом с инфекцией и максимальным ответом латентный период |
| Клеточные и гуморальные звенья |
|
| Не обладает иммунологической памятью | Столкновение с чужеродным агентом приводит к иммунологической памяти |
| Обнаруживается практически у всех форм жизни | Обнаружена только у некоторых организмов |
Как врождённый, так и приобретённый иммунитет, зависят от способности иммунной системы отличать свои молекулы от чужих. В иммунологии под своими молекулами понимают те компоненты организма, которые иммунная система способна отличить от чужеродных. Напротив, чужими называют молекулы, которые распознаются как чужеродные.
Один из классов "чужих" молекул называют антигенами (термин произошёл от сокращения англ. antibodygenerators — «вызывающие антитела») и определяют как вещества, связываемые со специфическими иммунными рецепторами и вызывающие иммунный ответ.
Поверхностные барьеры
Организмы защищены от инфекций рядом механических, химических и биологических барьеров.
Примерами механических барьеров, служащих первым этапом защиты от инфекции, могут служить восковое покрытие многих листьев растений, экзоскелет членистоногих, скорлупа яиц и кожа .
Однако организм не может быть полностью отгорожен от внешней среды, поэтому существуют и другие системы, защищающие внешние сообщения организма — дыхательную , пищеварительную и мочеполовую системы. Эти системы можно разделить на постоянно действующие и включающиеся в ответ на вторжение.
Пример постоянно действующей системы — крохотные волоски на стенках трахеи, называемые ресничками, которые совершают быстрые движения, направленные вверх, удаляя частицы пыли, пыльцу растений или другие мелкие инородные объекты, чтобы они не могли попасть в лёгкие.
Аналогичным образом, изгнание микроорганизмов осуществляется при помощи промывного действия слёз и мочи.
Слизь, секретируемая в дыхательную и пищеварительную систему, служит для связывания и обездвиживания микроорганизмов.
Если постоянно действующих механизмов оказывается недостаточно, то включаются «аварийные» механизмы очистки организма, такие как кашель, чихание, рвота и диарея.
Помимо этого, существуют химические защитные барьеры. Кожа и дыхательные пути выделяют антимикробные пептиды, например бета-дефензины.
Такие ферменты, как лизоцим и фосфолипаза A, содержатся в слюне, слезах и грудном молоке, и также обладают антимикробным действием.
Выделения из влагалища служат химическим барьером после начала менструаций, когда они становятся слабокислыми.
Сперма содержит дефензины и цинк для уничтожения возбудителей.
В желудке соляная кислота и ротеолитические ферменты служат мощными химическими защитными факторами в отношении попавших с пищей микроорганизмов.
В мочеполовом и желудочно-кишечном трактах существуют биологические барьеры, представленные дружественными микроорганизмами — комменсалами.
Приспособившаяся к обитанию в этих условиях неболезнетворная микрофлора конкурирует с патогенными бактериями за пищу и пространство, и, в ряде случаев, изменяя условия обитания, в частности pH или содержание железа. Это снижает вероятность достижения болезнетворными микробами достаточных для возникновения патологии количеств.
Поскольку большая часть антибиотиков неспецифически воздействует на бактерии, и, зачастую, не затрагивает грибы, антибактериальная терапия может приводить к чрезмерному «разрастанию» грибковых микроорганизмов, что вызывает такие заболевания, как молочница (кандидоз).
Есть убедительные сведения, подтверждающие, что введение пробиотической флоры, например чистых культур лактобацилл, которые содержатся, в частности, в йогурте и других кисломолочных продуктах, помогает восстановить нужный баланс микробных популяций при кишечных инфекциях у детей.
Также существуют обнадеживающие данные в исследованиях применения пробиотиков при бактериальном гастроэнтерите, воспалительных заболеваниях кишечника, инфекциях мочевыводящих путей и послеоперационных инфекциях.
Если микроорганизму удается проникнуть через первичные барьеры, он сталкивается с клетками и механизмами системы врождённого иммунитета. Врождённая иммунная защита неспецифична, то есть её звенья распознают и реагируют на чужеродные тела независимо от их особенностей.
Эта система не создаёт длительной невосприимчивости к конкретной инфекции. Система врождённого иммунитета осуществляет основную защиту у большинства живых многоклеточных организмов.
Гуморальные и биохимические факторы
Реакция организма, - воспаление
Воспаление — одна из наиболее ранних реакций иммунной системы на инфекцию. К симптомам воспаления относятся покраснение и отек, что свидетельствует об усилении притока крови к вовлеченным в процесс тканям.
В развитии воспалительной реакции важную роль играют эйкозаноиды и цитокины, высвобождаемые повреждёнными или инфицированными клетками.
К эйкозаноидам относятся простагландины, вызывающие повышение температуры и расширение кровеносных сосудов, и лейкотриены, которые привлекают определённые виды белых кровяных телец (лейкоцитов). К наиболее распространённым цитокинам относятся интерлейкины, отвечающие за взаимодействие между лейкоцитами, хемокины.
Стимулирующие хемотаксис, иинтерфероны, обладающие противовирусными свойствами, в частности способностью угнетать синтез белка в клетках макроорганизма. Кроме того, могут играть роль выделяемые факторы роста и цитотоксические факторы. Эти цитокины и другие биоорганические соединения привлекают клетки иммунной системы к очагу инфекции и способствуют заживлению повреждённых тканей путём уничтожения возбудителей.
Система комплемента
Система комплемента представляет собой биохимический каскад, который атакует мембрану чужеродных клеток. В него входят более 20 различных белков. Комплемент является основным гуморальным компонентом врождённого иммунного ответа.
Система комплемента имеется у многих видов, в том числе у ряда беспозвоночных.
У человека этот механизм активируется путём связывания белков комплемента с углеводами на поверхности микробных клеток, либо путём связывания комплемента с антителами, которые прикрепились к этим микробам (второй способ отражает взаимосвязь механизмов врождённого и приобретённого иммунитета).
Сигнал в виде прикреплённого к мембране клетки комплемента запускает быстрые реакции, направленные на разрушение такой клетки. Скорость этих реакций обусловлена усилением, возникающим вследствие последовательной протеолитической активации молекул комплемента, которые сами по себе являются протеазами.
После того, как белки комплемента прикрепились к микроорганизму, запускается их протеолитическое действие, что, в свою очередь, активирует другие протеазы системы комплемента, и так далее. Таким образом возникает каскадная реакция, усиливающая исходный сигнал при помощи управляемой положительной обратной связи.
В результате каскада образуются пептиды, привлекающие иммунные клетки, усиливающие проницаемость сосудов и опсонизирующие поверхность клетки, помечая её «к уничтожению ».
Кроме того, отложение факторов комплемента на поверхности клетки может напрямую разрушать её посредством разрушения цитоплазматической мембраны.
Существуют три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный. За неспецифическую реакцию врождённого иммунитета без участия антител отвечают лектиновый и альтернативный пути активации комплемента.
У позвоночных комплемент также участвует в реакциях специфического иммунитета, при этом его активация обычно происходит по классическому пути.
Клеточные факторы врождённого иммунитета
Лейкоциты (белые кровяные тельца) часто ведут себя подобно независимым одноклеточным организмам, и представляют собой главное клеточное звено врождённого (гранулоциты и макрофаги) и приобретённого (в первую очередь лимфоциты, но их действия тесно связаны с клетками врождённой системы) иммунитета.
К клеткам, воплощающим неспецифическую («врождённую») иммунную реакцию, относятся фагоциты (макрофаги,относятся фагоциты (макрофаги, нейтрофилы и дендритные клетки), тучные клетки, базофилы, эозинофилы и естественные киллеры<.
Эти клетки распознают и уничтожают чужеродные частицы путём фагоцитоза (заглатывания и последующего внутриклеточного переваривания).
Кроме того, осуществляющие неспецифический иммунитет клетки являются важными посредниками в процессе активации механизмов приобретённого иммунитета.
Фагоцитоз представляет собой важную особенность клеточного звена врождённого иммунитета, которую осуществляют клетки, называемые фагоцитами, которые «заглатывают» чужеродные микроорганизмы или частицы.
Фагоциты обычно циркулируют по организму в поисках чужеродных материалов, но могут быть призваны в определённое место при помощи цитокинов. После поглощения чужеродного микроорганизма фагоцитом он оказывается в ловушке внутриклеточного пузырька, который называется фагосомой. Фагосома сливается с другим пузырьком — лизосомой, в результате чего формируется фаголизосома.
Микроорганизм погибает под воздействием пищеварительных ферментов, либо в результате дыхательного взрыва, при котором в фаголизосому высвобождаются свободные радикалы. Фагоцитоз эволюционировал из способа получения захвата питательных веществ, но эта роль у фагоцитов была расширена, став защитным механизмом направленным на разрушение патогенных возбудителей.
Фагоцитоз, вероятно, представляет собой наиболее старую форму защиты макроорганизма, поскольку фагоциты обнаруживаются как у позвоночных, так и у беспозвоночных животных.
К фагоцитам относятся такие клетки, как мононуклеарные фагоциты (в частности — моноциты и макрофаги), дендритные клетки и нейтрофилы. Фагоциты способны связывать микроорганизмы и антигены на своей поверхности, а затем поглощать и уничтожать их.
Эта функция основана на простых механизмах распознавания, позволяющих связывать самые разнообразные микробные продукты, и относится к проявлениям врождённого иммунитета. С появлением специфического иммунного ответа мононуклеарные фагоциты играют важную роль в его механизмах путём представления антигенов T-лимфоцитам.
Для эффективного уничтожения микробов фагоцитам требуется активация.
Нейтрофилы и макрофаги представляют собой фагоциты, которые путешествуют по организму в поисках проникших сквозь первичные барьеры чужеродных микроорганизмов. Нейтрофилы обычно обнаруживаются в крови и представляют собой наиболее многочисленную группу фагоцитов, обычно представляющую около 50%-60% общего количества циркулирующих лейкоцитов.
Во время острой фазы воспаления, в частности, в результате бактериальной инфекции, нейтрофилы мигрируют к очагу воспаления. Этот процесс называется хемотаксисом. Они обычно являются первыми клетками, реагирующими на очаг инфекции.
Макрофаги представляют собой клетки многоцелевого назначения, обитающие в тканях и производящие широкий спектр биохимических факторов, включая ферменты, белки системы комплемента и регуляторные факторы, например интерлейкин-1. Кроме того, макрофаги выполняют роль уборщиков, избавляя организм от изношенных клеток и другого мусора, а также роль антиген-презентирующих клеток, активирующих звенья приобретённого иммунитета.
Дендритные клетки представляют собой фагоциты в тканях, которые соприкасаются с внешней средой, то есть расположены они, главным образом, в коже, носу, лёгких, желудке и кишечнике.
Они названы так, поскольку напоминают дендриты нейронов наличием многочисленных отростков, однако дендритные клетки никоим образом не связаны с нервной системой.
Дендритные клетки служат связующим звеном между врождённым и приобретённым иммунитетом, поскольку они представляют антиген T-клеткам, одному из ключевых типов клеток приобретённого иммунитета.
Вспомогательные клетки
Вспомогательными клетками считаются тучные клетки, базофилы, эозинофилы, ромбоциты. Также в иммунной защите участвуют соматические клетки различных тканей организма.
Тучные клетки находятся в соединительной ткани и слизистых оболочках и участвуют в регуляции воспалительной реакции. Они очень часто связаны с аллергией и анафилаксией.
Естественные киллеры (или натуральные, или нормальные, от англ. Naturalkiller) представляют собой лейкоциты группы лимфоцитов, которые атакуют и уничтожают опухолевые клетки, или инфицированные вирусами клетки.
Приобретённый иммунитет
Система приобретённого иммунитета появилась в ходе эволюции низших позвоночных. Она обеспечивает более интенсивный иммунный ответ, а также иммунологическую память, благодаря которой каждый чужеродный микроорганизм «запоминается» по уникальным для него антигенам.
Система приобретённого иммунитета антигенспецифична и требует распознавания специфических чужих («не своих») антигенов в процессе, называемом презентацией антигена. Специфичность антигена позволяет осуществлять реакции, которые предназначены конкретным микроорганизмам или инфицированным ими клеткам.
Способность к осуществлению таких узконаправленных реакций поддерживается в организме «клетками памяти». Если макроорганизм инфицируется микроорганизмом более одного раза, эти специфические клетки памяти используются для быстрого уничтожения такого микроорганизма.
Лимфоциты
На которые возложены ключевые функции по осуществлению приобретённого иммунитета, относятся к лимфоцитам , которые являются подтипом лейкоцитов.
Большая часть лимфоцитов отвечает за специфический приобретённый иммунитет, так как могут распознавать возбудителей инфекции внутри или вне клеток, в тканях или в крови.
Основными типами лимфоцитов являются B-клетки и T-клетки , которые происходят из плюрипотентных гемопоэтических стволовых клеток; у взрослого человека они образуются в костном мозге, а T-лимфоциты дополнительно проходят часть этапов дифференцировки в тимусе.
B-клетки отвечают за гуморальное звено приобретённого иммунитета, то есть вырабатывают антитела, в то время как T-клетки представляют собой основу клеточного звена специфического иммунного ответа.
В организме предшественники лимфоцитов непрерывно продуцируются в ходе дифференциации стволовых кроветворных клеток, при этом вследствие мутаций генов, кодирующих вариабельные цепиантител, возникает множество клеток. Которые чувствительны к множеству потенциально существующих антигенов.
На этапе развития лимфоциты проходят отбор: остаются только значимые с точки зрения защиты организма, а также те, которые не несут угрозы собственным тканям организма.
Параллельно с этим процессом лимфоциты разделяются на группы, способные выполнять ту или иную функцию защиты. Существуют разные виды лимфоцитов. В частности, по морфологическим признакам их разделяют на малые лимфоциты и большие гранулярные лимфоциты (БГЛ). По структуре внешних рецепторов среди лимфоцитов выделяют, в частности, B-лимфоциты и T-лимфоциты.
Как B-, так и T-клетки несут на своей поверхности рецепторные молекулы, которые распознают специфические мишени. Рецепторы представляют из себя как бы « зеркальный отпечаток» определённой части чужеродной молекулы, способный присоединяться к ней. При этом одна клетка может содержать рецепторы только для одного вида антигенов.
T-клеткираспознают чужеродные («не-свои») мишени, такие как патогенные микроорганизмы, только после того, как антигены (специфические молекулы чужеродного тела) будут обработаны и презентированы в сочетании с собственной («своей») биомолекулой. Она называется молекулой главного комплекса гистосовместимости (англ. mainhistocompatibilitycomplex, MHC). Среди T-клеток различают ряд подтипов, в частности, Т-киллеры, Т-хелперы и регуляторные Т-клетки.
T-киллеры распознают только антигены, которые объединены с молекулами главного комплекса гистосовместимости I класса, в то время как T-хелперы распознают только антигены, расположенные на поверхности клеток в сочетании с молекулами главного комплекса гистосовместимости II класса.
Это различие в презентации антигена отражает разные роли указанных двух типов T-клеток. Другим, менее распространённым подтипом T-клеток, являются γδ T-клетки , которые распознают неизменённые антигены, не связанные с рецепторами главного комплекса гистосовместимости.
T-лимфоцитов круг задач весьма широк. Часть из них — регуляция приобретённого иммунитета с помощью специальных белков (в частности, цитокинов), активация B-лимфоцитов для образования антител, а также регуляция активации фагоцитов для более эффективного разрушения микроорганизмов.
Эту задачу выполняет группа T-хелперов . За разрушение собственных клеток организма путём выделения цитотоксичных факторов при непосредственном контакте отвечают T-киллеры , которые действуют специфически.
В отличие от T-клеток, B-клетки не нуждаются в обработке антигена и экспрессии его на поверхности клетки. Их рецепторы к антигену представляют собой фиксированные на поверхности B-клетки антителоподобные белки. Каждая прошедшая дифференцировку линия B-клеток экспрессирует уникальное только для неё антитело, и никакое другое.
Таким образом, полный набор антигенных рецепторов всех B-клеток организма представляет все антитела, которые организм может вырабатывать. Функция B-лимфоцитов заключается прежде всего в выработке антител — гуморального субстрата специфического иммунитета, — действие которых направлено прежде всего против внеклеточно расположенных возбудителей.
Кроме того, существуют лимфоциты, неспецифически проявляющие цитотоксичность — естественные киллеры.
T-киллеры
Т-киллеры представляют собой подгруппу T-клеток, функцией которых является разрушение собственных клеток организма, инфицированных вирусами или другими патогенными внутриклеточными микроорганизмами, либо клеток, которые повреждены, или неверно функционируют (например, опухолевые клетки).
Как и B-клетки, каждая конкретная линия T-клеток распознает только один антиген. T-киллеры активируются при соединении своим T-клеточным рецептором ТКР) со специфическим антигеном в комплексе с рецептором главного комплекса гистосовместимости I класса другой клетки.
Распознавание этого комплекса рецептора гистосовместимости с антигеном осуществляется при участии расположенного на поверхности T-клетки вспомогательного рецептора CD8. В лабораторных условиях T-клетки обычно выявляют именно по экспрессии CD8.
После активации T-клетка перемещается по организму в поисках клеток, на которых белок I класса главного комплекса гистосовместимости содержит последовательность нужного антигена.
При контакте активированного T-киллера с такими клетками он выделяет токсины, образующие отверстия в цитоплазматической мембране клеток-мишеней, в результате ионы, вода и токсин свободно перемещаются в клетку-мишень и из неё: клетка-мишень погибает.
Разрушение собственных клеток T-киллерами важно, в частности, для предотвращения размножения вирусов. Активация T-киллеров жёстко управляется и обычно требует очень сильного сигнала активации от комплекса белка гистосовместимости с антигеном, либо дополнительной активации факторами T-хелперов.
T-хелперы
Т-хелперы регулируют реакции как врождённого, так и приобретённого иммунитета, и позволяют определять тип ответа, который организм окажет на конкретный чужеродный материал.
Эти клетки не проявляют цитотоксичности и не участвуют в уничтожении инфицированных клеток или непосредственно возбудителей. Вместо этого, они управляют иммунным ответом, направляя другие клетки на выполнение этих задач.
T-хелперы экспрессируют T-клеточные рецепторы (ТКР), которые распознают антигены, связанные с молекулами II класса главного комплекса гистосовместимости.
Комплекс молекулы главного комплекса гистосовместимости с антигеном также распознается корецептором клеток-хелперов CD4, который привлекает внутриклеточные молекулы T-клетки (например,Lck), ответственные за активацию T-клетки. T-хелперы обладают меньшей чувствительностью к комплексу молекулы главного комплекса гистосовместимости и антигена, чем T-киллеры, то есть для активации T-хелпера требуется связывание гораздо большего количества его рецепторов (около 200-300) с комплексом молекулы гистосовместимости и антигена, в то время как T-киллеры могут быть активированы после связывания с одним таким комплексом.
Активация T-хелпера также требует более продолжительного контакта с антиген-презентирующей клеткой. Активация неактивного T-хелпера приводит к высвобождению им цитокинов, которые оказывают влияние на активность многих видов клеток. Цитокиновые сигналы, создаваемые T-хелперами, усиливают бактерицидную функцию макрофагов и активность T-киллеров. Кроме того, активация T-хелперов вызывает изменения в экспрессии молекул на поверхности T-клетки, в частности лиганда CD40 (также известного под обозначением CD154), что создаёт дополнительные стимулирующие сигналы, обычно требуемые для активации вырабатывающих антитела B-клеток.
Гамма-дельта T-клетки
5-10% T-клеток несут на своей поверхности гамма-дельта-ТКР и обозначаются как γδ T-клетки.
B-лимфоциты и антитела
В-клетки составляют 5-15% циркулирующих лимфоцитов и характеризуются поверхностными иммуноглобулинами, встроенными в клеточную мембрану и выполняющими функцию специфического антигенного рецептора. Этот рецептор, специфичный лишь для определённого антигена, называется антителом. Антиген, связываясь с соответствующим антителом на поверхности В-клетки, индуцирует пролиферацию и дифференцировку В-клетки до плазматических клеток и клеток памяти, специфичность которых такая же, как и специфичность исходной В-клетки. Плазматические клетки секретируют большое количество антител в виде растворимых молекул, распознающих исходный антиген. Секретируемые антитела имеют ту же специфичность, что и соответствующий В-клеточный рецептор.
Антиген-презентирующие клетки
Иммунологическая память — это способность иммунной системы отвечать более быстро и эффективно на антиген (патоген), с которым у организма был предварительный контакт.
Такая память обеспечивается предсуществующими антигенспецифическими клонами как В-клеток, так и Т-клеток , которые функционально более активны в результате прошедшей первичной адаптации к определённому антигену.
Пока неясно, устанавливается ли память в результате формирования долгоживущих специализированных клеток памяти или же память отражает собой процесс рестимуляции лимфоцитов постоянно присутствующим антигеном, попавшим в организм при первичной иммунизации.
Иммунодефициты
(ИДС) — это нарушения иммунологической реактивности, которые обусловлены выпадением одного или нескольких компонентов иммунного аппарата или тесно взаимодействующих с ним неспецифических факторов. Аутоиммунные процессы
— это в значительной степени хронические явления, которые приводят к долговременному повреждению тканей. Это связано в первую очередь с тем, что аутоиммунная реакция постоянно поддерживается тканевыми антигенами. Гиперчувствительность
— это термин, используемый для обозначения иммунного ответа, который протекает в аггравированной и неадекватной форме, в результате чего происходит повреждение тканей. Иммунология опухолей К аспектам иммунологии опухолей относятся три основных направления исследований:
Управление иммунной системой. Физиологические механизмы. Применяемые в медицине методы воздействия. Существуют различные методы воздействия на иммунную систему, которые призваны привести её деятельность в норму. К ним относятся иммунореабилитация, иммуностимуляция, иммуносупрессия и иммунокоррекция. Иммунореабилитация
— это комплексный подход по воздействию на иммунную систему. Цель иммунореабилитации состоит в восстановлении до нормальных значений функциональных и количественных показателей иммунной системы. Иммуностимуляция
— это процесс воздействия на иммунную систему для улучшения иммунологических процессов, которые происходят в организме, а также увеличения оперативности реакции иммунной системы на внутренние раздражители. Иммуносупрессия (иммунодепрессия)
— это угнетение иммунитета по той или иной причине. Иммуносупрессия бывает физиологической, патологической и искусственной. Искусственная иммуносупрессия вызывается приёмом ряда иммуносупрессивных препаратов и/или ионизирующими излучениями и применяется при лечении аутоиммунных заболеваний, Иммунная система объединяет
органы и ткани, обеспечивающие защиту
организма от генетически чужеродных
клеток или веществ, поступающих извне
или образующихся в организме. Органы иммунной системы,
содержащие лимфоидную ткань, выполняют
функцию «охраны постоянства внутренней
среды организма в течение всей жизни
индивидуума». Они вырабатывают
иммунокомпетентные клетки, в первую
очередь лимфоциты, а также плазмоциты,
включают их в иммунный процесс,
обеспечивают распознавание и уничтожение
проникших в организм или образовавшихся
в нем клеток и других чужеродных веществ,
несущих на себе признаки генетически
чужеродной информации. Генетический
контроль в организме осуществляют
функционирующие совместно популяции
Т- и В-лимфоцитов, которые при участии
макрофагов обеспечивают иммунный ответ
в организме. Иммунную систему, по
современным представлениям, составляют
все органы, которые участвуют в образовании
клеток, осуществляющих защитные реакции
организма, создают иммунитет -
невосприимчивость к веществам, обладающим
чужеродными антигенными свойствами.
Паренхима этих органов образована
лимфоидной тканью, которая представляет
собой морфофункциональный комплекс
лимфоцитов, плазмоцитов, макрофагов и
других клеток, находящихся в петлях
ретикулярной ткани. К органам иммунной
системы принадлежат костный мозг, в
котором лимфоидная ткань тесно связана
с кроветворной, вилочковая железа
(тимус), лимфатические узлы, селезенка,
скопления лимфоидной ткани в стенках
полых органов пищеварительной и
дыхательной систем (миндалины, лимфоидные
узелки червеобразного отростка и
подвздошной кишки, одиночные лимфатические
узелки). Эти органы нередко называют
органами иммуногенеза. В отношении
функции иммуногенеза перечисленные
органы подразделяются на центральные
и периферические. К центральным органам
иммунной системы относят костный мозг
и вилочковую железу. В костном мозге из
его стволовых клеток образуются
В-лимфоциты, независимые в своей
дифференцировке от тимуса. Костный мозг
в системе иммуногенеза у человека в
настоящее время рассматривается в
качестве аналога сумки Фабрициуса -
клеточного скопления в стенке клоачного
отдела кишки птиц. В тимусе происходит
дифференцировка Т-лимфоцитов
(тимусзависимых), образующихся из
поступивших в этот орган стволовых
клеток. В дальнейшем обе эти популяции
лимфоцитов поступают в периферические
органы иммунной системы, к которым
относятся миндалины, лимфоидные узелки,
лимфатические узлы и селезенка. Функция
периферических органов иммунной системы
находится под влиянием центральных
органов иммуногенеза. Т-лимфоциты заселяют
тимусзависимые зоны лимфатических
узлов (паракортикальную зону), селезенки
(периартериальная часть лимфоидных
узелков и, возможно, лимфоидные
периартериальные влагалища) и обеспечивают
как осуществление клеточного иммунитета
путем накопления и ввода в действие
сенсибилизированных лимфоцитов, так и
гуморального иммунитета (путем синтеза
специфических антител). В-лимфоциты являются
предшественниками антителообразующих
клеток: плазмоцитов и лимфоцитов с
повышенной активностью. Они поступают
в бурсозависимые зоны лимфатических
узлов (лимфоидные узелки, мякотные тяжи)
и селезенки (лимфоидные узелки, кроме
их периартериальной части). В-лимфоциты
выполняют функцию гуморального
иммунитета, в котором основная роль
принадлежит крови, лимфе, секретам
желез, содержащим антитела, участвующие
в иммунных реакциях. Органы иммунной системы
располагаются в теле человека не
беспорядочно, а в определенных местах:
на границе сред обитания микрофлоры, в
участках возможного внедрения в организм
чужеродных образований. Миндалины
залегают в стенках начального отдела
пищеварительной трубки и дыхательных
путей, образую т.н. лимфоидное кольцо
Пирогова - Вальдейера. Лимфоидная ткань
миндалин находится на границе полости
рта, полости носа, с одной стороны, и
полости глотки и гортани, с другой.
Групповые лимфоидные узелки (пейеровы
бляшки) подвздошной кишки располагаются
в стенке конечного отдела тонкой кишки,
вблизи места впадения подвздошной кишки
в слепую, а такие же узелки червеобразного
отростка - вблизи границы двух различных
отделов пищеварительной трубки: тонкой
и толстой кишки. Одиночные лимфоидные
узелки рассеяны в толще слизистой
оболочки органов пищеварения и дыхательных
путей. Многочисленные лимфатические
узлы лежат на пути следования лимфы от
органов и тканей в венозную систему.
Чужеродный агент, попадающий в ток
лимфы, задерживается и обезвреживается
в лимфатических узлах. На пути тока
крови из артериальной системы (из аорты)
в систему воротной вены лежит селезенка. Характерным морфологическим
признаком органов иммунной системы
являются ранняя закладка (в эмбриогенезе)
и состояние зрелости их уже у новорожденных,
а также значительное развитие их в
детском и подростковом возрасте, т.е. в
период становления и созревания организма
и формирования его защитных систем. В
дальнейшем постепенно происходит
возрастная инволюция органов иммунной
системы, наиболее выраженная в центральных
органах иммуногенеза. В них довольно
рано (начиная с подросткового и юношеского
возраста) уменьшается количество
лимфоидной ткани, а на ее месте разрастается
соединительная (жировая) ткань. >> анатомия и физиология
Иммунитет
(от лат. immunitas – освобождать от чего-либо) – это физиологическая функция, которая обуславливает невосприимчивость организма к чужеродным антигенам. Иммунитет человека делает его невосприимчивым по отношению ко многим бактериям, вирусам, грибкам, глистам, простейшим, различным ядам животных. Кроме того, иммунитет обеспечивает защиту организма от раковых клеток. Задачей иммунной системы является распознавать и разрушать все чужеродные структуры. При контакте с чужеродной структурой клетки иммунной системы запускают иммунный ответ , который приводит к выведению чужеродного антигена из организма. Функция иммунитета обеспечивается работой иммунной системы организма, в состав которой входят различные типы органов и клеток. Ниже рассмотрим подробнее строение иммунной системы и основные принципы ее функционирования. Анатомия иммунной системы
В общем, работа иммунной системы обеспечивается двумя видами факторов: клеточными и гуморальными (то есть жидкостными). Клетки иммунной системы (различные виды лейкоцитов) циркулируют в крови и переходят в ткани, осуществляя постоянный надзор за антигенным составов тканей. Кроме того, в крови циркулирует большое количество разнообразных антител (гуморальные, жидкостные факторы), которые также способны распознавать и уничтожать чужеродные структуры. В архитектуре иммунной системы различаем центральные и периферические структуры. Центральными органами иммунной системы
являются костный мозг и тимус (вилочковая железа). В костном мозге (красный костный мозг) происходит формирование клеток иммунной системы из так называемых стволовых клеток
, которые дают начало всем клеткам крови (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты). Вилочковая железа (тимус) расположена в грудной клетке, сразу позади грудины. Тимус хорошо развит у детей, но с возрастом подвергается инволюции и практически отсутствует у взрослых. В тимусе происходит дифференциация лимфоцитов – специфических клеток иммунной системы. В процессе дифференциации лимфоциты «учатся» распознавать «свои» и «чужие» структуры. Периферические органы иммунной системы
представлены лимфатическими узлами, селезенкой и лимфоидной тканью (такая ткань находится, например, в небных миндалинах, на корне языка, на задней стенке носоглотки, в кишечнике). Лимфатические узлы
представляют собой скопление лимфоидной ткани (на самом деле скопление клеток иммунной системы) окруженные оболочкой. В лимфатический узел входят лимфатические сосуды, по которым течет лимфа. Внутри лимфатического узла лимфа фильтруется и очищается от всех чужеродных структур (вирусы , бактерии , раковые клетки). Сосуды выходящие из лимфатического узла сливаются в общий проток, который впадает в вену. Селезенка
представляет собой не что иное, как большой лимфатический узел. У взрослого человека масса селезенки может достигать нескольких сотен граммов, в зависимости от количества крови, накопленного в органе. Селезенка расположена в брюшной полости слева от желудка. В сутки через селезенку прокачивается большое количество крови, которая, подобно лимфе в лимфатических узлах, подвергается фильтрации и очищению. Также в селезенке запасается определенное количество крови, в котором организм на данный момент не нуждается. Во время физической нагрузки или стресса селезенка сокращается и выбрасывает кровь в кровеносные сосуды, для того чтобы удовлетворить потребность организма в кислороде. Лимфоидная ткань
рассеяна по всему организму в виде маленьких узелков. Основная функция лимфоидной ткани – обеспечение местного иммунитета, поэтому наиболее крупные скопления лимфоидной ткани расположены в области рта, глотки и кишечника (эти зоны организма в изобилии населены разнообразными бактериями). Кроме того, в различных органах существуют, так называемые, мезенхимальные клетки
, которые могут выполнять иммунную функцию. Много таких клеток в коже, печени, почках . Клетки иммунной системы
Нейтрофилы
– наиболее многочисленные представители лейкоцитов. Эти клетки содержат вытянутое ядро, разделенное на несколько сегментов, поэтому иногда их называют сегментоядерными лейкоцитами. Как и все клетки иммунной системы, нейтрофилы образуются в красном костном мозге и после созревания попадают в кровь. Время циркуляции нейтрофилов в крови не велико. В течение нескольких часов эти клетки проникают через стенки сосудов и переходят в ткани. Пробыв некоторое время в тканях, нейтрофилы могут вновь вернуться в кровь. Нейтрофилы чрезвычайно чувствительны к наличию в организме очага воспаления и способны направленно мигрировать в воспаленные ткани. Попадая в ткани, нейтрофилы меняют свою форму – из круглых превращаются в отростчатые. Основная функция нейтрофилов обезвреживание различных бактерий. Для передвижения в тканях нейтрофил снабжен своеобразными ножками, которые представляют собой выросты цитоплазмы клетки. Придвигаясь к бактерии нейтрофил, окружает ее своими отростками, а затем «заглатывает» и переваривает ее при помощи специальных ферментов. Отмершие нейтрофилы скапливаются в очагах воспаления (например, в ранах) в виде гноя. Количество нейтрофилов крови увеличивается во время различных воспалительных заболеваний бактериальной природы. Базофилы
принимают активное участие в развитии аллергических реакций немедленного типа. Попадая в ткани базофилы, превращаются в тучные клетки, содержащие большое количество гистамина – биологически активного вещества, которое стимулирует развитие аллергии. Благодаря базофилам яды насекомых или животных сразу блокируются в тканях и не распространяются по всему телу. Также базофилы регулируют сворачиваемость крови при помощи гепарина. Лимфоциты
. Существует несколько разновидностей лимфоцитов: B-лимфоциты (читается «Б-лимфоциты»), Т-лимфоциты (читается «Т-лимфоциты»), К-лимфоциты (читается «К-лимфоциты»), NK-лимфоциты (естественные киллеры) и моноциты. В-лимфоциты
распознают чужеродные структуры (антигены) вырабатывая при этом специфические антитела (белковые молекулы, направленные против чужеродных структур). Т-лимфоциты
выполняют функцию регуляции иммунитета. Т-помошники стимулируют выработку антител, а Т-супрессоры тормозят ее. К-лимфоциты
способны разрушать чужеродные структуры, помеченные антителами. Под влиянием этих клеток могут быть разрушены различные бактерии, раковые клетки или клетки инфицированные вирусами. NK-лимфоциты
осуществляют контроль над качеством клеток организма. При этом NK-лимфоциты способны разрушать клетки, которые по своим свойствам отличаются от нормальных клеток, например, раковые клетки. Моноциты
это самые большие клетки крови. Попадая в ткани, они превращаются в макрофагов. Макрофаги это большие клетки, активно разрушающие бактерии. Макрофаги в больших количествах накапливаются в очагах воспаления. По сравнению с нейтрофилами (см. выше) некоторые виды лимфоцитов более активны в отношении вирусов, чем бактерий, и не разрушаются во время реакции с чужеродным антигеном, поэтому в очагах воспаления вызванного вирусами гной не формируется. Также лимфоциты накапливаются в очагах хронического воспаления. Популяция лейкоцитов постоянно обновляется. Каждую секунду образуются миллионы новых иммунных клеток. Некоторые клетки иммунной системы живут всего несколько часов, а другие могут сохраняться на протяжении нескольких лет. В этом и заключается суть иммунитета: однажды повстречав антиген (вирус или бактерию), иммунная клетка «запоминает» его и при новой встрече реагирует быстрее, блокируя инфекцию сразу после ее попадания в организм. Общая масса органов и клеток иммунной системы организма взрослого человека составляет около 1 килограмма
. Взаимодействия между клетками иммунной системы чрезвычайно сложны. В целом, согласованная работа различных клеток иммунной системы, обеспечивает надежную защиту организма от различных инфекционных агентов и собственных мутировавших клеток. Помимо функции защиты иммунные клетки контролируют рост и размножение клеток организма, а также восстановление тканей в очагах воспаления. Кроме клеток иммунной системы в организме человека существует ряд факторов неспецифической защиты, которые составляют так называемый видовой иммунитет. Эти факторы защиты представлены системой комплимента, лизоцимом, трансферином, С-реактивным белком, интерферонами. Лизоцим
– это специфический фермент, который разрушает стенки бактерий. В больших количествах лизоцим содержится в слюне, чем объясняются ее антибактериальные свойства. Трансферин
– это белок, который конкурирует с бактериями за захват определенных веществ (например, железо), необходимых для их развития. В результате этого рост и размножение бактерий замедляется. С-реактивный белок
активируется подобно комплименту при попадании в кровь чужеродных структур. Присоединение этого белка к бактериям делает их уязвимыми для клеток иммунной системы. Интерфероны
– это сложномолекулярные вещества, которые выделяются клетками в ответ на проникновение в организм вирусов. Благодаря интерферонам клетки становятся невосприимчивыми по отношению к вирусу. Библиография
: Иммунная система - особая система, которая защищает организм от возбудителей инфекционных заболеваний, злокачественных клеток и т.д. При отсутствии этой защитной системы наш организм был бы беззащитен перед бактериями, вирусами, грибками и различными ядами. Возбудители заболеваний в организм проникают через дыхательные пути или кожу. Одни заболевания, вызываемые ими, неприятны, но неопасны (например, насморк), другие - представляют угрозу для жизни (например, туберкулез). Нас ежесекундно атакует множество бактерий, вирусов и других подобных «врагов» человечества. Разумеется, организм человека хорошо подготовлен к такому нападению: он постоянно посылает в кровь для «патрулирования» так называемые фагоциты (макрофаги). И как только на их пути встречается какой-нибудь «пришелец», они обволакивают его и уничтожают. Если такой «интервент» избежит ликвидации, то макрофаги «вызовут» помощников Т-лимфоцитов (хелперов), которые оценят «пришельцев» и запустят другие механизмы для борьбы с ними, например, Т-лимфоциты-клетки-киллеры, В-лимфоциты, вырабатывающие антитела. Антитела нейтрализуют «пришельцев». Чтобы «битва» против вирусов, бактерий и других «интервентов» окончилась их уничтожением, вовлекаются Т-лимфоциты (супрессоры). При повторном появлении возбудителя сразу начинают действовать клетки иммунологической памяти, вирус распознается даже спустя несколько лет. Возбудители болезней, которые однажды уже угрожали организму человека, обезвреживаются значительно быстрее и успешнее, нежели в первый раз. Иммунитет к некоторым заболеваниям приобретается на всю жизнь, т.е. действие защитной функции позволяет обезопасить организм от повторного заболевания. К ним относятся: корь, скарлатина, дифтерия, краснуха, свинка, ветрянка, коклюш, тиф, оспа, полиомиелит и другие опасные заболевания. Для битвы против «интервентов» клетки с кровью попадают туда, где они необходимы. «Заводы» по производству иммунных клеток - это миндалины, селезенка, лимфатические узлы, костный мозг и вилочковая железа, которая расположена в грудной полости позади грудины. Иммунную систему человека составляют клетки, способные различить «свое» и «чужое». Однако иногда происходят нарушения ее работы, например, клетки могут «переусердствовать», и лимфоциты-киллеры нападают на органы человека. Возникает аллергическая реакция: иммунная система неспособна отличить безвредных «пришельцев» от опасных. Активно приобретенный иммунитет - это иммунитет, приобретенный после перенесенной инфекции или вакцинации антигенами, реагируя на которые, иммунная система организма человека начинает производить антитела. В этом случае антитела против возбудителей болезней производит не сам организм человека, а в него их вводят уже в «готовом» виде. Пассивная иммунизация - это введение гамма-глобулинов. Такая иммунизация рекомендуется, если активная иммунизация была бы слишком опасна вследствие возможных аллергических реакций организма человека. Иммунная система человека – это комплекс особых анатомических структур, которые обеспечивают защиту нашему организма от различных болезнетворных агентов и продуктов распада их жизнедеятельности, а также веществ и тканей, обладающих чужеродным нам антигенным воздействием. Цель иммунной системы – уничтожение:
Таким способом достигается биологическая индивидуальность нашего организма, в котором существует множество способов со стороны иммунной системы обнаружения и удаления многих чужеродных агентов. Такой процесс в медицинской практике кратко и понятно называют иммунным ответом. Формы иммунного ответа разделяются врожденные и приобретенные. Главное различие между ними состоит в том, что приобретённый человеком иммунитет является высокоспецифичным по отношению к определенному виду антигенов и позволяет более быстро и эффективно уничтожать их при повторном попадании в организм. Антигенами называют молекулы, вызывающие особые специфические ответные реакции организма как на чужеродный агент. Так у перенёсших болезни ветрянку (дифтерию или корь) людей обычно формируется пожизненный иммунитет к таким заболеваниям. При возникновении аутоиммунных реакций таким антигеном может служить уже клетка-молекула, произведенная нашим организмом. Органом, отвечающим за иммунитет и кроветворение в нашем организме, является костный мозг, в котором располагаются стволовые клетки. Они дают начало всем разновидностям клеток иммунной системы и крови. Стволовые клетки имеют способность к многократному делению, благодаря этой функции они относятся к самоподдерживающей популяции. Также в костном мозге образуются форменные элементы крови:
Из стволовых формируются клетки иммунной системы – плазмоциты и лимфоциты. Органы нашей иммунной системы, содержащих лимфоидную ткань, охраняют постоянство внутренней среды нашего организма на протяжении всей жизни. Вырабатываемые ими клетки обеспечивают борьбу с чужеродными организмами и веществами. Составляющие нашей иммунной системы кроме костного мозга:
Все органы иммунитета человека локализуются в нашем теле не беспорядочно, а в четко определенных местах, которые защищены. Так тимус расположен в грудной полости, а костный мозг в закрытых костномозговых полостях. Миндалины расположены самом начале отдела пищеварительной трубки и наших дыхательных путей, давая начало и образуя лимфоидное глоточное кольцо. Лимфоидная ткань располагается на границе полости носа и рта, гортани и глотки. Многочисленные периферические лимфоидные бляшки есть в стенках тонкого кишечника, центральных отделах и на входе в толстую кишку. Одиночные узлы расположены в толще слизистых мочевыводящих путей, органов пищеварения и дыхательной системы. Вилочковая железа представляет собой один из самых важных органов человеческого иммунитета. Название орган получил за свой внешний вид, который похож на вилку. Тимус разделен на две части, которые могут быть плотно прижатыми или сращенными, при этом не всегда симметричными. Вся поверхность железы покрыта соединительной тканью и разделяется на кору и мозговой слой. Корковое вещество состоит гематопоэтических и эпителиальных клеток. В которых вырабатываются гормоны и опорные клетки, макрофаги и Т-лимфоциты. В обоих частях органа находится большое количество Т-лимфоцитов – клеток, отвечающих за распознавание болезнетворных и посторонних организмов. Особенность вилочковой железы заключается в том, что орган активно растет в детстве и подростковом возрасте, а после 18 лет она начинает постепенно уменьшаться и вскоре совсем исчезает. На месте вилочковой железы у взрослых только соединительная ткань. Функции тимуса:
С возрастом, когда другие органы сформируются, часть задач, выполняемых вилочковой железой распределится на них. Орган вырабатывает гормоны, необходимые для полноценной работы организма – тимозин, тималин и тимопоэтин. Нарушения со стороны работы вилочковой железы в детском возрасте приводит к потере сопротивляемости вирусам и бактериям, иногда страдает нервная система. Такой ребенок будет постоянно болеть. Выявить нарушения со стороны работы органа можно за счет рентгенологической диагностики. В таком случае нужна коррекция медпрепаратами. Селезенка относится к органам иммунной системы. Она располагается на пути движения крови из аорты в систему воротной вены, которая разветвляется в печени. На основании это факта селезенку считают фильтром всей кровеносной системы. Основные функции селезенки:
Селезенка относится к месту специфической иммунной реакции организма на антигены, которые циркулируют в крови. Процессы такого иммунного ответа разыгрываются и в лимфатических узлах, попадающих туда через лимфу. В селезенке, как органе иммунной системы, утилизируются «выработавшиеся» и поврежденные эритроциты, лейкоциты или тромбоциты, а также попавшие в кровоток чужеродные белки. Селезенка плохо восстанавливается в случае повреждения. Если была обширная травма органа, то ее приходится удалять. Удаление селезенки относится к методам лечения анемии. Потом ее функции частично заменяют другие органы иммунитета. Люди, у которых отсутствует этот орган обладают большей чувствительностью к бактериям и пневмококкам.
Сочетание всех клеток и органов иммунной системы и продуцируемых ими защитных антител, иммуноглобулинов, макрофагов и цитокинов обеспечивает защиту нашего организма. Каждый орган выполняет свою функцию в формировании иммунного ответа и входит в состав сложного механизма, под названием иммунитет человека.Другие защитные механизмы макроорганизма
Анатомия иммунной системы чрезвычайно неоднородна. В целом, клетки и гуморальные факторы иммунной системы присутствуют почти во всех органах и тканях организма. Исключение составляют некоторые отделы глаз, яичек у мужчин, щитовидной железы , головного мозга – эти органы ограждены от иммунной системы тканевым барьером, который необходим для их нормального функционирования.
Общее название клеток иммунной системы это лейкоциты
. Однако семейство лейкоцитов очень неоднородно. Различаем два основных типа лейкоцитов: зернистые и незернистые.
Функции
Возможные нарушения
Активно и пассивно приобретенный иммунитет
Иммунитет человека: функция
Органы иммунной системы человека: основные механизмы
За что отвечает вилочковая железа в нашем организме
Роль и основные функции селезенки: за что отвечает орган
Роль иммунной системы человека в организме (видео)
