Иммунная система

Иммунная система макроорганизма состоит из органов, клеток и их продуктов, принимающих участие в развитии им­мунитета.

Иммунитет — это способ защиты внутреннего постоянства организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетически чужеродную информацию.

Органы иммунной системы делятся на центральные и пе­риферические. Созревание клеток и приобретение ими иммунокомпетентности происходит в центральных органах. К ним относятся костный мозг, тимус (у позвоночных), сумка (бурса) фабриция (у птиц), пейеровы бляшки (у млекопита­ющих). Периферическими органами являются лимфатичес­кие узлы, селезенка, а также кровеносная система и лимфа. Иммунокомпетентные клетки концентрируются в лимфоидных органах (тимусе, лимфатических узлах, миндалинах, лимфоидных образованиях кишечника, селезенке).

Клетки иммунной системы. Клетки, способные перераба­тывать и представлять антиген лимфоцитам, носят название вспомогательных, или дополнительных. К этой группе отно­сятся макрофаги, дендритные клетки, клетки Лангерганса, В-клетки и даже Т-лимфоциты. Функцию антигенпрезентирующих клеток могут выполнять клетки, не относящиеся к клас­су иммунокомпетентных, например эндотелиоциты, несущие на своей поверхности продукты генов главного комплекса гистосовместимости.

Среди макрофагов различают циркулирующие моноциты и оседлые клетки. Макрофаги играют центральную роль в антиинфекционном иммунитете. Они фагоцитируют и расщеп­ляют инфекционный материал, оказывают цитостатическое действие на возбудитель, вырабатывают медиаторы иммуни­тета и являются, в свою очередь, клетками-мишенями для лимфокинов.

Одной из важнейших функций макрофагов является рас­щепление (процессинг) и представление (презентация) ан­тигена лимфоцитам. Роль таких вспомогательных клеток макрофаги выполняют самостоятельно или в сочетании с дру­гими клетками, несущими на своей поверхности антигены гистосовместимости (дендритными клетками, В-клетками, клетками Лангерганса). Следует, однако, отметить, что мак­рофаги могут быть резервуаром для размножения возбуди­телей многих инфекционных заболеваний. Это способствует инфицированию организма и хронизации инфекционного процесса.

Т-лимфоциты отличаются от В-лимфоцитов и других кле­ток присутствием характерных антигенов (маркеров), выяв­ляемых с помощью моноклональных антител. Эти маркеры меняются в течение онтогенеза, в зависимости от физиологи­ческого состояния клетки, дедифференцировки или активации антигеном. Маркер CD4 характерен для индукторов и хелперов, антиген CD8 — для киллеров и супрессоров.

В-лимфоциты получили свое название от фабрициевой сумки (Bursa Fabricius) птиц. В-клетки мигрируют из костно­го мозга через кровь во все лимфоидные органы за исключе­нием тимуса. В лимфоидных органах В-клетки превращаются через ряд промежуточных форм в плазматические клетки. Плазматические клетки являются короткоживущими, основ­ная их функция — синтез и секреция антител.

Существуют 2 группы лимфоцитов, отличающихся от ти­пичных Т- и В-лимфоцитов. К первой группе относятся О-, L- и К-лимфоциты, способные вызывать антителозависимый лизис клеток-мишеней, ко второй группе — ЕК-лимфоциты, обладающие иным механизмом цитотоксического действия.

В каждой из указанных групп клеток существуют много­численные субпопуляции, отличающиеся по функциональным свойствам и клеточным маркерам. Вместе с тем исключитель­ная гетерогенность клеточных структур и функциональных свойств клеток не является истинным отражением многооб­разия субпопуляций клеток, одна и та же клетка в процессе дифференцировки меняет экспрессию своих мембранных структур и свою функцию.

Антигены

Антигены — генетически чужеродные вещества, способ­ные вызывать образование антител и эффекторов клеточного иммунитета.

Иммунные реакции, вызванные антигенами, направлены на их связывание, нейтрализацию и выведение из организма. Способность антигенов вызывать иммунный ответ, обеспечи­вающий защиту организма от проникновения таких антигенов, называется иммуногенностью. Иммуногенностью обладают белки, полисахариды, полипептиды, нуклеиновые кислоты. Термин «иммуногенность» используется прежде всего для ха­рактеристики антигенов, участвующих в формировании анти­инфекционного иммунитета. Способность антигена вызывать устойчивость против заражения называется протективной активностью. Она является главной характеристикой анти­генов любой вакцины.

Антигены подразделяются на Т-зависимые и Т-независимые. Антигены, которым для начала образования антител В-клетками требуется участие Т-лимфоцитов, называют Т-зависимыми. К Т-зависимым антигенам относятся белки (альбуми­ны, глобулины, бактериальные белки, синтетические полипеп­тиды). Т-независимые антигены могут вызывать выработку антител В-лимфоцитами без помощи Т-лимфоцитов. Т-независимыми антигенами являются высокополимерные белки, по­лисахариды, декстран, леван, фиколл, липополисахариды, не­которые синтетические полимеры.

Как правило, бактериальная клетка содержит Т-зависимые и Т-независимые антигены, вирус — только Т-зависимые ан­тигены.

Т-независимые антигены слабо «работают» у детей в воз­расте до 2 лет. Для усиления иммуногенности Т-независимых антигенов их конъюгируют с Т-зависимыми носителями, на­пример столбнячным или дифтерийным анатоксином.

Полисахариды, находящиеся на поверхности грамотрицательных бактерий, характерны для определенных видов бак­терий и определяют их специфичность. Полисахариды наруж­ной мембраны грамотрицательных бактерий являются О-антигеном; на нем основана серологическая классификация мик­роорганизмов. У вакцин, основу которых составляет О-антиген, специфичность иммунного ответа обеспечивает липополисахарид, а иммуногенность вакцины — белок.

Белковые и полипептидные антигены являются Т-зави­симыми антигенами, они индуцируют синтез антител и раз­личные формы клеточного иммунитета. Сополимеры, вклю­чающие два вида аминокислот, обладают слабой иммуноген­ностью в сравнении с полимерами из трех и более видов ами­нокислот. Замена лишь одной аминокислоты в детерминанте может изменить ее специфичность.

Различают две группы антигенов: полные (полисахариды, белки и пр.) и неполные (гаптены). Гаптены — вещества (пре­имущественно низкомолекулярные), не обладающие антигенностью, но способные участвовать в серологических реакциях.

Антитела

Антитела вырабатываются в организме в ответ на введение антигена, специфическое связывание антигена является их ос­новной функцией. Антитела имеют решающее значение в раз­витии иммунитета при многих инфекциях. Это прежде всего инфекции с выраженным токсическим компонентом. Антиток­сические иммуноглобулины — хорошее средство профилакти­ки и лечения столбняка, бешенства, гангрены, дифтерии и т.д.

По выполняемой функции антитела подразделяются:

- на антитела, нейтрализующие бактериальные токсины;

- вируснейтрализующие антитела, препятствующие при­креплению вируса к клетке;

- антитела, оказывающие цитотоксическое действие на вируссодержащие клетки в присутствии комплемента;

- антитела, вызывающие гибель (лизис) микроба с участи­ем комплемента;

- антитела, инактивирующие возбудителя, подавляющие его ферментную систему;

- антитела, опсонизирующие макрофаги и усиливающие фагоцитоз;

- антитела, образующие с растворимым антигеном комп­лекс, вызывающий появление признаков острого воспаления;

- антитела, усиливающие цитотоксическое действие поли­морфно-ядерных лейкоцитов по отношению к гельминтам.

Антитела вызывают преципитацию и флоккуляцию раство­римых бактериальных антигенов, агглютинацию бактерий, вирусов. Известны 5 классов иммуноглобулинов.

Антитела класса IgG — главные в гуморальном иммуни­тете. Эти антитела вызывают гибель возбудителя с участием комплемента и опсонизируют фагоцитарные клетки. IgG, про­никая через плаценту, создают антиинфекционный иммуни­тет у новорожденных. Важнейшая функция IgG — нейтрали­зация бактериального экзотоксина. IgG участвуют во многих иммунологических реакциях, наиболее активны в реакции преципитации и связывании комплемента.

IgG являются мономерными антителами и состоят из 4 це­пей: двух тяжелых (молекулярная масса 50-70 кДа) и двух легких цепей (мол. масса 20 кДа), связанных дисульфидными связями.

IgM является наиболее ранним из всех классов. Он появ­ляется у плода. IgM способны агглютинировать бактерии in vitro, нейтрализуют вирусы и активируют комплемент, игра­ют важную роль в элиминации возбудителя из кровеносного русла, в активации фагоцитов. Значительное повышение со­держания IgM в крови наблюдается при наличии ряда инфек­ций. Высокий уровень IgM у новорожденных является показателем внутриутробных инфекций — краснухи, сифилиса, токсоплазмоза, цитомегаловирусной инфекции. IgM-антитела активнее в реакциях агглютинации и лизиса. В этой фрак­ции сосредоточены антитела против эндотоксинов грамотрицательных бактерий.

Молекула IgM является пентамером. Антителообразующие клетки способны переключать синтез антител с IgM на IgG без изменения антительной специфичности. При этом могут появляться клетки, продуцирующие одновременно иммуноглобулины двух изотипов.

Молекула IgA представляет собой димер, мономеры ко­торого соединены J-цепью. IgA — секреторный иммуноглобулин. В состав IgA входит секреторный компонент, повышаю­щий устойчивость IgA к действию ферментов, состоит из не­скольких полипептидов и присутствует в свободном виде в секретах молочных и слюнных желез. Антитела класса IgA участвуют в местном иммунитете, они препятствуют адгезии бактерий, нейтрализуют энтеротоксин, активируют компле­мент и процесс фагоцитоза.

Молекулы IgE и IgD — мономеры. К классу IgE относит­ся основная масса аллергических антител-реагинов. Уровень IgE повышается у аллергологических больных и лиц, заражен­ных гельминтами. IgE связывается с Fc-рецепторами тучных клеток и базофилов. При контакте с антигеном образуются мостики «IgE-aнтиген—IgE». Вслед за этим происходят акти­вация биохимических процессов и выделение биологически активных аминов, вызывающих аллергические реакции немед­ленного типа. Эозинофильный хемотаксический фактор, вы­деляющийся из тучных клеток, способствует аккумуляции эозинофилов и деструкции гельминтов. Предполагается так­же, что IgE, покрывая паразит, привлекают макрофаги благо­даря Fc-рецепторам этих клеток.

Антитела класса IgD принимают участие в развитии мес­тного иммунитета, обладают антивирусной активностью, мо­гут активировать комплемент. IgD участвуют в дифференцировке В-клеток, в развитии аутоиммунных процессов, способ­ствуют возникновению антиидиотипического ответа.

Для диагностики инфекционного заболевания применя­ют различные методы определения антител в сыворотке кро­ви больного. Наличие IgM свидетельствует об остром перио­де заболевания, IgG образуются позднее и длительно опреде­ляются в крови переболевших.