Функции иммунной системы обеспечиваются иммунокомпетентными клетками, формирование которых происходит в костном мозге, в котором из стволовой клетки формируются основные клетки иммунной системы: Т– и В-лимфоциты, моноциты и макрофаги.
Различают 5 типов лейкоцитов, к которым относятся фагоциты (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, моноциты) и иммуноциты (лимфоциты).
Фагоциты созревают в костном мозге и затем на несколько часов поступают в ткани; фагоциты существуют несколько дней. Нейтрофилы быстро покидают костный мозг, поступают в кровь, которая разносит их по тканям организма.
Моноциты в тканях превращаются в различные макрофаги, которые могут существовать от нескольких месяцев до нескольких лет.
Иммуноциты (лимфоциты) также образуются в костном мозге, после поступают в кровь. Они живут дольше фагоцитов и многократно могут циркулировать из лимфатической системы в кровяное русло и обратно.
Защитные функции лейкоцитов проявляются в различных реакциях. Роль фагоцитов выполняют эозинофилы и базофилы, которые находятся в очаге воспаления, а лимфоциты принимают участие в иммунологических реакциях.
Созревание клеток в красном костном мозге проходит несколько стадий. В начале, в мегалобластической стадии, образуются колонии клеток.
Созревание лейкоцитов происходит в течение 5–10 дней в митотической лакуне, а затем в течение 5 дней в зрелой постмитотической лакуне. В случае возникновения инфекционного процесса они поступают в кровоток в виде зрелых и незрелых нейтрофилов. Это проявляется сдвигом влево лейкоцитарной формулы.
Половина нейтрофилов циркулируют в крови в свободном состоянии, другая часть прикреплена к сосудам. Нейтрофилы находятся в крови в течение 6 часов, после чего поступают в ткани, где функционируют 3–6 дней.
Они накапливаются в местах тканевого повреждения и воспаления. В очаге воспаления нейтрофилы поглощают и убивают бактерии.
Нейтрофилы фагоцитируют бактерии, этому процессу содействует прикрепление бактерий к специфическому иммуноглобулину G или рецепторам комплемента на поверхности нейтрофила. Нейтрофилы снабжены Fc– и С3-рецепторами.
В процессе иммунных реакций нейтрофилы расщепляют иммуноглобулины до Fc и Fab, которые выступают как избирательные факторы хемотаксиса В-лимфоцитов. Нейтрофилы обладают способностью выделять вещества, которые активизируют бластную трансформацию В-лимфоцитов.
Роль эозинофилов заключается в регуляции сосудисто-инфильтративной фазы воспаления путем контроля выделения гистамина и других веществ посредством нейтрализации избыточно выброшенного гистамина.
Эозинофилы живут в кровотоке не более 10 часов, после чего поступают в ткани, где осуществляют регуляцию функции базофилов и тучных клеток.
Увеличение количества эозинофилов является защитной реакцией. Защита идет по пути «эозинофил – тканевой базофил – иммуноглобулин Е».
Функция базофилов сводится к выделению гистамина, серотонина, тетрапептидов. Созревшие базофилы поступают из костного мозга в кровоток, а затем в ткани. Гистамин освобождается при дегрануляции базофила. В случаях, когда дегрануляция носит чрезмерный характер, развивается резковыраженный иммунопатологический процесс в виде атопических заболеваний.
Моноцитарная система организма человека представлена моноцитами, макрофагами, эпителиальными клетками, гигантскими клетками (клетки Лангерганса), Кунферовскими клетками, альвеолярными клетками в легких.
Моноциты являются основными клетками моноцитарно-макрофагальной системы, которую раньше называли ретикулозидотелиальной. Моноциты образуются в костном мозге, после чего происходит их дифференцировка по схеме «монобласт – промиелоцит – моноцит крови – тканевой макрофаг». Наибольшее количество макрофагов образуется во внутренних органах (перитонеальные, легочные, клетки Лангерганса, остеокласты и др.).
Данные клетки принимают участие в формировании гуморального иммунитета. Они являются секреторными клетками, выделяющими различные ферменты и биологически активные вещества. К таким веществам относят интерлейкины (ИЛ).
Макрофаги снабжены рецепторами и антигеном (Fc), С3b-рецепторами, антигенами гистосовместимости. Они выполняют функции презентации антигена и в конечной стадии активируются лимфокинами.
Лимфоциты подразделяются на 0– (нулевые), Т– и В-клетки.
Т-лимфоциты представляют собой иммунокомпетентные клетки, которые подразделяются на ряд популяций клеток, имеющих различные функции. Хелперы и супрессоры обладают иммунорегуляторными клетками, а киллеры и эффекторы – эффекторными.
Т-киллеры принимают участие в разрушении инфицированных клеток и клеток опухолей.
К естественным клеткам-киллерам относятся большие гранулярные клетки, содержащие перфорин, который обладает способностью проникать в мембрану клеток-мишеней и обеспечивать осмотический взрыв и лизис клетки. Т-лимфоциты обеспечивают клеточный, антивирусный, антибактериальный иммунитет.
Эти клетки (Т-клетки, тимоциты, тимусзависимые лейкоциты) мигрируют в лимфоидную ткань, заполняя пространство в органах лимфатической системы: в кортикальном слое лимфатических узлов и переартериальных зонах селезенки. Для Т-клеток характерны мобильность, возможность циркулировать из крови в лимфоидную ткань и обратно в кровь через грудной лимфатический проток, где их содержание составляет 90 %, а в периферической крови – 60–70 %. В зависимости от выполняемых функций различают:
– Т-эффекторы – участвуют в клеточном иммунитете (отторжение трансплантата, обеспечение противоопухолевого иммунитета, лизис клеток-мишеней, гиперчувствительность замедленного типа, реакции трансплантата при пересадке его хозяину);
– Т-хелперы – формируют клеточный и гуморальный иммунитет (СD4-позитивные клетки);
– Т-супрессоры – препятствуют формированию гуморального и клеточного иммунитета (СD8-позитивные клетки);
– Т-контрсупрессоры – прекращают действие супрессорных клеток (СD25-позитивные клетки);
– Т-дифференцирующие клетки – производят регуляцию функции кроветворных клеток;
– Т-амплифаеры – усиливают функцию таких клеток, как стволовые, Т– и В-лимфоциты.
Т– и В-лимфоциты почти неразличимы морфологически. Они отличаются от клеточно-специфичных поверхностных молекул маркеров СD. Для В-лимфоцитов специфичны такие маркеры, как СD19, СD20 и др.
В-лимфоциты ответственны за гуморальный иммунитет и образование антител. Предшественники лимфоидных клеток созревают в костном мозге с возможной дифференцировкой в печени и лимфоидной ткани. Они мигрируют в периферические лимфоидные органы для окончательной дифференцировки в фолликулах лимфатических узлов, селезенке и лимфоидной ткани кишечника. В-лимфоциты составляют 15–20 % от числа всех лимфоцитов, циркулирующих в крови, постепенно они превращаются в плазматические клетки, которые синтезируют антитела. В-лимфоциты неоднородны и обладают различными функциями.
В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку в ответ на воздействие Т-независимых антигенов.
В-супрессор тормозит пролиферацию предшественников антителпродуцирующих клеток.
В-хелпер усиливает функцию Т-лимфоцитов.
К нулевым клеткам относятся 0-клетки, не входящие в группы В– и Т-клеток. Их число увеличивается при различных заболеваниях, например, ревматоидном артрите.
Среди этих клеток выделяются естественные киллеры (NK-клетки) и клетки-эффекторы антителозависимой клеточной цитотоксичности (К-клетки).
К– и NK-клетки обеспечивают главную функцию иммунной системы – сохранение генетического гомеостаза путем киллинга клеток, несущих генетическую чужеродность.
К таким клеткам относятся клетки-мутанты, образующиеся при опухолях; клетки, пораженные вирусом, и клетки трансплантата.
Число нулевых клеток может увеличиваться при образовании в костном мозге незрелых, юных форм Т– и В-лимфоцитов, которые характеризуются недостаточным количеством рецепторов. Подобная картина диагностируется при тяжелых истощающих заболеваниях, перитоните, сепсисе и др. Увеличение количества нулевых клеток сопровождается уменьшением количества Т-лимфоцитов, что также свидетельствует об утяжелении процесса.
Особенностью К-клеток является специфическое цитотоксическое действие против тех клеток, которые несут те же антигенные свойства. Эти свойства они приобретают после антигензависимой дифференцировки и действуют на клетки-мишени, покрытые антителами (JgG), которые играют роль мостика между клеткой-мишенью и К-клеткой.
В NK-клетках находятся перфорин и цитотоксический фактор, кроме этого, NK-клетки образуют интерлейкины-1, -2, интерферон, факторы роста для В-лимфоцитов в костном мозге.
На Т– и В-лимфоцитах выделены дифференцировочные антигены (СD-маркеры).
Методом клапальных антител дифференцируют иммунокомпетентные клетки по качественному составу антигенов на мембранах иммунокомпетентных клеток. На всех популяциях лимфоцитов выделены дифференцировочные антигены.
На определенной стадии развития В-лимфоцитов имеются дифференцировочные стадии дифференцировочных антигенов: СD9, СD10, СD22, СD23.
Дифференцировочные антигены имеются и на Т-клетках: СD2, СD3, СD4, СD5, СD6, СD7. Около 75 % Т-лимфоцитов периферической крови имеют антигены СD4. Это способствует проникновению вирусов внутрь Т-хелперов. На 1/3 периферических лимфоцитов определяется антиген СД8.
Иммунная система представлена следующими молекулами:
– антигенами;
– рецепторами;
– белками системы комплемента;
– иммуноглобулинами;
– цитокинами.
Химические молекулы, которые находятся в мембране клеток (или встроены в нее) и способны вызывать иммунный ответ, называются антигенами. Они делятся на дифференцированные и детерминированные. К дифференцированным антигенам относятся СD-антигены. К главному комплексу гистосовместимости относится HLA (hyman lencocyte antigen).
Антигены подразделяются на:
– токсины;
– изоантигены;
– гетерофильные антигены;
– домашние антигены;
– гантены;
– иммуногены;
– адъюванты;
– скрытые антигены.
Токсины – продукты жизнедеятельности бактерий. Токсины химическим путем могут быть превращены в анатоксины, у которых при этом исчезают токсические свойства, но сохраняются антигенные. Эта их особенность используется для приготовления ряда вакцин.
А– и В-изоантигены представляют собой мукополисахаридные антигены, против которых в организме всегда имеются антитела (аплотинины).
По антителам к А– и В-изоантигенам определяются 4 группы крови.
Гетерофильные антигены присутствуют в тканевых клетках многих животных, в крови человека они отсутствуют.
К домашним антигенам относятся аутоантигены, к большинству которых иммунная система толерантна.
Гантены – вещества, специфически реагирующие с антителами, но не способствующие их образованию. Гантены образуются при аллергических реакциях на лекарства.
Иммуногены (вирусы и бактерии) являются более сильными в сравнении с растворимыми антигенами.
Адъювантами называют вещества, которые при введении антигена усиливают иммунный ответ.
Скрытым антигеном может быть сперма, которая в некоторых случаях действует как чужеродный белок при травматических повреждениях яичек или при изменениях, вызванных паротитом.
Антигены подразделяют также на:
– антигены, являющиеся компонентами клеток;
– внешние антигены, не являющиеся компонентами клеток;
– аутоантигены (скрытые), не проникающие к иммунокомпетентным клеткам.
Антигены классифицируют и по другим признакам:
– по типу вызывания иммунного ответа – иммуногены, аллергены, толерогены, трансплантационные;
– по чужеродности – на гетеро– и аутоантигены;
– по связанности с вилочковой железой – Т-зависимые и Т-независимые;
– по локализации в организме – 0-антигены (нулевые), термостабильные, высокоактивные и др.;
– по специфичности для микроорганизма-носителя – видовые, типовые, вариантные, групповые, стадийные.
Взаимодействие организма с антигенами может происходить по-разному. Антиген может проникать внутрь макрофага и быть элиминирован в нем.
При другом варианте возможно его соединение с рецепторами на поверхности макрофага. Антиген способен реагировать с антителом на отростке макрофага и входить в контакт с лимфоцитом.
Кроме этого, антиген может обойти макрофаг и реагировать с антительным рецептором на поверхности лимфоцита или проникнуть в клетку.
Специфические реакции при действии антигенов протекают по-разному:
– с образованием гуморальных антител (при трансформации иммунобласта в плазматическую клетку);
– сенсибилизированный лимфоцит превращается в клетку памяти, что приводит к образованию гуморальных антител;
– лимфоцит приобретает свойства лимфоцита-киллера;
– лимфоцит может превратиться в нереагирующую клетку в случае, если все его рецепторы связаны с антигеном.
Антигены придают клеткам способность синтезировать антитела, что зависит от их формы, дозировки и пути проникновения в организм.
Иммуноглобулины представляют собой белки гаммаглобулиновой структуры. Молекулы иммуноглобулинов состоят из 2 цепочек: 2Н (2 «тяжелые» цепочки) и 2L (две «легкие» цепочки). В свою очередь тяжелые цепи клоноспецифичны и обозначаются буквами греческого алфавита d, m, a, ol, c, легкие цепи обозначаются буквами k и l.
В иммуноглобулинах выделяются области с постоянной последовательностью образования аминогексина. К ним относятся постоянные области (sH и sL), гипервариабельные части, шарнирные области.
Существует 5 классов иммуноглобулинов: A, M, G, D, E.
Иммуноглобулины являются синтезируемыми антителами плазматических клеток.
Иммунный ответ (прил. 1) представляет собой серию молекулярных и клеточных реакций. В гуморальном ответе происходит взаимодействие 3 видов клеток: макрофагов, Т– и В-лейкоцитов.
При фагоцитозе макрофаги фагоцитируют антиген и представляют его пептидные фрагменты на своей клеточной мембране Т-хелперам. Это вызывает активацию В-лимфоцитов, превращающихся в плазматические клетки, которые начинают вырабатывать специфические к антигену антитела.
Иммуноглобулин А (JgA) составляет 10 % от числа сывороточных иммуноглобулинов. Они обнаруживаются в экстраваскулярных секретах (слюна, слезы, грудное молоко, секрет бронхиальных желез и кишечника, выделения из влагалища и предстательной железы).
Иммуноглобулин М (JgM) представляет собой высокомолекулярное соединение, состоящее из 5 структурных молекул, которые располагаются радиально. Своими Fc-фрагментами они направлены в центр круга, а Fab-фрагментами наружу.
Иммуноглобулины класса JgM являются антигенами, появляющимися сразу после инфицирования или иммунизации, а также антителами к иммуноглобулину G при ревматоидных факторах и Холодовыми агглютининами.
Иммуноглобулины G составляют 75 % всех сывороточных иммуноглобулинов. Основной их функцией является фиксация комплемента, иммунная защита в период новорожденности. Они нейтрализуют токсины бактерий, связывают частицы. По выполняемым функциям различают иммуноглобулины JgG1, JgG2, JgG3, JgG4.
Иммуноглобулин D находится в сыворотке в небольших количествах. Принято считать, что он способен связывать антигены.
Иммуноглобулин E содержится в небольших количествах, он фиксируется на базофилах и тучных клетках. С его помощью высвобождается гистамин и гистаминоподобные вещества с развитием аллергических реакций.
Регуляция созревания и функциональная активность клеток иммунной системы происходит под влиянием белковых гормонов и трофических факторов, объединенных названием «цитокины». К ним относятся:
– интерлейкины;
– интерфероны;
– хемокины;
– лимфопоэтины;
– факторы некроза опухолей.
Воздействие цитокинов на клетки иммунной системы обеспечивается рецепторами, которые располагаются на поверхностных мембранах клеток-мишеней.
Для цитокинов характерна высокая биологическая активность при низком содержании в сыворотке (до 10–9–10–15 г/м). Цитокины быстро подвергаются распаду, от 1 до нескольких десятков минут, и обладают высокой биологической активностью.
Различают цитокины противовоспалительные и иммунного воспаления. К ним относятся гамма-интерферон, интерлейкин-1, -5.
Подавляют противовоспалительные реакции цитокины типа интерлейкина-4, -10, -13. Помимо этого, цитокины способны оказывать влияние на тонус сосудов, процессы сна и бодрствования, процессы обучения и памяти, регулируют терморегуляцию организма.
Лимфоциты, помимо цитокинов, могут способствовать продукции гормонов, таких как АКТН, эндофинов, гормонов пептидной природы, холцистокининов и др.
О проекте
О подписке