Как известно, в ходе иммунной ответной реакции между чужеродным антигеном и реагирующим только с ним (специфическим) антителом возникает физико-химическая связь, которая способствует нейтрализации, расщеплению антигенов. Возникает вопрос: каким путем может организм образовывать специфическое антитело на каждый из сотен тысяч антигенов, происходящих из внешней среды. Недавно еще пытались объяснить иммунную ответную реакцию двумя противоречащими друг другу теориями: инструктивной и избирательной теорией.
I. Инструктивная теория : антиген, дав образец, вызывает образование специфического, реагирующего только с ним антитела (эта теория в такой форме может считаться опровергнутой.)
II. Избирательная теория : в результате проведенных генетических исследований и выяснения химической структуры иммуноглобулина избирательная теория может считаться доказанной. На поверхности антигенов имеются детерминантные группы (боковые цепи); организм обладает унаследованной способностью, заложенной в ДНК клеточного ядра, образовывать реагирующие с антигенами специфические антитела. Если организм встречается с определенным антигеном, в результате стимуляции обладающие реактивным белком лимфоциты селективно размножаются; лимфоцитарная популяция, способная к образованию такого специфического антитела, называется клоном.
Образовавшееся антитело, по имеющемуся опыту, только отчасти специфично, ибо близкие виды или белки с подобной функцией дают перекрестную реакцию, ив отдельных случаях даже системно далекие антигены могут давать реакцию (например, антиген Форсмана). Это обусловлено тем, что в ходе иммунизации в организм почти всегда вводится одна или несколько комплексных белковых молекул, обладающих многочисленными характерными группами (детерминантами). При исследовании кристаллических и синтетических белков было, однако, установлено, что одна молекула иммуноглобулина может реагировать не более чем с двумя детерминантами.
В отношении антигенового детерминанта, согласно исследованиям Левина, в результате генетического регулирования к иммунной ответной реакции относится закон: "все или ничего". Согласно нашим исследованиям, это же правило относится и к аллергенам: чувствительный к синтетическому лизину-вазопрессину ребенок не дает никакой аллергической реакции на окситоцин, хотя последний только одной циклической аминокислотой отличается от вазопрессина, помимо лизина, представляющего биологическую эффективность.
Иммунотолерантность . Это состояние противоположно иммунитету: организм на введение чужеродного антигена не дает иммунного ответа, что, как вытекает из вышесказанного, может возникать в результате генетической особенности: у данного лица отсутствует способный к образованию соответствующего антитела лимфоцитарный клон. Под влиянием очень большого количества (насыщающего) антигена или часто повторяемой малой дозы антигена уже существующая иммунная ответная реакция может прекратиться и может возникнуть толерантность по отношению к определенному антигену, т. е. организм временно или окончательно потеряет способность синтезировать или отдавать иммунные вещества по отношению к данному антигену. Толерантность является такой же специфической, как и иммунная ответная реакция: она относится только к определенному антигену.
Механизм приобретенной толерантности:
1. Перевес антигенов блокирует антитела, находящиеся на поверхности лимфоцитов В, и препятствует размножению соответствующих клеточных клонов. Торможение клеточных функций с помощью цитотоксических средств способствует возникновению толерантности.
2. Антитело при введении его в большой концентрации также может привести к возникновению толерантности, связывая антиген еще до того, как он попадает к специфическим реактивным лимфоцитам.
3. Согласно большинству новых исследований, в деле возникновения толерантности весьма важной является стимуляция ингибирующих (супрес-сорных) клеток Т.
Гибридизация . По данным новейших исследований, совместным выращиванием двух видов лимфоцитов, способных к различным иммунным ответам, в тканевой культуре можно получить моноклональные (образующие один вид антител) клетки. Это открывает новую возможность пассивной защиты, и в будущем можно будет получать человеческие антитела в больших количествах.
Химическая структура молекулы иммуноглобулина известна по исследованиям Эдельмана. Уже раньше было выяснено, что молекула иммуноглобулина путем расщепления дисульфидных мостов может быть расщеплена на две цепи Н (heavy - тяжелая) и две цепи L (light - легкая). Папаиновым перевариванием молекула может быть фрагментирована и иначе: тогда отщепляются две части, называемые Fab, и одна часть, называемая Fc.
Фрагмент Fab . Он образует место связывания специфического антигена. Фрагмент содержит полную цепь L и часть цепи Н. Наружной (аминотерминальной) частью или отрезком N двух цепей является вариабельная - V - область. Она содержит 111 аминокислот, специфическое связывание которых обуславливается меняющейся по отдельным антителам очередностью, стерео конфигурацией. Очередность аминокислот (секвентность) другой части независима от способности к реакции со специфическим антигеном: это отрезок С (константный). Последний индивидуально различен, и, таким образом, по качеству ИгГ описано много вариантов.
Молекулярный вес цепей L:20000 . С точки зрения антигенности имеется два вида легких цепей: каппа и ламбда (но в одной молекуле имеется только один вид).
Фрагмент Fc . Он представляет часть цепи Н. Сам по себе не связывается к антигену, а в случае физико-химической реакции между Fab и антигеном индуцирует цепь биологических реакций.
Классификация иммуноглобулинов возможна на основании различной антигенности цепей Н; в настоящее время различаются пять видов иммуноглобулинов. Цепь L в каждом случае может быть двоякой: каппа и ламбда.
Содержимое статьи:
Иммунная система человека – это целостный взаимосвязанный механизм, который имеет ряд биологических и физических особенностей. Иммунная система организма состоит из органов, тканей и клеток, обеспечивающих специфические условия защиты от воздействия чужих тел. Реакция специфической защиты отличается высокими показателями и способна идентифицировать конкретный возбудитель. Таким образом, специфическая защита организма проявляется с помощью множественных действий, которые направлены на противостояние с инородными агентами.
Составляющие иммунной системы
В состав иммунной системы человека входят центральные органы:
- костный мозг;
- тимус.
Кроме того, периферические органы:
- селезёнка;
- лимфатические узлы;
- лимфатические фолликулы ЖКТ.
Эти органы вырабатывают разные виды клеток и обеспечивают стабильный и постоянный контроль за состоянием клеточного и антигенного воздействия на общее внутреннее состояние организма. Центральные органы отвечают за выработку и созревание лимфоцитов.
Понятие клеточной иммунной реакции
Клеточную реакцию иммунитета на чужеродные возбудители обеспечивают Т-лимфоциты, принимающие участие в защитных реакциях организма по двум направлениям. С одной стороны – приходят на помощь, когда В-лимфоцитам необходимо распознать чужеродное тело и стимулировать его к выработке сложных молекул антитела. С обратной стороны – Т-лимфоциты в процессе антигенной реакции имеют способность самостоятельно растворять и убивать инородные тела напрямую. При первом взаимодействии Т-лимфоцита с инородным агентом происходит целый ряд сложный реакций – сенсибилизация. В процессе этих реакций Т-лимфоциты получают способность различать антигены от различных других инородных тел и способствовать выработке реакции на эти возбудители. В процессе взаимодействия антигенов и лимфоцитов появляются два вида Т-лимфоцитов: лимфоциты-киллеры, способные разрушать инородные тела, и лимфоциты Т-клетки памяти, которые хранят память о вражеских нападениях и «следят» за организмом в случае повторного воздействия.
Специфические факторы защиты организма
Специфическая защита организма препятствует любому чужеродному проникновения антител. Это целый комплекс, включающий в себя различные формы и факторы, с помощью которых иммунная система вырабатывает реакцию на возбудителя. К ним относятся:
- образование антител;
- иммунный фагоцитоз;
- киллерная способность лимфоцитов;
- аллергическая реакция;
- иммунологическая память;
- иммунологическая толерантность.
Антитела проявляют значимую роль в процессе формирования инфекционного иммунитета и общей защиты организма. Они образуются в организме с помощью стороннего возбудителя путём инфицирования, а также с помощью вакцинации живыми вакцинами. Иммунный фагоцитоз – это поглощение инородных веществ клетками-фагоцитами. Сами по себе они очень подвижны, имеют способность самостоятельно передвигаться по направлению к возбудителю. Этот процесс в медицине носит название хемотаксис. Как правило, процесс фагоцитоза заканчивается тогда, когда клетки «сообщают» организму об окончании захвата и переваривания инородных тел.
Специфические факторы защиты организма – это огромное количество взаимосвязанных комплексов, которые направляются на избавление от отдельных антигенов. При проникновении в тело инородный организм начинает процесс размножения и привлекает к себе внимание «родных» клеток иммунной системы. Такие виды клеток известны тем, что они способны распознавать разные виды антигенов и применять методы, которые окажутся наиболее эффективными для борьбы с ними. В целом, весь процесс, который приводит к иммунному ответу, длится от 7 до 14 дней. По истечению этого срока плазмоциты начинают активно вырабатывать антитела. В свою очередь, они проникают в кровь, лимфу, жидкость тканей и продолжают расходиться по организму.
Антитела – универсальные виды белков, которые наделены способностью взаимодействовать с определёнными антигенами. Таким образом, все антитела имеют способность уничтожать инородные микроорганизмы и подавлять их деятельность, уничтожать чужеродные клетки и препятствовать действию токсичных веществ.
Антитела способны вырабатываться конкретно против того антигена, который проникает в организм. Несмотря на то, что все антитела имеют общую структуру, они способны оказывать разное воздействие на очаги поражения:
- агглютинины – склеивают антигены;
- преципитины – оседают на антигенах;
- лизины – разрушают инородные клетки.
Однако в медицине известны случаи, когда не все чужеродные агенты и инородные тела можно распознать, и, более того, уничтожить в процессе фагоцитоза. В основном, такие методы подходят для борьбы с вредными веществами и микробами, но практически бессильны перед вирусами. Это объясняется тем, что вирусы проникают непосредственно в клетки организма, где и происходит их развитие. Клетки фагоцитоза и антитела не могут обезвредить вирусы, которые «спрятались» внутри клеток. Поэтому, чтобы разобраться с вирусами, нужно уничтожать и сами клетки, в которых они размещаются. С этой функцией отлично справляются Т-лимфоциты-киллеры. Они обладают уникальной способностью распознавать и уничтожать клетки, заражённые вирусами, а также попутно убивать клетки, поражённые дефектом (например, опухоли). На данном этапе происходит процесс общего действия иммунно компетентной клетки-киллера и антигена.
Процесс защиты
Таким образом, на протяжении определённого периода времени иммунный ответ организма развивается и набирает силу. В то время, когда «враг» начинает отступать, реакцию иммунной защиты необходимо срочно остановить, так как организм не должен зря растрачивать силы. За этот процесс отвечают Т-супрессоры. Если бы такие клетки отсутствовали в организме, процесс иммунной реакции и специфической защиты организма был бы очень сложным.
Некоторые из клеток организма, которые отвечают за специфическую защиту, имеют способность не только распознавать, но и откладывать в памяти конкретные виды антигенов. Такие компоненты иммунной памяти имеют продолжительность жизни более 25 лет. С их помощью борьба с инородными телами протекает намного быстрее и эффективнее. Бывает, что организм ещё не успел получить вред, а «врагам» уже был дан отпор. Такая реакция иммунного ответа носит название «вторичной».
Виды иммунитета
Иммунитет человека, следовательно, защита его организма, может быть двух видов – врождённой (неспецифической) и приобретённой (специфической). Из двух видов в постоянной активности находится только один – врождённый. Благодаря ему при любом инородном вмешательстве организм незамедлительно реагирует и проявляет специфическую защиту. Специфическая иммунная реакция – второй по продолжительности этап защитной реакции. Таким образом, он развивается куда более медленными темпами.
Активация приобретённого иммунитета проявляется в повышении температуры тела и общей слабости организма, так как все силы организм расходует на борьбу с чужеродными возбудителями. Именно повышенная температура пагубно влияет на возбудителей разных заболеваний, приводит к стимулированию различных обменных процессов в организме и повышает активную деятельность клеток иммунной системы человека. Как раз эти факторы влияют на то, что не рекомендуется сбивать различными медикаментозными препаратами температуру при болезни, если она ниже 38°С.
Два вида иммунитета по своей деятельности опираются на клеточные и гуморальные факторы, которые в свою очередь тесно взаимодействуют и работают по чётко налаженной схеме.
Реакции иммунитета
Реакции между антителами и антигеном, происходящие в организме, называют серологическими. К особенностям антител относят аффиность и авидность. Все иммунные реакции, происходящие в организме человека, имеют широкое применение в современной медицине для диагностических и иммунологических исследований. Серологические исследования также применяются для идентификации антигенов микробов, выявления и определения группы крови, исследования злокачественных и доброкачественных опухолевых образований.
Понятие аллергии
Как и любой механизм, организм человека иногда может давать сбои. К примеру, у некоторых людей может возникать чрезмерно повышенная чувствительность на определённые группы веществ. Как правило, такие вещества не представляют реальной угрозы для организма человека, но в процессе их проникновения в организм человека возникает сильный иммунный ответ. Такого рода реакция называется аллергией, а вещества, которые приводят к её появлению – аллергенами. Ими могут выступать компоненты бытовой пыли, шерсть животных, цветочная пыльца, пищевые красители и продукты с высоким содержанием неприемлемых для организма веществ, средства бытовой химии, косметика и т.д.
Аллергия часто сопровождается повышенной чувствительностью, которая проявляется в виде кашля, насморка, слезоточивости, высыпаний на коже. В индивидуальных случаях аллергия может представлять особую опасность для организма и даже заканчиваться летальным исходом. Некоторые симптомы аллергии очень схожи с признаками инфекционных заболеваний, поэтому точную клиническую картину может обрисовать только профессиональный доктор.
Защита от инфекции
Самый простой путь предотвратить попадание инфекции и простимулировать специфические факторы защиты организма – предотвратить попадание раздражителя в организм человека. Главным барьером в таком случае служит кожа. Находясь в нормальном неповреждённом состоянии, она становится непроницаемой для подавляющей части инфекционных возбудителей. Ко всему этому, большинство бактерий не могут долгое время существовать на кожном покрове. Это объясняется тем, что на коже регулярно выделяется молочная кислота и жирные вещества, вырабатываемые вместе с потом и секрецией сальных желез. В такой атмосфере бактерии не могут выживать долгое время.
Что касается внутренних органов человека, то проникновение бактерий и чужеродных тел происходит по альтернативной схеме. На внутренних стенках органов выделяется специфическая слизь, которая действует, как определённый барьер для защиты возбудителя инфекции. Таким образом, бактерии не могут присоединиться к клеткам эпителия. Если микробы всё же попали в организм, действует природный процесс – реснички эпителия приводятся в движение за счёт кашля или чихания, и прикреплённые микробы удаляются самостоятельно. Также существует ряд других факторов, которые способны уберечь поверхность эпителия от воздействия микробов, например, регулярное выделение мочи, слюны или слёз.
Специфические факторы защиты иммунитета человека – совершенный механизм защиты от агрессии, вызванной инородными биологическими возбудителями, который развивался в ходе эволюции и подразумевает под собой распознавание самых незримых отличий между инородными агентами. Современные представления о структуре, деятельности и функциях специфической системы напрямую связаны с понятием иммунной защиты организма человека.
Заключение
Таким образом, рассмотрена сложно устроенная специфическая защита организма, состоящая из сотен отдельных факторов, которые тесно взаимосвязаны между собой. В целом, процесс защиты организма осуществляется путём объединения двух важных этапов – распознавания и уничтожения чужеродных тел и молекул. Это достигается благодаря динамичной и слаженной работе иммуноцитов всевозможного предназначения. Нарушение хотя бы одного составляющего этапа этих процессов приводит к возникновению разного рода патологии, которые могут быть опасными для организма.
§ антителообразование;
§ иммунологическая память;
Первичный и вторичный иммунный ответ. Взаимодействие клеток иммунной системы в процессе иммунного ответа.
· Первичный иммунный ответ развивается после первого контекта с антигеном. Для него характерны следующие особенности.
– Наличие латентного периода (2-3 дня после первого контакта с антигеном). Это связано с отсутствием лимфоцитов памяти. Все клоны лимфоцитов находятся в фазе покоя G0. При поступлении в организм антигена вначале синтезируются IgM (антитела выявляются через 2-3 суток), а затем – IgG (пик приходится на 10-14 сутки, причем эти антитела могут сохранятся в низком титре в течение всей жизни). Отмечается также небольшое увеличение уровней IgA, IgE и IgD. Образуются комплексы антиген-антитело.
– Уже с третьих суток появляются иммунные Т-лимфоциты.
– Первичный иммунный ответ затихает через 2-3 недели после стимуляции антигеном.
– Появляются лимфоциты памяти и может долго поддерживаться следовой уровень IgG.
· Вторичный иммунный ответ развивается после повторного контакта с тем же антигеном и имеет следующие особенности.
– В организме уже имеются долгоживущие клоны антигенспецифических Т- и В-лимфоцитов памяти, ответственных за «память» об антигене и способных к рециркуляции, они находятся не в покое, а в фазе G1.
– Стимуляция синтеза антител и иммунных Т-лимфоцитов наступает через 1-3 дня.
– Т-клетки памяти быстро превращаются в эффекторные.
– Количество антител сразу резко увеличивается, причем синтезируются иммуноглобулины высокой специфичности – IgG.
– Чем больше контактов с антигенами имело место в данном организме, тем выше будет концентрация и специфичность (аффинность) антител.
Клеточное взаимодействие при возникновении Т-клеточного иммунного ответа состоит в том, что антиген может воздействовать на клетку только после его представления антиген-представляющей клеткой (АПК). АПК производит предварительный отбор антигена, вступая во взаимодействие только с чужеродными антигенными субстратами, исключая тем самым возможность действия на лимфоцит собственных антигенов организма. Антиген сорбируется на поверхности АПК, затем подвергается эндоцитозу, в результате чего антиген фрагментируется и формирует комплекс с собственным белком клетки - продуктом гена МНС, антигеном главного комплекса тканевой совместимости.
Комплекс антиген - белок МНС экспрессируется на поверхности АПК и становится доступным к контакту с рецептором Т-лимфоцита. Контакт осуществляется при прямом взаимодействии клеток либо передаче комплекса через межклеточную среду. Рецептор Т-лимфоцита построен так, что воспринимает одновременно оба компонента комплекса. Воздействие на Т-клетку антигенного комплекса служит сигналом активации внутриклеточных процессов, продукции клеткой цитокинов и экспрессии на ней цитокиновых рецепторов. Основой внутриклеточных событий служит активация протеинкиназы С, обуславливающей стимуляцию генома клетки, начало пролиферации и дальнейшей дифференцировки с формированием клона клеток одинаковой специфичности, составляющих основу дальнейшего развития иммунного ответа. Одновременно с формированием протеинкиназы в цитозоле происходит повышение уровня свободного Са2+, активирующего эндонуклеазы клетки, что может привести к апоптозу - гибели клетки. Баланс этих антагонистических процессов определяет альтернативу возникновения позитивного иммунного ответа или толерантности.
Формирование гуморального ответа определяется кооперацией В-лимфоцитов с другими клетками иммунной системы и в первую очередь с Т-лимфоцитами-хелперами, в стимуляции которых принимают участие и сами В-лимфоциты. В-лимфоцит воспринимает антиген путем прямого контакта рецепторов с антигеном. Антиген проходит тот же путь, что и в любой другой АПК: подвергается эндоцитозу, фрагментируется и экспрессируется на поверхности В-клетки в комплексе с белком МНС II класса. Этот комплекс воспринимается рецептором Т-лимфоцита и служит сигналом развития Т-клеточного ответа, так же как после стимуляции через другие АПК. Одновременно Т-лимфоциты начинают функционировать как хелперы, продуцируя лимфокины (ИЛ-2, -4, -5), обеспечивающие способность В-клетки, поглотившей антиген, пролиферировать и дать начало клону антителообразующих клеток, продуцирующих Ig (Т-зависимый ответ).
І тип реакций
Как правило, развивается в первые несколько минут (или часов) после контакта с аллергеном. Это аллергическая реакция анафилактического типа, обусловленная взаимодействием антигена с реагином или специфическими антителами на поверхности тучной клетки. Такие взаимодействия приводят к высвобождению большого количества гистамина и ряда других вазоактивных веществ, которые расширяют сосуды, увеличивают проницаемость стенки сосудов и усиливают сократительную активность гладкой мускулатуры (что может стать причиной спазмов гладких мышц).В подавляющем большинстве случаев аллергические реакции первого типа протекают при участии иммуноглобулинов Е, в редких случаях – иммуноглобулинов G. Типичными примерами аллергической реакции первого типа являются анафилактический шок, крапивница, атопическая бронхиальная астма, вазомоторный ринит, ложный круп. При аллергической бронхиальной астме, в результате взаимодействия антиген-антитело, возникают спазмы гладкой мускулатуры бронхиол, что сопровождается отеком слизистой оболочки и секрецией большого количества слизи.
Способ десенсибилизации (способ Безредка). Способ состоит в том, что человеку, ранее получавшему какой-либо антигенный препарат (вакцину, сыворотку, антибиотики, препараты крови и др.), при повторном введении (при наличии у него повышенной чувствительности к препарату) вначале вводят небольшую дозу (0,01; 0,1 мл), а затем, через 1-1/2 ч, - основную. Таким приемом пользуются во всех клиниках для избежания развития анафилактического шока; этот прием является обязательным. Для лечения атопических болезней применяют принцип десенсибилизации (гипосенсибилизации), заключающийся в многократном введении того антигена, который вызвал сенсибилизацию. Механизм десенсибилизирующей терапии обусловлен снижением уровня IgE, увеличением числа Т-супрессоров, уменьшением числа Т-хелперов и В-лимфоцитов – продуцентов IgE. Для профилактики атопических болезней необходимо выявить и исключить контакты с аллергеном.
ІІ тип реакций : Второй тип аллергических реакций, также называемом цитотоксическим или цитолитическим, протекает при участии иммуноглобулинов G и M. Реакция второго типа протекает медленнее, чем первого, и, обычно, начинается спустя более 6 часов после контакта с аллергеном. Реакция второго типа характеризуется взаимодействием циркулирующих антител с антигенами собственных клеток человека. При этом происходит гибель клетки или существенное снижение ее основных функций. Такой тип характерен для лекарственной аллергии, гемолитической анемии, тромбоцитопении и гемолитической болезни новорожденных при резус-конфликте.
ІІІ тип реакций: Феномен Артюса или реакция иммунных комплексов. Развивается такой тип реакций, как правило, спустя 6-12 часов (или несколько суток) после контакта больного с аллергеном. При этом образуются преципитирующие иммунные комплексы с избытком антигенов, которые в дальнейшем откладываются на стенках сосудов, и тем самым провоцируют развитие воспалительных процессов. Развивается при аллергических конъюнктивитах, системной красной волчанке, иммунокомплексном гломерулонефрите, сывороточной болезни, ревматоидном артрите и аллергических дерматитах. Как при втором типе реакций, в данном случае процесс также протекает с участием иммуноглобулинов Gи M. Профилактика заболеваний, вызванных ИК, состоит в исключении или ограничении контакта с антигеном. Для лечения применяют противовоспалительные средства и кортикостероиды. Иммуносупрессивная терапия не всегда полезна
IV тип реакций: Четвертый тип аллергических реакций – это вариант поздней гиперсенсибилизации, который развивается через 24-72 часа после контакта больного с аллергеном. Реакция данного типа обусловлена взаимодействием антигена и чувствительного к нему Т-лимфоцита. В случае повторного такого контакта развиваются специфические воспалительные реакции замедленного типа. Например, это может быть аллергический дерматит, или же такая реакция может наблюдаться при отторжении трансплантата. Чаще всего при четвертом типе аллергических реакций повреждаются кожные покровы, органы дыхания и желудочно-кишечный тракт, хотя в процесс могут вовлекаться абсолютно все органы и ткани.
Формы и типы иммунного реагирования. Гуморальный иммунный ответ и его этапы.
Все формы иммунного реагирования и факторы защиты организма подразделяют на специфические и неспецифические.
К неспецифическим факторам резистентности относят следующие:
§ механические (кожа и слизистые оболочки);
§ физико-химические (ферменты, реакция среды и др.);
§ ммунобиологическую защиту, осуществляемую нормальными неиммунными клетками (фагоциты, естественные киллеры) и гуморальными компонентами (комплемент, интерферон, некоторые белки крови).
К специфическим факторам защиты относятся следующие формы реагирования иммунной системы:
§ антителообразование;
§ иммунный фагоцитоз и киллерная функция иммунных макрофагов и лимфоцитов;
§ гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ);
§ гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ);
§ иммунологическая память;
иммунологическая толерантность
В зависимости от характера антигенного воздействия ведущими могут быть или одна, или несколько форм реагирования, некоторые при этом могут не проявляться.
ТИПЫ ИММУННОГО ОТВЕТА: Известны две формы иммунного реагирования - клеточный тип иммунного ответа, осуществляемый Т-системой иммунитета, и гуморальный тип иммунного ответа, который обеспечивается В-системой иммунитета.
1. Иммунный ответ клеточного типа: Базируется на активности Т-лимфоццитов. При попадании в организм антигена, он перерабатывается макрофагами, которые активизируют Т-лимфоцит и выделяют медиаторы, способствующие дифференцировке Т-лимфоцитов. Если детерминанта антигена и антидетерминанта Т-лимфоцита совпали, начинается синтез клонов такого Т-лимфоцита и идет их дифференцировка на Т-эффекторы и Т-клетки памяти. Иммунизация, вызванная контактом с антигеном и связанную с развитием иммунного ответа клеточного типа называют сенсибилизацией.
К иммунным реакциям клеточного типа относят: Реакции на внутриклеточные микроорганизмы (вирусы, грибы, бактерии); Реакции трансплантационного иммунитета; Разрушение опухолевых клеток активированными Т-лимфоцитами; Реакции гиперчувствительности замедленного типа, клеточные аллергические реакции; Аутоиммунные клеточные реакции.
2.Иммунный ответ гуморального типа: основан на выработке В-клетками организма антител (иммуноглобулинов). В-лимфоциты находятся в лимфоузлах, селезенке, костном мозге, Пейеровых бляшках кишечника. Очень мало их в циркулирующей крови.
На поверхности каждого В-лимфоцита содержится огромное количество антигенных рецепторов, причем все они одинаковы на одном В-лимфоците.
Антигены, активизирующие В-лимфоциты через Т-хелперы, называются тимус-зависимыми антигенами, а без помощи Т-хелперов (белковые антигены) называются тимус-независимыми.
Различают два типа гуморального иммунного ответа: Т-зависимый и Т-независимый.
Первый этап – распознавание антигена лимфоцитами. Т-независимый антиген попадает в организм и связывается с рецепторами (иммуноглобулином–М) В-лимфоцита. При этом происходит активация иммунокомпетентных клеток.
Второй этап. Происходит активизация антиген-презентирующих клеток (А-клеток): макрофагов, моноцитов, дендроцитов и др. и фагоцитирование ими антигена. Рецепторы антигена выводятся на поверхность А-клетки и она осуществляет его презентацию Т-лимфоцитам. Т-лимфоциты связываются с антигеном и он становится Т-зависимым. Далее А-клетка презентирует Т-зависимый антиген Т-индуктору, а он активизирует другие Т-лимфоциты (Т-хелперы, Т-килеры).
Третий этап – биосинтез специфических антител (иммуноглобулинов) антителобразующими клетками.
Иммунологическая реакция – это взаимодействие антигена с антителом, которое определяется специфическим взаимодействием активных центров антитела (паратопа) с эпитопами антигенов.
Общая классификация иммунологических реакций:
серологические реакции – реакции между антигенами (Aг) и антителами (Ig) in vitro ;
клеточные реакции с участием иммунокомпетентных клеток;
аллергические пробы – выявление гиперчувствительности.
2.7 Серологические реакции: цели постановки, общая классификация.
Цели постановки :
а) для идентификации антигена:
в патологическом материале (экспресс-диагностика);
в чистой культуре:
серологическая идентификация (определение вида);
серотипирование (определение серовара);
б) для выявления антител (Ig):
наличия (качественные реакции);
количества (нарастание титра – метод «парных сывороток»).
Общая классификация серологических реакций:
а) простые (2-х компонентные: Ag + Ig):
реакции агглютинации РА (с корпускулярным антигеном);
реакции преципитации РП (с растворимым антигеном);
б) сложные (3-х компонентные: Ag + Ig + C);
в) с использованием метки.
2.8 Варианты реакции агглютинации и преципитации
Реакция агглютинации :
а) с корпускулярным антигеном:
пластинчатая;
объемная;
непрамая:
латекс-агглютинация;
ко-агглютинация;
реакция непрямой гемагглютинации (РНГА) = пассивной гемагглютинации (РПГА).
Реакция преципитации:
а) с растворимым антигеном:
объемная (например, реакция кольцепреципитации);
в геле (иммунодиффузия):
простая (по Манчини);
двойная или встречная (по Оухтерлони);
реакция нейтрализации токсина антитоксином (РН) (например реакция флокулляции);
другие варианты:
иммуноэлектрофорез;
иммуноблотинг.
Сложные серологические реакции ( 3–х компонентные: Aг+Ig+C):
а) видимые:
иммобилизация;
иммунного прилипания;
лизиса (в том числе гемолиза);
б) невидимые:
реакция связывания комплемента (РСК).
2.10 Реакции с использованием метки:
РИФ – реакция иммунофлюоресценции;
ИФА – иммуноферментный анализ;
РИА – радиоиммунный анализ;
ИЭМ – иммунная электронная микроскопия.
Иммунный ответ. КИО. ГИО
4 Клеточный иммунный ответ
Иммунный ответ (ИО)– это комплекснаястадийная реакция иммунной системы организма, индуцированная антигеном и направленная на его элиминацию .
По механизмам эффекторного действия различают ИО:
– гуморальный (обеспечивается В- системой иммунитета),
– клеточный (обеспечивается Т-системой иммунитета).
В отличие от В-системы иммунитета , которая нейтрализует антиген с помощью антител,
–Т-система иммунитета уничтожает антигены, представленные на клетках, через прямое взаимодействие субпопуляции T-клеток – специфических цитотоксических T-клеток (=CD8 T-клеток = T-киллеров) с измененными собственными или чужеродными клетками;
–Т-клетки распознают не собственно антигенный пептид (эпитоп) , а его комплекс с молекулами МНС I или МНС II .
Реакции КИО лежат в основе:
реакции отторжения трансплантанта,
аллергической реакции замедленного типа,
противоопухолевого иммунитета,
Этапы КИО:
поглощение и процессинг АГ
В качестве антигенпрезентирующих (АПК) клеток в КИО участвуют дендритные клетки или макрофаги.
Процессинг сводится к:
– расщеплению исходной молекулы до уровня специфических пептидов,
– активации синтеза в АПК антигенов МНС I или II классов,
– образованию комплекса антигенный пептид + МНС I или II класса и к экспрессии его на мембране АПК.
презентация АГ:
– комплекс антигенный пептид + МНС I презентируется для опознания прецитотоксическим Т-лимфоцитам с фенотипом CD8+;
комплекс антигенный пептид + МНС II - Т-хелперам, имеющим фенотип CD4+.
– узнавание Т-клеточным рецептором (TCR) комплекса антигенный пептид + МНС I или II класса. При этом важную роль играют адгезивные молекулы CD28 на Т-лимфоцитах и CD80 (CD86) – на АПК, выполняющие функцию корецепторов;
активация Т-лимфоцитов – переход из стадии покоя в стадию G 1 клеточного цикла. Условие активации – передача сигнала от клеточной мембраны к ядру. В результате образуется ряд транскрипционных молекул, активирующих гены важнейших цитокинов. Синтезируются ИЛ2 и рецептора для него – ИЛ2R, гамма-интерферон (γИФН) и ИЛ4.
Пролиферация – размножение специфического по отношению к данному антигену клона Т-лимфоцитов (клональная экспансия ) под действие ИЛ2. Лишь размножившийся клон лимфоцитов способен выполнять функции по элиминации антигена.
Дифференцировка – процесс специализации функций клеток внутри специфического клона:
– под действием γИФН активируется процесс синтеза антигенпрезентирующими клетками ИЛ12, который воздействует на исходные специфические Т-хелперы нулевые (Th0) и тем самым способствует их дифференцировке в Тh1.
– Th1 продуцируют γИФН, ИЛ2 и факторы некроза опухоли альфа- и бета- , а также контролируют развитие клеточного иммунного ответа, и гиперчувствительности замедленного типа.
эффекторная фаза – уничтожение клетки-мишени. Происходит активация киллерной функции прецитотоксических лимфоцитов (специфических киллеров), натуральных киллеров, моноцитов, макрофагов и гранулоцитов. ПреЦТЛ дифференцируются в ЦТЛ, экспрессируя рецепторы к ИЛ2.
ЦТЛ убивают внутриклеточные бактерии и простейшие, инфицированные вирусами клетки, а также клетки опухоли и аллогенного трансплантата.
Каждый ЦТЛ способен лизировать несколько чужеродных клеток-мишеней.
Этот процесс осуществляется в три стадии:
распознавание и контакт с клетками-мишенями;
летальный удар – перфорины и цитолизины действуют на мембрану клетки-мишени и образуют в ней поры;
лизис клетки-мишени – через образовавшиеся под влиянием перфоринов и цитолизинов поры проникает вода, разрывающая клетки.
Схема клеточного иммунного ответа
Закономерности развития гуморального иммунного ответа на проникновение тимусзависимых и тимуснезависимых антигенов.
Протекание процесса презентации АГ лимфоциту зависит от типа антигена. Все АГ делятся на тимусзависимые и тимуснезависимые. Большинство антигенов тимусзависимые. Презентация тимуснезависимого антигена проходит по схеме: М––>Вл. Презентация тимусзависимого антигена проходит по схеме: М––>Тх2––> Вл.
Тимуснезависимый антигенов мало. Они являются сильными митогенами. Должны быть полимеризованного характера и иметь большое количество одинаковых эпитопов (например: липополисахариды клеточной Гр(-) микроорганизмов). На поверхности В-лимфоцитов очень большое число антигенраспознающих рецепторов одной специфичности. Эти рецепторы подвижные. Как только на них действует липополисахарид, происходит агрегация рецепторов, приводящая к концентрированию их в одном месте в виде «шапочки» – это первый сигнал к активации В-лимфоцитов. Второй сигнал В-лимфоциты получают от макрофага в виде медиатора, которым является ИЛ1. После этого происходит активация В-лимфоцита и трансформация его в бластные клетки; они увеличиваются в размере, 6-7 раз делятся и дифференцируются в плазматические клетки, синтезирующие иммуноглобулин малой специфичности IgМ.
Тимуснезависимый антиген индуцирует пролиферацию клона клеток с АГ-специфическими рецепторами. Особенностью ИО в данном случае заключается в следующем: 1) не происходит переключения синтеза IgМ на синтез иммуноглобулинов класса G и др. классов; 2) тормозится ИО, т.к. не образуются клетки памяти; 3) быстро возникает иммунологическая толерантность.
Тимусзависимые антигены вызывают ИО, включающий следующие стадии: 1) Презентация антигена Т-хелперу; 2) специфическое распознание Т-хелпером антигена на поверхности макрофага через антигенраспознающий рецептор. Распознание идет в комплексе с молекулами HLA–DR. На этом этапе, получив антигенную информацию от макрофага, Т-хелпер получает медиаторный сигнал от макрофага в виде ИЛ-1. Это активирует Т-хелпер. Активированный Т-хелпер выделяет различные лимфокины (ИЛ-2,ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, митогенный и бластогенный фактор), что способствует экспрессии на поверхности Т-лимфоцитов рецепторов для ИЛ-2 и ИЛ-4. Это продукты самого Т-хелпера, которые поддерживают его в активном состоянии. Кроме этого, эти продукты активируют В-лимфоциты вместе с ИЛ-1, который В-лимфоцит получает от макрофага.
В XVIII в. многие люди, будучи уверены, что когда-нибудь в жизни они все равно зара-зятся оспой, намеренно подвергали себя возможности заражения, для того чтобы переболеть этой болезнью в более благоприятных условиях и в дальнейшем не опасаться ее. Даже и теперь некоторые родители из тех же соображений не предохраняют своих детей от заражения детскими болезнями, зная, что некоторыми болезнями люди болеют лишь один раз в жизни. Этот тип устойчивости называется приобретенным иммунитетом. Но человек, невосприимчивый к оспе в результате перенесения этой болезни, обладает такой же восприимчивостью к кори или к любой другой болезни, как и тот, кто никогда не болел оспой; поэтому мы говорим, что иммунитет специфичен.
Активно приобретенный иммунитет обусловлен образованием в организме специфических белков, так называемых антител, которые выделяются в кровь и в тканевые жидкости после проникновения в организм какого-либо чужеродного белка, называемого антигеном. Антиген и антитело реагируют друг с другом, и это предохраняет организм от повреждения. Если, например, впрыснуть кролику яичный альбумин (белковое вещество), то клетки животного отвечают выработкой антител, специфичных по отношению к этому альбумину. Кроме того, организм способен вырабатывать особый род антител, называемый антитоксином, в ответ на присутствие токсина (обычно белка), выделяемого бактерией. После того как образовалось достаточное количество антитоксина, данный токсин уже не может причинить вреда организму.
Уже несколько десятков лет назад было известно, что антитела, образующиеся в ответ на введение данного антигена, не всегда однородны - они могут различаться по своей специфичности, по степени активности в отношении реакции с антигеном и по физико-химическим свойствам, (величине и форме молекулы, ее суммарному заряду и последовательности аминокислот).
Антитела, циркулирующие в крови, связаны с определенной фракцией плазмы - гамма-глобулинами. Гамма-глобулины - белки, очень сходные по своим физическим и химическим свойствам, но различающиеся по специфичности в отношении антигенов. Различия между разными антителами совершенно неуловимы; они даже еще более тонкие, чем различия между разными ферментами. По-видимому, лишь небольшая часть белковой молекулы (имеющая молекулярный вес порядка 160 000) иммуноло-гически активна. Различия между разными
антителами, по-видимому, сводятся к незначительным различиям в форме молекулы бедка, в расположении составляющих ее атомов, обеспечивающем комплементарность геометрических конфигураций антигена и антитела, которые должны подходить друг к другу, как ключ и замок.
Лимфатические ткани обычно синтезируют антитела только к «чужеродным» белкам, т. е. к белкам, которые при нормальных условиях не содержатся в организме. Но иногда некоторые нормальные компоненты тела могут обладать антигенным действием и вызывать обра-
зование антител; в результате возникающей при этом реакции антиген-антитело человек может заболеть.
После инъекции антигена наступает латентный период, продолжающийся примерно неделю, а затем в крови появляются антитела. Титр антител медленно повышается, достигает невысокого пика (первичная реакция) и вновь снижается. Вторичная инъекция антигена через несколько дней, недель или даже месяцев вызывает быстрое образование антител после более короткого латентного периода (вторичная реакция). Титр антител достигает более высокого уровня и снижается медленнее. Последующие инъекции антигена вызывают дополнительные вторичные реакции, до тех пор пока не будет достигнут максимальный титр. Со временем этот титр обычно снижается, и периодическая peiиммунизация помогает поддерживать иммунитет на удовлетворительном уровне. У предварительно иммунизированного человека вторичную реакцию можно также вызвать, заразив его естественным инфекционным агентом; антитела при этом обычно образуются достаточно быстро и предотвращают появление симптомов заболевания.
Механизм образования специфических антител под действием антигена неизвестен. Известно только, что антитела синтезируются заново из аминокислот, а не просто образуются путем изменения пространственной конформа-ции предсуществующей полипептидной цепи. Синтез этих специфических белков происходит, вероятно, так же, как и обычный синтез белков в рибосомах клетки, т. е. под контролем рибонуклеиновокислотных матриц (см. разд. 342). Антиген, по-видимому, входит в плаз-моциты и другие «иммунологически компетент-ные» клетки и вызывает образование специфической нуклеиновой кислоты-матрицы, которая в свою очередь определяет образование специфического антитела. Возможно, что информацию, необходимую для синтеза специфических антител, доставляет сам антиген или же она постоянно присутствует в клетке, будучи заключена в генах, но может быть использована только в присутствии специфического антигена. Высказывалось также мнение, что проникновение в клетку антигена ведет к проявлению генетически обусловленной способности к синтезу специфического антитела, находившейся до того в скрытом состоянии. Эта последняя теория дает наилучшее объяснение экспериментальным фактам, известным в настоящее время, и больше соответствует общей теории регуляции синтеза белков. Когда плаз-моциты, образующие специфическое антитело, делятся, обе дочерние клетки сохраняют способность вырабатывать такие же антитела, и эта информация передается на протяжении многих поколений клеток.
Антитела реагируют с антигеном одним или несколькими различными способами. Они могут соединяться с токсином, нейтрализуя его ядовитые свойства; они могут растворять клетки бактерий; наконец, они могут сенсибилизировать бактерии - делать их более уязвимыми для лейкоцитов. Некоторые антитела агглютинируют микробы тем самым препятствуя их распространению и еще вернее обеспечивая их задержку в лимфатических узлах.
Антитела метят, присоединяя к ним флуоресцирующий краситель, после чего их можно выявлять в специфических участках тканей с помощью микроскопа. Этот метод, разработанный в 1941 г. Кунсом, позволил проводить разнообразные исследования с определением локализации в клетке специфических реакций между антигеном и антителом; он используется также в диагностике инфекционных болезней.
Другой способ приобретения иммунитета состоит в прививке при помощи вакцины. Вакцина - это специально производимый в больших количествах антиген, характерный для определенной болезни, достаточно сильный, чтобы стимулировать образование антител в организме, но не настолько сильный, чтобы вызвать самую болезнь. Токсичность антигена понижают различными способами. Некоторые вакцины содержат лишь небольшое количество токсина. Другие представляют собой комбинацию токсина с антитоксином: в то время как
антиген заставляет организм вырабатывать больше антител, антитела самой вакцины защищают клетки от повреждения. Некоторые токсины подвергают тепловой или химической обработке, уничтожающей их вредные свойства, но сохраняющей их способность стимулировать образование антител; такого рода вакцина называется анатоксином. Еще один метод состоит в ослаблении культур бактерий путем длительного выращивания их в пробирках, где они в конце концов утрачивают часть своей токсичности. Антирабическую вакцину (вакцина против бешенства) ослабляют высушиванием, другие вакцины - последовательной прививкой их ряду лабораторных животных. Брюшнотифозную вакцину можно приготовить из убитых бактерий брюшного тифа.
Метод вакцинации был открыт в конце XVIII в. английским врачом Э. Дженнером, который заметил, что работники, имевшие дело с коровами, больными коровьей оспой, никогда не заболевали настоящей оспой. Когда он попробовал втереть немного жидкости, взятой из оспенных пузырьков на коровьем вымени, в царапину на коже человека, то возникло легкое заболевание с появлением одной локализованной оспины в месте втирания. Вакцинированные таким способом люди никогда не заболевали оспой. Коровью оспу и настоящую оспу вызывают два различных, но близкородственных вируса; прививка вируса коровьей оспы вызывает образование антител, способных реагировать также и с близкородственным ему вирусом оспы человека. Теоретически представляется возможным создавать путем прививок иммунитет против всех болезней, но для многих важных заболеваний, в том числе для туберкулеза, гриппа и сифилиса, способы вакцинации еще не разработаны.
Часто случается, что организм не способен достаточно быстро вырабатывать антитела для борьбы с антигенами микроба. В таких случаях производят инъекции антител какого-нибудь животного (обычно лошади), чтобы снабдить ими организм до того времени, когда он сам сможет вырабатывать их в достаточном для защиты количестве. Впрыскивание препарата антител (называемого сывороткой)- это единственный способ получения пассивного иммунитета; хотя такой иммунитет оказывает немедленное действие, он полностью исчезает спустя несколько недель.
Для приготовления сыворотки бактерий выращивают в пробирках до тех пор, пока не образуется большое количество токсина. Затем
этот токсин впрыскивают в возрастающих дозах лошади, и организм животного постепенно вырабатывает огромное количество антитоксина, который накапливается в крови. После этого у лошади время от времени берут кровь, удаляют из нее эритроциты и концентрируют антитоксин.
Естественный иммунитет. У всех животных и растений невосприимчивость к определенным болезням является наследственным свойством, и ее не приходится приобретать. Есть данные, указывающие на то, что различные расы человека наследственно различаются между собой по устойчивости к таким болезням, как туберкулез, дифтерия и грипп. Наследственная невосприимчивость к болезням, называемая естественным иммунитетом, передается из поколения в поколение.
Один из типов естественного иммунитета - это невосприимчивость, выработавшаяся в популяции, которая соприкасалась с возбудителем определенной болезни на протяжении многих поколений. Многие болезни (например, корь), в наши дни сравнительно легко протекающие
у европейцев, чрезвычайно тяжело протекали у американских индейцев и у жителей островов южной части Тихого океана, когда они впервые распространились среди этих народов. Сифилис тоже в настоящее время представляет собой гораздо более легкое заболевание, чем во времена первого появления его в Европе, когда он нередко в первый же месяц приводил к смерти. Многие тропические болезни, например малярия и сонная болезнь, у иностранцев протекают тяжелее, чем у местного населения. Другие болезни, первоначально весьма распространенные, со временем стали редкими: например, проказа чрезвычайно часто встречалась в библейские времена.
Эти изменения к лучшему обычно истолковывают как результат постепенного «естественного отбора»: люди, перенесшие в далекие времена данную болезнь, передавали свою «стойкость» своим потомкам и так далее. Возможно также, что в некоторых случаях адаптировались и сами микроорганизмы, что сопровождалось понижением их вирулентности.
Нормальный вирус или вирус, убитый слабым нагреванием или действием ультрафиолетового света, может препятствовать росту других вирусов в организме хозяина. Этим можно было бы объяснить малое распространение таких заболеваний, как полиомиелит, в областях, где эндемичны другие кишечные вирусы. Присутствие этих вирусов препятствует росту вируса полиомиелита; однако их действие состоит не в том, что они вызывают образование антител, а в том, что они побуждают клетки хозяина вырабатывать вещество, называемое интерфероном. Это вещество удалось выделить; оно представляет собой белок с молекулярным весом около 63 000.
Это недавно открытое явление служит, возможно, другим важным фактором защиты организма от болезней. Антитела имеют особенно важное значение в создании иммунитета к повторному заражению данным возбудителем; интерферон же, вероятно, играет важную роль в защите при первом заражении вирусом.
Исследователи доказали, что интерферон образуется в ответ на вирусную инфекцию; концентрация его достигает максимума на 3- 5-й день после заражения, тогда как антитела к инфекционному агенту появляются гораздо позднее - не ранее 8-го дня.
Интерферон действует не прямо на вирус, а на клетку-хозяина. Вирус проникает в клетки, обработанные интерфероном, но не способен размножаться в них. Интерферон, по-видимому, уменьшает количество АТФ, которое может быть использовано для размножения вируса, возможно путем разобщения процессов фосфо-рилирования и окисления (см. разд. 57). Имеющиеся данные позволяют предполагать, что существует интерферон только одного типа и что он эффективен против самых различных вирусов. Ссылки по теме