імунітет

Загальне значення імунітету

Під імунітетом розуміють захисні системи організму, що працюють проти всього чужорідного, об'єднаного під загальною назвою "антигену".

У ролі антигену можуть виступати різні інфекційні агенти (бактерії, віруси і т.д.), білки інших організмів (іноді полісахариди), гельмінти, пересаджені тканини і органи, власні змінені клітини організму (мутованих, пухлинні, старіючі і т.п.) , сперма при заплідненні, ембріон для матері і ін. Говорячи іншими словами, імунітет підтримує клітинний, білковий і генетичний гомеостаз організму. Тому його розглядають в даний час як одну з регуляторних систем організму людини та інших тварин.

До імунітету пред'являються дві головний вимоги:

1. адекватно реагувати на будь-який можливий антиген;
2. вміти ефективно відрізнити "своє" від "чужого" або "свого зміненого".

Ці дві завдання- найскладніші, але якщо їх не вирішити, вид втрачає еволюційний успіх і елімінується, бо будь-який організм буквально оточений безліччю паразитів, розміри яких мають межі від кількох нанометрів до декількох десятків метрів! Людина, як добре відомо, належить до класу Mammalia, тому у нього дуже багато паразитів (птахи та ссавці, як Гомойотермниє тварини, мають найбільше число паразитів з усіх живих на Землі організмів), але і система імунітету в найбільшій мірі розвинена якраз у птахів і ссавців. Самі вивчені з точки зору імунології об'єкти- це кури, білі миші і людина.

Імунологія як наука має шлях розвитку довжиною трохи більше ста років, але тим не менш, зараз вона є однією з найбільш результативних і динамічно розвиваються біологічних наук, що має до того ж і величезний вихід в практику (перш за все, в медичному плані). Початковий період розвитку імунології характеризувався багаторічної, але дуже плідною дискусією між прихильниками теорій клітинного (їх очолював И.И.Мечников ) І гуморального (на чолі з П. Ерліхом) імунітету. Перші вважали, що головна роль в захисті організму від антигенів належить лейкоцитам, здатним в фагоцитозу антигенів з подальшим їх переварюванням. Другі доводили, що вирішальну роль у знешкодженні антигенів мають захисні білки (їх назвали "антитіла"), які розчинені в плазмі крові. В кінцевому підсумку виявилося, що праві і ті, і інші, а сучасна теорія імунітету об'єднала обидві колишні.

"Класичні" уявлення про імунітет

Існує два види імунітету: вроджений і набутий. Природжений (видовий) імунітет забезпечує захист організму від паразитів, що вражають інші види (наприклад, чума великої рогатої худоби, вірус тютюнової мозаїки). Набутий (індивідуальний) імунітет виникає після перенесення людиною якогось захворювання, тобто у кожного індивіда він свій, власний. Зараз прийнято вроджений імунітет називати неспецифічним, а пріобретенний- специфічним. Різниця між ними така:

Прикладом неспецифічного імунітету може служити запальна реакція при попаданні в шкіру занози, причому при повторному ураженні такий же скалкою всі етапи реакції організму розвиваються так само, як і при первинному відповіді. Коротко вкажемо, що головну роль в цих процесах відіграють мікрофаги (вони походять з одного виду лейкоцитів крові-нейтрофілів), здатні до фагоцитозу антигенів (перш за все - бактерій). До речі, гній, що виникає при різних хворобах у людини, - це не що інше, як маса загиблих микрофагов.

Можливість формування системи набутого імунітету закладається при народженні однаковою у всіх людей, але в процесі життя в силу того, що кожна людина контактує протягом життя зі "своїм" набором антигенів, набутий імунітет формується у всіх людей по-різному, строго індивідуально. Цей вид імунітету прийнято ділити на природний і штучний, кожен з яких ділиться на активний і пасивний. Rратко рассматріv ці чотири випадки.

Сучасні уявлення про імунітет

В даний час імунну відповідь організму пов'язують головним чином з узгодженою діяльністю трьох видів білих клітин крові (гладкий лейкоцитів): В-, Т-лімфоцитів і макрофагів. Спочатку вони або їх попередники (т.зв. стовбурові клітини) утворюються в червоному кістковому мозку, потім спостерігається їх міграція в лімфоїдні органи. Ці органи діляться на первинні (де лімфоцити "навчаються") і вторинні (де вони "працюють"). Первинними органами є тимус (вилочкова залоза) і бурса (у птахів) або червоний кістковий мозок (можливо, і апендикс) у ссавців; звідси і назва цих лімфоцитів- Т- і В-клітини відповідно. Навчання спрямоване на придбання здатності відрізняти своє від чужого (вміння розпізнавати антигени). Щоб впізнали, клітини організму синтезують спеціальні білки, звані білками головного комплексу гістосумісності (ми їх будемо позначати за англійською абревіатурою білки МНС).

У кожної людини в силу генетичної мінливості ці білки різні, хоча можна виділити ряд схожих груп білків МНС у різних людей (по типу, як групи крові), які обов'язково враховують при трансплантації органів.

До вторинних лімфоїдних органів відносять селезінку, лімфатичні вузли, мигдалини, аденоїди, апендикс, периферичні лімфатичні фолікули. Вони, як і самі клітини імунітету, розкидані по всьому тілу людини,

щоб "зустріти" будь-який антиген у всеозброєнні. У вторинних лімфоїдних органах, власне, і розвивається імунна реакція на антиген. Наприклад, при різних запальних хворобах різко збільшуються лімфовузли близько ураженого органу. Лімфоїдні органи на перший погляд видаються невеликою системою організму, але підраховано, що в сумі їх маса становить понад 2,5 кг (що більше маси, наприклад, печінки!).

Таблиця 1. Види імунітету та шляхи їх формування

Під час ембріогенезу закладається різноманітність В - лімфоцитів (за оцінками вчених, нараховується близько мільярда різних варіантів В-клітин - так само як і Т-клітин), причому кожен В-лімфоцит спрямований проти чітко визначеного антигену. Зрозуміло, мільярда генів в геномі людини бути не може, і гігантське різноманітність, забезпечується мінімумом генетичного матеріалу (назвемо лише деякі з цих механізмів: соматична рекомбінація, соматичні мутації, помилки сплайсингу). В-клітини після активації перетворюються в плазматичні клітини (або плазмоцити), які живуть недовго, але встигають зробити безліч антитіл.

Антитіла (або імуноглобуліни) влаштовані однотипно, хоча серед них виділяють 5 класів. Головна особливість антитіл-вміння пов'язувати строго певний антиген: так, при кору в організмі виробляється "противокоревой" імуноглобулін, проти грипу- "протигрипозний" і т.п. Молекула імуноглобуліну має в своєму складі дві важкі і дві легкі поліпептидні ланцюжки, тому у неї два абсолютно однакових центру зв'язування антигенів (кажуть, що мономер імуноглобулінів двухвалентен). У молекулах антитіл є і ділянки, що відповідають за залучення ефекторних (тобто вражаючих) систем імунітету; тому головна функція антітел- не руйнування антигенів, а вельми суттєва допомога в їх знешкодження, без антитіл імунна відповідь розвивається дуже повільно.

Розрізняють 3 основних види Т-лімфоцитів: хелпери ( "помічники"), супресори ( "подавители") і кілери ( "вбивці").

Хелпери здатні впізнавати антиген і двома способами активувати відповідний По-лімфоцит (безпосередньо при контакті або дістантно за допомогою спеціальних речовин-лимфокинов). Найбільш відомим лімфокінами є інтерферон, який використовується в медичних цілях при лікуванні вірусних хвороб (наприклад, грипу), але ефективний тільки в найперші дні розвитку захворювання. Супресори здатні вимикати імунну відповідь, що дуже важливо: якщо імунна система не буде подавлена після знешкодження антигену, складові частини імунітету буде вражати власні здорові клітини організму, що призведе до розвитку аутоімунних захворювань.

Кілери є головною ланкою клітинного імунітету, тому що вони по білках МНС дізнаються антигени і ефективно їх вражають. Кілери працюють проти клітин, уражених вірусними інфекціями, а також пухлинних, мутованих, старіючих клітин організму.

Порівняно недавно був пізнаний механізм їх дії: вони виділяють в плазмалему клітин-мішеней спеціальні білки (порфірини), які, полімеризуючись, утворюють в цій плазмалемме пори, через які або накачується в клітку вода, або цитоплазма "випливає" наружу- і клітина гине. Вражаючим фактором при цьому є тільки мономер порфиринов, полімерна форма пори не може включитися в плазмалему сусідніх клітин, тим самим досягається ефект "точкового удару" - дивується тільки та клітина, яку потрібно вразити. Ще раз здивуємося дивовижній властивості природи виробляти в процесі еволюції прості і витончені механізми, що дозволяють легко і дотепно вирішувати найскладніші й заплутані проблеми, які стоять перед організмом в його безперервній боротьбі з умовами навколишнього середовища!

І, нарешті, охарактеризуємо макрофаги. Ці клітини походять з моноцитів, що відносяться до гладкого лейкоцитам. Головна функція макрофагов- здатність до фагоцитозу різних антигенів.

Осілі макрофаги можна знайти практично по всіх органах і тканинах організму людини (наприклад, клітини Лангерганса в шкірі, клітини Куппер в печінці, альвеолярнімакрофаги в легких, перитоніальні макрофаги в порожнині тіла, синовіальні макрофаги в суглобах, остеокласти в кістках, хондрокластов в хрящах, мікроглія в головному мозку і т.д.). Навіть короткий перелік макрофагів показує, що вони розкидані по всьому організму, що забезпечує адекватну відповідь імунної системи на будь-який антиген, який потрапив в будь-якому місці організму.

Тепер з'єднаємо три головні елементи імунітету в загальну схему взаємодії, наприклад, при бактеріальної інфекції:

Коли антиген, подолавши перші захисні бар'єри організму (шкіру, різні слизові оболонки, HCl шлунка і т.п.), все-таки потрапляє в якийсь орган, він фагоцитируется найближчим макрофагом, який презентує його (або його детерминанту) на своїй плазмалемме поруч з білками МНС.

Ці дві речовини (антиген + білок МНС) впізнаються подвійним рецептором хелпера, причому тільки тим з усього їх різноманіття, який спрямований проти даного антигену. Два зазначених речовини тільки разом впливають на хелпер, це забезпечує включення імунних реакцій в потрібний момент.

Потім хелпер активує специфічний В-лімфоцит, спрямований проти даного антигену.

По-лімфоцит починає посилено розмножуватися і утворює клон клітин, частина яких перетворюється в клітини пам'яті (вони забезпечують набутий імунітет), а велика частина утворює плазмоцити, які виробляють гігантську кількість антитіл.

Ці імуноглобуліни з'єднуються з антигенами, які утворюються комплекси уражаються макрофагами, мікрофагами, кілерами і іншими еф фекторнимі системами імунітету. Полученнаяцепь подій представлена ​​нами у вигляді схеми (рис.1).

Сучасна теорія імунітету носить назву клонально-селективної: утворюється клон В-клітин і спостерігається їх селекція (тобто відбір) в кінцевому рахунку по антигену (за допомогою хелперів). Авторами цієї теорії були лауреати Нобелівської премії Ф.Бернет, Н.Ерне, П.Б.Медавар і інші вчені.

Деякі питання практичного застосування досягнень імунології

Аутоімунітет - під цією загальною назвою об'єднується багато хвороб, причиною яких в кінцевому рахунку є порушення роботи супресорів, в результаті чого імунітет починає знищувати власні здорові клітини організму. Список цих хвороб постійно розширюється, в даний час багато захворювань переводяться в розряд аутоімунних, тобто виявилося, що дуже багато патологій в організмі людини, фенотипически виявляються по-різному, початкової причиною мають порушення імунітету. До таких хвороб можна віднести ювенільний діабет, червону системну вовчак, артрити, багато форм безпліддя і т.д. Наприклад, при артриті спочатку уражається хрящова тканина суглобів, а вже потім починається відкладення в них солей (в силу порушення їх харчування). Тут же доречно вказати і таке явище, як імунологічна толерантність: будь-який новий антиген (а це перш за все білок) після народження сприймається імунною системою як чужий, і, отже, він підлягає знищенню. У людини в постнатальному періоді онтогенезу остаточно формуються дві найважливіші системи організму (головний мозок і статеві органи), тому вони для імунітету вважаються чужими. Ці органи надійно захищені від впливу імунної системи за допомогою гемоенцефалічний бар'єру в головному мозку, оболонок статевих залоз і вже дозрілих гамет. При порушенні цих бар'єрів виникають відповідні хвороби.

Імунодефіцитні стани - хвороби, що викликаються порушенням будь-якого елементу імунної системи організму. Їх зараз налічується досить велика кількість, багато визначаються спадковими змінами, але найвідоміше захворювання цього ряду-звичайно ж, СНІД (синдром набутого імунодефіциту). Коротко зупинимося на характеристиці цієї хвороби. Вірус СНІДу (або ВІЛ-вірус іммунодеціфіта людини, на відміну від вірусу СНІДу мавп) вибірково вимикає хелпери, в результаті імунна відповідь не розвивається, і людина стає абсолютно беззахисним перед будь-якою інфекцією або патологією (часто він помирає від. Умовно патогенних бактерій). Найчастіше розвиваються всілякі форми пневмоній, саркома Капоші, активується вірус Епштейна-Барр і т.д. Вірус, потрапляючи в Т-хелпери, багато років цей вірус може знаходитися в неактивному стані, але людина інфікована. Коли ж ВІЛ активується, розвиваються хвороби імунодефіциту; причому більшість хворих помирає протягом 1-2 років. Зараз немає ні вакцин, ні сироваток проти СНІДу, найбільш відомі ліки (азідотімідін- АЗТ) лише призупиняє розвиток хвороби. Тому в даний час епідемія СНІДу прийняла пандемічний характер, вийшовши за рівнем смертності на третє місце в світі після атеросклерозу і раку. Достовірно відомі три шляхи передачі ВІЛу: статевим шляхом (гомо- і гетеросексуальним), через загальний шприц і від матері до дитини при народженні. Звідси загальний висновок: щоб не заразитися страшною хвороб, від якої немає ефективного лікування, необхідно вести нормальний, здоровий спосіб життя, дотримуючись елементарних правил загальної і статевої гігієни.

Алергії - теж вельми пошірені останнім часом хвороби. У цьом випадка імунна система в силу різніх причин (в тому числі и Спадкового характеру) начинает працювати "дуже добре" проти будь-антигену, Яким могут буті пилок рослин, пил, шерсть тварин, пір'я птахів, духи, харчові продукти, запах поту и т.п. Якщо антиген потрапляє під шкіру такого хворого, розвивається місцева імунна реакція (почервоніння шкіри і т.д.). На цьому засновані принципи діагностики алергічних станів (наприклад, відома реакція Манту на туберкульоз). Якщо ж антиген потрапляє в організм, розвивається посилена загальна імунна реакція (перш за все, різке збільшення всіх слизових оболонок), яка може призвести до анафілактичного шоку, він може закінчитися смертю, якщо вчасно не ввести в організм протигістамінні препарати типу димедролу, тавегіл і т. п.

Трансплантація органів досить поширена в останні роки в усьому світі. Невдача перших дослідів з пересадки тканин і органів пов'язана з тим, що не враховувалася сумісність тканин донора і реципієнта за білками МНС. Зараз ці молекули обов'язково досліджуються у подібних хворих, успішність операцій по трансплантації коливається від 60 до 95% по різних органах. Зрозуміло, під час такого лікування імунітет пригнічується, найбільш відомі способи в даний час-введення циклоспорину А і стероїдних гормонів. Один з окремих випадків трансплантаціі- переливання крові, коли враховуються різні групи крові, щоб уникнути аглютинації. Реакція агглютінаціі- типова імунна реакція: антитіла [аглютиніни Аlpha і Beta] з'єднуються з поверхневими антигенами еритроцитів (агглютіногени А і В), утворюючи конгломерати еритроцитів, що призводить до смерті організму. Причому А з'єднується з Beta, а В- з Alpha. Звідси легко зрозуміти сумісність груп крові за системою АВО.

Резус-конфлікт пов'язаний з наявністю (Rh +) або відсутністю (Rh-) певного білка в плазмі крові. Rh + - домінантний аутосомний ознака, рецесивні гомозиготи в популяціях людини зустрічаються приблизно в 15% випадків. Якщо у Rh- матері формується Rh + плід, імунна система матері реагує на новий білок; якщо ж другий плід теж закладається Rh +, розвивається типовий вторинний відповідь: або плід елімінується, або утворюються різні каліцтва, або спостерігається ураження печінки, крові і т.д. народженої дитини. Тому Rh- вагітні жінки, у яких перша дитина була Rh +, починаючи з другої вагітності (вважаючи і ті, які закінчилися викиднем або абортом), знаходяться під особливим контролем в жіночих консультаціях.

Запліднення в даний час теж розглядається як імунна реакція: взаємодія яйцеклітини зі сперматозоїдом вельми нагадує взаємодія антитіла з антигеном. Якщо поверхневі антигени гамет дуже різні (коли самець і самка належать до різних видів), запліднення найчастіше не спостерігається; якщо зазначені антигени дуже схожі (коли перехресні тварини є близькими родичами), теж найчастіше не вдається зачати ембріон; якщо ж ці антигени розрізняються, але не дуже сильно, виникає зигота (коли батьки належать до одного виду тварин, але не є близькими родичами). Якщо утворився ембріон, імунна система матері пригнічується Т-супрессорами і спеціально синтезованими речовинами, щоб новий антиген (ембріон) не піддавалась сильної імунної атаки. Тому організм вагітних жінок (в силу цієї та багатьох інших причин) є вкрай ослабленим, вимагає максимум уваги, турботи і обережності. Більш того, показано, що і плід через плаценту передає своєї матері спеціальні білки, що пригнічують її імунітет. Попутно зазначимо, що зараз створена вакцина проти вагітності (на деякі білки хоріона), при вагітності розвивається вторинний відповідь на хоріон утворився ембріона, який в кінцевому рахунку гине. Вакцина діє близько двох років, і якщо жінка хоче мати дитину, вона не прищеплюється; якщо не хоче-робить щеплення.