Система иммунобиологического надзора

 

В организме человека постоянно происходят мутации. Часть их сопровождается синтезом новых белков, обладающих антигенными свойствами. Происходящие в связи с этим структурные и функциональные изменения могут привести к серьезным расстройствам жизнедеятельности органов. Также организм постоянно подвергается атаке вирусов, бактерий, грибов, паразитов, вызывающих различные заболевания.

Поэтому в ходе эволюции сформировалась система факторов распознавания собственных и «чужих» структур – система иммунобиологического надзора (ИБН).

Биологическое значение этой системы заключается в контроле за индивидуальным и однородным клеточно-молекулярным составов организма. Обнаружение носителя чужеродной информации сопровождается его инактивацией, деструкцией и элиминацией.

Инициальным или пусковым звеном процесса формирования иммунного ответа является попадание в организм антигена.

Антиген – это чужеродное вещество экзогенного или эндогенного происхождения, вызывающее иммунные реакции.

Учитывая способность антигенов вызывать толерантность,

 иммунный или аллергический ответ, их называют толерогенами, иммуногенами или аллергенами.

Антигенная детерминанта или эпитоп – это та часть молекулы антигена, которая вызывает образование антител и сенсибилизацию Тл. У большинства белковых антигенов - это последовательность из 4-8 аминокислотных остатков. У полисахаридных антигенов – это 3-6 гексозных остатков.

 

 

Антигены. Строение. Виды.

 

Антигенами называются вещества, способные при попадании во внутреннюю среду организма, вызывать иммунный ответ, т.е. систему реакций, направленных на удаление этих веществ из организма. Антигены – это не особый класс соединений, ими могут быть практически любые макромолекулы, в особенности бели и полисахариды. Существует несколько признаков, которыми обязательно должно обладать вещество, чтобы выступать в качестве антигена. Это чужеродность, иммуногенность и специфичность.

    Чужеродность является одним из самых важных свойств антигена. Только в тех случаях, когда он обладает теми структурами, которые отсутствуют в данном организме, он воспринимается иммунной системой как «чужой» и в ответ на его попадание начинается иммунный ответ.

    Антигены должны обладать иммуногенностью, т.е. они должны индуцировать образование антител, изменять иммунологическую реактивность. Иммуногенность – это потенциальная способность антигена вызывать защитную реакцию.

    Антиген должен обладать специфичностью, т.е. способностью индуцировать иммунный ответ к строго определенной структуре антигена – детерминантной группе. Специфичность антигена зависит от состава аминокислот, их последовательности, особенности пространственной конфигурации концевых аминокислот, вторичной и третичной структуры белка, наличия радикалов глико-липо-нуклеопротеидной природы. 

    От природы антигена зависит иммуногенность. Наиболее выраженной иммуногенностью обладают белки, полисахариды, наименьшей – липиды, нуклеиновые кислоты.

    Также важное значение имеет молекулярная масса, с увеличением размера пептида возрастает его иммуногенность. Важным условие является также и растворимость. Такие вещества как кератин, шелк, меланин, которые не растворимы в воде, не образуют коллоидного раствора, практически не являются иммуногенами. В связи с этим шел и кетгут используют в качестве щовного материала. Иммуногенность антигена зависит также от способа введения, дозы, от состояния организма.

    Молекула антигена состоит из двух функционально различных частей. Первая – детеминантная группа или эпитоп, занимает 2-3% поверхности молекулы антигена. Она определяет чужеродность антигена. Вторая часть молекулы антигена называется проводниковой. При ее отделении от эпитопа она не проявляет антигенного действия, но сохраняет способность реагировать с гомологичными антителами, т.е. превращается в гаптен.  Адъювант – это неспецифические стимуляторы иммунитета как неорганической, так и органической природы. К неорганическим относятся гидрат окиси алюминия, фосфат алюминия, к органическим – ланолин, адьювант Фрейнда. 

 

В зависимости от структуры различают следующие вид антигенов:

белковые – гликопротеины, нуклеопротеины, липопротеины

небелковые (гаптены) – моно-, олиго-, полисахариды, липиды, неорганические вещества, лекарственные средства.  Сами по себе гаптены неиммуногенны, но после присоединения к молекуле белка или белковым лигандам клеточных мембран, они приобретают способность вызывать иммунный ответ. Гаптен, как правило, содержит одну антигенную детерминанту.

 

 

по происхождению различают:

экзогенные - инфекционные - антигены вирусов, бактерий, паразитов, грибов; неинфекционные – белки, пищевые продукты, пыльца, лекарственные средства

эндогенные (аутоантигены) – появляются при повреждении белков собственных клеток, неклеточных структур и жидкостей организма; в результате мутаций, приводящих к синтезу аномальных белков.

 

По химической природе различают:

Белки

Полипептиды

Нуклеопротеиды

Липопротеиды

Гликопротеиды

Полисахариды

Нуклеиновые кислоты

 

    По степени иммуногенности:

Полноценные, обладающие выраженной антигенностью и иммуногенностью.

Неполноценные антигены – гаптены, обладают низкой иммуногенностью.

    По степени чужеродности:

 изоантигены, аллоантигены, ксеноантигены.

К изоантигенам эритроцитов относятся антигены системы АВО резус. Аллоантигены – антигены, которые происходят от неродственного донора того же вида.

Ксеноантиген – антиген, имеющий происхождение от представителя другого вида. Например, лошадиная сыворотка является ксеногенным антигеном для человека.

 

 

Строение иммунной системы

 

Иммунная система – комплекс органов и тканей, содержащих иммунокомпетентные клетки и обеспечивающих антигенную индивидуальность и однородность организма.

Лимфоидная система – анатомический эквивалент и синоним иммунной системы. Для лимфоидной системы важны взаимосвязи с другими системами организма – системой крови, кровеносной системой, с покровными тканями – кожей и слизистыми оболочками. Эти ткани – основные партнеры, на которые опирается иммунная система.

 В организме взрослого здорового человека содержится около 10 лимфоцитов, т.е каждая десятая клетка тела – лимфоцит.

Анатомо-физиологический принцип организации иммунной системы – органно-циркуляторный. Это означает, что лимфоциты не постоянно пребывают в органах лимфоидной системы, а интенсивно рециркулируют между лимфоидными органами и нелимфоидными тканями через лимфатические сосуды и кровь. Так, через каждый лимфатический узел за один час проходит 10 лимфоцитов.

    К органам иммунной системы относятся

- костный мозг

- инкапсулированные органы: тимус, селезенка, лимфоузлы

- неинкапсулированные лимфоидные ткани:

лимфоидная ткань слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта

лимфоидная ткань слизистой бронхов

лимфоидная ткань слизистой женских половых органов

лимфоидная ткань слизистой носоглотки

печень

- периферическая кровь

Центральным органом иммунной системы является костный мозг и тимус. В них начинается миелопоэз и лимфопоэз – дифференцировка моноцитов и лимфоцитов от стволовых клеток до зрелых клеток. В них происходит антигеннезависимое деление и созревание лимфоцитов, которые впоследствии мигрируют в периферические органы иммунной системы.

    В тимусе проходит лимфопоэз значительной части Т-лимфоцитов. Тимус сильно васкуляризован, стенки капилляров и венул образуют гематотимический барьер. К моменту рождения тимус полностью сформирован. Он густо заселяется лимфоцитами в течение всего детства и до момента полового созревания. После пубертата тимус начинает уменьшаться в размерах. Тимэктомия у взрослых не приводит к серьезным нарушениям иммунитета, т.к в детстве и подростковом возрасте создается необходимый и достаточный пул периферических Тл на всю оставшуюся жизнь.

    К периферическим органам иммунной системы относят селезенку, лимфатические узлы, миндалины, лимфоидные элементы ряда слизистых оболочек. В этих органах происходит антигеннезависимая и антигензависимая пролиферация и дифференцировка лимфоцитов. Зрелые лимфоциты впервые контактируют с антигеном именно в периферических лимфоидных органах. 

    Заселение периферических органов иммунной системы Т – и В-лимфоцитами происходит не хаотически. Каждая популяция лимфоцитов мигрирует из кровеносных сосудов в определенные лимфоидные органы. В-лимфоциты преобладают в красной пульпе селезенки и пейеровой бляшке кишечника. Т-лимфоциты – в глубоких слоях коркового вещества и в перифолликулярном пространстве лимфатических узлов.

    Лимфатические узлы - множественные симметрично расположенные инкапсулированные периферические лимфоидные органы бобовидной формы, размером от 0,5 до 1,5 см в длину. Лимфоузлы через афферентные (приносящие) лимфатические сосуды дренируют тканевую жидкость. Это «таможня» для всех веществ. В организме насчитывается до 1000 лимфатических узлов. В них различают корковое и мозговое вещество. В поверхностном корковом слое расположены лимфатические фолликулы, которые являются структурными единицами лимфатических узлов. Мозговое вещество образовано тяжами соединительной ткани, между которыми располагаются лимфоциты разной степени зрелости. В мозговом слое содержится большое количество макрофагов, осуществляющих фагоцитоз микроорганизмов и чужеродных веществ, поступающих в лимфатические узлы.

Селезенка – большой непарный орган – это лимфоцитарная «таможня» для антигенов, попавших в кровь. В селезенке существует Т и В зависимые зоны расположения лимфоцитов. В селезенке как в сите задерживаются антигены, оказавшиеся в кровотоке и «состарившиеся» эритроциты. Селезенка содержит белую пульпу – аналог коркового слоя лимфатических узлов, заполненную лимфоидными клетками и красную пульпу, где преобладают эритроциты и макрофаги.

    Неинкапсулированная лимфоидная ткань слизистых оболочек представлена

- лимфоидным кольцом Пирогова

- пейеровыми бляшками тонкого кишечника

- лимфоидными фолликулами аппендикса

- лимфатической тканью слизистой желудка, бронхов, органов мочеполовой системы

 

Иммунокомпетентные клетки

    К иммунокомпетентным клеткам, обеспечивающим выполнение функции иммунной системы, относят:

- АПК – антигенпрезентирующие клетки

- Т-лимфоциты – тимуззависимые лимфоциты

- В-лимфоциты – бурсазависимые лимфоциты

- NK-клетки – от англ. Natural Killer - натуральные киллеры

Многие иммунокомпетентные клетки, а также разные типы клеток, не включенные в состав иммунной системы, принимают участие в синтезе и секреции во внутреннюю среду организма биологически активных веществ, именуемых цитокинами, регулирующих разные стороны взаимоотношений, складывающихся между разными иммуннокомпетентными клетками.

    К АПК клеткам относят макрофаги, дендритные клетки, отросчатые фолликулярные клетки лимфоузлов и селезенки, клетки Лангерганса, М-клетки лимфатических фолликулов желудочно-кишечного тракта. Они захватывают, обрабатывают (процессируют) и презентируют антигены на своей поверхности другим иммуннокомпетентным клеткам, вырабатывают интерлейкин-1 (ИЛ-1), секретируют простагландины Е2.

    В-лимфоциты формируются у птиц в сумке (bursa) Фабрициуса. У человека подобной сумки нет, аналогом считают костный мозг, пейеровы бляшки, миндалины. В-лимфоциты берут начало от стволовых кроветворных клеток костного мозга. Они обеспечивают реализацию гуморального звена иммунитета. В мембране В-лимфоцита есть рецептор для антигена – Ig M. Продолжительность жизни В-лимфоцита составляет не более 10 суток, если они не активируются антигеном.

    В процессе формирования В-лимфоцитов выделяют две стадии: антигеннезависимую и антигензависимую.   На первой стадии происходит формирование отдельных пулов генов, кодирующих синтез иммуноглобулинов.

На цитолемме пре- В-лимфоцитов еще нет поверхностных рецепторов – Ig, их компоненты находятся в цитоплазме. Образование В-лимфоцитов из пре- В-лимфоцитов сопровождается появлением на их поверхности первичных иммуноглобулинов, способных взаимодействовать с антигеном. На этом этапе В-лимфоциты попадают в кровоток и заселяют тимуснезависимые зоны лимфоидных органов. Молодые В-лимфоциты накапливаются в селезенке, а зрелые – в лимфатических узлах.

    Вторая стадия развития В-лимфоцитов начинается с момента контакта этих клеток с антигеном. Сначала происходит их пролиферация, которая обеспечивает:

 во-первых, увеличение числа клеток, дифференцирующихся в плазматические клетки, продуцирующие антитела;

во-вторых, образование В-лимфоцитов иммунологической памяти. Эти клетки не превращаются в плазматические, но сохраняют иммунную память об антигене. Они активируются при повторной их стимуляцией тем же самым антигеном.

    Т-лимфоциты реализуют клеточное звено иммунитета. Развиваются они из стволовых кроветворных клеток костного мозга, затем с кровью попадают в тимус, где происходит их антигеннезависимое созревание, сопровождающееся экспрессией на цитолемме специфических рецепторов.

    Т-лимфоциты состоят из функциональных подтипов: CD4 и CD8. CD4 Т-клетки или Т-хелперы, при их активации синтезируют и секретируют цитокины (ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИФН).

    CD8 Т-клетки – цитотоксические Т-лимфоциты – уничтожают инфицированные вирусом, опухолевые и чужеродные клетки при участии цитолитического белка – перфорина.

    Другие представители CD8 Т-лимфоцитов – Т-супрессоры – регулируют интенсивность иммунного ответа, подавляя активность Т-хелперов, предотвращают развитие аутоагрессивных иммунных реакций и чрезмерного воспаления.

    NK-клетки (естественные киллеры) составляют до 15% всех лимфоцитов крови. Они не имеют поверхностных детерминант,

характерных для Т- и В-лимфоцитов. Они распознают и уничтожают опухолевые и вирусинфицированные клетки.