Защитной реакцией или иммунитетом называется ответ организма на внешнюю опасность и раздражители. Множество факторов в теле человека способствуют его защите от различных болезнетворных организмов. Что такое врождённый иммунитет, как происходит защита организма и в чем заключается ее механизм?

Врожденный и приобретенный иммунитет

Само понятие иммунитета связано с эволюционно приобретенными способностями организма препятствовать попаданию в него чужеродных агентов. Механизм борьбы с ними разный, так как виды и формы иммунитета отличаются своим многообразием и характеристиками. По происхождению и формированию защитный механизм может быть:

• врожденный (неспецифический, естественный, наследственный) – защитные факторы в теле человека, которые были сформированы эволюционно и помогают бороться с чужеродными агентами с самого начала жизни; также данный вид защиты обуславливает видовую невосприимчивость человека к заболеваниям, которые свойственны животным, растениям;
• приобретенный – защитные факторы, которые формируются в процессе жизни, может быть естественным и искусственным. Естественная защита формируется после перенесенного воздействия, вследствие чего организм способен приобретать антитела к данному опасному агенту. Искусственная защита связана с введением в организм готовых антител (пассивная) или ослабленной формы вируса (активная).

Свойства врожденного иммунитета

Жизненно важным свойством врожденного иммунитета является постоянное наличие в организме естественных антител, которые обеспечивают первичную реакцию на вторжение патогенных организмов. Важное свойство естественной ответной реакции – система комплимента, которая представляет собой комплекс белков в крови, которые обеспечивают распознавание и первичную защиту от чужеродных агентов. Данная система выполняет следующие функции:

• опсонизация – процесс присоединения элементов комплекса к поврежденной клетке;
• хемотаксис – совокупность сигналов посредством химической реакции, которая привлекает другие иммунные агенты;
• мембранотропный повреждающий комплекс – белки комплимента, которые разрушают защитную мембрану опсонизированных агентов.

Ключевое свойство естественной ответной реакции – первичная защита, вследствие которой организм может получить информацию о новых для него чужеродных клеток, вследствие чего создается уже приобретенный ответ, который при дальнейшем столкновении с аналогичными патогенами будет уже готов для полноценной борьбы, без привлечения других факторов защиты (воспаления, фагоцитоза и т.д.).

Формирование врожденного иммунитета

Неспецифическая защита есть у каждого человека, она закреплена генетически, способна передаваться по наследству от родителей. Видовой особенностью человека является то, что он не восприимчив к ряду болезней, характерных для других видов. Для формирования врожденного иммунитета важную роль играет внутриутробное развитие и грудное вскармливание после рождения. Мать передает своему ребенку важные антитела, которые закладывают основу его первых защитных сил. Нарушение формирования естественной защиты может привести к иммунодефицитному состоянию из-за:

• воздействия излучения;
• химических агентов;
• болезнетворных организмов в период внутриутробного развития.

Факторы врожденного иммунитета

Что такое врождённый иммунитет и в чем состоит механизм его действия? Совокупность общих факторов врожденного иммунитета призваны создать определенную линию защиты организма от чужеродных агентов. Данная линия состоит из нескольких защитных барьеров, которые выстраивает организм на пути патогенных микроорганизмов:

1. Эпителий кожи, слизистые оболочки – первичные барьеры, которые обладают колонизационной резистентностью. Вследствие проникновения патогена развивается воспалительная реакция.
2. Лимфатические узлы – важная защитная система, которая борется с патогеном до внедрения его в систему кровообращения.
3. Кровь – при попадании инфекции в кровь развивается системный воспалительный ответ, при котором задействуются специальные форменные элементы крови. Если микробы не погибают в крови – инфекция распространяется на внутренние органы.

Клетки врожденного иммунитета

В зависимости от механизмов защиты бывает гуморальный и клеточный ответ. Совокупность гуморальных и клеточных факторов создают единую систему защиты. Гуморальная защита – ответ организма в жидкостной среде, внеклеточном пространстве. Гуморальные факторы врожденного иммунитета подразделяются на:

• специфические – иммуноглобулины, которые вырабатывают В-лимфоциты;
• неспецифические – секреты желез, сыворотка крови, лизоцим, т.е. жидкости, обладающие антибактериальными свойствами. К гуморальным факторам относят систему комплимента.

Фагоцитоз – процесс поглощения инородных агентов, происходит посредством клеточной активности. Клетки, которые участвуют в ответе организма подразделяются на:

• Т-лимфоциты – долгоживущие клетки, которые подразделяются на лимфоциты с разными функциями (натуральные киллеры, регуляторы и др.);
• В-лимфоциты – продуцируют антитела;
• нейтрофилы – содержат антибиотические белки, имеют рецепторы хемотаксиса, поэтому мигрируют к месту воспаления;
• эозинофилы – участвуют в фагоцитозе, отвечают за обезвреживание гельминтов;
• базофилы – отвечают за аллергическую реакцию в ответ на раздражители;
• моноциты – специальные клетки, которые превращаются в разные виды макрофагов (костной ткани, легких, печени и т.д.), обладают множеством функций, в т.ч. фагоцитоз, активизация комплимента, регулирование процесса воспаления.

Добрый день! Продолжаем разговор об уникальности нашего организма. Его способность биологических процессов и механизмов, способна надёжно защищаться от болезнетворных бактерий. А две главные подсистемы, врождённый и приобретённый иммунитет в своем симбиозе способны находить вредные токсины, микробы и погибшие клетки и успешно удалять их, стерилизуя наш организм.

Представьте себе огромный сложный комплекс, способный к самообучению, саморегулированию, самовоспроизведению. Это наша система защиты. Она с самого начала жизни служит нам постоянно, не прекращая своей работы. Обеспечивая нам индивидуальную биологическую программу, которая имеет задачу отторгать всё чужеродное, в любом виде агрессии и концентрации.

Если говорить о врожденном иммунитете на уровне эволюции, то он довольно древний и сконцентрирован на физиологии человека, на факторах и барьерах внешней стороны. Так наш кожный покров, секреторные функционалы в виде слюны, мочи и других жидких выделений реагируют на атаки вирусов.

В этот список можно включить кашель, чихание, рвоту, диарею, повышенную температуру, гормональный фон. Данные проявления, ни что иное, как реакция нашего организма на «чужих». Иммунные клетки еще не поняв и не распознав чужеродность вторжения, начинают активно реагировать и уничтожать всех, кто посягнул на «родную территорию». Клетки первыми вступают в бой и начинают уничтожать различные токсины, грибки, отравляющие вещества и вирусы.

Любая инфекция расценивается как однозначное и одностороннее зло. Но стоит сказать, что именно инфекционное поражение способно оказать иммунитету полезное действие, как бы странно это не звучало.

Именно в такие моменты происходит полная мобилизация всех защитных сил организма и начинается распознавание агрессора. Это служит своеобразной тренировкой и организм со временем моментально способен распознавать происхождение и более опасных болезнетворных микробов и палочек.

Врожденный иммунитет это неспецифичная система защиты, при первой реакции в виде воспаления, появляются симптомы в виде отеков, покраснений. Это говорит о моментальном притоке крови к пораженному месту, начинается вовлечение кровяных телец в процесс, происходящий в тканях.

Не будем говорить о сложных внутренних реакциях, в которых участвуют лейкоциты. Довольно сказать, что краснота от укуса насекомого или ожог, это как раз свидетельство работы врождённого защитного фона.

Факторы двух подсистем

Факторы врождённого и приобретённого иммунитета очень взаимосвязаны между собой. У них общие одноклеточные организмы, которые представлены в крови белыми тельцами (лейкоцитами). Фагоциты, и есть воплощение врожденной защиты. К ней относятся и эозинофилы, тучные клетки, и естественные киллеры.

Клетки врожденного иммунитета, с названием дендритные, призваны к соприкосновению со средой извне, они находятся в кожных покровах, носовой полости, легочной, а также желудке и кишечнике. У них множество отростков, но с нервами их путать нельзя.

Этот вид клеток является связкой между врожденными и приобретенными способами борьбы. Они действуют посредством антигена Т – клеток, он базовый тип приобретённого иммунитета.

Многие молодые и неопытные матери беспокоятся о ранних заболеваниях детей, в частности, о ветряной оспе. Можно ли оградить чадо от инфекционной болезни, и какие могут быть для этого гарантии?

Врожденный иммунитет к ветрянке может быть только у новорождённых детей. Чтобы в дальнейшем не спровоцировать болезнь, необходимо поддерживать неокрепший организм грудным вскармливанием.

Тот запас иммунитета, который малыш получил от матери при рождении недостаточен. При длительном и постоянном грудном вскармливании, ребенок получает необходимое количество антител, а значит, может быть более защищён от вируса.

Специалисты утверждают, что даже если создать ребенку благоприятные условия, врожденная защита может быть только временной.

Взрослые люди гораздо тяжелее переносят ветрянку, и картина заболевания носит весьма неприятный характер. Если человек не болел данным заболеванием в детском возрасте, у него есть все основания бояться заражения таким недугом, как опоясывающий лишай. Это высыпания на кожных покровах в области межреберья в сопровождении высокой температуры.

Приобретённый иммунитет

Это тип, появившийся вследствие эволюционного развития. Приобретённый иммунитет создавшийся в процессе жизни более эффективен, имеет память, которая способна идентифицировать по уникальности антигенов чужеродный микроб.

Рецепторы клеток узнают возбудителей приобретенного типа защиты на клеточном уровне, рядом с клетками, в тканевых структурах и плазме крови. Главными, при данном виде защиты, выступают В – клетки и Т – клетки. Они рождаются в стволовых клеточных «производствах» костного мозга, тимуса, и являются основой защитных свойств.

Материнская передача иммунитета своему ребёнку, является примером приобретенного пассивного иммунитета. Это происходит во время вынашивания плода, а также в период лактации. В утробе это происходит на третьем месяце беременности через плаценту. Пока новорождённый не в состоянии синтезировать собственные антитела, поддержка его осуществляется при помощи материнского наследства.

Интересно, что приобретенный пассивный иммунитет может быть передан от человека к человеку при помощи передачи активированных Т – лимфоцитов. Это довольно редкое явление, так как люди должны иметь гистосовместимость, то есть соответствие. Но таких доноров найти можно крайне редко. Это может произойти только путем пересадки стволовых клеток костного мозга.

Активный иммунитет способен проявиться после применения вакцинации или в случае перенесенного заболевания. В случае, если при недуге успешно справляются функции врожденного иммунитета, приобретенный спокойно ждет своего часа. Обычно командой к наступлению, является высокая температура, слабость.

Вспомните, во время простуды, когда на градуснике ртуть замерла на отметке 37,5, мы, как правило, выжидаем, и даем организму время, самостоятельно справиться с болезнью. Но стоит только ртутному столбику подняться выше, здесь уже следует принимать меры. Помощь иммунитету может быть применение народных средств или горячего питья с лимоном.

Если делать сравнение между этими видами подсистем, то она должна быть наполнена четким содержанием. Данная таблица наглядно показывает отличия.

Сравнительная характеристика врожденного и адаптивного иммунитета

Врожденный иммунитет

• Реакция неспецифического свойства.
• Максимальная и моментальная реакция при столкновении.
• Работают клеточные и гуморальные звенья.
• Не имеет иммунологической памяти.
• Есть у всех биологических видов.

Приобретённый иммунитет

• Реакция специфического свойства и привязана к конкретному антигену.
• Между атакой инфекции и ответной реакцией есть латентный период.
• Наличие гуморальных и клеточных звеньев.
• Имеет память на определенные виды антигенов.
• Есть только у немногих существ.

Только при полном комплекте, имея врожденные и приобретенные способы борьбы с инфекционными вирусами, человек может справиться с любой болезнью. Для этого нужно помнить о самом главном – любить себя и свой уникальный организм, вести активный и здоровый образ жизни и иметь позитивную жизненную позицию!

Сравнительная характеристика основных типов иммунологического распознавания

Аббревиатуры

BCR -- антигенраспознающий рецептор В-лимфоцитов (B-cell reseptor)

TCR -- антигенраспознающий рецептор Т-лимфоцитов(T-cell receptor)

TLR -- Toll-подобный рецептор (Toll-like receptor)

Характеристика теорий иммунитета

Теория «истощения среды»

Теория «истощения среды», предложенная Луи Пастером в 1880 году, была одной из первых попыток объяснить причину возникновения приобретенного иммунитета. Невосприимчивость, наступившая в результате

перенесенного однажды заболевания, объясняется тем, что микробы полностью использовали необходимые для их жизни вещества, бывшие до заболевания в организме, и поэтому не размножались в нем вновь, подобно тому, как они перестают размножаться на искусственной питательной среде после длительного культивирования в ней.

К этому же времени относится и рецепторная теория иммунитета, предложенная Шово, согласно которой задержка роста бактерий объяснялась накоплением в организме особых продуктов обмена, препятствующих

дальнейшему размножению микробов. Хотя рецепторная теория иммунитета, так же как и гипотеза «истощения среды», были умозрительными, все же они в какой - то степени отражали объективную действительность. В гипотезе Шово содержались уже намеки на возможность появления в результате инфекции или иммунизации, каких - то новых веществ, тормозящих активность микробов в случае вторичного заражения. Таковыми, как было показано позднее, являются антитела.

Теория изгнания

Первое чёткое описание клиники оспы дал мусульманский врач Разес (IX век). Он не только впервые дифференцировал оспу от кори и других инфекционных заболеваний, но и уверенно утверждал, что выздоровление от оспы вызывает длительный иммунитет. Чтобы объяснить этот феномен, он предложил теорию иммунитета, которая является первой в известной нам литературе. Считалось, что оспа поражает кровь, и Разес утверждал, что болезнь связана с брожением крови, которое помогает избавиться от «избытка влаги», свойственной, по его мнению, крови молодых. Он полагал, что оспенные пустулы, которые возникают на коже, а потом лопаются с истечением жидкости, - это механизм, который освобождает тело от излишка влаги в крови. Такими процессами «изгнания», «освобождения» крови от избытка влаги объяснял он последующую длительную невосприимчивость переболевшего человека к оспе. Повторное заражение, по Разесу, невозможно, так как отсутствует субстрат для заражения. Невозможно заражение и стариков, у которых процесс старения «высушил» кровь.

Таким образом, концепция Разеса объясняла не только приобретённый, но и естественный иммунитет.

В XI веке Авицина предложил другую теорию, которая спустя 500 лет была развита итальянским врачом Джироламо Фракастро в его книге «О заразе»(1546 г.).

Различие концепций Разеса и Фракастро в субстратрате «изгоняемого вещества»: у Разеса изгоняется избыток влаги, а у Фракастро - остатки менструальной крови матери.

В каждом случае суть болезни видели в загнивании примеси и изгнание её через пустулы, результатом чего является пожизненный иммунитет, основанный на отсутствии в организме субстрата для возникновения болезни при новом заражении.

Фагоцитарная теория иммунитета

Основоположником был И.И. Мечников, она была первой экспериментально обоснованной теорией невосприимчивости. Высказанная впервые в 1883 году в Одессе она в дальнейшем успешно разрабатывалась в Париже И.И. Мечниковым и его многочисленными сотрудниками и учениками. Мечников утверждал, что способность подвижных клеток беспозвоночных животных поглощать пищевые частицы, т.е. участвовать в пищеварении, есть фактически их способность поглощать вообще все «чужое», не свойственное организму: различных микробов, инертные частицы, отмирающие части тела. У человека также существуют амебоидные подвижные клетки - макрофаги, нейтрофилы. Но «едят» они пищу особого рода - патогенных микробов.

Эволюция сохранила поглотительную способность амебоидных клеток от одноклеточных животных до высших позвоночных, включая человека. Однако функция данных клеток у высокоорганизованных стала иной - это борьба с микробной агрессией.

Было установлено, что захват и переваривание фагоцитами болезнетворных агентов далеко не единственный фактор защиты организма. Имеются микробы, например вирусы, для которых фагоцитоз сам по себе не имеет столь большого значения, как при бактериальных инфекциях, и только лишь предварительное воздействие на вирусы антител может способствовать их захватыванию и разрушению.

И.И. Мечников подчеркивал одну сторону клеточной защитной реакции -фагоцитарную. Последующее развитие науки показало, что функциит фагоцитарных клеток более разнообразны: кроме фагоцитоза, они участвуют в продукции антител, интерферона, лизоцима и других веществ, имеющих большое значение в формировании иммунитета. Более того, установлено, что в иммунных реакциях принимают участие не только клетки лимфоидной ткани, но и другие. Интерферон, способны вырабатывать все клетки.

Гликопротеиновый фрагмент секреторных антител продуцируется эпителиальными клетками слизистых оболочек. Одновременно с фагоцитарной теорией иммунитета развивалось гуморальное направление, которое главную роль в защите от инфекции отводило жидкостям и сокам организма (крови, лимфе, секретам), в которых содержатся вещества, нейтрализующие микробы и продукты их жизнедеятельности.

Гуморальная и рецепторная теории иммунитета

Гуморальную теорию иммунитета создали многие крупные исследователи, поэтому связывать ее только с именем П. Эрлиха несправедливо, хотя ему и принадлежат многие фундаментальные открытия, связанные с антителами.

Й. Фодор (1887), а затем Дж. Наттолл (1888) сообщили о бактерицидных свойствах сыворотки крови. Г. Бухнер (1889) установил, что это свойство зависит от наличия в сыворотке особых термолабильных «защитных веществ», названных им алексинами. Ж. Борде (1898), работавший в лаборатории И.И. Мечникова, представил факты, свидетельствующие об участии в цитоцидном эффекте двух различных по своим свойствам субстратов сыворотки - термолабильного комплемента и термостабильного антитела. Большое значение для формирования теории гуморального иммунитета имело открытие Э. Берингом и С. Китазато (1890) способности иммунных сывороток нейтрализовать столбнячный и дифтерийный токсины, а П. Эрлихом (1891) - антител, нейтрализующих токсины растительного (рицин, абрин) происхождения. В иммунных сыворотках, полученных от резистентных к холерному вибриону морских свинок, Р. Пфейффер (1894) обнаружил антитела, растворяющие микробов; введение этих сывороток не иммунным животным сообщало им устойчивость к холерному вибриону. Открытие антител, агглютинирующих микробы (Грубер, Дархем, 1896), а также антител, прецинитирующих продукты их жизнедеятельности (Краус, 1897), подтверждало прямое действие гуморальных факторов на микробы и продуктыих жизнедеятельности. Получение Э. Ру (1894) сыворотки для лечения токсической формы дифтерии окончательно укрепило идею о роли гуморальных факторов в защите организма от инфекции.

Сторонникам клеточного и гуморального иммунитета казалось, что эти направления находятся в резком, непримиримом противоречии. Однако дальнейшее развитие науки показало, что между клеточными и гуморальными факторами иммунитета существует тесное взаимодействие. Например, такие гуморальные вещества, как опсонины, агглютинины и другие антитела способствуют фагоцитозу: присоединяясь к патогенным микробам, они делают их более доступными для захватывания и переваривания фагоцитарными клетками. В свою очередь фагоцитарные клетки принимают участие в кооперативных клеточных взаимодействиях, ведущих к продукции антител.

С современных позиций видно, что и клеточная, и гуморальная теории иммунитета правильно отражали отдельные его стороны, т.е. были односторонними, а не охватывали явление в целом. Признание ценности обеих теорий явилось одновременное присуждение в 1908 году И.И. Мечникову и П. Эрлиху Нобелевской премии за выдающиеся заслуги и развитии иммунологии.

Инструктивные и селективные теории иммунитета

В самой сжатой форме все появившиеся со времен П. Эрлиха гипотетические построения, касающиеся феномена иммунологической специфичности, можно разбить на две группы: инструктивные и селективные.

Инструктивные теории рассматривали антиген в качестве пассивного материала - матрицы, на которой формируется антигенсвязующий участокантител. По этой теории все антитела имеют одну и ту же последовательность аминокислотных остатков. Различия касаются третичной структуры и возникают в процессе окончательного формирования молекулы антитела вокруг антигена. С иммунологических позиций они не объясняли, во-первых, почему количество антител в молярном отношении значительно больше количества проникшего в организм антигена, и, во-вторых, не отвечали на вопрос, за счет чего формируется иммунологическая память. Теории противоречат современным фактам иммунологии и молекулярной биологии и представляют лишь исторический интерес.

Более плодотворными оказались селективные теории вариабельности антител. В основе всех селективных теорий лежит представление о том, что специфичность антител предопределена, и антиген выступает лишь в качестве фактора отбора соответствующих по специфичности иммуноглобулинов.

В 1955 г. вариант селективной теории выдвинул Н. Ерне. По его представлениям, в организме постоянно присутствуют антитела самой разнообразной специфичности. Антитело после взаимодействия с соответствующим антигеном поглощается фагоцитирующими мононуклеарами, что приводит к активной продукции этими клетками антител исходной специфичности.

Особое место в иммунологии занимает клонально-селекционная теория иммунитета М.Ф. Бернета (1959). Она гласит, что при дифференцировке лимфоцитов от стволовой кроветворной клетки и при параллельно идущем

процессе мутационных изменений в генах, ответственных за синтез антител, возникают клоны, которые способны взаимодействовать с антигеном одной конкретной специфичности. В результате подобного взаимодействия формируется отобранный по специфичности клон, который либо секретирует антитела заданной специфичности, либо обеспечивает строго специфическую клеточную реакцию. Клонально-селекционный принцип организации иммунной системы, выдвинутый Бернетом, полностью подтвердился в настоящее время. Недостатком теории являются представления о том, что многообразие антител возникает только за счет мутационного процесса.

Основной принцип селекции специфических клонов сохранен в теории зародышевой линии Л. Худа и соавт. (1971). Однако первопричину многообразия клонов авторы видят не в повышенной мутабельности иммуноглобулиновых генов, а в исходном зародышевом их предсуществовании. Весь набор V - генов, контролирующих вариабельную область иммуноглобулинов, представлен изначально в геноме и передается из поколения к поколению без изменений. В процессе развития В-клеток происходит рекомбинация иммуноглобулиновых генов, так что отдельно взятая созревающая В-клетка способна синтезировать иммуноглобулин одной специфичности. Такая моноспецифическая клетка становится источником клона В-клеток, продуцирующих определенный по специфичности иммуноглобулин.

Теория Эрлиха. Изучение реакции антиген - антитело

иммунологический распознавание антиген фагоцитарный

Эрлих впервые ввёл в иммунологическое исследование статистический метод - метод титрования антител и антигенов. Во-вторых, в статье декларировалось, что специфичность антител и их реакции опираются на законы структурной химии. В-третьих, в ней была предложена теория образования антител, оказавшая сильное влияние на иммунологическое мышление в течение многих последующих лет.

Непосредственная практическая сторона исследований Эрлиха состояла в том, что в них было показано, как следует проводить количественное определение дифтерийного токсина и антитоксина, что позволило создать рациональную основу для важной в те годы иммунотерапии. При этом Эрлих ввел в молодую область иммунологии множество терминов, которые стали потом общепринятыми. Он утверждал, что антитело - это самостоятельный вид молекул, существующих вначале в виде рецепторов (боковых цепей) на поверхности клеток и обладающих особой химической конформацией, которая обеспечивает специфическое взаимодействие с комплементарной конфигурацией на молекуле антигена. Он полагал, что как у антигена, так и у антител имеются функциональные домены, каждый из которых обладает гаптофорной группировкой, обеспечивающей химическое взаимодействие в результате взаимного соответствия по типу «замка и ключа», т. е. аналогично взаимодействию фермент - субстрат, которое такой образной метафорой охарактеризовал Эмиль Фишер. Антигенная молекула токсина имеет также отдельную токсофорную группировку, разрушение которой превращает ее в токсоид, сохраняющий способность к специфическому взаимодействию с антителом. Эрлих установил единицы для количественного определения токсина и антитоксина и полагал, что валентность последнего равна примерно 200. В связи с вариабельностью кривых титрования для различных препаратов токсина Эрлих предположил, что они представляют собой смесь не только токсина и токсоида, но и других веществ с различным сродством к антительному рецептору. Принималось также, что молекула антитела имеет различные домены, один из которых отвечает за присоединение к антигену, а другие обеспечивают такие вторичные биологические явления, как агглютинация, преципитация и связывание комплемента. На протяжении нескольких десятилетий антитела с разной биологической активностью считали различными видами молекул, пока не восторжествовала унитарная теория Ганса Цинсера, согласно которой одно и то же антитело может обусловливать разнообразные биологические эффекты.

Эрлиховская теория взаимодействия антиген-антитело основывалась на положениях структурной органической химии тех дней. Эрлих не только полагал, что специфичность антитела зависит от химического состава и конфигурации молекулы, но считал взаимодействие антигена с антителом необратимой реакцией, основанной на образовании прочных химических связей определенного типа,названных позднее ковалентными. По мнению Сванте Аррениуса и Торвальда Мадсена, взаимодействие токсин - антитоксин в высокой степени обратимо и напоминает нейтрализацию слабой кислоты слабой щелочью. Эта идея получила дальнейшее развитие в написанной Аррениусом в 1907 г. книге «Иммунохимия», которая дала название новому разделу иммунологии. Соответственно Эрлиху эти исследователи утверждали, что взаимодействие антиген-антитело является строго стехиометрическим и подчиняется закону действующих масс. Однако вскоре было обнаружено, что соотношение между антигеном и антителами, которые участвуют в реакции, может сильно варьировать, и наконец в конце двадцатых и начале тридцатых годов Марак и Гейдельбергер выдвинули положение о том, что антиген и антитела являются мультивалентными и поэтому могут образовывать «решетку», содержащую антиген и антитела в разных пропорциях.

Эрлих полагал, что антитела представляют собой макромолекулы, специфичность которых для антигена и комплемента зависит от присутствия определенных стереохимических конфигураций, обладающих комплементарностью к аналогичным структурам антигена, что обеспечивает специфическое взаимодействие между ними. По его мнению, антитела - это естественный компонент организма, играющий роль специфического рецептора поверхностной мембраны клеток, где они выполняют в норме такие же физиологические функции, как гипотетические рецепторы для питательных веществ или как рецепторы для лекарственных препаратов, существование которых утверждал Эрлих в своих более поздних теориях химиотерапии. Один из постулатов Эрлиха заключался в том, что антиген специфически отбирает соответствующие антительные рецепторы, отрывающиеся затем от поверхности клеток. Это приводит к конденсаторной гиперпродукции рецепторов, которые накапливаются в крови в виде циркулирующих антител. Блестящая теория, предложенная Эрлихом, оказала глубокое и длительное влияние и - особенно в Германии - определила развитие идей в самых разных областях медицины. Однако в последующие десятилетия в иммунологии произошли два события, бросившие тень сомнения на теорию Эрлиха. Первым из них был целый поток исследований, показавших, что антитела можно получить против огромного количества разнообразных вполне безвредных природных веществ. Кроме того, в двадцатые годы появились, данные Ф. Обермайера и Е. П. Пика, значительно развитые затем Карлом Ландштейнером, согласно которым антитела могут образовываться против почти любого искусственного химического соединения, если его присоединить в качестве гаптена к белку-носителю. После этого стало казаться невероятным, чтобы организм мог вырабатывать специфические антитела против такого огромного количества чужеродных и даже искусственно созданных структур.

Общая теория иммунитета

Значительный вклад в развитие общей иммунологии внесли экспериментально - теоретические исследования М.Ф. Бернета (1972) - автора клонально-селекционной теории образования антител. Эта теория способствовала изучению иммунокомпетентных клеток, роли их в специфическом распознавании антигенов, продукции антител, возникновение иммунологической толерантности, аллергии.

Несмотря на определенный прогресс в изучении специфических и неспецифических факторов и механизмов иммунитета, многие стороны его далеко еще не раскрыты. Неизвестно, почему в отношении одних инфекций

(корь, оспа, паротит, туляремия и др.) организм способен формировать напряженный и длительный иммунитет, а в отношении других инфекций приобретаемый организмом иммунитет непродолжителен, и один и тот же в

антигеном отношении тип микроба может вызвать повторные заболевания через относительно короткие промежутки времени. Не известны также причины малой эффективности иммунных факторов и отношении бактерионосительства, а также хронических и латентных инфекций, например вируса простого герпеса, который в течение длительного времени, а иногда и пожизненно может персистировать в организме и вызывать периодические обострения инфекции, в то время как другие заболевания заканчиваются стерильным иммунитетом. Не установлено, почему в одних случаях факторы и механизмы иммунитета способны ликвидировать инфекционный процесс и освободить организм от патогенных агентов, а в других случаях на долгие годы устанавливается состояние своеобразного равновесия между микробом и организмом, периодически нарушаемое то в ту, то в другую сторону (туберкулез).

По - видимому, единого, универсального для всех инфекций механизма невосприимчивости и освобождения организма от микробов не существует. Особенности патогенеза различных инфекций находят свое отражение и в особенностях механизмов, обеспечивающих иммунитет, однако существуют общие принципы, характеризующие способ защиты от микробов и других, чужеродных антигенных веществ.

Это дает основание для построения, общей теории иммунитета. Выделение двух аспектов иммунитета - клеточного и гуморального - оправдано методическими и педагогическими соображениями. Однако ни один из этих подходов не дает достаточных оснований для создания теории иммунитета, которая бы всесторонне отражала суть наблюдаемых явлений. Как клеточные, так и гуморальные факторы, искусственно изолируемые, характеризуют лишь отдельные стороны явления, но не весь процесс в целом. В построении современной теории иммунитета должны найти также место и общефизиологические факторы и механизмы: повышение температуры, секретно - выделительная и ферментативная функции, нейрогормональные влияния, активность обмена веществ и т.д. Молекулярные, клеточные и общефизиологические реакции, обеспечивающие защиту организма от микробов и других, чужеродных антигенных веществ, должны быть представлены как единая, взаимосвязанная, эволюционно сложившаяся и генетически детерминированная система. Отсюда естественно, что генетическая детерминация иммунного ответа на чужеродный антиген, так же как вновь приобретаемые факторы и механизмы, должна учитываться при построении современной теории иммунитета.

Иммунные реакции выполняют не только специальную функцию защиты от микробов и продуктов их жизнедеятельности, но несут и другую, более разнообразную физиологическую функцию. Иммунные реакции принимают участие и в освобождении организма от различных немикробных антигенных веществ, проникающих через респираторный и пищеварительный тракт, через поврежденную кожу, а также искусственно вводимых с врачебными целями (сыворотки крови, лекарства). На все эти субстраты, генетически отличающиеся от антигенов реципиента, организм отвечает комплексом специфических и неспецифических клеточных, гуморальных и общефизиологических реакций, способствующих их деструкции, отторжению и выведению.

Доказано значение иммунных реакций и в предотвращении возникновения у экспериментальных животных злокачественных опухолей вирусной этиологии.

Высказана гипотеза (М.Ф. Бернет 1962; Р.В. Петров 1976), что иммунная система организма осуществляет функцию надзора за генетическим постоянством совокупности соматических клеток. Специфические и неспецифические защитные реакции играют важную роль в сохранении жизнина земле.

Однако совершенство иммунных реакций, как и всех других, относительно, и при определенных условиях они могут приносить и вред. Например, на повторное поступление больших доз чужеродного белка организм отвечает бурной и стремительной реакцией, которая может закончиться смертельным исходом. Относительным несовершенством может характеризоваться и такая мощная защитная реакция, как воспаление, которое в случае локализации его в жизненно важном органе приводит иногда к большим и непоправимым разрушениям тканей.

Функция отдельных защитных факторов может быть не только ослаблена, но и изменена. Если в норме иммунные реакции направлены на уничтожение чужеродных агентов - бактерии, токсинов, вирусов и др., то в патологии эти реакции начинают действовать и против собственных нормальных, неизмененных клеток и тканей.

Таким образом, иммунные реакции, защитные по своей природе, могут при определенных условиях быть причиной и патологических состояний: аллергии, аутоиммунных процессов и др.

50 279

Существует много критериев, по которым можно классифицировать иммунитет.
В зависимости от природы и способа возникновения, механизмов развития, распространенности, активности, объекта иммунной реакции, срока поддержания иммунной памяти, реагирующих систем, вида инфекционного агента различают:

А. Врождённый и приобретённый иммунитет

1. Врождённый иммунитет (видовой, неспецифический, конституционный) — это система защитных факторов, существующих с рождения, обусловленных особенностями анатомии и физиологии, присущих данному виду и закрепленными наследственно. Он существует изначально с рождения ещё до первого попадания в организм определённого антигена. Например, люди невосприимчивы к чуме собак, а собака никогда не заболеет холерой или корью. Врожденный иммунитет также включает барьеры, препятствующие проникновению вредных веществ. Это барьеры, которые первыми встречают агрессию (кашель, слизь, желудочная кислота, кожа). Не имеет строгой специфичности к антигенам, и не обладает памятью о первичном контакте с чужеродным агентом.
2. Приобретённый иммунитет формируется в течение жизни индивидуума и не передаётся по наследству. Формируется после первой встречи с антигеном. При этом запускаются иммунные механизмы, которые запоминают этот антиген и образуют специфические антитела . Поэтому при повторной «встрече» с этим же антигеном иммунный ответ становится более быстрым и эффективным. Таким образом формируется приобретенный иммунитет. Это относится к кори, чуме, ветрянке, свинке и др., которыми человек не болеет дважды.

Если в семье есть предрасположенность к определённым иммунозависимым заболеваниям (опухоли, аллергии), значит наследуются дефекты врождённого иммунитета.

Различают противоинфекционный и неинфекционный иммунитет.

1. Противоинфекционный — иммунный ответ на антигены микроорганизмов и их токсины.
   • Антибактериальный
   • Противовирусный
   • Противогрибковый
   • Антигельминтный
   • Антипротозойный
2. Неинфекционный иммунитет — направлен на неинфекционные биологические антигены . В зависимости от природы этих антигенов выделяют:
   • Аутоиммунитет — реакции иммунной системы на собственные антигены (белки, липопротеиды, гликопротеиды). В его основе лежит нарушение распознавания » своих» тканей, они воспринимаются как » чужие» и разрушаются.
   • Противоопухолевый иммунитет — это реакции иммунной системы на антигены опухолевых клеток.
   • Трансплантационный иммунитет — возникает при переливании крови и пересадке донорских органов и тканей.
   • Антитоксический иммунитет.
   • Репродуктивный иммунитет » мать-плод». Выражается в реакции иммунной системы матери на антигены плода, так как есть отличия в генах, полученных от отца.

F. Стерильный и нестерильный противоинфекционный иммунитет

1. Стерильный – возбудитель удалён из организма, а иммунитет сохраняется, т.е. сохраняются специфические лимфоциты и соответствующие антитела (например, вирусные инфекции). Поддерживается иммунологическая память .
2. Нестерильный — для поддержания иммунитета необходимо наличие в организме соответствующего антигена — возбудителя (например, при гельминтозах). Иммунологическая память не поддерживается.

G. Гуморальный, клеточный иммунный ответ, иммунологическая толерантность

По типу иммунного ответа различают:

1. Гуморальный иммунный ответ – задействованы антитела , продуцирующиеся В-лимфоцитами и факторы неклеточной структуры, содержащиеся в биологических жидкостях человеческого организма (тканевой жидкости, сыворотке крови, слюне, слезе, моче и т.д.).
2. Клеточный иммунный ответ – задействованы макрофаги , Т-лимфоциты , которые уничтожают клетки-мишени, несущие соответствующие антигены .
3. Иммунологическая толерантность - это своего рода иммунологическая терпимость к антигену. Он распознается, но не формируются действенные механизмы, способные его удалить.

H. Транзиторный, кратковременный, долгосрочный, пожизненный иммунитет

По сроку поддержания иммунной памяти различают:

1. Транзиторный – быстро утрачивается после удаления антигена.
2. Кратковременный – поддерживается от 3-4 недель до нескольких месяцев.
3. Долгосрочный — поддерживается от нескольких лет до нескольких десятилетий.
4. Пожизненный — поддерживается всю жизнь (корь, ветрянка, краснуха, эпидемический паротит).

В первых 2 случаях возбудитель обычно не представляет серьёзной опасности.
Следующие 2 вида иммунитета формируются при опасных возбудителях, которые могут вызвать тяжёлые нарушения в организме.

I. Первичный и вторичный иммунный ответ

1. Первичный - иммунные процессы, происходящие при первой встрече с антигеном. Он максимален к 7-8-му дню, сохраняется примерно 2 недели, а затем снижается.
2. Вторичный - иммунные процессы, происходящие при повторной встрече с антигеном. Развивается значительно быстрее и интенсивнее.

МЕХАНИЗМЫ ВРОЖДЁННОГО ИММУНИТЕТА

Врождённый иммунитет - наиболее ранний защитный механизм как в эволюционном плане (он существует практически у всех многоклеточных), так и по времени ответа, развивающегося в первые часы и дни после проникновения чужеродного материала во внутреннюю среду, т.е. задолго до развития адаптивной иммунной реакции. Значительную часть патогенов инактивируют именно врождённые механизмы иммунитета, не доводя процесс до развития иммунного ответа с участием лимфоцитов. И только если механизмы врождённого иммунитета не справляются с проникающими в организм патогенами, в «игру» включаются лимфоциты. При этом адаптивный иммунный ответ невозможен без вовлечения механизмов врождённого иммунитета. Кроме того, врождённый иммунитет играет главную роль в удалении апоптотических и некротических клеток и реконструировании повреждённых органов. В механизмах врождённой защиты организма важнейшую роль играют первичные рецепторы для патогенов, система комплемента, фагоцитоз, эндогенные пептиды-антибиотики и факторы защиты от вирусов - интерфероны. Функции врождённого иммунитета схематично представлены на рис. 3-1.

РЕЦЕПТОРЫ РАСПОЗНАВАНИЯ «ЧУЖОГО»

На поверхности микроорганизмов присутствуют повторяющиеся молекулярные углеводные и липидные структуры, которые в подавляющем большинстве случаев отсутствуют на клетках организма хозяина. Особые рецепторы, распознающие этот «узор» на поверхности патогена, - PRR (Pattern Recognition Receptors –РRP-рецептор) - позволяют клеткам врождённого иммунитета обнаруживать микробные клетки. В зависимости от локализации выделяют растворимые и мембранные формы PRR.

Циркулирующие (растворимые) рецепторы для патогенов - белки сыворотки крови, синтезируемые печенью: липополисахаридсвязывающий белок (LBP - Lipopolysaccharide Binding Protein), компонент системы комплемента C1q и белки острой фазы MBL и С-реактивный белок (СРБ). Они непосредственно связывают микробные продукты в жидких средах организма и обеспечивают возможность их поглощения фагоцитами, т.е. являются опсонинами. Кроме того, некоторые из них активируют систему комплемента.

Рис. 3-1. Функции врождённого иммунитета. Обозначения: PAMP (PathogenAssociated Molecular Patterns) - молекулярные структуры микроорганизмов, HSP (Heat Shock Proteins) - белки теплового шока, TLR (Toll-Like Receptors), NLR (NOD-Like Receptors), RLR (RIG-Like Receptors) - клеточные рецепторы

- СРБ, связывая фосфорилхолин клеточных стенок ряда бактерий и одноклеточных грибов, опсонизирует их и активирует систему комплемента по классическому пути.

- MBL принадлежит к семейству коллектинов. Имея сродство к остаткам маннозы, экспонированным на поверхности многих микробных клеток, MBL запускает лектиновый путь активации комплемента.

- Белки сурфактанта лёгких - SP-A и SP-D принадлежат к тому же молекулярному семейству коллектинов, что и MBL. Они, вероятно, имеют значение в опсонизации (связывании антител с клеточной стенкой микроорганизма) лёгочного патогена - одноклеточного грибка Pneumocystis carinii.

Мембранные рецепторы. Эти рецепторы расположены как на наружных, так и на внутренних мембранных структурах клеток.

- TLR (Toll-Like Receptor - Toll-подобный рецептор; т.е. сходный с Toll-рецептором дрозофилы). Одни из них непосредственно связывают продукты патогенов (рецепторы для маннозы макрофагов, TLR дендритных и других клеток), другие работают совместно с иными рецепторами: например, CD14 молекула на макрофагах связывает комплексы бактериального липополисахарида (ЛПС) с LBP, а TLR-4 вступает во взаимодействие с CD14 и передаёт соответствующий сигнал внутрь клетки. Всего у млекопитающих описано 13 различных вариантов TLR (у человека пока только 10).

Цитоплазматические рецепторы:

- NOD-рецепторы (NOD1 и NOD2) находятся в цитозоле и состоят из трёх доменов: N-концевого CARD-домена, центрального NOD-домена (NOD - Nucleotide Oligomerization Domain - домен олигомеризации нуклеотидов) и C-концевого LRR-домена. Различие между этими рецепторами заключается в количестве CARD-доменов. Рецепторы NOD1 и NOD2 распознают мурамилпептиды - вещества, образующиеся после ферментативного гидролиза пептидогликана, входящего в состав клеточной стенки всех бактерий. NOD1 распознаёт мурамилпептиды с концевой мезодиаминопимелиновой кислотой (meso-DAP), которые образуются только из пептидогликана грамотрицательных бактерий. NOD2 распознаёт мурамилдипептиды (мурамилдипептид и гликозилированный мурамилдипептид) с концевым D-изоглутамином или D-глутаминовой кислотой, являющиеся результатом гидролиза пептидогликана как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. Кроме того, NOD2 имеет сродство к мурамилпептидам с концевым L-лизином, которые есть только у грамположительных бактерий.

- RIG- подобные рецепторы (RLR, RIG-Like Receptors): RIG-I (Retinoic acid-Inducible Gene I ), MDA5 (Melanoma Differentiation-associated Antigen 5) и LGP2 (Laboratory of Genetics and Physiology 2).

Все три рецептора, кодируемые этими генами, имеют сходную химическую структуру и локализуются в цитозоле. Рецепторы RIG-I и MDA5 распознают вирусную РНК. Роль белка LGP2 пока неясна; возможно, он выполняет роль хеликазы, связываясь с двуцепочечной вирусной РНК, модифицирует её, что облегчает последующее распознавание с помощью RIG-I. RIG-I распознаёт односпиральную РНК с 5-трифосфатом, а также относительно короткие (<2000 пар оснований) двуспиральные РНК. MDA5 различает длинные (>2000 пар оснований) двуспиральные РНК. Таких структур в цитоплазме эукариотической клетки нет. Вклад RIG-I и MDA5 в распознавание конкретных вирусов зависит от того, образуют ли данные микроорганизмы соответствующие формы РНК.

ПРОВЕДЕНИЕ СИГНАЛОВ С TOLL-ПОДОБНЫХ РЕЦЕПТОРОВ

Все TLR используют одинаковую принципиальную схему передачи активационного сигнала в ядро (рис. 3-2). После связывания с лигандом рецептор привлекает один или несколько адапторов (MyD88, TIRAP, TRAM, TRIF), которые обеспечивают передачу сигнала с рецептора на каскад серин-треониновых киназ. Последние вызывают активацию факторов транскрипции NF-kB (Nuclear Factor of к-chain B-lymphocytes), AP-1 (Activator Protein 1), IRF3, IRF5 и IRF7(Interferon Regulatory Factor), которые транслоцируются в ядро и индуцируют экспрессию геновмишеней.

Все адапторы содержат TIR-домен и связываются с TIR-доменами TOLL-подобных рецепторов (Toll/Interleukin-1 Receptor, так же как рецептора для ИЛ-1) путём гомофильного взаимодействия. Все известные TOLL-подобные рецепторы, за исключением TLR3, передают сигнал через адаптор MyD88 (MyD88-зависимый путь). Связывание MyD88 с TLR1/2/6 и TLR4 происходит при помощи дополнительного адаптора TIRAP, который не требуется в случае TLR5, TLR7 и TLR9. В передаче сигнала с TLR3 адаптор MyD88 не участвует; вместо него используется TRIF (MyD88-независимый путь). TLR4 использует как MyD88зависимый, так и MyD88-независимый пути передачи сигнала. Однако связывание TLR4 с TRIF происходит при помощи дополнительного адаптора TRAM.

Рис. 3-2. Пути передачи сигналов с Toll-подобных рецепторов (TLR). Указанные на рисунке TLR3, TLR7, TLR9 - внутриклеточные эндосомальные рецепторы; TLR4 и TLR5 - мономерные рецепторы, встроенные в цитоплазматическую мембрану. Трансмембранные димеры: TLR2 с TLR1 или TLR2 с TLR6. Тип распознаваемого димерами лиганда зависит от их состава

MyD88-зависимый путь. Адаптор MyD88 состоит из N-концевого DD-домена (Death Domain - домен смерти) и С-концевого TIRдомена, связанного с рецептором с помощью гомофильного TIR- TIR взаимодействия. MyD88 привлекает киназы IRAK-4 (Interleukin-1 Receptor-Associated Kinase-4) и IRAK-1 через взаимодействие с их аналогичными DD-доменами. Это сопровождается их последовательным фосфорилированием и активацией. После этого IRAK-4 и IRAK-1 отделяются от рецептора и связываются с адаптером TRAF6, который, в свою очередь, привлекает киназу TAK1 и убиквитин-лигазный комплекс (на рис. 3-2 не показан), что приводит к активации TAK1. TAK1 активирует две группы мишеней:

IκB-киназу (IKK), состоящую из субъединиц IKKα, IKKβ и IKKγ. В результате фактор транскрипции NF-kB освобождается от ингибирующего его белка IκB и транслоцируется в клеточное ядро;

Каскад митоген-активируемых протеинкиназ (MAP-киназ), способствующий активации факторов транскрипции группы AP-1. Состав AP-1 варьирует и зависит от типа активирующего сигнала. Основные его формы - гомодимеры c-Jun или гетеродимеры c-Jun и c-Fos.

Результатом активации обоих каскадов является индукция экспрессии антимикробных факторов и медиаторов воспаления, в том числе фактора некроза опухолей альфа ФНОа (TNFa), который, воздействуя на клетки аутокринно, вызывает экспрессию дополнительных генов. Кроме того, AP-1 инициирует транскрипцию генов, ответственных за пролиферацию, дифференцировку и регуляцию апоптоза.

MyD88-независимый путь. Передача сигнала происходит через адаптер TRIF или TRIF:TRAM и приводит к активации киназы TBK1, которая, в свою очередь, активирует фактор транскрипции IRF3. Последний индуцирует экспрессию интерферонов I типа, которые, как и ФНОа в MyDSS-зависимом пути, воздействуют на клетки аутокринно и активируют экспрессию дополнительных генов (interferon response genes). Активация различных сигнальных путей при стимуляции TLR, вероятно, обеспечивает направленность врождённой иммунной системы на борьбу с тем или иным типом инфекции.

Сравнительная характеристика врождённых и адаптивных механизмов резистентности приведена в табл. 3-1.

Существуют субпопуляции лимфоцитов со свойствами, «промежуточными» между таковыми неклонотипных механизмов врождённого иммунитета и клонотипных лимфоцитов с большим разнообразием рецепторов для антигенов. Они не пролиферируют после связывания антигена (т.е. экспансии клонов не происходит), но в них сразу индуцируется продукция эффекторных молекул. Ответ не слишком специфичен и наступает быстрее, чем «истинно лимфоцитарный», иммунная память не формируется. К таким лимфоцитам можно отнести:

Внутриэпителиальные γδT-лимфоциты с перестроенными генами, кодирующими TCR ограниченного разнообразия, связывают лиганды типа белков теплового шока, нетипичные нуклеотиды, фосфолипиды, MHC-IB;

B1-лимфоциты брюшной и плевральной полостей имеют перестроенные гены, кодирующие BCR ограниченного разнообразия, которые обладают широкой перекрёстной реактивностью с бактериальными антигенами.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ КИЛЛЕРЫ

Особая субпопуляция лимфоцитов - естественные киллеры (NKклетки, натуральные киллеры). Они дифференцируются из общей лимфоидной клетки-предшественника и in vitro способны спонтанно, т.е. без предварительной иммунизации, убивать некоторые опухолевые, а также инфицированные вирусами клетки. NK-клетки являются большими гранулярными лимфоцитами, не экспрессирующими линейных маркёров Т- и В-клеток (CD3, CD19). В циркулирующей крови нормальные киллеры составляют около 15% всех мононуклеарных клеток, а в тканях локализованы в печени (большинство), красной пульпе селезёнки, слизистых оболочках (особенно репродуктивных органов).

Большинство NK-клеток содержит в цитоплазме азурофильные гранулы, где депонированы цитотоксические белки перфорин, гранзимы и гранулизин.

Главными функциями NK-клеток являются распознавание и элиминация клеток, инфицированных микроорганизмами, изменённых в результате злокачественного роста, либо опсонизированных IgGантителами, а также синтез цитокинов ИФНу, ФНОа, GM-CSF, ИЛ-8, ИЛ-5. In vitro при культивировании с ИЛ-2 NK-клетки приобретают высокий уровень цитолитической активности по отношению к широкому спектру мишеней, превращаясь в так называемые LAK-клетки.

Общая характеристика NK-клеток представлена на рис. 3-3. Главные маркёры NK-клеток - молекулы CD56 и CD16 (FcγRIII). CD16 является рецептором для Fc-фрагмента IgG. На NK-клетках имеются рецепторы для ИЛ-15 - ростового фактора NK-клеток, а также для ИЛ-21 - цитокина, усиливающего их активацию и цитолитическую активность. Важную роль играют молекулы адгезии, обеспечивающие контакт с другими клетками и межклеточным матриксом: VLA-5 способствует прилипанию к фибронектину; CD11a/CD18 и CD11b/CD18 обеспечивают присоединение к молекулам эндотелия ICAM-1 и ICAM-2 соответственно; VLA-4 - к молекуле эндотелия VCAM-I; CD31, молекула гомофильного взаимодействия, ответственна за диапедез (выхождение через сосудистую стенку в окружающую ткань) NK-клеток через эпителий; CD2, рецептор для эритроцитов барана, является молекулой адгезии, которая

Рис. 3-3. Общая характеристика NK-клеток. IL15R и IL21R - рецепторы для ИЛ-15 и ИЛ-21 соответственно

взаимодействует с LFA-3 (CD58) и инициирует взаимодействие NKклеток с другими лимфоцитами. Помимо CD2, на NK-клетках человека выявляются и некоторые другие маркёры Т-лимфоцитов, в частности CD7 и гомодимер CD8a, но не CD3 и TCR, что отличает их от NKTлимфоцитов.

По эффекторным функциям NK-клетки близки к T-лимфоцитам: они проявляют цитотоксическую активность в отношении клетокмишеней по тому же перфорин-гранзимовому механизму, что и ЦТЛ (см. рис. 1-4 и рис. 6-4), и продуцируют цитокины - ИФНγ, ФНО, GM-CSF, ИЛ-5, ИЛ-8.

Отличие естественных киллеров от T-лимфоцитов состоит в том, что у них отсутствует TCR и они распознают комплекс антиген-

MHC иным (не вполне ясным) способом. NK не формируют клетки иммунной памяти.

На NK-клетках человека есть рецепторы, относящиеся к семейству KIR (Killer-cell Immunoglobulin-like Receptors), способные связывать молекулы MHC-I собственных клеток. Однако эти рецепторы не активируют, а ингибируют киллерную функцию нормальных киллеров. Кроме того, на NK-клетках есть такие иммунорецепторы, как FcyR, и экспрессирована молекула CD8, имеющая сродство к

На уровне ДНК гены KIR не перестраиваются, но на уровне первичного транскрипта происходит альтернативный сплайсинг, что обеспечивает определённое разнообразие вариантов этих рецепторов у каждой отдельной NK-клетки. На каждом нормальном киллере экспрессировано более одного варианта KIR.

H.G. Ljunggren и K. Karre в 1990 г. сформулировали гипотезу «missing self» («отсутствие своего»), согласно которой NK-клетки распознают и убивают клетки своего организма с пониженной или нарушенной экспрессией молекул MHC-I. Поскольку субнормальная экспрессия MHC-I возникает в клетках при патологических процессах, например при вирусной инфекции, опухолевом перерождении, NK-клетки способны убивать инфицированные вирусами или перерождённые клетки собственного организма. Гипотеза «missing self» схематично представлена на рис. 3-4.

СИСТЕМА КОМПЛЕМЕНТА

Комплемент - система сывороточных белков и нескольких белков клеточных мембран, выполняющих 3 важные функции: опсонизацию микроорганизмов для дальнейшего их фагоцитоза, инициацию сосудистых реакций воспаления и перфорацию мембран бактериальных и других клеток. Компоненты комплемента (табл. 3-2, 3-3) обозначают буквами латинского алфавита C, B и D с добавлением арабской цифры (номер компонента) и дополнительных строчных букв. Компоненты классического пути обозначают латинской буквой «С» и арабскими цифрами (C1, C2 ... C9), для субкомпонентов комплемента и продуктов расщепления к соответствующему обозначению добавляют строчные латинские буквы (C1q, C3b и т.д.). Активированные компоненты выделяют чертой над литерой, инактивированные компоненты - буквой «i» (например, iC3b).

Рис. 3-4. Гипотеза «missing self» (отсутствие своего). На рисунке представлены три типа взаимодействия NK-клеток с мишенями. На NK-клетках имеется два типа распознающих рецепторов: активационные и ингибиторные. Ингибиторные рецепторы различают молекулы MHC-I и угнетают сигнал от активационных рецепторов, которые, в свою очередь, определяют либо молекулы MHC-I (но с меньшей аффинностью, чем ингибиторные рецепторы), либо MHC-подобные молекулы: а - клетка-мишень не экспрессирует активационных лигандов, и лизиса не происходит; б - клетка-мишень экспрессирует активационные лиганды, но не экспрессирует MHC-I. Такая клетка подвергается лизису; в - клеткамишень содержит как молекулы MHC-I, так и активационные лиганды. Исход взаимодействия зависит от баланса сигналов, идущих от активационных и ингибиторных рецепторов NK-клеток

Активация комплемента (рис. 3-5). В норме, когда внутренняя среда организма «стерильна» и патологического распада собственных тканей не происходит, уровень активности системы комплемента невысок. При появлении во внутренней среде микробных продуктов происходит активация системы комплемента. Она может происходить по трём путям: альтернативному, классическому и лектиновому.

- Альтернативный путь активации. Его инициируют непосредственно поверхностные молекулы клеток микроорганизмов [факторы альтернативного пути имеют буквенное обозначение: P (пропердин), B и D].

Рис. 3-5. Активация системы комплемента и образование мембраноатакующего комплекса. Пояснения см. в тексте, а также в табл. 3-2, 3-3. Активированные компоненты, согласно международному соглашению, надчёркнуты

◊ Из всех белков системы комплемента в сыворотке крови больше всего C3 - его концентрация в норме составляет 1,2 мг/мл. При этом всегда имеется небольшой, но значимый уровень спонтанного расщепления C3 с образованием C3a и C3b. Компонент C3b - опсонин, т.е. он способен ковалентно связываться как с поверхностными молекулами микроорганизмов, так и с рецепторами на фагоцитах. Кроме того, «осев» на поверхности клеток, C3b связывает фактор В. Тот, в свою очередь, становится субстратом для сывороточной сериновой протеазы - фактора D, который расщепляет его на фрагменты Ва и Bb. C3b и Bb образуют на поверхности микроорганизма активный комплекс, стабилизируемый пропердином (фактор Р).

◊ Комплекс C3b/Bb служит С3-конвертазой и значительно повышает уровень расщепления С3 по сравнению со спонтанным. Кроме того, после связывания с C3 он расщепляет C5 до фрагментов C5a и C5b. Малые фрагменты C5a (наиболее сильный) и C3a - анафилатоксины комплемента, т.е. медиаторы воспалительной реакции. Они создают условия для миграции фагоцитов в очаг воспаления, вызывают дегрануляцию тучных клеток, сокращение гладких мышц. C5a также вызывает повышение экспрессии на фагоцитах CR1 и CR3.

◊ С C5b начинается формирование «мембраноатакующего комплекса», вызывающего перфорацию мембраны клеток микроорганизмов и их лизис. Сначала образуется комплекс C5b/C6/ C7, встраивающийся в мембрану клетки. Одна из субъединиц компонента C8 - C8b - присоединяется к комплексу и катализирует полимеризацию 10-16 молекул C9. Этот полимер и формирует неспадающуюся пору в мембране, имеющую диаметр около 10 нм. В результате клетки становятся неспособными поддерживать осмотический баланс и лизируются.

- Классический и лектиновый пути сходны друг с другом и отличаются от альтернативного способом активации C3. Главной C3конвертазой классического и лектинового пути служит комплекс C4b/C2a, в котором протеазной активностью обладает C2a, а C4b ковалентно связывается с поверхностью клеток микроорганизмов. Примечательно, что белок C2 гомологичен фактору В, даже их гены расположены рядом в локусе MHC-III.

◊ При активации по лектиновому пути один из белков острой фазы - MBL - взаимодействует с маннозой на поверхности клеток микроорганизмов, а MBL-ассоциированная сериновая протеаза (MASP - Mannose-bindingprotein-Associated Serine Protease) катализирует активационное расщепление C4 и C2.

◊ Сериновой протеазой классического пути служит C1s, одна из субъединиц комплекса C1qr 2 s 2 . Она активируется, когда по крайней мере 2 субъединицы C1q связываются с комплексом антиген-антитело. Таким образом, классический путь активации комплемента связывает врождённый и адаптивный иммунитет.

Рецепторы компонентов комплемента. Известно 5 типов рецепторов для компонентов комплемента (CR - Complement Receptor) на различных клетках организма.

CR1 экспрессирован на макрофагах, нейтрофилах и эритроцитах. Он связывает C3b и C4b и при наличии других стимулов к фагоцитозу (связывания комплексов антиген-антитело через FcyR или при воздействии ИФНу - продукта активированных T-лимфоцитов) оказывает пермиссивное действие на фагоциты. CR1 эритроцитов через C4b и C3b связывает растворимые иммунные комплексы и доставляет их к макрофагам селезёнки и печени, обеспечивая тем самым клиренс крови от иммунных комплексов. При нарушении этого механизма иммунные комплексы выпадают в осадок - прежде всего в базальных мембранах сосудов клубочков почек (CR1 есть и на подоцитах клубочков почек), приводя к развитию гломерулонефрита.

CR2 B-лимфоцитов связывает продукты деградации C3 - C3d и iC3b. Это в 10 000-100 000 раз увеличивает восприимчивость B-лимфоцита к своему антигену. Эту же мембранную молекулу - CR2 - использует в качестве своего рецептора вирус Эпштейна-Барр - возбудитель инфекционного мононуклеоза.

CR3 и CR4 также связывают iC3b, который, как и активная форма C3b, служит опсонином. В случае если CR3 уже связался с растворимыми полисахаридами типа бета-глюканов, связывания iC3b с CR3 самого по себе достаточно для стимуляции фагоцитоза.

C5aR состоит из семи доменов, пенетрирующих мембрану клетки. Такая структура характерна для рецепторов, связанных с G-белками (белки, способные связывать гуаниновые нуклеотиды, в том числе ГТФ).

Защита собственных клеток. Собственные клетки организма защищены от деструктивных воздействий активного комплемента благодаря так называемым регуляторным белкам системы комплемента.

C1-ингибитор (C1inh) разрушает связь C1q с C1r2s2, тем самым ограничивая время, в течение которого C1s катализирует активационное расщепление C4 и C2. Кроме того, C1inh ограничивает спонтанную активацию C1 в плазме крови. При генетическом дефекте dinh развивается наследственный ангионевротический отёк. Его патогенез состоит в хронически повышенной спонтанной активации системы комплемента и избыточном накоплении анафилактинов (C3a и С5а), вызывающих отёки. Заболевание лечат заместительной терапией препаратом dinh.

- C4-связывающий белок - C4BP (C4-Binding Protein) связывает C4b, предотвращая взаимодействие C4b и С2а.

- DAF (Decay-Accelerating Factor - фактор, ускоряющий деградацию, CD55) ингибирует конвертазы классического и альтернативного путей активации комплемента, блокируя формирование мембраноатакующего комплекса.

- Фактор H (растворимый) вытесняет фактор В из комплекса с C3b.

- Фактор I (сывороточная протеаза) расщепляет C3b на C3dg и iC3b, а C4b - на C4c и C4d.

- Мембранный кофакторный белок MCP (Membrane Cofactor Protein, CD46) связывает C3b и C4b, делая их доступными для фактора I.

- Протектин (CD59). Связывается с C5b678 и предотвращает последующее связывание и полимеризацию С9, блокируя тем самым образование мембраноатакующего комплекса. При наследственном дефекте протектина или DAF развивается пароксизмальная ночная гемоглобинурия. У таких больных эпизодически возникают приступы внутрисосудистого лизиса собственных эритроцитов активированным комплементом и происходит экскреция гемоглобина почками.

ФАГОЦИТОЗ

Фагоцитоз - особый процесс поглощения клеткой крупных макромолекулярных комплексов или корпускулярных структур.«Профессиональные» фагоциты у млекопитающих - два типа дифференцированных клеток - нейтрофилы и макрофаги, которые созревают в костном мозге из СКК и имеют общую промежуточную клетку-предшественник. Сам термин «фагоцитоз» принадлежит И.И. Мечникову, который описал клетки, участвующие в фагоцитозе (нейтрофилы и макрофаги), и основные стадии фагоцитарного процесса: хемотаксис, поглощение, переваривание.

Нейтрофилы составляют значительную часть лейкоцитов периферической крови - 60-70%, или 2,5-7,5х10 9 клеток в 1 л крови. Нейтрофилы формируются в костном мозге, являясь основным продуктом миелоидного кроветворения. Они покидают костный мозг на предпоследней стадии развития - палочкоядерной форме, или на последней - сегментоядерной. Зрелый нейтрофил циркулирует 8-10 ч и поступает в ткани. Общая продолжительность жизни нейтрофила -

2-3 сут. В норме нейтрофилы не выходят из сосудов в периферические ткани, но они первыми мигрируют (т.е. подвергаются экстравазации) в очаг воспаления за счёт быстрой экспрессии молекул адгезии - VLA-4 (лиганд на эндотелии - VCAM-1) и интегрина CD11b/CD18 (лиганд на эндотелии - ICAM-1). На их наружной мембране выявлены эксклюзивные маркёры - CD66а и CD66d (раково-эмбриональные антигены). На рисунке 3-6 представлено участие нейтрофилов в фагоцитозе (миграция, поглощение, дегрануляция, внутриклеточный киллинг, деградация, экзоцитоз и апоптоз) и основные процессы, происходящие в этих клетках при активации (хемокинами, цитокинами и микробными веществами, в частности РАМР) - дегрануляция, образование активных форм кислорода и синтез цитокинов и хемокинов. Апоптоз нейрофилов и их фагоцитоз макрофагами можно рассматривать как важную составную часть воспалительного процесса, так как своевременное их удаление препятствует деструктивному действию их ферментов и различных молекул на окружающие клетки и ткани.

Рис. 3-6. Основные процессы, происходящие в нейтрофилах (НФ) при их активации и фагоцитозе

Моноциты и макрофаги. Моноциты являются «промежуточной формой», в крови их 5-10% от общего числа лейкоцитов. Их назначение - стать оседлыми макрофагами в тканях (рис. 3-7). Макрофаги локализуются в определённых участках лимфоидной ткани: медуллярных тяжах лимфатических узлов, красной и белой пульпы селезёнки. Клетки, производные моноцитов, присутствуют практически во всех нелимфоидных органах: клетки Купфера в печени, микроглия нервной системы, альвеолярные макрофаги, клетки Лангерганса кожи, остеокласты, макрофаги слизистых оболочек и серозных полостей, интерстициальной ткани сердца, поджелудочной железы, мезангиальные клетки почек (на рисунке не показаны). Макрофаги способствуют поддержанию гомеостаза, очищая организм от стареющих и апоптотических клеток, восстанавливая ткани после инфекции и травмы. Макрофаги

Рис. 3-7. Гетерогенность клеток, происходящих от моноцитов. Тканевые макрофаги (МФ) и дендритные клетки (ДК) происходят от моноцитов (МН) периферической крови

слизистых оболочек играют ведущую роль в защите организма. Для реализации этой функции они имеют набор распознающих рецепторов, кислородозависимые и кислородонезависимые механизмы киллинга микроорганизмов. Существенную роль в защите организма от инфекции играют макрофаги альвеолярные и слизистой оболочки кишечника. Первые «работают» в относительно бедной опсонинами среде, поэтому они экспрессируют большое количество паттернраспознающих рецепторов, включая скавенджер-рецепторы, маннозные рецепторы, β-глюканспецифические рецепторы, дектин-1 и др. При микробной инфекции в очаг проникновения микробов дополнительно мигрирует большое число воспалительных моноцитов, способных дифференцироваться в различные клеточные линии в зависимости от цитокинового окружения.