Имунная система человека(ученика).
материал для подготовки к егэ (гиа)

Эволюция формировала систему иммунитета около 500 млн. лет.

Этот шедевр природы восхищает нас красотой гармонии и целесообразностью.

Настойчивое любопытство ученых разных специальностей раскрыло перед нами закономерности ее функционирования и создало в последние 110 лет науку "Медицинская иммунология". Каждый год приносит открытия в этой бурно развивающейся области медицины.

Логика подсказывает, что система иммунитета защищает нас от инфекционных агентов: бактерий, вирусов и простейших, т.е. защищает организм от всего чужеродного. Но, в то же время стало понятным, что иммунная система необходима, в первую очередь, для защиты от своего, а правильнее сказать, от своего, ставшего чужим. Дело в том, что ежедневно в нашем организме возникают миллиарды мутантных клеток, которые могут стать источником смертельных опухолей.

Ответ на вопрос о целесообразности иммунной системы формально очень прост: иммунная система нужна для сохранения чистоты внутренних сред организма, для поддержания гомеостаза.

Какое же устройство должна иметь система, позволяющая успешно решать такую столь сложную задачу? Очевидно, что она должна иметь доступ ко всем тканям и жидкостям организма, контролировать их состав и, в случае появления "внештатных" биомолекул или клеток – нейтрализовать их. Иммунная система человека и животных объединяет лимфатическую и кроветворную системы.

В центральном - тимусе и периферических лимфоидных органах (селезенке, лимфотических узлах, пейеровых бляшках, аппендиксе, миндалинах, лимфоидных скоплениях желудочно-кишечного и респираторного трактов) постоянно идет процесс размножения и дифференцировки лимфоцитов.

В свою очередь, костный мозг является источником родоначальных - стволовых клеток, из которых образуются все иммунокомпетентные клетки: Т- и В-лимфоциты, фагоциты, натуральные киллеры и другие.

Селезенка фильтрует кровь, а лимфатические узлы – межтканевую жидкость и лимфу. Поэтому, появление в жидких средах организма биомолекул с антигенными, т.е. с необычными - чужими характеристиками, распознается немедленно и чаще всего они нейтрализуются в указанных органах. В этом процессе участвуют фагоциты, нормальные антитела, комплемент, ферменты монооксигеназной системы и другие факторы. Но если антиген поступает в большом количестве или, что еще опаснее, он способен к размножению (например инфекционные агенты, опухоли), то включается в работу новая линия обороны - высокоспециализированные лимфоциты и макрофаги, продуктами деятельности которых будут антитела, лимфоциты киллеры-убийцы и эффекторные лимфоциты, активизирующие другое защитное приспособление организма - воспалительную реакцию.

После уничтожения антигена иммунный ответ затухает, но в организме сохраняется память о контакте с ним в виде клеток иммунологической памяти. Благодаря им, при повторном появлении в организме того же агента, иммунная система реагирует на него намного энергичнее и эффективнее.

Итак, главными "героями" иммунного ответа являются лимфоциты и макрофаги. Вся популяция лимфоцитов подразделяется на классы: Т-, В- и "нулевые", которые составляют основу для трех соответствующих клеточных систем. Такое деление продиктовано функциональными различиями и их рецепторным аппаратом.

Т-система лимфоцитов состоит из тимуса и тимусзависимых зон в лимфоидных органах, заполненных размножающимися Т-лимфоцитами.

Тимус - это главный орган системы. В нем происходит превращение стволовых клеток в Т-лимфоциты. Такой метаморфоз обеспечивают особые клетки-"няньки" эпителиальной природы, а также дендритные клетки-кормилицы, к отросткам которых прикрепляются стволовые клетки.

Отросчатые клетки вырабатывают регуляторные белки, в том числе тимозин. Под его влиянием которых происходит созревание Т-лимфоцитов, способных выполнить различные функции. Большинство из них получило название Т-хелперов (от английского to help - помогать). Они помогают В-лимфоцитам трансформироваться в антителосекретирующие клетки, а также другим Т-лимфоцитам для реализации их киллерных функций.

Вторая по численности субпопуляция Т-лимфоцитов - это Т-супрессоры (от английского to supression - подавлять) - подавляющие иммунный ответ, т.е. регулирующие силу и продолжительность реакции на конкретный антиген.

Третья - относительно небольшая подгруппа созревших в тимусе Т-лимфоцитов - это предшественники Т-киллеров (от английского to kill - убивать). При необходимости эти клетки додифференцируются до киллеров в лимфоидных органах. Сформировавшись в тимусе, Т-хелперы, Т-супрессоры и предшественники Т-киллеров покидают тимус и с током лимфы и крови переносятся в Т-зависимые зоны лимфоидных органов, где размножаются и затем мигрируют по всему организму через лимфо- и кровоток.

Благодаря способности к миграции и рециркуляции, Т-лимфоциты имеют доступ ко всем клеткам организма, за исключением расположенных в так называемых "забарьерных" органах: головном и спинном мозге, хрусталике и яичке. Покинув тимус, Т-лимфоциты продолжают оставаться под его влиянием, поскольку он выделяет в кровь целый ряд регуляторных пептидов, к которым имеются рецепторы на мембране Т-клеток.

Центральным органом для В-системы лимфоцитов служит костный мозг.

В нем созревают В-клетки под влиянием миелопептидов - веществ, вырабатываемых в костном мозге. Затем В-клетки с током крови разносятся в

В зависимые зоны периферических лимфоидных органов, где они размножаются, и из которых постоянно выходят в лимфо- и кровоток.

Основная часть В-клеток выступает в роли антителообразующих клеток. Другие В-лимфоциты: В-хелперы и В-супрессоры регулируют иммунный ответ.

"Нулевые" лимфоциты получили такое странное название как альтернатива Т- и В-лимфоцитам. Они дифферинцируются в костном мозге, а затем распределяются по всем периферическим лимфоидным органам. Основная часть из них представлена натуральными киллерами, которые выполняют важнейшую функцию в организме - уничтожают опухолевые и зараженные вирусами клетки, причем делают это быстро - в течение 4-х часов. Поэтому их можно сравнить с армейским подразделением "Силами быстрого реагирования". В иммунном ответе против антигена они, по-видмому, не участвуют. Другая категория "нулевых" лимфоцитов - это К-лимфоциты. Они реализуют свою киллерную функцию через антителосвязывающие рецепторы.

Когда антитело избирает антигенсодержащую клетку-мишень, К-лимфоцит присоединяется к антителу и разрушает эту клетку.

Макрофаг - это обязательный участник иммунного ответа. Он не только фагоцитирует и разрушает антигены, но перерабатывает антигенный материал, выделяет из него основные компоненты и передают эту ценнейшую информацию Т-хелперам и В-лимфоцитам для развития следующего этапа иммунного ответа- межклеточных взаимодействий. Итак, каждый член "команды" иммуноцитов призван выполнять свою конкретную функцию в реализации иммунного ответа против антигена.

Иммунная реакция слагается из нескольких этапов. Первый - распознавание антигена и его переработка в более иммуногенную форму. Второй - презентация, т.е. представление антигена другим клеткам. Третий - размножение лимфоцитов с рецепторами, специфичными для данного антигена.

Четвертый - межклеточные взаимодействия.

Пятый - формирование клеток, разрушающих антиген, как непосредственно (киллеры), так и опосредованно через антитела или путем вовлечения других - неиммунологических факторов резистентности, например, воспаления.

Шестой - формирование клеток иммунологической памяти.

Первичное распознавание антигена иммунокомпетентными клетками происходит с помощью специальных антигенсвязывающих рецепторов гликопротеидной природы, расположенных на их поверхности. На эволюционно более древних клетках - макрофагах и Т-лимфоцитах роль рецепторов выполняют биомолекулы так называемого главного комплекса гистосовместимости в системе HLA от английского Human Leukocytes Antigen. На В-лимфоцитах имеются более специфичные антигенсвязывающие рецепторы иммуноглобулиновой природы.

Учитывая, что один лимфоцит может, как правило, распознавать только одну антигенную детерминанту, становится понятным, что в организме человека должно предсуществовать, т.е. вырабатываться до контакта с антигеном, не менее 100 тыс. типов лимфоцитов, различающихся по своей специфичности к конкретному антигену.

Следовательно, исходное число лимфоцитов, предназначенных для реагирования против каждого антигена, очень невелико. Оно составляет одну антигенраспознающую клетку из 1 млн. лимфоцитов. Поэтому, для эффективного ответа на конкретный антиген должно увеличиваться число именно таких клеток, а присутствие в организме антигена является сигналом для размножения данного типа лимфоцитов. Причем антиген должен предварительно переработаться макрофагом и получить дополнительную маркировку специальным макрофагальным белком типа DR (рис.4.2). Только такой комплекс: антиген + DR-белок способен простимулировать размножение антигенспецифических Т-хелперов и В-лимфоцитов. Т.е. в ходе иммунного ответа размножаются не любые Т-хелперы и В-лимфоциты, а только специфичные к антигену.

На следующем этапе ответа активированные Т-хелперы взаимодействуют с В-лимфоцитами путем продукции гликопротеинового хелперного фактора.

Приняв хелперный сигнал, В-лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, функции которых заключаются в синтезе антител, направленных против данного антигена. Понятно, что активность взаимодействующих клеток (макрофага, Т-хелпера и В-лимфоцита) должна контролироваться. Как и в любой биосистеме, в ходе иммунного ответа существует обратная связь через содержание в организме конечного продукта. В обсуждаемом случае - это антитела. Их избыток сигнализирует о том, чтоантиген нейтрализован и пора выключать иммунный ответ. В этот момент вработу включаются Т-супрессоры, поскольку они имеют антителосвязывающие рецепторы. Активируясь, они вырабатывают супрессорные факторы, которые подавляют активность Т-хелперов и В-лимфоцитов. В результате иммунный ответ угасает. Нужно признать, что описаный выше принципиальный механизм реализации иммунного ответа представляется довольно сложным.

Но на самом деле он еще сложнее если принять во внимание роль интерлеикинов, интерферонов, лейкотриенов, антиидиотипов, гормонов, контрасупрессоров, иммуногенетических и других факторов значение которых интенсивно изучается.

В-лимфоцитов выступают предшественники Т-киллеров и Т-эффекторов с последующей их дифференцировкой соответственно в Т-киллеры и Т-эффекторы. Итак, конечным этапом иммунного ответа является образование антител, Т-киллеров, Т-эффекторов, Т- и В-лимфоцитов иммунологической памяти. Указанные продукты иммунной системы предназначены для разрушения антигена и запоминания контакта с ним.

В конце прошлого века, когда были обнаружены антитела, их назвали "золотыми пулями" поскольку они обладали мощным разрушающим действием по отношению к бактериальному антигену.

Основной частью антитела является антигенсвязывающий участок, распознающий антигенную специфичность. Антитела способны разрушать чужеродные клетки в комплексе с комплементом.

Клетки киллеры используют особую тактику при убийстве чужеродных антигенсодержащих клеток или собственных клеток, ставших чужими. Присоединяясь к такой клетке-мишени через свои рецепторы, киллеры активируются и синтезируют перфорины - разрушающие клеточные мембраны. Причем один киллер может поочередно убить несколько клеток, что в научной литературе получило название "поцелуй смерти".

Неправда ли, работа системы иммунитета выглядит красиво? Слаженность ее функций, четкость принятия решений, их реализация не могут нас не восхищать.

Невольно возникает чувство благодарности к системе иммунитета, самоотверженно охраняющей наше здоровье от опухолей, продуктов мутантных клеток, инфекционных агентов и других чужеродных биомолекул.