Иммунология - это наука об иммунитете, о его функционировании, механизмах и реакциях на патогенные объекты. Понятие об иммунитете, виды иммунитета не вмещается в одно определение. Требует краткого рассмотрения его деталей и особенностей.
Иммунология
Иммунология как отдельная наука появилась в начале двадцатого века. Основоположниками ее зарождения были:
- Луи Пастер - разработал первые ;
- Илья Мечников - открыл фагоцитоз, клеточный иммунитет;
- Пауль Эрлих - определил функции иммуноглобулинов;
- Ландштейнер - открыл свойство эритроцитов производить антигены;
- Владимир Тимаков - определил основу иммунной системы в совокупности и постоянности деятельности механизмов, барьеров и реакций.
Иммунология на сегодняшний день - одно из самых быстро развивающихся течений медицины, помогающее решать многие проблемы со здоровьем современного человека.
Описание
Иммунитет - это особенность невосприимчивости организма, способность противостоять внешним и внутренним угрозам здоровью и нормальной жизнедеятельность.
Главными функциями иммунной системы являются:
- Обеспечение биологической индивидуальности человека;
- Формирование защиты от патогенных чужеродных объектов;
- Приспособление организма к изменению внешней среды обитания;
- Производство антигенов, иммуноглобулинов для своевременного и качественного ответа защиты организма;
- Распознание чужеродного организма или собственной злокачественной клетки, подбор способа их уничтожения, мобилизация всех необходимых реакций и механизмов, ликвидация угрозы.
Иммунная система имеет совершенное строение, части которой постоянно находятся в стабильной и слаженной работе, а при необходимости активно развивают ответ возбудителю.
Разновидности защитных сил
Физиология выделяет два типа иммунитета.
Первый тип - это врожденная защита, то есть присутствует у человека с момента его рождения, подразделяется на два вида. В первом случае антитела передаются от матери к ребенку через плаценту, такой иммунитет еще называют индивидуальным. Второй тип - это видовой, то есть организм человека не подвержен заболеваниям, которые переносят животные и птицы.
Второй тип - приобретенная защита. Обеспечивает полноценный иммунный ответ на повторное заражение инфекцией. Бывает активным - приобретенным от вакцинации или после болезни, и пассивным - передается от матери к малышу, при использовании фармацевтического иммуноглобулина.
Кроме того, физиология, подразумевает подразделение на виды иммунитета: стерильный подтип, то есть сопротивляемость после перенесенного заболевания или прививки, а так же - воздействия реакций и механизмов на чужеродный ген, который находится продолжительное время в организме.
Органы и системы
Особенности анатомии и физиологии иммунитета заключаются в том, что иммунные клетки, барьеры и механизмы располагаются почти во всех внутренних органах и системах. Исключение - это мозг, щитовидная железа, отдельные части глазных отделов - эти органы защищены от клеток иммунитета, чтобы обеспечить полноценность их работы, предупреждая развитие аутоиммунных заболеваний.
Действие иммунной защиты обусловлены:
- Клетками - разные виды клеток крови, в частности лейкоциты;
- Жидкостями - гуморальные факторы, предназначенные для распознания и ликвидирования возбудителей болезни.
Понятие об иммунитете четко обосновывает, что иммунный ответ дается посредством взаимодействия периферических и центральных органов, иммунологических клеток и механизмов.
Главными центральными инструментами, обеспечивающими выполнение функций иммунитета являются:
- Красный костный мозг - он является производителем кроветворения, поддержание и, при необходимости, увеличение их количества;
- Тимус или по другому вилочковая железа - главное место дифференцирования лимфоцитов типа Т. Данный орган имеет свойство инволюции, и с возрастом он перестает полностью обеспечивать организм данными клетками. Тогда функции переходят к вторичным органам иммунной системы.
Вторичные или периферические органы защиты организма представлены:
- Селезенкой - это орган, состоящий из лимфатической ткани, сосудов и нервов. Она располагается в брюшине левее желудка. Главным ее предназначением является очистка и фильтрация крови от токсичных частиц, бактерий, вирусов, старых кровяных клеток. В селезенке продуцируются белые кровяные тела и происходит синтез антител. Она наполнена кровью. Если организм в спокойствии и здоров, то есть не имеет нужды в дополнительном количестве крови, то она концентрируется именно в селезенке. И при необходимости, селезенка, сокращаясь, увеличивает кровоснабжение сосудов и органов.;
- Лимфатической системой. Ее части: миндалины, узлы, сосуды, ткань - участвуют в кроветворении, очищают и защищают организм. А именно: ткань лимфоидного типа - это небольшие лимфатические фолликулы или узелки, распространенные по всем органам и тканям. Особенно их много на слизистых горла, носа, кишечника. Они предназначены для обеспечения местного полноценного иммунного ответа, а так же для уничтожения собственных мутировавших или поврежденных клеток. В этой ткани содержатся: лимфоциты, лейкоциты, макрофаги, клетки плазматического вида. Лимфатические узлы располагаются по ходу сосудов лимфатической системы. В иммунной системе фолликулы призваны выполнять фильтрацию лимфы от патогенных компонентов и служит своеобразным барьером для предупреждения развития инфекции. Данные функции обусловлены тем, что в узлах вырабатывается секрет, стимулирующий накопление, созревание и размножение лимфоцитных клеток крови. Так же лимфатические узлы препятствуют накоплению чрезмерного количества межклеточной жидкости;
- Кишечником - главный периферический орган иммунитета, его естественная микрофлора помогает дифференциации и увеличивает число иммунных клеток для распознания своих и чужеродных объектов, а так же для активного и быстрого ответа на возбудителя болезни;
- Соединительной тканью - ткани органов, сосудов, кожи, подкожной клетчатки, соединительное волокно не имеет определенной функции, но играет важную роль в работе иммунитета - обеспечение постоянства внутренней среды и защита организма от внешних факторов, способствует нормальным процессам фагоцитоза и обмена веществ;
- Кровеносной системой - обеспечивает органы и ткани бесперебойным поступление питательных веществ, а главное, иммунными клетками для защиты всего организма.
Клеточная структура
Иммунные клетки присутствуют практически во всех тканях и органах. К ним относятся:
- Стволовые мезенхимальные клетки - это клеточки вырабатываемые красным костным мозгом, они предназначены для замещения поврежденных или погибших клеток, что восстанавливает нормальное функционирование органа или ткани;
- Макрофаги - тип лейкоцитов, основная задача которых захват и уничтожение чужеродных антигенов, благодаря наличию специальных ферментов. Данные клетки отсутствуют в крови и сосредоточены в основном в органах, которые непосредственно взаимодействуют с окружающей средой: например легкие. Макрофаги имеют особенность распространять сигнал об опасности клеткам крови для улучшения иммунного ответа;
- Нейтрофилы - вид лейкоцитов, образуются красным костным мозгом и циркулируют по системе кровообращения. Предназначены для захвата и поглощения чужеродных бактерий;
- Базофилы - клетки иммунитета, вызывающие аллергические реакции благодаря наличию гистамина, так же участвуют в процессе свертывания крови;
- Лимфоциты - белые кровяные тала. К ним относятся: Лимфоциты типа В (вырабатывают антитела и иммуноглобулины) и типа Т (циркулируют по лимфатической системе, распознают чужеродные клетки). Так же к лимфоцитным объектам относятся естественные киллеры, которые уничтожают опухолевые и патогенные объекты, продуцируют цитокины;
- Эозинофилы - многочисленные клетки, в основном находится в тканях, способствует разрушению чужеродных белков;
- Моноциты - кровяные клетки, поступая в ткани приобретают форму макрофагов.
Иммунная система постоянно обновляет свои клетки, регулируя их количество, так как одни клетки действуют от нескольких часов до суток, другие - несколько лет. Координированность действий иммунных клеток способствует обеспечению полноценной защиты и адекватной реакции на антигены.
Главные элементы
Физиология иммунной системы к главным элементам защиты для обеспечения полноценного функционирования относит вещества, вырабатываемые иммунными клетками:
- Цитокины - регулировщики иммунной реакции для ее усиления или снижения;
- Антитела и иммуноглобулины - относится к классу иммуноглобулинов, возникает как ответная реакция на возбудителя болезни. Иммунитет имеет пять типов иммуноглобулинов: М (первичный ответ), С (активный ответ на повторное заражение инфекцией), А (защищают слизистые оболочки), Е (аллергическая реакция), Д (циркулируют в крови функция до конца не выявлена);
- Специальные белки - имеется восемнадцать видов, позволяют полноценно атаковать антигены. Могут самостоятельно бороться с инфекцией или участвуют в комплексном ответе;
- Лизоцимы - антибактериальные белки, предназначенные для разрушения стенок бактериальной клетки;
- Трансферрины - специальные белки, обеспечивающие процесс метаболизма клеток;
- Интерфероны - белковые составляющие помогающие повышать невосприимчивость организма к вирусам.
Действие на инфекцию
Понятие об иммунитете будет не полноценным, если не знать как именно он осуществляет деятельность своими реакциями и механизмами.
Самым первым сигналом нарушения целостности и гармоничности работы организма является изменения в формуле крови. Кроме повышения показателей лейкоцитов, лимфоцитов, в сыворотке начинают обнаруживаться белки-антитела, антитоксины, лизины.
Вступают в действие механизмы: повышение температуры, воспаления местного значения, скапливание секрета в бронхах, носовой полости, что провоцирует активизацию клеточных и гуморальных видов защиты. В этот же период начинается активно вырабатываться белок-интерферон. Когда организм полностью распознает инфекцию, повышается уровень продуцирования цитокинов, антител и иммуноглобулинов. Иммунитет перестраивает работу для уничтожения патогенного объекта, зараженных клеток, обеспечивая непригодность здоровых клеток для развития болезни. И организм идет на поправку.
Заболевания
Патофизиология представляет собой научное течение иммунологии о патологии системы.
Понятие об иммунитете четко регламентирует, что нарушение правильного функционирования разрушает синхронность деятельности защитных механизмов, способность организма давать качественный иммунный ответ на инфекцию, развивается аллергия и аутоиммунные заболевания, высока вероятность иммуннодефицитных и иммунодепрессивных состояний.
Для обеспечения полноценной жизнедеятельности такие состояния требуют специфического лечения:
- Заместительной терапии;
- Снижение риска осложнений от болезни;
- Восстановление обменных процессов;
- Прием иммуностимуляторов разного направления действия.
Таким образом, краткая анатомия и физиология иммунной системы позволяет понять, что здоровый иммунитет - это совместная работа клеток, органов и систем организма для обеспечения здоровой и полноценной жизнедеятельности человека.
Видео
>> анатомия и физиология
Иммунитет (от лат. immunitas – освобождать от чего-либо) – это физиологическая функция, которая обуславливает невосприимчивость организма к чужеродным антигенам. Иммунитет человека делает его невосприимчивым по отношению ко многим бактериям, вирусам, грибкам, глистам, простейшим, различным ядам животных. Кроме того, иммунитет обеспечивает защиту организма от раковых клеток.
Задачей иммунной системы является распознавать и разрушать все чужеродные структуры. При контакте с чужеродной структурой клетки иммунной системы запускают иммунный ответ , который приводит к выведению чужеродного антигена из организма.
Функция иммунитета обеспечивается работой иммунной системы организма, в состав которой входят различные типы органов и клеток. Ниже рассмотрим подробнее строение иммунной системы и основные принципы ее функционирования.
Анатомия иммунной системы
Анатомия иммунной системы чрезвычайно неоднородна. В целом, клетки и гуморальные факторы иммунной системы присутствуют почти во всех органах и тканях организма. Исключение составляют некоторые отделы глаз, яичек у мужчин, щитовидной железы , головного мозга – эти органы ограждены от иммунной системы тканевым барьером, который необходим для их нормального функционирования.
В общем, работа иммунной системы обеспечивается двумя видами факторов: клеточными и гуморальными (то есть жидкостными). Клетки иммунной системы (различные виды лейкоцитов) циркулируют в крови и переходят в ткани, осуществляя постоянный надзор за антигенным составов тканей. Кроме того, в крови циркулирует большое количество разнообразных антител (гуморальные, жидкостные факторы), которые также способны распознавать и уничтожать чужеродные структуры.
В архитектуре иммунной системы различаем центральные и периферические структуры. Центральными органами иммунной системы являются костный мозг и тимус (вилочковая железа). В костном мозге (красный костный мозг) происходит формирование клеток иммунной системы из так называемых стволовых клеток , которые дают начало всем клеткам крови (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты). Вилочковая железа (тимус) расположена в грудной клетке, сразу позади грудины. Тимус хорошо развит у детей, но с возрастом подвергается инволюции и практически отсутствует у взрослых. В тимусе происходит дифференциация лимфоцитов – специфических клеток иммунной системы. В процессе дифференциации лимфоциты «учатся» распознавать «свои» и «чужие» структуры.
Периферические органы иммунной системы представлены лимфатическими узлами, селезенкой и лимфоидной тканью (такая ткань находится, например, в небных миндалинах, на корне языка, на задней стенке носоглотки, в кишечнике).
Лимфатические узлы представляют собой скопление лимфоидной ткани (на самом деле скопление клеток иммунной системы) окруженные оболочкой. В лимфатический узел входят лимфатические сосуды, по которым течет лимфа. Внутри лимфатического узла лимфа фильтруется и очищается от всех чужеродных структур (вирусы , бактерии , раковые клетки). Сосуды выходящие из лимфатического узла сливаются в общий проток, который впадает в вену.
Селезенка представляет собой не что иное, как большой лимфатический узел. У взрослого человека масса селезенки может достигать нескольких сотен граммов, в зависимости от количества крови, накопленного в органе. Селезенка расположена в брюшной полости слева от желудка. В сутки через селезенку прокачивается большое количество крови, которая, подобно лимфе в лимфатических узлах, подвергается фильтрации и очищению. Также в селезенке запасается определенное количество крови, в котором организм на данный момент не нуждается. Во время физической нагрузки или стресса селезенка сокращается и выбрасывает кровь в кровеносные сосуды, для того чтобы удовлетворить потребность организма в кислороде.
Лимфоидная ткань рассеяна по всему организму в виде маленьких узелков. Основная функция лимфоидной ткани – обеспечение местного иммунитета, поэтому наиболее крупные скопления лимфоидной ткани расположены в области рта, глотки и кишечника (эти зоны организма в изобилии населены разнообразными бактериями).
Кроме того, в различных органах существуют, так называемые, мезенхимальные клетки , которые могут выполнять иммунную функцию. Много таких клеток в коже, печени, почках .
Клетки иммунной системы
Общее название клеток иммунной системы это лейкоциты
. Однако семейство лейкоцитов очень неоднородно. Различаем два основных типа лейкоцитов: зернистые и незернистые.
Нейтрофилы – наиболее многочисленные представители лейкоцитов. Эти клетки содержат вытянутое ядро, разделенное на несколько сегментов, поэтому иногда их называют сегментоядерными лейкоцитами. Как и все клетки иммунной системы, нейтрофилы образуются в красном костном мозге и после созревания попадают в кровь. Время циркуляции нейтрофилов в крови не велико. В течение нескольких часов эти клетки проникают через стенки сосудов и переходят в ткани. Пробыв некоторое время в тканях, нейтрофилы могут вновь вернуться в кровь. Нейтрофилы чрезвычайно чувствительны к наличию в организме очага воспаления и способны направленно мигрировать в воспаленные ткани. Попадая в ткани, нейтрофилы меняют свою форму – из круглых превращаются в отростчатые. Основная функция нейтрофилов обезвреживание различных бактерий. Для передвижения в тканях нейтрофил снабжен своеобразными ножками, которые представляют собой выросты цитоплазмы клетки. Придвигаясь к бактерии нейтрофил, окружает ее своими отростками, а затем «заглатывает» и переваривает ее при помощи специальных ферментов. Отмершие нейтрофилы скапливаются в очагах воспаления (например, в ранах) в виде гноя. Количество нейтрофилов крови увеличивается во время различных воспалительных заболеваний бактериальной природы.
Базофилы принимают активное участие в развитии аллергических реакций немедленного типа. Попадая в ткани базофилы, превращаются в тучные клетки, содержащие большое количество гистамина – биологически активного вещества, которое стимулирует развитие аллергии. Благодаря базофилам яды насекомых или животных сразу блокируются в тканях и не распространяются по всему телу. Также базофилы регулируют сворачиваемость крови при помощи гепарина.
Лимфоциты . Существует несколько разновидностей лимфоцитов: B-лимфоциты (читается «Б-лимфоциты»), Т-лимфоциты (читается «Т-лимфоциты»), К-лимфоциты (читается «К-лимфоциты»), NK-лимфоциты (естественные киллеры) и моноциты.
В-лимфоциты распознают чужеродные структуры (антигены) вырабатывая при этом специфические антитела (белковые молекулы, направленные против чужеродных структур).
Т-лимфоциты выполняют функцию регуляции иммунитета. Т-помошники стимулируют выработку антител, а Т-супрессоры тормозят ее.
К-лимфоциты способны разрушать чужеродные структуры, помеченные антителами. Под влиянием этих клеток могут быть разрушены различные бактерии, раковые клетки или клетки инфицированные вирусами.
NK-лимфоциты осуществляют контроль над качеством клеток организма. При этом NK-лимфоциты способны разрушать клетки, которые по своим свойствам отличаются от нормальных клеток, например, раковые клетки.
Моноциты это самые большие клетки крови. Попадая в ткани, они превращаются в макрофагов. Макрофаги это большие клетки, активно разрушающие бактерии. Макрофаги в больших количествах накапливаются в очагах воспаления.
По сравнению с нейтрофилами (см. выше) некоторые виды лимфоцитов более активны в отношении вирусов, чем бактерий, и не разрушаются во время реакции с чужеродным антигеном, поэтому в очагах воспаления вызванного вирусами гной не формируется. Также лимфоциты накапливаются в очагах хронического воспаления.
Популяция лейкоцитов постоянно обновляется. Каждую секунду образуются миллионы новых иммунных клеток. Некоторые клетки иммунной системы живут всего несколько часов, а другие могут сохраняться на протяжении нескольких лет. В этом и заключается суть иммунитета: однажды повстречав антиген (вирус или бактерию), иммунная клетка «запоминает» его и при новой встрече реагирует быстрее, блокируя инфекцию сразу после ее попадания в организм.
Общая масса органов и клеток иммунной системы организма взрослого человека составляет около 1 килограмма . Взаимодействия между клетками иммунной системы чрезвычайно сложны. В целом, согласованная работа различных клеток иммунной системы, обеспечивает надежную защиту организма от различных инфекционных агентов и собственных мутировавших клеток.
Помимо функции защиты иммунные клетки контролируют рост и размножение клеток организма, а также восстановление тканей в очагах воспаления.
Кроме клеток иммунной системы в организме человека существует ряд факторов неспецифической защиты, которые составляют так называемый видовой иммунитет. Эти факторы защиты представлены системой комплимента, лизоцимом, трансферином, С-реактивным белком, интерферонами.
Лизоцим – это специфический фермент, который разрушает стенки бактерий. В больших количествах лизоцим содержится в слюне, чем объясняются ее антибактериальные свойства.
Трансферин – это белок, который конкурирует с бактериями за захват определенных веществ (например, железо), необходимых для их развития. В результате этого рост и размножение бактерий замедляется.
С-реактивный белок активируется подобно комплименту при попадании в кровь чужеродных структур. Присоединение этого белка к бактериям делает их уязвимыми для клеток иммунной системы.
Интерфероны – это сложномолекулярные вещества, которые выделяются клетками в ответ на проникновение в организм вирусов. Благодаря интерферонам клетки становятся невосприимчивыми по отношению к вирусу.
Библиография :
- Хаитов Р.М. Иммуногенетика и иммунология, Ибн Сина, 1991
- Лесков,В.П. Клиническая иммунология для врачей, М., 1997
- Борисов Л.Б. Медицинская Микробиология, вирусология, иммунология, М. : Медицина, 1994
Сайт предоставляет справочную информацию исключительно для ознакомления. Диагностику и лечение заболеваний нужно проходить под наблюдением специалиста. У всех препаратов имеются противопоказания. Консультация специалиста обязательна!
Лекция 11.
Физиология иммунной системы
Морфофункциональная характеристика иммунной системы. Иммунный ответ, его типы и механизм. Антитела, их взаимодействие с антигеном . Иммунологическая реактивность и неспецифическая резистентность. Использование достижений иммунологии в животноводстве.
1. Морфофункциональная характеристика иммунной системы.
n Иммунная система (от лат. immunitas - освобождаться от чего-либо) - это система органов и клеток, деятельность которых обеспечивает иммунитет – это способность организма защищаться от генетически чужеродных веществ, сохранять свой генетический гомеостаз (биологическую индивидуальность).
n Чужеродные вещества могут поступать из внешней среды (бактерии, вирусы , простейшие, токсины, белки) и из внутренней (собственные клетки с искаженной генетической информацией).
n Морфологически иммунная система представляет собой совокупность всех лимфоидных органов и скоплений лимфоидных клеток тела, коммуникация между которыми осуществляется через кровоток и лимфоток. Главной клеточной формой иммунной системы является лимфоцит.
n Лимфоидные органы:
n 1. Центральные (первичные ) - тимус (вилочковая железа), фабрициева бурса (у птиц) и костный мозг; в них образуются исходные стволовые клетки, осуществляется пролиферация и первичная дифференцировка иммунокомпетентных (ответственных за иммунитет) клеток - лимфоцитов.
n 2. Периферические (вторичные ) - лимфатические узлы, миндалины, селезенка, пейеровы бляшки тонкого кишечника, фолликулы аппендикса , лимфоэпителиальные образования в слизистой желудочно-кишечного тракта, дыхательных и мочеполовых путей; в них происходит созревание лимфоцитов, их пролиферация в ответ на антигенную стимуляцию.
n Первичные лимфоидные органы .
n В красном костном мозгу и печени (у плодов) находятся стволовые клетки, дающие начало всем типам клеток крови. Часть стволовых клеток, запрограммированных как лимфоцитарные, мигрируют с током крови в тимус, где размножаются и дифференцируются в лимфоциты - Т-лимфоциты, или тимусзависимые.
n Другие поселяются и дифференцируется в фабрициевой бурсе птиц - дивертикуле клоаки - В-лимфоциты, или бурсозависимые . У млекопитающих эту функцию выполняет сама кроветворная ткань костного мозга или лимфатические пейеровы бляшки, расположенные в стенке тонкого кишечника. С наступлением половой зрелости тимус и фабрициева бурса уменьшаются в размерах и затем подвергаются инволюции.
n Вторичные лимфоидные органы.
n Часть лимфоцитов из тимуса и фабрициевой бурсы переносится (еще в эмбриональный период) в периферические лимфоидные органы. В лимфатических фолликулах этих образовании различают тимусзависимые зоны - где селятся Т-лимфоциты и тимуснезависимые зоны - В-лимфоциты.
n Пр., в лимфатических узлах тимуснезависимой зоной является кортикальный слой, а паракортикальный слой, прилегающий к медуллярным синусам, составляет тимусзависимый слой. Однако резкой границы между зонами нет, поскольку иммунный ответ требует, как правило, взаимодействия между Т - и В-лимфоцитами.
n В селезенке, выполняющей роль фильтра для крови, обе зоны находятся в белой пульпе. Вдоль артерий расположена тимусзависимая зона, кнаружи от нее - тимуснезависимая зона
2. Иммунный ответ, его типы и механизм.
n Иммунный ответ - это реакция организма на внедрение чуждых ему макромолекул.
n Вещество, способное вызвать специфический иммунный ответ, называется антигеном.
n Иммуногенность антигена - способность вызывать иммунный ответ. Зависит от его чужеродности, молекулярной массы (молекулы массой менее 5000 обычно не иммуногенны), структурной гетерогенности, устойчивости к разрушению ферментами, вида животных.
n Антигены могут быть животного, растительного и микробного происхождения.
n Пр., антигены гистосовместимости - распознающие и устраняющие аномальные клетки организма или трасплантированных тканей; аллергены (пыльца, чешуйки кожи, волосы, перья и др.); групповые антигены крови.
n Типы иммунного ответа:
n 1. Гуморальный - выработка антител , циркулирующих в крови и специфически связывающихся с чужеродными молекулами, ответственны В-лимфоциты
n 2. Клеточный - образование специализированных клеток, реагирующих с антигеном посредством его связывания и последующего разрушения. В основном против клеточных антигенов - бактерий, патогенных грибов, чужеродных клеток и тканей (пересаженных или опухолевых), ответственны Т-лимфоциты.
n Механизм иммунного ответа .
n 5. IgD (0,1%) - являются рецепторами для антигена на некоторых В-лимфоцитах.
n Антитела способствуют уничтожению чужеродных тел с помощью трех механизмов :
n 1. Усиления фагоцитоза (путем связывания с рецепторами макрофагов и нейтрофилов),
n 2. Активации системы комплемента - белкового комплекса сыворотки, участвующего в реакции антиген-антитело и вызывающего лизис клеток,
n 3. Стимуляции функции К-клеток (лимфоцитов без Т - или В-маркеров, обладающих цитотоксическим действием).
n Кроме того, антитела могут присоединяться к вирусам или бактериальным токсинам и предотвращать их связывание с рецепторами на клетках-мишенях.
В крови сельскохозяйственных животных (крупного рогатого скота, свиней, овец, коз и лошадей) обнаружено 3 класса иммуноглобулинов: IgG, IgA, IgM, причем IgG имеет два подкласса (IgG1 и IgG2). В молозиве содержатся преимущественно IgG, в молоке - IgA и IgM.
n Комплементарные, т. е. взаимно соответствующие друг другу антигены и антитела, образуют иммунный комплекс антиген - антитело .
n Прочность таких структур определяется высокой избирательностью и большой площадью взаимодействия по принципу «ключ-замок», благодаря гидрофобным водородным электростатическим связям и силам Ван-дер-Ваальса. Антиген при этом соединяется своей антигенной детерминантой , антитело - своим активным центром.
n Антиген, как правило, больше по размерам, чем антитело, поэтому последнее может распознавать только отдельные участки антигена, которые называются детерминантами .
n Большинство антигенов имеет на поверхности много антигенных детерминант, которые стимулируют иммунный ответ.
n Антитела могут вступать в реакцию не только с гомологичным антигеном, но и с родственными ему гетерологичными антигенами.
n Пр., на этом принципе основана предохранительная противооспенная прививка, когда человеку прививают «безобидную» коровью оспу, родственную натуральной оспе.
n Реакции специфического взаимодействия антител с антигенами проявляются в следующих формах:
n 1. Агглютинация - склеивание антигенных частиц между собой;
n 2. Преципитация - агрегация частиц с образованием нерастворимых комплексов;
n 3. Лизис - растворение клеток под влиянием антител в присутствии комплемента;
n 4. Цитотоксичность - гибель клеток под влиянием антител - цитотоксинов;
n 5. Нейтрализация - обезвреживание токсинов белковой природы;
n 6. Опсонизация - усиление фагоцитарной активности нейтрофилов и макрофагов под влиянием антител или комплемента.
n Обычно иммунный ответ выявляется через несколько дней.
n 4. Иммунологическая реактивность и неспецифическая резистентность .
n Формы нормальной иммунологической реактивности :
n 1. Иммунитет - защита при помощи антител и сенсибилизированных Т-лимфоцитов;
n 2. Иммунологическая память - способность иммунной системы специфически отвечать на повторные или последующие введения антигена. Проявляется в виде ускоренного и усиленного ответа на антиген (уменьшение латентного периода, более резкое нарастание титра антител, ускоренное отторжение трансплантата, аллергические реакции). Может быть краткосрочной, долговременной и пожизненной. Ее основными носителями являются долгоживущие сенсибилизированные В-лимфоциты, образующиеся при кооперации их с лимфобластами. Эти клетки продолжают циркулировать в кровяном и лимфатическом русле, являясь специфическими предшественниками антигенреактивных лимфоцитов. При повторном контакте с антигеном они размножаются, обеспечивая быстрое увеличение специфических В - или Т-лимфоцитов.
n 3. Иммунологическая толерантность - негативная форма иммунологической памяти. Проявляется в отсутствии или ослаблении ответа на повторное введение антигена. Лежит в основе отсутствия реакции организма на собственные антигены. В ранний период развития иммунная система потенциально способна реагировать на них, но постепенно «отвыкает» от этого. Предположительно, это обусловлено выведением (элиминацией) В - и Т-клеток с рецепторами для антигенных детерминант собственного организма или активацией Т-супрессоров, подавляющих реакцию на собственные антигены.
n Пр., телки-близнецы, имевшие в антенатальный период общую плаценту (т. е. обмен клетками крови), при взаимных пересадках кожи не отторгают трансплантат, т. е. не признают его чужеродным. При наличии же у каждого из близнецов собственной плаценты кожные трансплантаты при аналогичных пересадках отторгаются.
n Патологическими формами реактивности являются антигенспецифическая гиперчувствительность, аутоиммунные процессы, отсутствие ответа или дефектный ответ вследствие врожденного иммунодефицита.
n Неспецифическая резистентность .
n Система неспецифической защиты, или неспецифической резистентности включает следующие компоненты: непроницаемость кожных и слизистых покровов; кислотность содержимого желудка; наличие в сыворотке крови и жидкостях организма бактерицидных субстанций - лизоцима, пропердина (комплекса сывороточного белка, ионов Мg++ и комплемента), а также ферментов и противовирусных веществ (интерферона, термоустойчивых ингибиторов). Активность факторов естественной резистентности неодинакова в разные периоды онтогенеза.
n Факторы неспецифической защиты первыми включаются в борьбу при поступлении в организм чужеродных антигенов. Подготавливают почву для дальнейшего развертывания иммунных реакций, которые определяют исход.
n Особое положение среди факторов защиты занимают фагоциты (макрофаги и полиморфноядерные лейкоциты) и система белков крови - комплемент. Их можно отнести как к неспецифическим, так и к иммунореактивным факторам защиты. Связывание антител с антигеном облегчает поглощение антигена фагоцитами и часто активирует систему комплемента, хотя выработка комплемента и явление фагоцитоза не являются сами по себе специфическими реакциями в ответ на введение антигена.
5. Использование достижений иммунологии в животноводстве.
n По времени проявления в онтогенезе различают иммунитет врожденный и приобретенный , а по способу возникновения - активный и пассивный .
n Приобретенный активный иммунитет возникает при переболевании животного или при его активной иммунизации (вакцинации).
n Вакцинация - парентеральное введении препарата из живых, ослабленных или убитых микроорганизмов. В ответ на это у животных образуется иммунитет гуморального или клеточного типа, специфичный по отношению к данному возбудителю.
n Массовая вакцинация проводится в обязательном порядке (против особо опасных инфекций), либо при угрожающей эпизоотологической ситуации.
n Метод генной инженерии позволяет получать синтетические вакцины против вирусных болезней животных, которые состоят из коротких полипептидов, соответствующих антигенным детерминантам вирусов. Такие вакцины свободны от балластного материала, эффективны и не обладают побочным действием .
n Пассивная иммунизация осуществляется путем введения животному специфических антибактериальных, антитоксических или антивирусных сывороток , содержащих готовые антитела . Продолжительность возникающего пассивного гуморального иммунитета обычно невелика, определяется периодом биологической полужизни антидн.).
n Пассивный колостральный иммунитет (от лат. colostrum - молозиво) у новорожденных возникает за счет иммуноглобулинов матери, передаваемых через молозиво. Новорожденные животные не обладают иммунитетом вследствие недоразвитости лимфоидной ткани и отсутствия иммунокомпетентных клеток. Плацентарный барьер не пропускает иммуноглобулины матери в кровь плода.
n Иммуноглобулины проходят, не разрушаясь, через стенку кишечника новорожденного, так как протеолитическая активность пищеварительных соков ингибируется специальным ферментом, содержащимся в молозиве. Интенсивность всасывания иммуноглобулинов резко снижается со временем.
n Так, у телят сразу после рождения абсорбируется 50% антител молозива, через 20 ч - 15%, через 36 ч - ничтожное количество (у ягнят - 24-40 ч). Наряду с этим снижается концентрация иммуноглобулинов в молозиве: через 3-5 ч после отела - в 1,5 раза, через 12 ч - в 3, через 3 сут. - в 5, через 5 сут. - в 10 раз. Поэтому возможно более ранняя (в первые часы) дача молозива и обильное его выпаивание в последующем позволяют значительно снизить отход молодняка .
n Колостральный иммунитет непродолжителен (10-14 дн.). Уровень иммунноглобулинов в крови постепенно снижается и лишь с 4-5-й нед. снова возрастает вследствие функционального созревания собственной лимфомиелоидной системы. Полноценный иммунный ответ, характерный для взрослых, формируется у поросят и телят примерно к 2-3 мес.
Лекция № 6
Физиология крови (часть 2). Физиология иммунной системы
План лекции
1. Функция базофилов и эозинофилов.
2. Лимфоциты. Т-, В- и О- лимфоциты, их функция в организме.
3. Роль органов иммунной системы в защите организма.
4. Развитие Т- и В- лимфоцитов.
5. Механизм иммунного ответа организма.
6. Центральные органы иммунной системы.
7. Периферические органы иммунной системы.
Базофилы осуществляют синтез биологически активных веществ (БАВ) и ферментов: гепарина, входящего в антисвёртывающую систему крови; гистамина, расширяющего кровеносные сосуды; гиалуроновой кислоты, изменяющей проницаемость сосудистой стенки. В крови базофилов очень мало, однако в различных тканях, в том числе в сосудистой стенке, содержатся «тучные клетки», иначе называемые «тучные базофилы».
Существует два основных вида тканевых базофилов, отличающихся типом гистохимической структуры (клетки I I типа содержат в цитоплазме в 3 - 5 раз больше гранул, имеют больший периметр, длину, ширину, площадь и оптическую плотность). Они располагаются в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта, в субэпидермальной зоне кожи и в лимфатических узлах, т. е. входят в состав клеточных сообществ «барьерных» органов и зон, которые находятся в условиях постоянной антигенной стимуляции, обеспечивая реакции местного иммунитета.
Эозинофилы адсорбируют на своей поверхности антигены (чужеродные белки), многие тканевые вещества и токсины белковой природы. Обладают фагоцитарной активностью, особенно в отношении кокков. В тканях эозинофилы скапливаются преимущественно в тех органах, где содержится гистамин - в слизистой оболочке и подслизистой основе желудка и тонкой кишки, в лёгких. Они захватывают гистамин и разрушают его с помощью фермента гистаминазы, регулируя таким образом аллергические реакции. Эозинофилы выполняют роль «чистильщиков», фагоцитируя и инактивируя продукты, выделяемые базофилами. Чрезвычайно велика роль эозинофилов в борьбе с гельминтами, их яйцами и личинками.
Лимфоциты являются центральным звеном иммунной системы. Они образуются из стволовых лимфоидных клеток костного мозга и затем переносятся к тканям, где проходят дальнейшую дифференциацию. Одна их популяция направляется в вилочковую железу, где превращается в Т-лимфоциты (от лат. cлова thymus), другие клетки попадают в ткани миндалин и аппендикса, становятся В-лимфоцитами (от лат. слова bursa - фабрициева сумка у птиц, где они впервые были открыты). Часть лимфоидных клеток (10-20%) не проходит дифференцировки в органах иммунной системы и образуют группу О-лимфоцитов, составляющих резерв Т - и В - клеток, в которые при необходимости могут превращаться.
Популяция Т-лимфоцитов представлена несколькими классами клеток:
1) Т-киллеры(убийцы) посредством ферментов уничтожают микробы, вирусы, грибки, опухолевые клетки и др.;
2) Т-хелперы (помощники) выделяют биологически активные вещества (БАВ), усиливающие клеточный иммунитет (Т - Т-хелперы) и облегчающие течение гуморального иммунитета (Т - В-хелперы), без их участия В-лимфоциты не в состоянии превратиться в клетки плазмы;
3) Т- амплифайеры усиливают функцию Т- и В-лимфоцитов;
4) Т-супрессоры угнетают гуморальный иммунитет;
5) Т-клетки памяти хранят информацию о ранее действующих антигенах и таким образом регулируют вторичный иммунный ответ.
В-лимфоциты участвуют в реакциях гуморального иммунитета. Особенностью этих клеток является наличие на их поверхности микроворсинок, способных распознавать определённые виды чужеродных веществ - антигены (полисахариды, белки, вирусы и др.). Из В-лимфоцитов образуются также клетки плазмы (антителопродуценты), которые, как и лимфоциты, синтезируют антитела и выделяют их в кровь, лимфу и тканевую жидкость.
Физиология иммунной системы
Родоначальником всех видов клеток крови и иммунной (лимфоидной) системы являются стволовые клетки костного мозга. В костном мозге в его миелоидной ткани из стволовых клеток образуются клетки - предшественники, из которых путем распределения и дифференцировки по трем направлениям образуются: эритроциты, лейкоциты, тромбоциты. Из стволовых клеток в самом костном мозге и в тимусе образуются лимфоциты.
Иммунная система объединяет органы и ткани, обеспечивающие защиту организма от генетически чужеродных клеток или веществ.
В органах иммунной системы образуются иммуннокомпетентные клетки-лимфоциты, которые включаются в иммунный процесс. Лимфоциты распознают и уничтожают чужеродные клетки и вещества. При попадании в организм чужеродных веществ - антигенов образуются антитела (иммуноглобулины), которые нейтрализуют антигены.
К органам иммунной системы относятся все органы, которые участвуют в образовании клеток (лимфоцитов, плазматических клеток), осуществляющие защитные функции организма.
К органам иммунной системы относятся: костный мозг, тимус, скопления лимфоидной ткани, расположенные в тонком кишечнике - пейеровы бляшки, миндалины, селезенка и лимфатические узлы.
Костный мозг, тимус относятся к центральным органам иммунной системы. Другие - к периферическим органам иммуногенеза.
Стволовые клетки поступают из костного мозга в кровь, затем в тимус, где образуются Т - лимфоциты - тимус - зависимые. В самом костном мозге из стволовых клеток образуются В - лимфоциты, не зависящие от тимуса. Т- и В-лимфоциты попадают в периферические органы иммунной системы. Т-лимфоциты обеспечивают клеточный иммунитет. В - лимфоциты (их производные - плазматические клетки) синтезируют антитела (иммуноглобулины).
Т - лимфоциты поступают в тимус-зависимые зоны лимфатических узлов (паракортикальную зону), селезенки (лимфоидные, периартериальние муфты).
В - лимфоциты поступают в бурсозависимые зоны лимфатических узлов и селезенки. Т и В - лимфоциты с участием макрофагов выполняют функции генетического контроля, распознают и уничтожают чужеродные вещества и микроорганизмы. Общая масса лимфоцитов равна 1 300 - 1 500 г, 2,5% всей массы тела. У новорожденных - 4,3%.
В целом процесс иммунного ответа можно представить следующим образом:
1. Нейтрофилы являются первичной защитой организма от чужеродных веществ. Когда микробы проникают в организм, нейтрофилы атакуют и «пожирают» их.
2. Макрофаги уничтожают значительную часть чужеродных организмов, избежавших атаки нейтрофилов.
3. Одновременно с процессом фагоцитоза макрофаги обмениваются информацией с Т - хелперами, сообщая им о природе антигена (бактерий, вирусов или макромолекул).
4. Т- хелперы выделяют в кровь химическое вещество лимфокин, которое сигнализируют В - лимфоцитам, чтобы те активировали выработку необходимых антител.
5. В - лимфоциты исследуют структуру чужеродного агента и вырабатывают антитела, предназначенные для борьбы именно с ним.
6. Т - киллеры, активно циркулирующие по системе крови, получают информацию от Т-хелперов на разрушение чужеродных клеток и уничтожают их. Одновременно фагоциты разрушают повреждённые микробами собственные клетки.
7. После уничтожения всех антигенов Т - супрессоры дают команду Т-хелперам о прекращении иммунного ответа.
Интенсивность иммунного ответа во многом определяется состоянием нервной и эндокринной систем. Гипофиз и эпифиз с помощью пептидных биорегуляторов - цитомединов - контролируют деятельность вилочковой железы и костного мозга. Передняя доля гипофиза является регулятором преимущественно клеточного, а задняя - гуморального иммунитета.
Ряд микроорганизмов может ослаблять иммунную систему, а некоторые, например, ВИЧ, полностью блокируют её работу, прицельно убивая Т- хелперов.
Центральные органы иммунной системы расположены в местах, защищенных от внешних воздействий.
Периферические органы иммунной системы расположены на путях возможного внедрения в организм чужеродных веществ. Глоточное лимфатическое кольцо окружает вход в глотку из полости рта и полости носа. В слизистой оболочке органов пищеварения, дыхательных и мочевыводящих путей находятся скопления лимфоидной ткани - лимфоидные узелки. В стенках тонкой кишки - пейеровы бляшки, большое количество одиночных лимфоидных узелков. В слепой кишке и аппендиксе - также много лимфоидных узелков. В стенке толстой кишки также скопления лимфоидной ткани.
Лимфатические узлы лежат на путях тока лимфы от органов и тканей почек и слизистых оболочек.
Селезенка лежит на пути потока крови из артериальной системы в венозную, является органом, контролирующим кровь. В селезенке утилизируют эритроциты, вышедшие из строя.
При постоянных и сильных антигенных действиях в центре лимфоидных узелков наблюдается размножение, образование молодых лимфоидов - герминативний центр - центр размножения. Такие узелки есть в миндалинах глоточного кольца, в стенках желудка, кишечника, в аппендиксе, в лимфоузлах, в селезенке.
Все органы иммунной системы достигают своего максимального развития в детском возрасте и у подростков. Затем постепенно уменьшается количество лимфоидных узелков, в них исчезают центры размножения, на месте лимфоидной ткани появляется жировая и соединительная ткани.