4.1. Основы функционирования иммунной системы человека.
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 ин- фекционных агентов: бактерий, вирусов и простейших, т.е. защищает ор- ганизм от всего чужеродного. Но, в то же время стало понятным, что им- мунная система необходима, в первую очередь, для защиты от своего, а правильнее сказать, от своего, ставшего чужим. Дело в том, что ежед- невно 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 ре- шать 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 (рис. 4.1). В центральном - тимусе и периферических лимфоидных органах (селе- зенке, 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 биомо- лекул с антигенными, т.е. с необычными - чужими характеристиками, рас- познается немедленно и чаще всего они нейтрализуются в указанных орга- нах. В этом процессе участвуют фагоциты, нормальные антитела, компле- мент, ферменты монооксигеназной системы и другие факторы. Но если ан- тиген 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 мак- рофаги, продуктами деятельности которых будут антитела, лимфоциты кил- леры-убийцы и эффекторные лимфоциты, активизирующие другое защитное приспособление организма - воспалительную реакцию. После уничтожения антигена иммунный ответ затухает, но в организ- ме 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 эффек- тивнее. 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 клеточ- ных 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-кор- милицы, к отросткам которых прикрепляются стволовые клетки. Отросчатые клетки вырабатывают регуляторные белки, в том числе тимозин.Под его влиянием которых происходит созревание Т-лимфоцитов, способных выпол- нить различные функции. Большинство из них получило название Т-хелпе- ров (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-супрессо- ры (от английского to supression - подавлять) - подавляющие иммунный ответ, т.е. регулирующие силу и продолжительность реакции на конкрет- ный 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 килле- ров в лимфоидных органах. Сформировавшись в тимусе, Т-хелперы, Т-суп- рессоры и предшественники Т-киллеров покидают тимус и с током лимфы и крови переносятся в Т-зависимые зоны лимфоидных органов, где размножа- ются 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 вли- янием, 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, выраба- тываемых в костном мозге. Затем В-клетки с током крови разносятся в В-зависимые зоны периферических лимфоидных органов, где они размножа- ются, 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 альтер- натива Т- и В-лимфоцитам. Они дифферинцируются в костном мозге, а за- тем распределяются по всем периферическим лимфоидным органам. Основная часть из них представлена натуральными киллерами, которые выполняют важнейшую функцию в организме - уничтожают опухолевые и зараженные ви- русами клетки, причем делают это быстро - в течение 4-х часов. Поэтому их можно сравнить с армейским подразделением "Силами быстрого реагиро- вания". В иммунном ответе против антигена они, по-видмому, не участву- ют. Другая категория "нулевых" лимфоцитов - это К-лимфоциты. Они реа- лизуют 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 ценней- шую информацию Т-хелперам и В-лимфоцитам для развития следующего этапа иммунного ответа- межклеточных взаимодействий. Итак, каждый член "ко- манды" иммуноцитов призван выполнять свою конкретную функцию в реали- зации иммунного ответа против антигена. Иммунная реакция слагается из нескольких этапов. Первый - распоз- навание антигена и его переработка в более иммуногенную форму. Второй - презентация, т.е. представление антигена другим клеткам. Третий - размножение лимфоцитов с рецепторами, специфичными для данного антиге- на. Четвертый - межклеточные взаимодействия. Пятый - формирование кле- ток, разрушающих антиген, как непосредственно (киллеры), так и опосре- дованно через антитела или путем вовлечения других - неиммунологичес- ких факторов резистентности, например, воспаления. Шестой - формирова- ние клеток иммунологической памяти. Первичное распознавание антигена иммунокомпетентными клетками происходит с помощью специальных антигенсвязывающих рецепторов гликоп- ротеидной природы, расположенных на их поверхности. На эволюционно бо- лее древних клетках - макрофагах и Т-лимфоцитах роль рецепторов выпол- няют биомолекулы так называемого главного комплекса гистосовместимости в системе HLA от английского Human Leukocytes Antigen. На В-лимфоцитах имеются более специфичные антигенсвязывающие рецепторы иммуноглобули- новой природы. Учитывая, что один лимфоцит может, как правило, распознавать только одну антигенную детерминанту, становится понятным, что в орга- низме человека должно предсуществовать, т.е. вырабатываться до контак- та с антигеном, не менее 100 тыс. типов лимфоцитов, различающихся по своей специфичности к конкретному антигену.Следовательно, исходное число лимфоцитов, предназначенных для реагирования против каждого ан- тигена, 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 макро- фагом 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 взаимодейству- ют с В-лимфоцитами путем продукции гликопротеинового хелперного факто- ра. Приняв хелперный сигнал, В-лимфоциты дифференцируются в плазмати- ческие клетки, функции которых заключаются в синтезе антител, направ- ленных против данного антигена. Понятно, что активность взаимодейству- ющих клеток (макрофага, Т-хелпера и В-лимфоцита) должна контролиро- ваться. Как и в любой биосистеме, в ходе иммунного ответа существует обратная связь через содержание в организме конечного продукта. В об- суждаемом случае - это антитела. Их избыток сигнализирует о том, что антиген нейтрализован и пора выключать иммунный ответ. В этот момент в работу включаются Т-супрессоры, поскольку они имеют антителосвязываю- щие рецепторы. Активируясь, они вырабатывают супрессорные факторы, ко- торые подавляют активность Т-хелперов и В-лимфоцитов. В результате им- мунный 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 интерле- икинов, интерферонов, лейкотриенов, антиидиотипов, гормонов, контра- супрессоров, иммуногенетических и других факторов значение которых ин- тенсивно изучается. Приведенная выше схема верна не только для гуморального ответа, т.е. синтеза антител, но и для клеточного, с той разницей, что вместо В-лимфоцитов выступают предшественники Т-киллеров и Т-эффекторов с последующей их дифференцировкой соответственно в Т-киллеры и Т-эффек- торы. Итак, конечным этапом иммунного ответа является образование ан- тител, Т-киллеров, Т-эффекторов, Т- и В-лимфоцитов иммунологической памяти. Указанные продукты иммунной системы предназначены для разруше- ния 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 чу- жеродные клетки в комплексе с комплементом. Клетки киллеры используют особую тактику при убийстве чужеродных антигенсодержащих клеток или собственных клеток, ставших чужими. При- соединяясь к такой клетке-мишени через свои рецепторы, киллеры активи- руются и синтезируют перфорины - разрушающие клеточные мембраны. При- чем один киллер может поочередно убить несколько клеток, что в научной литературе получило название "поцелуй смерти". Неправда ли, работа системы иммунитета выглядит красиво? Слажен- ность 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, про- дуктов мутантных клеток, инфекционных агентов и других чужеродных био- молекул.
![]() Дом. |
![]() Главная |
![]() Отзывы |