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