ИММУНОЛОГИЯ - Ройт А. - Мир 2000

Глава 1. Общие сведения об иммунной системе

■ Иммунная система эволюционно формировалась для защиты макроорганизма от патогенных микробов. Одни из них, такие как вирусы, проникают внутрь клеток хозяина, другие, например многие бактерии, размножаются внеклеточно в тканях или полостях тела.

■ В поддержании иммунитета принимают участие лимфоциты и фагоциты. Лимфоциты распознают антигены патогенных микроорганизмов. Фагоциты поглощают и разрушают самих возбудителей.

■ Иммунный ответ состоит из двух фаз. В ранней фазе происходит распознавание антигена специфически реагирующими лимфоцитами и их активация; в поздней (эффекторной) фазе эти лимфоциты осуществляют свою координирующую функцию в устранении источника чужеродных антигенов из организма.

■ Специфичность и память - это две основные характеристики приобретенного иммунитета. На повторную встречу с тем же самым антигеном иммунная система отвечает более эффективно.

■ Лимфоциты специализированы по функциям. В-клетки образуют антитела. Цитотоксические Т-лимфоциты уничтожают клетки, инфицированные вирусами. Хелперные Т-лимфоциты координируют иммунный ответ путем контактных межклеточных взаимодействий и выделения в межклеточную среду цитокинов, которые, например, помогают В-клеткам в образовании антител.

■ Антигены - это молекулы, распознаваемые рецепторами лимфоцитов. В-лимфоциты обычно распознают нерасщепленные молекулы антигена, тогда как Т-лимфоциты чаще всего способны распознавать антигенные молекулы только в виде фрагментов на поверхности других клеток.

■ Узнавание молекул антигена специфичными к нему лимфоцитами влечет за собой селективное размножение лимфоцитарных клонов; клональная экспансия сопровождается дифференциацией лимфоцитов на клетки-эффекторы и клетки иммунологической памяти.

■ При функционировании иммунной системы могут возникать нарушения, приводящие к иммунодефицитному состоянию или к гиперчувствительности, а также к аутоиммунным заболеваниям.

В окружающей нас среде присутствуют в огромном разнообразии патогенные микробы — вирусы, бактерии, грибы, простейшие — и многоклеточные паразиты. Они способны вызывать заболевания и, если размножаются при этом в тканях организма бесконтрольно, в конце концов приводят его к гибели. Однако в норме, благодаря иммунной системе, которая защищает нас от патогенных микробов, большинство инфекций протекает кратковременно и практически без нарушающих здоровье последствий.

Поскольку микроорганизмы существуют во множестве форм, организм располагает широким набором факторов противоинфекционной резистентности и форм иммунного ответа. Прежде всего, эффективной преградой для большинства возбудителей инфекций служат наружные покровы тела — через неповрежденную кожу может проникнуть лишь очень небольшое число видов возбудителей (рис. 1.1). Однако многие патогенные микробы способны проникать сквозь эпителий пищеварительной и мочеполовой систем, инфицировать носоглотку и легкие. Некоторые возбудители, например малярийный плазмодий и вирус гепатита В. вызывают инфекцию, только оказавшись непосредственно в крови.

Рис. 1.1. Большинство возбудителей болезней не проникает во внутреннюю среду организма человека благодаря разнообразным физическим и биохимическим барьерам. Рост многих потенциально патогенных микроорганизмов эффективно подавляется (за счет конкуренции) микробами-комменсалами, к которым организм обладает устойчивостью.

Какая из форм иммунного ответа будет эффективной, зависит в значительной мере от локализации инфекции и типа возбудителя. Наиболее существенно при этом, проникают микробы внутрь клеток организма-хозяина или нет. Для того чтобы ликвидировать внутриклеточную инфекцию такую вызывают все вирусы, некоторые бактерии и ряд паразитических простейших иммунная система должна распознать и разрушить инфицированные клетки. В случае внеклеточного размножения инфицирующего агента в тканях, жидкостях или полостях организма — это характерно для многих бактерий и более крупных возбудителей - иммунный ответ совершенно иной. При развитии инфекции, однако, даже внутриклеточные возбудители, чтобы достичь соответствующих клеток-мишеней, передвигаются с током крови и тканевой жидкости, и в это время они уязвимы для тех факторов иммунной системы, которые в основном рассчитаны на внеклеточных возбудителей (рис. 1.2).

Рис. 1.2

Задача иммунной системы - распознавание возбудителей и ответ на инфекцию при любой ее локализации. Так, вирусам для размножения необходимо проникнуть е клетку. Внутриклеточную стадию развития имеют также простейшие, такие как малярийные паразиты (Plasmodium spp.) или трипаносомы (Trypanosoma сruzi, возбудитель болезни Магаса), и бактерии, например Salmonella typhi. Некоторые паразитические простейшие (в том числе трипаносомы - возбудители африканской сонной болезни) паразитируют в крови, тогда как многие крупные многоклеточные паразиты - в тканях или полостях определенных органов (например, ленточные черви). Многие бактерии заселяют эпителиальные покровы и способны проникать во внутреннюю среду организма, чтобы размножаться в тканях.

В этой главе приведены лишь самые основные сведения об иммунной системе и иммунологическом ответе. Подробнее эти вопросы рассмотрены в гл. 2—20. Различного рода нарушениям в деятельности иммунной системы, приводящим к иммунопатологическим реакциям, посвящена вторая половина книги. Важно, однако, отметить, что главная функция иммунной системы — это ликвидация инфекционных агентов и уменьшение причиняемого ими вреда.

ПРИОБРЕТЕННЫЙ И ВРОЖДЕННЫЙ ИММУНИТЕТ

Как правило, иммунный ответ заключается, во-первых, в распознавании возбудителя или иного чужеродного материала и, во-вторых, в развертывании цепи реакций, направленных на их устранение. В широком смысле все разнообразные формы иммунного ответа можно разделить на два типа — врожденные и приобретенные реакции. Основное различие между этими двумя типами иммуннореактивности состоит в том, что приобретенный иммунитет высокоспецифичен в отношении каждого конкретного возбудителя. Кроме того, повторная встреча с тем или иным патогенным микроорганизмом не приводит к изменениям врожденного иммунитета, но повышает уровень приобретенного: иммунная система как бы «запоминает» возбудителя, чтобы впоследствии предотвращать вызываемую им инфекцию. Например, у перенесших корь и дифтерию часто возникает пожизненный приобретенный иммунитет к этим заболеваниям. Две главные характеристики приобретенного иммунитета — специфичность и иммунологическая память.

Иммунный ответ осуществляют прежде всего лейкоциты, которые представлены несколькими разновидностями.

Фагоциты и врожденный иммунитет. Одну из важных групп лейкоцитов составляют фагоцитирующие клетки: моноциты, макрофаги и полиморфноядерные нейтрофилы. Они способны связывать микроорганизмы на своей поверхности, а затем поглошать и уничтожать их. Эта функция основана на простых, неспецифических механизмах распознавания, позволяющих связывать самые разнообразные микробные продукты, и относится к проявлениям врожденного иммунитета. Фагоциты образуют первую линию зашиты против инфекции.

Лимфоциты и приобретенный иммунитет. Другая важнейшая группа лейкоцитов — это лимфоциты. Им принадлежит ведущая роль во всех реакциях приобретенного иммунитета, поскольку они специфически распознают конкретный возбудитель, где бы он ни находился, внутри или вне клеток, в тканевой жидкости или в крови. Существуют различные типы лимфоцитов, но основных популяций две: Т-лимфоциты (или Т-клстки) и В-лимфоииты (или В-клетки). Последние противодействуют внеклеточным возбудителям и влиянию их продуктов, образуя антитела, молекулы которых способны специфически распознавать и связывать определенные молекулы-мишени — антигены. Антигенами могут служить молекулы на поверхности клеток микроорганизмов либо образуемые ими токсины. Т-лимфоциты, точнее разные их популяции вместе, обладают широким набором активностей. Одни Т-клетки участвуют в регуляции дифференцировки В-лимфоцитов и образования антител. Другие взаимодействуют с фагоцитами, помогая им в разрушении поглощенных микробных клеток. Третья группа Т-лимфоцитов распознает и разрушает клетки, инфицированные вирусами.

Взаимодействие между лимфоцитами и фагоцитами. Масштабы таких взаимодействий весьма значительны. Например, определенные типы фагоцитирующих клеток способны после захвата антигенов представлять их Т-лимфоцитам в форме, подходящей для распознавания. Этот процесс назван представлением (презентацией) антигена. Распознав антиген, Т-лимфоциты в свою очередь выделяют растворимые факторы (цитокины), которые активируют фагоциты и вызывают разрушение ими поглощенных микробов. При взаимодействии другого характера фагоциты используют образуемые В-лимфоцитами антитела для собственного более эффективного распознавания возбудителей (рис. 1.3). В результате иммунный ответ на инфекцию чаще всего складывается из различных взаимосвязанных эффектов как врожденного, так и приобретенного иммунитета. На ранних стадиях инфекции доминируют механизмы врожденного иммунитета, но позднее лимфоциты начинают осуществлять специфический ответ, свойственный приобретенному иммунитету. При этом они «запоминают» возбудителя и если впоследствии организм вновь подвергается заражению этим микробом, они «вспоминают» его и осуществляют более эффективный и быстрый иммунный ответ.

Рис. 1.3. В-лимфоциты выделяют антитела, взаимодействующие с патогенными микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности. Этим В-лимфоциты помогают в распознавании чужеродных антигенов фагоцитам, способным связывать антитела своими Fey-рецепторами. Выделяемые Т-лимфоцитами цитокины активируют фагоцитарные клетки для разрушения поглощенного ими материала. В свою очередь мононуклеарные фагоциты могут представлять фрагментированный антиген Т-клеткам, вызывая тем самым их активацию.