На страже организма
В Древнем Риме иммунитетом называли статус гражданина, освобожденного от уплаты налогов и обладающего личной неприкосновенностью. С 70-х гг. XIX в. это слово стали использовать для обозначения невосприимчивости к инфекциям. Какие же способы и средства использует иммунная система, этот защитный механизм человеческого организма, в борьбе с внешними и внутренними врагами?
Оборонительные позиции иммунитета
Иммунная система человека — это служба безопасности нашего организма, выявляющая «интервентов» и «предателей». К «незваным гостям» относятся чужеродные антигены — микроорганизмы, токсические вещества и молекулы. «Изменники родины» — это белки и клетки собственного организма, у которых рецепторная сис-тема отличается от сформированной в данный момент. Иммунная система человека включает неспецифический, то есть врожденный, переданный генетическим путем, и специфический иммунитет, который сформировался в течение жизни. Процесс формирования иммунитета осуществляется клеточными компонентами и гуморальными факторами. При этом на неспецифический иммунитет приходится 60–65% всего иммунного статуса организма и, соответственно, на специфический — 35–40%. Все органы и клетки иммунной системы обеспечивают четыре уровня защиты. Первый — это «кузница кадров» иммунитета, представленная тимусом, костным мозгом, небными миндалинами, лимфоидной тканью различных органов (толстой кишки и аппендикса, легких и пр.). Второй уровень — это своего рода «военная база» организма, включающая селезенку, лимфатические узлы и фолликулы. Третий уровень поддерживает специфический иммунитет — «иммунный патруль» организма, состоящий из клеточных и гуморальных элементов. Четвертый — «иммунные вахтеры», подозрительно относящиеся ко всему без разбора и обеспечивающие неспецифический иммунитет. Факторы неспецифической защиты условно разделяют на пять групп: кожа и слизистые оболочки; фагоциты; лимфоциты, трансформированные в клеточные киллеры; гуморальные факторы — лизоцим, пропердин, трансферрины, интерфероны и белки системы комплемента; повышение температуры, ускоряющее защитные биохимические реакции, и другие неспецифические механизмы.
«Элитные» подразделения
В костном мозге находятся стволовые клетки, из которых образуются эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Пятую часть костного мозга составляют плазматические клетки, играющие ведущую роль в иммунном ответе организма. Это лимфоциты — особая разновидность лейкоцитов. Скорость обновления лимфоцитов может достигать миллиона клеток в секунду. Каждый пятый лимфоцит погибает на вторые-третьи сутки после появления на свет, зато оставшиеся живут долго. Ряды этого «элитного» подразделения насчитывают 2 трлн «солдат», но только 2–5% общего количества лимфоцитов циркулирует в крови, что составляет 20–35% общего количества белых клеток крови. Остальные лимфоциты проходят «курс молодого бойца» в других органах иммунной системы, например, в тимусе, который является ключевым звеном клеточного иммунитета, поскольку именно здесь осуществляются рост и дифференцировка тимусзависимых лимфоцитов. Их специализация идет по нескольким направлениям: Т-индукторы вызывают иммунные реакции; Т-амплифайеры усиливают их; Т-хелперы демонстрируют B-лимфоцитам, моноцитам и клеткам-киллерам фрагменты чужеродного антигена или посылают им гуморальные сигналы в виде цитокинов; Т-супрессоры, или угнетатели, блокируют размножение вирусов и подавляют повышенную реакцию В-лимфоцитов; Т-киллеры уничтожают чужеродные клетки; Т-дифференцирующие лимфоциты стимулируют стволовые клетки производить новое поколение своих собратьев. Эти клетки разносятся по всему организму и могут накапливаться в лимфоидной ткани и в лимфоидных узлах. Специфический иммунитет вырабатывается в течение всей жизни. Особенно интенсивно этот процесс проходит в детские годы, потому до 12 лет «масса тимуса» относительно большая по сравнению с таковой у представителей более старшего возраста. Неспецифический иммунитет формиру-ется начиная с периода внутриутробного развития и обуславли-вает однотипные простые реакции на любые чужеродные антигены. Постоянный синтез клеточных и неклеточных компонентов неспецифического гуморального иммунитета осуществляется в селезенке. Здесь путем добавления углеводного блока системы рецепции «свой-чужой» активируются фагоциты, поступившие из костного мозга. Основ-ная их функция — захват и перевариваривание проникающих извне микроорганизмов. К фагоцитам относятся нейтрофилы и моноциты, которые присутствуют в крови человека, а также макро-фаги, которые содержатся в тканях организма. Макрофаги занимают стратегическое положение, располагаясь между паренхимой органов и клетками, находящимися на поверхности кровеносных сосудов и полостей.
«Противные» антигены
Вещества, которые наш организм считает чужеродными или потенциально опасными, называют антигенами. Они представляют собой части бактериальных клеток, вирусов и других микроорганизмов. С химической точки зрения, большая часть этих соединений является белками, полисахаридами или липополисахаридами (то есть сочетаниями белков с другими веществами). Липиды и нуклеиновые кислоты тоже могут проявлять антигенные свойства, но только в сочетании с белками. Бывают антигены немикробного происхождения и антигены, представляющие собой белки трансплантатов тканей и органов, а также поверхностные белки клеток крови при гемо-трансфузии. Даже простые вещества, например металлы, могут становиться антигенами в сочетании с белками человеческого организма или их модифика-циями. В зависимости от происхождения антигены классифицируют на экзогенные, эндогенные и аутоантигены. Против антигена организм начинает вырабатывать собственные антитела (antigen = antibody-generating — «производитель антител») — этот процесс называется гуморальным иммунным ответом.
Каждому антигену — свое антитело
В гуморальном звене специфического иммунитета ведущая роль принадлежит антителам. Это особый класс гликопротеинов, относящихся к разряду иммуноглобулинов, которые обезвреживают возбудителей инфекционных заболеваний и их токсины, а также учавствуют в аллергических и некоторых других реакциях. Они присутствуют на поверхности В-клеток в виде связанных с мембраной рецепторов, а также в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул. Антитела выполняют две функции: распо-знают и связывают антиген, а затем усиливают уничтожение и/или удаление образовавшихся иммунных комплексов. Различают пять классов антител в соответствии со строением их радикалов (IgM, IgG, IgA, IgE, IgD), а в зависимости от антигенов, с которыми они взаимодействуют, выделяют семь категорий: антиинфекционные, антитоксические, сигнальные, аутологичные, аллореактивные, гетерологичные и антиидиотипические. Антиинфекционные, или антипаразитарные, антитела непосредственно вызывают гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции или паразита. Антитоксические не вызывают гибель самого возбудителя или паразита, но обезвреживают вырабатываемые им токсины. Сигнальные антитела свидетельствуют о знакомстве иммунной системы с данным возбудителем, но при этом не обезвреживают ни самого возбуди-теля, ни его токсины. Аутологичные (аутоагрессивные, аутоантитела) запускают механизм развития аутоиммунных заболеваний, вызывая повреждение здоровых тканей организма. Аллореактивные (гомологичные, аллоантитела) принимают участие в процессах отторжения при пересадке органов или переливании несовместимой крови. Гетерологичные (изоантитела) взаимодействуют с антигенами тканей или клеток организмов других биологических видов. Антиидиотипические обезвреживают избыток антител и в качестве зеркального аналога исходного антигена служат фактором иммунологической памяти организма.
Что такое иммунный ответ?
Представим себе воспалительный процесс и поэтапно проследим, как реагирует на него организм. Очаг воспаления образуется в результате повреждения клеток, когда в кровь попадают продукты метаболизма арахидоновой кислоты, так называемые эйкозаноиды — простагландины, простациклины, лейкотриены. Как только в крови повышается концентрация этих веществ, к очагу воспаления устремляются нейтрофилы (разновидность лейкоцитов), которые до этого момента мирно сидели на мембране эндотелиальной клетки и ждали своего звездного часа. Задача тех, кто попал на место проишествия в первых рядах, — установить оцепление. Поэтому первые нейтрофилы начинают массово сли-паться, и в результате адгезии образуется защитная стенка. Для чуть припозднившихся нейтрофилов тоже есть важное задание — они обеспечивают респираторный взрыв, то есть выделяют большое количество ферментов, которые обеззараживают место повреждения, образуя пероксиды и слабые кислоты (борнистая, хлористая). На следующем этапе за работу принимаются чистильщики-макрофаги, функция которых соответствует их имени (в переводе с древнегреческого — большие пожиратели). В этом процессе также участвуют дендритные клетки иммунной системы, которые «вершат правосудие» над антигенами, поглощая, разрезая и выставляя их на своей поверхности для того, чтобы их опознали Т-хелперы. У этих клеток для распознания существует огромная база данных, которую они, к тому же, постоянно пополняют. Подобрав подходящий ва-риант радикала полисахаридной цепочки антигена, хелперы передают информацию B-лимфоцитам, которые трансформируются в плазматические клетки, способные продуцировать антитела.
Несмотря на то, что иммунитету уделяется пристальное внимание в многочисленных исследованиях, до сих пор не существует единой теории, способной описать все разнообразие иммунных реакций человеческого организма.
Татьяна Кривомаз
“Фармацевт Практик” #02′ 2013