Иммунная система: врождённый и приобретённый иммунитет (антиген, антитела, фагоцитоз)

Иммунитет — способность организма распознавать и уничтожать чужеродные тела и вещества (антигены): бактерии, вирусы, токсины, чужие клетки, собственные повреждённые и опухолевые клетки. Органы иммунной системы: центральные — красный костный мозг (все клетки крови, созревание B-лимфоцитов) и тимус (созревание T-лимфоцитов); периферические — лимфатические узлы, селезёнка, миндалины, лимфоидная ткань кишечника.

Антиген — вещество, которое иммунная система распознаёт как чужое и на которое отвечает: чаще белки и полисахариды оболочек микробов, токсины, белки чужих клеток. Лимфоцит узнаёт не всю молекулу, а её небольшой участок — антигенную детерминанту. Антитела (иммуноглобулины) — белки плазмы, избирательно, как ключ к замку, связывающие свой антиген. Защита от болезней идёт в три линии: барьеры (кожа, слизистые и их секреты, нормальная микрофлора) → врождённые факторы внутренней среды (фагоциты, естественные киллеры, белки комплемента, интерфероны, воспаление) → специфический ответ лимфоцитов.

Воспаление — защитная реакция врождённого иммунитета на повреждение или инфекцию: расширение сосудов (покраснение, жар), выход плазмы и лейкоцитов в ткань (отёк, боль), фагоцитоз, образование гноя (погибшие лейкоциты и микробы); повышение температуры тела усиливает иммунный ответ. Чрезмерная или хроническая активация врождённого иммунитета лежит в основе системных заболеваний (аутоиммунные болезни, сепсис, «цитокиновый шторм» при тяжёлых вирусных инфекциях).

Теория клонально-селективного иммунитета (идея боковых цепей П. Эрлиха, теория Ф. М. Бернета, механизм разнообразия — С. Тонегава): в организме заранее существует множество клонов лимфоцитов, каждый с рецептором к своему антигену; антиген «отбирает» подходящий клон, который размножается (клональная экспансия) и даёт эффекторные клетки и клетки памяти. Разнообразие рецепторов возникает перестройкой генов антител в каждом лимфоците (Тонегава). Клоны против собственных антигенов уничтожаются при созревании (иммунологическая толерантность).

Теория объясняет главные свойства иммунитета: специфичность (на антиген отвечает только свой клон), иммунную память (после ответа клон остаётся увеличенным), толерантность к «своему» и аутоиммунные болезни как сбой отбора лимфоцитов при созревании.

Мечников и Эрлих долго спорили, какой механизм главный, а в 1908 г. вместе получили Нобелевскую премию: оба механизма — части одного ответа. Связывают их T-хелперы, которые включают и B-лимфоциты, и T-киллеры, а антитела, облепив микроб, помечают его для фагоцитов.

Как развивается специфический ответ. 1) Макрофаг или дендритная клетка поглощает микроб и выставляет его фрагменты на своей поверхности вместе с собственными белками главного комплекса гистосовместимости. 2) T-хелпер с подходящим рецептором узнаёт антиген, делится и выделяет сигнальные вещества (цитокины). 3) T-хелпер активирует B-лимфоцит, связавший тот же антиген: B-лимфоцит многократно делится, часть потомков превращается в плазматические клетки, выделяющие антитела, часть — в клетки памяти. 4) Одновременно размножаются T-киллеры: они узнают заражённые клетки по чужим белкам на их поверхности и уничтожают их, запуская в них апоптоз. 5) Когда антиген уничтожен, ответ затухает, а клетки памяти остаются на годы.

Антитела — белки-иммуноглобулины Y-образной формы из четырёх полипептидных цепей (двух тяжёлых и двух лёгких). Концы «рожек» (вариабельные участки) у каждого антитела свои и образуют два активных центра, связывающих антиген. Антитела нейтрализуют токсины и вирусы, склеивают микробы (агглютинация), помечают их для фагоцитов и включают белки комплемента, разрушающие бактерии. Классы: IgM появляются первыми при первой встрече с антигеном; IgG — основные антитела крови и вторичного ответа, единственные проходят через плаценту; IgA защищают слизистые и есть в молоке; IgE участвуют в аллергии и защите от паразитических червей.

Воспаление — защитная реакция на повреждение: расширяются сосуды (покраснение и жар), повышается проницаемость (отёк), к очагу мигрируют фагоциты, боль ограничивает нагрузку на повреждённый участок. При обширном воспалении повышается температура тела, что ускоряет иммунный ответ и тормозит размножение возбудителя.

Воспалительный ответ подробнее. Воспаление — древняя реакция: И. И. Мечников наблюдал, как в прозрачной личинке морской звезды подвижные клетки окружают введённый шип розы, и показал, что у беспозвоночных воспаление сводится к скоплению фагоцитов, а у позвоночных к нему добавляются реакции сосудов.

Роль врождённого иммунитета в развитии системных заболеваний. Клетки врождённого иммунитета узнают не конкретный антиген, а молекулы, общие для многих микробов (компоненты стенки бактерий, вирусную РНК), и в ответ выделяют цитокины.

Воспалительный ответ подробнее. Стадии: повреждение ткани → выход плазмы и лейкоцитов из расширенных сосудов (первыми приходят нейтрофилы, затем моноциты, превращающиеся в макрофаги) → восстановление ткани делением клеток, а при большом дефекте — рубец. Цитокины, попав в кровь, действуют на центр терморегуляции гипоталамуса — повышается температура; костный мозг выпускает больше лейкоцитов, ускоряется оседание эритроцитов (СОЭ).

Роль врождённого иммунитета в развитии системных заболеваний. При аутоиммунных болезнях (ревматоидный артрит, системная красная волчанка) врождённый иммунитет усиливает воспаление и помогает включить лимфоциты против своих тканей; наследственные дефекты его генов вызывают аутовоспалительные болезни — приступы лихорадки и воспаления без инфекции.

Органы иммунной системы. Центральные — красный костный мозг (образование клеток крови, созревание B-лимфоцитов) и тимус (созревание T-лимфоцитов). Периферические — лимфатические узлы, селезёнка, миндалины, лимфоидная ткань кишечника: там происходит встреча лимфоцитов с антигенами.