Иммунология - наука, изучающая генетические, молекулярные и клеточные механизмы реагирования организма на клеточные чужеродные субстанции, именуемые антигенами
Задачи иммунологии: - Решение проблем вакцинации, изыскание новых принципов вакцинации и создание вакцин; - Диагностика врожденной недостаточности иммунной системы (первичные иммунодефициты); - Своевременное выявление приобретенных иммунологических дефектов (вторичные иммунодефициты); - Изучение иммунопатологических проявлений соматической патологии; - Решение проблем диагностики и лечения аллергии; - Изучение аутоиммунной патологии;
Задачи иммунологии: - Подбор пары донор — реципиент при пересадке органов и тканей; - Решение проблем транспланталогии; - Диагностика дефектов иммунной системы при опухолях и их лечение; - Изучение влияния экологических и экстремальных факторов на организм человека; - Выявление конкретного иммунологического дефекта и подбор способа иммунокоррекции; - Изучение проблем иммунопатологии репродуктивной функции; - Совершенствование методов иммунодиагностики.
Иммунитет — способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетической чужеродности. «Живые тела и вещества» - бактерии, вирусы, простейшие, белки, клетки тканей, в том числе измененные клетки собственного организма (поврежденные, состарившиеся, измененные).
Функция иммунитета - иммунологический надзор за внутренним постоянством многоклеточной популяции организма. Распознавание и уничтожение генетически чужеродных клеток является следствием данной основной функции.
Виды иммунитета ИММУНИТЕТ Естественный/ врожденный/видовой Приобретенный Активный Пассивный
Естественный, или врожденный (видовой), иммунитет представляет собой невосприимчивость одного вида животных или человека к микроорганизмам, вызывающим заболевания у других видов. Естественный иммунитет контролируется генетически Примером естественной генетической резистентности является невосприимчивость человека к чуме собак, рогатого скота и других животных. Естественный иммунитет является наиболее прочной формой невосприимчивости.
Приобретенным иммунитетом называют такую невосприимчивость организма к инфекционным агентам, которая формируется в процессе его жизнедеятельности и характеризуется строгой специфичностью. Иммунитет, приобретенный: - в результате перенесенного инфекционного заболевания, называется постинфекционным ; - после введения в организм вакцины — поствакцинальным. Тот и другой иммунитет может сохраняться достаточно длительное время.
Приобретенный иммунитет Активный - формируется после перенесения того или иного инфекционного заболевания или искусственного введения в организм какого-либо антигена в составе вакцинных препаратов. В результате в организме происходит: выработка специфических антител, активируются клеточные реакции, усиливается фагоцитоз Пассивный - формируется в результате введения в организм готовых антител, взятых из другого иммунного организма (иммунной сыворотки)
Плацентарный иммунитет — передача антител плоду через плаценту или ребенку с материнским молоком. Антимикробный (инфекционный) приобретенный иммунитет направлен против различных микроорганизмов; антитоксический — против бактериальных токсинов (например, при столбняке, ботулизме, дифтерии). Данный иммунитет сохраняется в организме в течение того времени, пока в нем находится возбудитель инфекционного заболевания (например, при туберкулезе). Постинфекционный иммунитет остается после перенесенного инфекционного заболевания, когда организм уже освободился от возбудителя. Местный иммунитет — явление невосприимчивости ткани, которая может являться входными воротами инфекции: кожи (при сибирской язве), слизистой желудочно-кишечного тракта (при холере). Обеспечивается местный иммунитет естественными неспецифическими факторами защиты организма.
Иммунная система — орган иммунитета, функциональная система организма, состоящая из лимфоидных клеток и органов, ответственных за специфические иммунные защитные механизмы. Органы иммунной системы Периферические (вторичные) Центральные (первичные)
Центральные органы иммунитета являются местами дифференцировки лимфоцитов: - вилочковая железа; - сумка Фабрициуса (только у птиц). У человека и млекопитающих роль сумки Фабрициуса выполняет костный мозг.
Вилочковая железа заполнена малыми лимфоцитами, где происходит их активное размножение. Кортикальные лимфоциты отличаются своей незрелостью и дифференцируются в зрелые. При этом они мигрируют в мозговой слой, а оттуда в кровь. Скопления лимфоцитов, находящихся в процессе деления, называют пакетами Кларка. Формирование вилочковой железы полностью заканчивается к 5 годам. Абсолютная масса ее увеличивается до периода полового созревания, затем постепенно снижается, достигая к 60 годам 10%.
Костный мозг поставляет полипотентную стволовую клетку, необходимую для всех ростков кроветворения и лимфопоэза. Эти клетки выходят из костного мозга в кровоток, циркулируют в организме, поступают в вилочковую железу и другие лимфатические органы. Там осуществляется их дифференцировка. В костном мозгу из кроветворных стволовых клеток берет свое начало система В-лимфоцитов.
Периферические органы иммунной системы: - селезенка, - лимфатические узлы, - миндалины, - лимфоидная ткань. Периферические органы иммунной системы заселяются Т- и В-лимфоцитами из центральных органов, причем каждая популяция мигрирует в свою зону — тимусзависимую или тимуснезависимую.
Селезенка: - осуществляет контроль за клеточным составом крови; - удаляет из кровотока утратившие функциональную активность эритроциты и лейкоциты; - образует новые лимфоциты. Лимфоидная ткань селезенки представляет собой белую пульпу, а красная пульпа заполнена эритроцитами, макрофагами и пронизана венозными синусоидами.
В лимфатическом узле кортикальная (тимуснезависимая) зона заполнена В-лимфоцитами. Скопления Т-клеток находятся в паракортикальной области (тимуснезависимой). Лимфоциты поступают в лимфатический узел по афферентным лимфатическим сосудам. Перемещение лимфоцитов между тканями, кровяным руслом и лимфатическими узлами позволяет антигенчувствительным клеткам обнаружить антиген, сосредоточиться в местах иммунных реакций.
Лимфоидная ткань, диффузно распределена в слизистых покровах организма - самый первый барьер на пути инфекции. Дыхательные, пищеварительные и мочеполовые пути защищены от инфекции скоплениями лимфоидной ткани (скопления лимфоцитов, плазматических клеток и фагоцитов) или более организованную ткань с хорошо оформленными структурами (язычные, небные и глоточные миндалины; пейеровы бляшки тонкого кишечника и аппендикс).
Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками, имеет также особую защитную секреторную систему. Взаимодействие между вторичными лимфоидными органами и остальными тканями организма осуществляется с помощью рециркулирующих лимфоцитов, которые переходят из крови в лимфатические узлы, селезенку и другие ткани, а затем обратно в кровь по основным лимфатическим путям.
Клетки иммунной системы 2 типа иммунных механизма Клеточные реакции обеспечивают защиту организма от внутриклеточных и грибковых инфекций, внутриклеточных паразитов и опухолевых клеток. Участвуют тимусзависимые лимфоциты (Т-клетки, созревающие в тимусе). Гуморальные реакции направлены против внеклеточных возбудителей инфекций. Участвуют тимуснезависимые (В-клетки, постоянно образующиеся в костном мозге и продуцирующие антитела).
Клетки иммунной системы Т-лимфоциты Периферические Т-клетки подразделяются на различные субпопуляции : - Т-хелперы (индукторы) - Т-супрессоры - Цитотоксические Т-клетки или Т-киллеры - Т-эффекторы
Т-лимфоциты Т-хелперы (индукторы) - клетки, генетически запрограммированные «помогать» размножению и дифференцировке клеток другого типа. Т-хелперы : - необходимы для осуществления реакции на антиген цитотоксическими Т-клетками и Т-супрессорами ; - необходимы для стимуляции В-лимфоцитов к синтезу антител; - участвуют в освобождении особых факторов — лимфокинов ( интерлейкинов ); - способствуют активации других субпопуляций Т- или В-лимфоцитов.
Т-лимфоциты Т-супрессоры Клетки, генетически запрограммированные для супрессорной (подавляющей) активности по отношению к Т-хелперам, В-лимфоцитам, т.е. реакциям клеточного и гуморального иммунитета. Цитотоксические Т-клетки или Т-киллеры Цитотоксические Т-клетки защищают от вирусных заболеваний, убивая клетки-мишени, зараженные вирусом, или чужеродные клетки. Цитотоксические Т-клетки принимают активное участие в реализации механизмов противовирусного, противоопухолевого, трансплантационного иммунитета и развития аллергических реакций.
Т-лимфоциты Т-эффекторы - обеспечивают клеточный иммунный ответ, непосредственно участвуя в формировании аллергических реакций по типу гиперчувствительности замедленного типа - продуцируют лимфокины.
Т-лимфоциты, принимавшие участие в иммунном ответе на определенный антиген и обладающие в результате этого фенотипом памяти, мигрируют в нелимфоидные ткани и органы (в кожу, пищеварительный тракт, на поверхность бронхов и т.д.) Покоящиеся лимфоциты мигрируют в лимфатические узлы. Миграция Т-лимфоцитов в лимфоидную ткань в норме называется хомингом ( в основе - специфическое взаимодействие адгезивных молекул на Т-клетках и эндотелии сосудов различных тканей). Различные субпопуляции Т-лимфоцитов имеют индивидуальные рецепторы данного взаимодействия, отличающиеся также и для тканей различной специфичности. Иммунная система регулирует региональное движение лимфоцитов путем активизации их рецепторов. В норме их число невелико, но при развитии патологического процесса их количество значительно возрастает, а специфичность уменьшается.
Клетки иммунной системы В-лимфоциты (от терминов - сумка Фабрициуса ( bursa of Fabricius ) у птиц и костный мозг ( bone marrow ) у человека и млекопитающих. Образование В-клеток начинается в эмбриональной печени, а затем перемещается в костный мозг.
2 фазы дифференцировки В-лимфоцитов: 1) Антигеннезависимая Образуется большое количество В-клеток, не имеющих поверхностных рецепторов для антигена. 2) Антигензависимая Наступает при участии антигена и Т-хелперов, в результате образуются полноценные зрелые В-лимфоциты. Они несут на своей поверхности уникальные антигенсвязывающие молекулы иммуноглобулинов, играющие роль первичных рецепторов для антигена.
Клетки иммунной системы Плазматические клетки Активация и дифференцировка В-лимфоцитов в плазматические клетки индуцируется контактом с антигеном и Т-хелпером. У зрелых плазматических клеток исчезают иммуноглобулиновые рецепторы, они начинают синтезировать молекулы антител. Хорошо развитый секреторный аппарат позволяет данным клеткам синтезировать несколько тысяч молекул антител в минуту. Плазматические клетки редко делятся и живут 2—3 дня.
Клетки иммунной системы В-клетки памяти Под воздействием антигена и Т-лимфоцитов остальная часть В-лимфоцитов вновь превращается в малые лимфоциты. Живут относительно долго и при повторном поступлении данного антигена в организм активизируются гораздо быстрее. Обеспечивают быстрый синтез большого количества антител.
Рецепторы и маркеры лимфоцитов Рецепторы лимфоцитов имеют иммуноглобулиновую природу. На поверхности В-лимфоцита находится от 50000 до 150000 рецепторов. Наименее зрелые В-лимфоциты экспрессируют на поверхности IgМ. По мере созревания на их поверхности появляются антитела изотипов IgD. Одними из наиболее важных поверхностных компонентов В-лимфоцита являются рецепторы к Т-лимфоцитам и фракциям системы комплемента. На поверхности В-клеток находятся рецепторы гормонов, ферментов, вирусов, антигенов, детерминанты тканевой совместимости, рецепторы к факторам роста и дифференцировки.
Рецепторы и маркеры лимфоцитов На поверхности Т-лимфоцита — в 100—1000 раз меньше рецепторов. Т-лимфоциты человека имеют на своей поверхности рецепторы для Fc -фрагментов иммуноглобулинов, причем: - Т-хелперы — к IgM, - Т-супрессоры — к IgG, - Т-киллеры — к IgD. Имеются рецепторы к митогенам, вирусам, медиаторам (гистамину), специфические рецепторы к различным субпопуляциям собственного класса клеток.
Рецепторы и маркеры лимфоцитов Маркеры (claster differentiation или CD) - дифференцировочные антигены Т- или В- лимфоцитов. Метод получения клеточных клонов (гибридом), продуцирующих антитела одной специфичности, принадлежит Мильштейну и Келлеру.
Рецепторы и маркеры лимфоцитов Гибридомы получают слиянием нормальных лимфоцитов, продуцирующих антитела, с опухолевой линией, затем культивируют и получают одиночные клоны. Все молекулы иммуноглобулинов, продуцируемые одной гибридомой, являются идентичными. В иммунопероксидазной реакции с помощью моноклональных антител можно определить количество клеток отдельной субпопуляции Т- или В-лимфоцитов, которой соответствует данный маркер (антиген).
Основные маркеры: CD2 + — это антиген, присутствующий на поверхности всех циркулирующих Т-клеток; CD3 + — принимает участие в распознавании антигена, ассоциированного с детерминантами главного комплекса гистосовместимости. Может быть использован для идентификации зрелых Т-клеток; CD4 + — экспрессируют Т-хелперы(индукторы), составляющие 45% лимфоцитов периферической крови. Слабая экспрессия молекулы 4 может наблюдаться на макрофагах и моноцитах; CD5 + — выявляется на поверхности всех зрелых форм Т-клеток; CD8 + — антиген, который экспрессируется на цитотоксических и супресорных Т-лимфоцитах, составляющих 20 — 35% лимфоцитов периферической крови; СД16 + — выявляется на поверхности естественных киллеров (НК); CD21 + — антиген пролиферативных форм; CD22 + — экспрессируется всеми В-клетками; CD45 + RO — выявляется на Т-клетках, В-лимфоцитах, моноцитах и макрофагах, которые характеризуются как клетки памяти.
Методы определения Т- и В-лимфоцитов: 1) Реакция розеткообразования - способность активных Т-лимфоцитов адсорбировать на своей поверхности эритроциты барана, а активных В-лимфоцитов — эритроциты мыши. Активными считаются те лимфоциты, на поверхности которых адсорбируется более трех эритроцитов. Определяется процент активных лимфоцитов (Т- или В-звена) по отношению к общему числу лимфоцитов в поле зрения.
Методы определения Т- и В-лимфоцитов: 2) Непрямая иммунопероксидазная реакция с использованием моноклональных антител. Каждая линия моноклональных антител способна вступать во взаимодействие только с конкретной субпопуляцией Т-лимфоцитов. Антитела в ходе реакции метятся флюорохромной меткой, позволяющей достаточно легко определять те лимфоциты, с рецепторами которых они вступают во взаимодействие. В ходе данной реакции также определяется процент активных лимфоцитов (которые вступают во взаимодействие с отдельным моноклональным антителом) по отношению к общему количеству лимфоцитов в поле зрения.
Антитела или иммуноглобулины – белки плазмы крови, которые по своему химическому составу относятся к ликопротеидам. Они образуют один из основных классов белков крови (20 % массы). В организме здорового индивидума содержится не менее 108 различных иммуноглобулинов. Любая молекула антитела имеет Y-образную форму и состоит из 2 тяжелых (H) и 2 легких (L) цепей, связанных между собой дисульфидными мостиками.
Антитела или иммуноглобулины Каждая молекула антитела имеет два одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab ( fragment antiqen binding ) и один Fc-фрагмент ( fraqment crystallizable ), с помощью которого антитела комплементарно связываются с Fc-рецептором клеточной мембраны. Fab HH — тяжелая цепь, LL — легкая цепь, Fab — антигенсвязывающий фрагмент (активный центр), Fc — к рецептору клеточной мембраны Fc.
Антитела Концевые участки — Fab-фрагменты — легких и тяжелых цепей формируют антигенсвязывающий активный центр. Остальные участки молекулы иммуноглобулина ( Fc-фрагменты ) относительно неизменны ( константны ) Функции: фиксация и активация системы комплемента по классическому пути после образования комплекса антиген-антитело ; - прикрепление IgG к Fc-рецепторам клеточных мембран; - прохождение IgG через плаценту. Fc-фрагменты определяют видовую, групповую, антигенную специфичность каждого иммуноглобулина. В зависимости от строения константных областей тяжелых цепей иммуноглобулинов они подразделяются на 5 классов: IgA, IgM, IgG, IgE, IgD
