Основные функции иммунной системы - иммунология
Видео: ПептоЛайн №5 Иммунная система
Иммунная система в здоровом организме
Термин «иммунитет» имеет очень давнюю историю. В Древней Греции иммунными называли людей, освобожденных от уплаты подати *. Когда стало известно, что у однажды переболевших чумой, холерой и другими заразными болезнями возникает невосприимчивость к ним, таких людей тоже стали называть иммунными (как бы освобожденными от определенных инфекций). Этих людей часто брали на учет и при повторных эпидемиях мобилизовывали для ухода за больными и для уборки трупов умерших.
* И в настоящее время этот термин имеет широкое хождение. Скажем, «дипломатический иммунитет» означает право неприкосновенности сотрудника посольства, аккредитованного в той или иной стране.
Выдающийся ученый-врачсредневекового Востока Рази путем прививки коровьей оспы детям вырабатывал у них иммунитет против этой болезни. Этот метод использовал спустя почти десять веков англичанин Э. Дженнер, который, правда, не знал о работах Рази. Учение об иммунитете получило бурное развитие после того, как ученые узнали о фагоцитарной активности лейкоцитов и об образовании в организме антител различных классов против антигенов.
Установлено, что наряду с эндокринной, сердечно-сосудистой, пищеварительной и другими системами в организме животных и человека имеется и самостоятельная иммунная система.
Одним из краеугольных камней основания здания иммунной системы является иммунный лимфоцит — разновидность белых кровяных шариков (лейкоцитов). Лимфоциты находятся не только в крови, но и составляют основную массу клеток тканевой жидкости — лимфы. Они составляют основную массу лимфоидных органов — лимфатических узлов, селезенки, вилочковой железы (тимуса) и других лимфоидных органов желудочно-кишечного тракта (мидалин, лимфоидных образований тонкого кишечника).
Лимфоциты из лимфатических желез постоянно поступают в систему кровообращения. В основном в уничтожении бактерий и вирусов принимают участие нейтрофилы и моноциты. Но моноциты крови, будучи незрелыми, не имеют больших возможностей в борьбе с инфекцией. При попадании же внутрь клеток они увеличиваются в объеме в 5 раз, и тогда в них накапливаются в большом количестве лизосомы и митохондрии. Теперь моноциты превращаются в макрофаги. Именно они приобретают способность к бою с бактериями. Будучи в эволюционном отношении более древними клетками, чем лимфоциты, макрофаги постоянно устанавливают непосредственную связь с лимфатическими тканями. Когда макрофаги пожирают микробы и другие чужеродные вещества, антигены, выделяемые из них, переходят в лимфоциты, которые, в свою очередь, готовят из них активные антитела.
Макрофаги стоят на передней линии защиты. Большая часть атакующих организмов прежде всего подвергается фагоцитозу макрофагами и до определенной степени переваривается ими. Макрофаги выделяют особые вещества, известные под названием интерлейкины-1, способствующие росту и размножению лимфоцитов. Интерлейкины-2, выделяемые лимфоцитами-хелперами («убийцами»), вызывают рост и размножение В-клеток и усиливают антителообразование. Макрофаги лимфоидной ткани подвергают антигены фагоцитозу, а затем предоставляют их соседним лимфоцитам. Эозинофилы также могут прилипать ко многим молодым антигенам и уничтожать их.
Сразу же после антигенной стимуляции лимфоидные клетки начинают интенсивно делиться, и количество лимфоцитов резко возрастает. К ним относятся плазматические клетки, малые лимфоциты и макрофаги. Плазматическая клетка — главный, а возможно, и единственный производитель антител. Ее цитоплазма переполнена пузырьками с кристаллами гамма-глобулинов.
Главными иммунокомпетентными клетками иммунной системы считаются малые лимфоциты, которые составляют 90% общего числа лимфоцитов. Они весьма активны, буквально вездесущи.
Материальной основой иммунитета является специализированная иерархическая система центральных и периферических лимфоидных органов, циркулирующих в организме лимфоцитов и их продуктов, включая антитела.
Крупнейшим достижением изучения иммунной системы в последние десятилетия является выделение двух совместно функционирующих популяций клеток — тимус-зависимых лимфоцитов (Т-лимфоцитов) и не зависящих от тимуса В-лимфоцитов (бурсазависимых). Совместная работа Т- и В-лимфоцитов с макрофагами составляет основу иммунологических реакций организма.
Важный факт, свидетельствующий об автономии иммунной системы, связан с изучением главным образом клеточных факторов иммуногенеза. Более 100 лет назад на этот важный момент впервые обратил внимание Илья Ильич Мечников, оценивая иммунитет как внутриклеточное переваривание микробов, зависящее в основном от фагоцитарной активности лейкоцитов. Именно это явилось основанием для формирования современного представления о важнейших функциях лимфоцитов в иммунной системе организма и защите его от чужеродных веществ.
Изучение эмбриогенеза иммунной системы показывает, что в процессе эволюции и в период раннего развития организма лимфоцит возникает как клеточная форма преимущественно с функцией распознавания чужеродного материала. Постепенно накапливались данные о том, что некоторые явления иммунитета, в частности невосприимчивости против вирусных заболеваний, туберкулеза, проказы, трансплантационный иммунитет (суть которого состоит в отторжении организмом генетически неидентичной ему ткани) реализуются и без помощи антител. В таких случаях иммунологическую защиту осуществляют специфически активированные (сенсибилизированные) лимфоциты.
Вообще считается, что деление иммунной реакции на клеточную и гуморальную не всегда удачно, так как под клеточным иммунитетом подразумевается по существу лишь реакция, опосредованная тимусзависимыми лимфоцитами, что исключает фагоцитоз, являющийся эволюционно наиболее древней формой иммунитета и появляющийся у живых организмов, не имеющих еще систем Т- и В-лимфоцитов. Известно, что при многих патологических процессах, в особенности при злокачественном росте, наиболее выраженную защитную функцию выполняют клеточные элементы мезенхимы. Как клеточный, так и гуморальный иммунный ответы представляют собой комплексный процесс, разбивающийся в результате взаимодействия Т- и В-лимфоцитов, макрофагов, нейтрофилов и, возможно, других клеток.
Фагоциты и (главным образом) макрофаги принимают самое активное участие в подготовке антигенов и переработке их в иммунную форму. Они участвуют также в кооперации Т- и В-лимфоцитов, необходимой для инициирования иммунного ответа. Следовательно, фагоциты принимают участие и в специфических формах реагирования на чужеродные агенты. Поэтому наиболее приемлемым считают выделение трех основных механизмов иммунитета: фагоцитарный, Т- и В-лимфоцитарные.
Важнейшим свойством иммунокомпетентных клеток является их постоянная рециркуляция по кровеносным и лимфатическим сосудам. Циркуляция лимфоидных клеток облегчает их контакт с антигеном и передачу информации от клетки к клетке, из органа в орган. В настоящее время определены органы и установлены основные функции иммунной системы. Необходимо отметить, что наше представление о центральных и периферических органах иммунной системы пока еще неполное и такое деление носит поэтому условный характер.
К периферическим органам иммунитета относят лимфатические узлы, селезенку, разбросанные по различным органам скопления лимфоидных клеток. Особенно обращают на себя внимание функции лимфатических узлов, среди которых выделяют гемопоэтическую и иммуноцитопоэтическую. Именно в лимфоидной ткани лимфатических узлов происходит образование лимфоцитов, которые поступают в ток лимфы, а затем через грудной и правый лимфатические протоки — в кровь.
Селезенка является основным местом удаления нежизнеспособных эритроцитов и крупных частиц из кровеносного русла. Она также аккумулирует мертвые и умирающие нейтрофильные лейкоциты при многих генерализованных инфекциях. В иммунных реакциях селезенка является основным местом клеточных реакций, которые завершаются продукцией антител.
К периферическим органам иммунной системы относится и кровь. Среди лейкоцитов крови человека 30% составляют лимфоциты.
Главный орган иммунитета и основной регулятор иммунной системы — тимус (вилочковая железа). Он является первым лимфоидным образованием в эмбриогенезе. К моменту рождения его формирование как функционально полноценного органа завершается, а с возрастом происходит инволюция этой железы с истощением ее коркового слоя. Тимус оказывает свое регулирующее влияние на деятельность иммунокомпетентных клеток, «обучая» стволовые клетки и выделяя гормоны, которые осуществляют такое обучение в периферических органах. Тимус расположен в верхней части грудины. Долгое время функция этой железы оставалась непонятной. И. П. Павлов одним из первых указал на важную роль этой железы в общих трофических функциях, в стимуляции обмена веществ и в защитных реакциях организма.
В настоящее время твердо установлено, что в тимусе происходит дифференциация популяции лимфоцитов, которые ответственны за отторжение чужеродных тканей и реализацию других — клеточных форм иммунной защиты, получивших название тимусзависимые лимфоциты (Т-лимфоциты). И все же многие функции этой удивительной железы пока еще достаточно не изучены. Известно, например, что большинство мигрирующих туда из костного мозга лимфоцитов гибнет на месте. Предполагаю, что это явление относится к так называемым запрещенным клонам клеток, способных реагировать на свои собственные антигены.
Экстракты тимуса — тимозин, тимопоэтин, тимусный гуморальный фактор — оказывают разнообразное регулирующее влияние на клеточный и гуморальный иммунитет, в первую очередь способствуя созреванию Т-клеток. Под контролем тимуса находится клеточный иммунитет. Важная роль тимуса в иммунной системе подтверждается тем, что если удалить его, то из крови полностью исчезают лимфоциты. Когда же таким животным пересаживали тимус, иммунная система у них восстанавливалась.
Тимус является местом размножения тимоцитов (малых лимфоцитов), которые дифференцируются в зрелые Т-лимфоциты. При этом они мигрируют в мозговой слой, а оттуда в кровь. Помимо Т-лимфоцитов, тимус выбрасывает в кровь активные гормоноподобные вещества, содействующие созреванию Т-лимфоцитов.
Другой центральный орган иммунитета, контролирующий созревание В-клеток, — сумка Фабрициуса у птиц. Считают, что ее аналогом у млекопитающих являются костный мозг и групповые лимфатические фолликулы.
В нормальном организме постоянно поддерживается определенное соотношение между числом Т- и В-лимфоцитов в крови, лимфе и лимфатических органах, но в условиях патологии это соотношение нарушается.
При иммунологической атаке, распознав антиген, Т-лимфоциты вовлекаются в реакции макрофагов, расщепляют антиген на его коллоидные части. Затем они дают инициативу В-лимфоцитам, которые .при этом превращаются в фабрику воспроизводства плазматических клеток-антител. По существу, иммуноглобулины и представляют собой В-лимфоциты.
Выявлены три разновидности Т-лимфоцитов: убивающие врага — Т-киллеры, помощники — Т-хелперы, регуляторы иммунной системы — Т-супрессоры. Когда иммунный ответ достигает апогея, Т-лимфоциты — супрессоры подавляют иммунитет и предотвращают осложнения гипериммунизации. Эта важнейшая регуляторная функция Т-супрессоров осуществляется выделяемыми ими лимфе кинами. Многие осложнения иммунологических реакций связаны с недостаточностью функций Т-супрессоров.
Источником образования Т-супрессоров считается тимус. Но сведений о них накоплено мало. Известно, что они способны ослабить функции Т-киллеров и Т-хелпе-ров, но это действие обратимое. Считают, что их функция заключается в регуляции активности и предотвращении других клеток организма от опасного воздействия чрезвычайно повышенной иммунологической реакции. Поэтому Т-супрессоры иногда называют Т-регуля-торными клетками. Итак, Т-хелперы вначале повышают активность Т-супрессоров, а последние как контролирующие автоматически регулируют функции Т-хелперов. Предполагают, что Т-супрессоры играют важную роль в регуляции функции иммунной системы и в предотвращении ее нападения на собственные клетки-антигены организма. Это явление известно под названием иммунологической толерантности.
Т-клетки хелперной группы составляют основное количество Т-клеток. Т-хелперы выделяют интерлейкин-2, который является одним из лимфокинов и повышает активность других Т-клеток. Т-хелперы также подавляют эмиграцию макрофагов — по механизму «хемотаксис», ограничивают вход и выход макрофагов или полностью задерживают их в области зараженной ткани. Таким образом, «помощь» со стороны Т-хелперов совершенно необходима для многих иммунных феноменов.
