Файл: Компоненты иммунной системы и их функции.pdf

Компоненты иммунной системы и их функции
Формирование иммунитета — это функция специализированной системы организма, называемой иммунной.
Иммунная система представляет собой совокупность органов, тканей иклеток, а также гуморальных факторов с иммунологической активностью, необходимых для поддержания клеточного гомеостаза организма (рис.1).
Рис. 1 Компоненты иммунной системы
Центральные органы иммунной системы
Красный костный мозг
На территории красного костного мозга большинства млекопитающих протекают следующие основные процессы:
1) образование предшественников клеток иммунной системы из стволовых кроветворных клеток;
2) основные этапы лимфопоэза - В2-лимфоцитов (мажорной субпопуляции В-лимфоцитов). с формированием антигенраспознающего репертуара В-лимфоцитов;
Органы и ткани
Центральные
(первичные):
- костный мозг
- тимус
Периферические
(вторичные):
-селезенка
- лимфоузлы
- лимфоидная ткань слизистых оболочек, кожи
Клетки иммунной системы
Врожденного иммунитета:
ПЯЛ, моноциты/макрофаги, дендритные, тучные, нормальные киллеры
«Профессиональные»
антигенпредставляющие:
дендритные, макрофаги,
В-лимфоциты
Иммунокомпетентные:
Т- и В-лимфоциты
Гуморальные факторы
комплемент цитокины нормальные антитела специфические антитела
Компоненты иммунной системы млекопитающих

3) селекция В2-лимфоцитов и элиминация аутоспецифических клонов;
4) миелопоэз (созревание клеток миелоидного ряда — сегментоядерных лейкоцитов, дендритных клеток, предшественников моноцитов).
Лимфопоэз – это созревание (дифференцировка) лимфоцитов без контакта с антигеном, в результате которого они приобретают характерные мембранные маркеры (антигены и рецепторы на поверхности), а также морфологические и функциональные свойства.
В костном мозге представлены и зрелые клетки иммунной системы, которые возвращаются сюда через кровоток после пребывания в пе- риферических органах (Т- и В-лимфоциты, в том числе В-лимфоциты памяти,
40-45% всех плазматических клеток-антителопродуцентов, мигрирующих в костный мозг из лимфоузлов и селезенки еще на стадии плазмобластов и способных здесь сохранять жизнеспособность десятки лет).
Сосуществование в костном мозге развивающихся и приходящих из крови зрелых форм лимфоцитов свидетельствует о том, что костный мозг совмещает признаки центрального и периферического лимфоидного органа.
Тимус
Основная масса предшественников Т-лимфоцитов (тимусзависимых) для прохождения лимфопоэза постоянно мигрирует через кровоток из костного мозга в тимус и лишь незначительная часть - в нелимфоидные органы (кожу, слизистую оболочку кишечника и др.).
Тимус представляет собой лимфоидно-эпителиальный орган, достигающий максимального развития (по абсолютному весу) к 12-14 годам жизни и в дальнейшем подвергающийся инволюции - обратному развитию, при котором ежегодно утрачивается до 3% тимической ткани, замещаемой на жировую или соединительную.
На территории тимуса происходит:

1) созревание тимоцитов
(Т-лимфоцитов, находящихся на территории тимуса) под действием эпителиальных клеток, цитокинов, гормонов тимуса (тимулина, тимозина, тимопоэтина и др.);
2) селекция Т-клеток:
 положительная селекция - удаление «балластных» клеток, не способных распознать антиген);
 отрицательная селекция - выбраковка потенциально аутоагрессив-ных Т-клеток, у которых рецепторы имеют выраженное сродство к собственным молекулам;
3) формирование антигенраспознающего репертуара Т-лимфоцитов
(специфичность Т-клеточных рецепторов, распознающих антиген, у каждого индивидуального тимоцита отлична от других; совокупность множества индивидуальных тимоцитов создает «репертуар», или спектр Т-клеточных рецепторов, способных распознать все многообразие встречающихся антигенов);
4) дифференцировка Т-лимфоцитов на эффекторные
(исполнительные) субпопуляции;
5) секреция гуморальных факторов (пептидов, цитокинов).
Развитие Т-клеток в тимусе длится около 20 суток.
В процессе селекции апоптозу подвергается до 95-99% всех созревающих лимфоцитов. Оставшиеся 1-5% получают сигнал «на выживание» и пролиферацию с образованием клонов. Такие зрелые лимфоциты, еще не вступавшие в контакт с антигенами, получили название нулевых, или наивных; они выходят в кровоток и эмигрируют в периферические органы иммунной системы.
Периферические органы иммунной системы
К периферическому отделу иммунной системы относятся следующие специализированные органы.
I. Инкапсулированные (заключенные в капсулу):

1) селезенка, под контролем которой находятся гематогенные пути распространения чужеродных антигенов;
2) лимфоузлы, контролирующие определенные области организма, от которых к ним поступает лимфа
II. Неинкапсулированные:
1) MALT (Mucosal-associated lymphoid tissue) - лимфоидная ткань слизистых оболочек, контактирующих с внешней средой
(желудочно-кишечного, респираторного, урогенитального трактов, малые протоки экзокринных желез): пейеровы бляшки, миндалины, аппендикс;
2) диффузная лимфоидная ткань кожи;
3) диффузная лимфоидная ткань нелимфоидных органов
(печени, легких и др.).
Особое место занимает печень. В ней присутствуют субпопуляции лимфоцитов и других клеток иммунной системы, «обслуживающие» в качестве лимфоидного барьера кровь воротной вены, несущей все всасываемые в кишечнике вещества (в том числе клетки Купфера - макрофаги печени). Она является мощным органом лимфопоэза в эм- бриональном периоде.
Функциональное назначение периферических органов иммунной
системы - развитие иммуногенеза (формирование иммунного ответа на
конкретный антиген):
1) после доставки антигенов из барьерных тканей по лимфогенным
(в лимфоузлы) или гематогенным (в селезенку) путям происходит самый первый контакт наивных Т- и В-лимфоцитов с антигеном, который заканчивается формированием всех форм первичного иммунного ответа;
2) развитие вторичного иммунного ответа (после повторных контактов с антигеном) в неинкапсулированных скоплениях лимфоидной ткани (пейеровых бляшках, миндалинах) и диффузной лимфоидной ткани слизистых оболочек, кожи, нелимфоидных органов.

Зрелые лимфоциты непрерывно покидают периферические органы и возвращаются в них через кровоток (реже лимфу). Круговорот лим-фоцитов называется рециркуляцией. Эта уникальная особенность обеспечивает постоянство состава и взаимосвязь всех органов иммунной системы.
Циркуляция лимфоцитов в крови непродолжительна и для каждого цикла составляет около 30 минут, после чего клетки вновь перемещаются в лимфоидный орган — в тот же самый или другой («привязки» к конкретному органу не существует, принципиально лишь то, что клетки не выходят за пределы вторичных лимфоидных органов). В течение суток один и тот же лимфоцит может совершать до 4-5 циклов «выхода-возвращения».
Способность лимфоцитов находить «свое место» в организме называют
хомингом (англ. homing - возврат).
Таким образом, принцип организации и функционирования иммунной системы можно охарактеризовать как органно-циркуляторный.
Понятие об иммунитете, его видах, молекулы - мишени иммунитета
Иммунитет — это способ защиты живых многоклеточных организмов от потенциально опасных клеток и молекул, необходимый для поддержания клеточного гомеостаза.
Молекулы - мишени иммунитета
1) РАМР (pathogen-associated molecular patterns) – образы патогенности, или патогенассоциированные молекулярные паттерны. Это группы молекул, как правило, отсутствующие в организме хозяина, но характерные для микроорганизмов (вирусов, бактерий, грибов, простейших), связанные с их патогенностью и заведомо опасные. Они не являются индивидуальными и однотипны для разных групп микроорганизмов;
2) антигены (АГ)
3) сигнальные молекулы и образцы опасности (DAMP– dandger associated
molecular patterns) — это собственные молекулы, располагающиеся, как

правило, на поверхности клеток организма, сигнализирующие об опасности эндогенного происхождения (трансформации и некротическом повреждении клеток, клеточном стрессе).
В соответствии с наличием трех типов молекул-мишеней иммунитета в организме имеется три типа распознающих рецепторов:
1) паттернраспознающие (представлены преимущественно на миелоидных и других клетках врожденного иммунитета);
2) антигенраспознающие (Т- и В-клеточные);
3) рецепторы, распознающие сигнальные молекулы и образцы опасности
(представлены в основном на нормальных киллерах).
Центральное место среди паттернраспознающих рецепторов отводится
Toll-подобным рецепторам (TLR). Это трансмембранные молекулы, которыеимеют внеклеточный домен, распознающий, и цитоплазматический домен, ответственный за проведение сигнала внутрь клетки (рис.1).
Рис. 1. Схематическое строение Toll-подобного рецептора
Виды иммунитета
Существует значительное многообразие видов иммунитета в зависимости от этиологической направленности, локализации в организме, от

происхождения, способа и условий формирования, что используется в качестве критериев для его классификации.
Классификация видов иммунитета
По этиологической направленности:
1) антиинфекционный (антибактериальный, антивирусный, антитоксический, антигрибковый, антипаразитарный, анти- гельминтный);
2) противоопухолевый;
3) трансплантационный;
4) прочие.
По локализации:
1) местный (слизистый, мукозальный) обеспечивающий защиту слизистых оболочек;
2) генерализованный, обеспечивающий защиту внутренней среды.
По происхождению:
1) врожденный – наследственно закрепленный, объектом распознавания являются РАМР и DAMP, формируется в онтогенезе постоянно, вне зависимости от «запроса»;
2) адаптивный — иммунитет к конкретным антигенам, приобретаемый в течение всей индивидуальной жизни.
Существует также понятие «естественная, или видовая, резистентность» - невосприимчивость к патогенам, основанная на врожденных свойствах организма, прямо не связанных с иммунологическими процессами (например, биохимические особенности хозяина и патогена, делающие невозможным пребывание последнего в организме; отсутствие у патогена рецепторов для адгезии и внедрения в клетки, устойчивость хозяина к действию факторов патогенности данного вида микроорганизма и др.). В этом случае понятия «естественный» и врожденный» иммунитет не

идентичны, поскольку факторы врожденного иммунитета входят в естественный иммунитет лишь в качестве одной из составляющих.
Адаптивный иммунитет подразделяется (рис. 2):
1. По способу формирования на:

активный, формирующийся после рождения, в результате контакта с антигенами и сопровождающийся перестройкой компонентов иммунной системы организма и выработкой механизмов защиты;

пассивный, создаваемый при поступлении в организм готовых гуморальных факторов с иммунологической активностью.

2.
По условиям формирования на:

естественный;

искусственный.
Рис.2 Классификация видов адаптивного иммунитета
Врожденный иммунитет: факторы и механизмы формирования
Патогены, попавшие в организм хозяина, распознаются системой врожденного иммунитета (клетками и гуморальными факторами) с помощью рецепторов, специализированных на узнавании PAMP. Это приводит к активации факторов врожденного иммунитета (рис.3) в очаге и элиминации
(устранению) опознанных чужеродных объектов из организма. Так в ответ на локальное повреждение и проникновение микроорганизмов в ткани формируется реакция базового инфекционного воспаления - «первая линия» защиты. Она инициируется местными клетками (тучными клетками,
Адаптивный иммунитет
естественный
искусственный
Активный
(постинфекцион- ный, коллективный)
Пассивный
(переход антител через плаценту, с молоком матери)
Активный
(при вакцинации)
Пассивный (введение иммунных сывороток, иммуноглобулинов

макрофагами) и направлена, в первую очередь, на привлечение в очаг из кровотока лейкоцитов. Время формирования реакции воспаления составляет в среднем 2-3 часа, а длительность защитного действия — до 96 ч. (время, необходимое для формирования факторов адаптивного иммунитета - «второй линии» защиты).
Рис. 3 Компоненты врожденного иммунитета
Клетки врожденного иммунитета миелоидного ряда
Моноциты и макрофагиобразуют систему мононуклеарных фаго- цитов. Моноциты - это циркулирующий в крови пул клеток, которые при миграции в ткани трансформируются в наиболее зрелые формы— тканевые макрофаги, а также в дендритные клетки.
Функции моноцитов/макрофагов:
1) распознавание практически всех видов паттернов;
2) фаго- и пиноцитоз клеток-мишеней и клеточных фрагментов с последующим внутриклеточным киллингом (цитолизом) - бакте-рицидная активность;
3) представление антигенов Т-лимфоцитам;
4) секреция широкого спектра цитокинов (семейства интерлейкина 1 и провоспалительных), гормонов, компонентов комплемента и др.
Компоненты врожденного иммунитета
клеточные гуморальные
Миелоидного ряда:
- сегментоядерные лейкоциты
(нейтрофилы, эозинофилы, базофилы)
- моноциты/макрофаги
- миелоидные дендритные клетки
- тучные клетки
Лимфоидного происхождения:
- нормальные (естественные, или нормальные, киллеры - NK-клетки)
- лимфоидные дендритные клетки система комплемента дефензимы нормальные антитела белки острой фазы
Цитокины,
(провоспалительные, интерфероны-α,β)
Вовлечение в первую линию защиты эпителиальных и других клеток

Являются самыми «мощными» клетками по способности секретиро-вать цитокины, необходимые для формирования иммунной защиты. Макрофаги имеют характерное бобовидное ядро. Выделяют 2 разно- видности этих клеток — резидентные и воспалительные. Резидентные возникают в результате спонтанной («плановой») миграции моноцитов, воспалительные — при их экстренной миграции в очаг воспаления. Последние являются наиболее активными формами системы мо-нонуклеарных фагоцитов. В зависимости от ткани имеют различные названия (клетки
Купфера печени, микроглии, остеокласты и др.)
Дендритные
клетки
(ДК)–это гетерогенная популяция клеток,большинство из которых принадлежит к миелоидному ряду и незна- чительная - к лимфоидному. Для них характерна отросчатая форма. ДК способны развиваться из 6-7 различных гранулоцитарно-моноцитарных предшественников, а также из моноцитов крови. Миелоидные ДК из костного мозга выходят в кровоток, затем мигрируют преимущественно в барьерные ткани (кожу и слизистые оболочки), превращаясь в резидентные
(стационарные) формы. ДК эпидермиса представлены в основном клетками
Лангерганса. Здесь они распознают патогены, поглощают их в основном путем пиноцитоза, обрабатывают и доставляют по лимфатическим/кровеносным путям в Т-зону лимфатического узла, реже в селезенку, где презентируют
(представляют) антигены Т-лимфоцитам. Такие ДК являются уже зрелыми формами и обозначаются как интердигитальные ДК. По эффективности презентации они на 2 порядка превосходят макрофаги и являются главными
«профессиональными» антигенпредставляющими клетками (АПК).
Локализация миелоидных ДК: преимущественно в брыжеечных лимфатических узлах, лимфоузлах, дренирующих кожу, и селезенке.
Локализация лимфоидных ДК — тимус, селезенка, лимфоузлы, а также кровь для незрелых форм — так называемых плазмоцитоидные ДК, являющихся главными источниками интерферонов I типа (α, β).