Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Биохимия (первый семестр).pdf
Скачиваний:
1357
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
16.36 Mб
Скачать

157

Глава 9. Иммунитет и антитела

9.1 Иммунитет: его виды и элементы

Иммунная система — это комплекс клеток, тканей и органов, а также продуцируемых ими веществ, уничтожающих чужеродные вещества и клетки (антигены) и, тем самым, защищающих организм от заболеваний. Выделяют следующие виды иммунитета:

1.Врожденный иммунитет (неспецифический).

2.Приобретенный иммунитет (специфический).

9.2Врожденный (неспецифический) иммунитет

Врожденный иммунитет представляет собой систему неспецифической защиты организма от чужеродных веществ и клеток. Все механизмы врожденного иммунитета наследуемы. Его реакции обеспечивают первую линию защиты организма от любого вредного воздействия: инфекционного агента, химического раздражителя, повреждения тканей (в результате механической травмы или ожога). Компонентами врожденного иммунитета являются:

1.Внешние факторы защиты:

а. кожа:

прямой барьер для патогенов, в кожном секрете содержится лизоцим (фермент-гидролаза, разрушающий клеточные стенки бактерий);

б. кишечный тракт:

защитными факторами являются — резко кислая среда желудка (pH ~ 1,5–2,5) и нормофлора кишечника;

в. респираторный тракт:

защита обеспечивается альвеолярными макрофагами, секрецией слизи и движениями ворсинок;

г. генитоуринарный тракт:

защищён кислой реакцией мочи (pH < 7) и вагинальной молочной кислотой (лактат).

2.Внутренние факторы защиты:

а. Фагоцитирующие клетки:

поглощают и уничтожают бактерии, клеточный мусор, денатурированные белки и токсины;

б. Интерфероны:

белки, подавляющие репликацию вирусов;

в. Система комплемента:

белки комплекса мембранной атаки, вызывающие уничтожение бактерий, образуя мембранные поры (бактерии погибают от осмотического шока); также усиливают воспалительный процесс;

г. Эндогенный пироген:

158

 

 

Глава 9

Иммунитет и антитела

 

 

 

 

вещества, секретируемые лейкоцитами и другими клетками и вы-

 

 

 

 

зывающие лихорадку;

 

 

 

д. Естественные киллеры (натуральные киллеры или NK-клетки):

 

 

 

 

уничтожают опухолевые клетки, клетки, пораженные вирусами, а

 

 

 

 

также несовместимые трансплантированные тканевые клетки;

 

 

 

е.

Тучные клетки:

 

 

 

 

выделяют гистамин и другие медиаторы воспаления, а также ци-

 

 

 

 

токины, участвующие в специфическом иммунном ответе.

 

 

А

Фагоцитирующие клетки

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 12

Фагоциты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фагоцит

 

Локализация в организме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нейтрофилы

 

Кровь и все ткани

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моноциты

 

Кровь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тканевые макрофаги

Все органы и ткани (включая селезёнку, лимфоузлы, кост-

 

 

 

(гистиоциты)

 

ный мозг)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Купферовы клетки

 

Печень

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Альвеолярные макрофаги

Лёгкие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микроглия

 

ЦНС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

Клетки, обеспечивающие врожденный иммунитет

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 13

Клетки, обеспечивающие врожденный иммунитет, и их функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Клетки

 

Основная функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нейтрофилы

 

Фагоцитоз и воспаление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моноциты

 

Мигрируют из крови в ткани и превращаются в макрофаги

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Макрофаги

 

Фагоцитоз и воспаление, переваривают антигены, участ-

 

 

 

 

вуют в активации B- и T-клеток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обнаруживают патогены и привлекают к месту инфициро-

 

 

 

Дендритные клетки

вания другие клетки иммунитета, переваривают антигены,

 

 

 

 

 

 

участвуют в активации B- и T-клеток.

 

 

 

 

 

 

 

 

Естественные киллеры

Тучные клетки

Уничтожают зараженные вирусами клетки и клетки опухолей

Обнаруживают патогены и привлекают к месту инфицирования другие клетки иммунитета, секретируют химические вещества, вызывающие воспаление.

 

 

 

Врожденный (неспецифический) иммунитет

159

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 13

 

Клетки, обеспечивающие врожденный иммунитет, и их функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Клетки

 

Основная функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Базофилы

 

Секретируют химические вещества, вызывающие воспале-

 

 

 

 

 

ние.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эозинофилы

 

Секретируют химические вещества, вызывающие воспале-

 

 

 

 

 

ние, уничтожают паразитических червей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В Химические медиаторы врожденного иимунитета

 

Таблица 14

 

Химические соединения, участвующие в реакциях врождённого иммунитета

 

 

 

 

 

 

 

Химические

 

Описание и функции

 

 

соединения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система комплемента — это группа белков плазмы, лизирующих чу-

 

 

 

 

жеродные клетки, повышающих сосудистую проницаемость, стимули-

 

 

Комплемент

 

рующих секрецию гистамина, активирующих кинины, ускоряющих

 

 

 

 

фагоцитоз и привлекающих к месту воспаления нейтрофилы, моно-

 

 

 

 

циты, макрофаги и эозинофилы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белки или пептиды, вызывающие иммунные и воспалительные реак-

 

 

Цитокины

 

ции. Наибольшее их количество секретируется макрофагами и есте-

 

 

 

ственными киллерами (в неспецифическом иммунитете), B- и T-

 

 

 

 

 

 

 

 

клетками (в специфическом иммунитете).

 

 

 

 

 

 

 

Дефенсины

 

Пептиды, продуцируемые нейтрофилами и эпителиальными клетками

 

 

 

и разрушающие мембраны чужеродных микроорганизмов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Амин (предшественник — аминокислота гистидин), продуцируемый

 

 

 

 

тучными клетками, базофилами и тромбоцитами. Привлекает эозино-

 

 

Гистамин

 

филы, вызывает вазодилатацию, повышает сосудистую проницае-

 

 

 

 

мость, стимулирует секрецию желёз (слизь, слёзы), сокращения глад-

 

 

 

 

ких мышц, выстилающих бронхиолы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белки, продуцируемые большинством пораженных вирусами клеток.

 

 

Интерфероны

 

Препятствуют распространению вируса (один из способов основан на

 

 

 

ингибировании синтеза белка в клетках по механизму тотальной регу-

 

 

 

 

 

 

 

 

ляции).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белки плазмы, вызывающие вазодилатацию, повышающие проницае-

 

 

Кинины

 

мость сосудов, стимулирующие болевые рецепторы и привлекающие

 

 

 

 

нейтрофилы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Группа липидов, продуцируемых в основном тучными клетками и ба-

 

 

Лейкотриены

 

зофилами и вызывающих пролонгированное сокращение гладкой му-

 

 

 

скулатуры (особенно в легочных бронхиолах). Кроме того, повышают

 

 

 

 

 

 

 

 

проницаемость сосудов, привлекают нейтрофилы и эозинофилы.

 

 

 

 

 

 

160

Глава 9

Таблица 14

Химические

соединения

Простагландины

Пирогены

Поверхностные

вещества

Иммунитет и антитела

Химические соединения, участвующие в реакциях врождённого иммунитета

Описание и функции

Группа липидов, вызывающих релаксацию гладкой мускулатуры и вазодилатацию, повышают проницаемость сосудов, стимулируют болевые рецепторы.

Химические вещества, секретируемые нейтрофилами, моноцитами и другими клетками и стимулирующие лихорадку. Это название группы веществ, к которым относятся интерлейкин-1 (ИЛ-1), интерлейкин-6 (ИЛ-6), фактор некроза опухоли, простагландины (важнейшие индукторы лихорадки).

Лизоцимы (в слюне, слезах, поту и нозальном секрете), лизирующие клетки; дефенсины (антимикробные пептиды, продуцируемые эпителием) и кислый секрет (кожное сало из сальных желез и соляная кислота в желудке) препятствуют размножению патогенов и убивают их; слизь связывает патогены, прежде чем они будут уничтожены.

ГАктивация врожденного иммунитета

При попадании в организм патогенных клеток и/или повреждении тканей происходит каскад событий, приводящих к местному воспалению. Значение воспаления: привлечь фагоциты и белки плазмы в зону повреждения или обнаружения патогена, чтобы:

Изолировать, уничтожить или инактивировать патогены.

Удалить отмершие клетки и другой клеточный «мусор».

Подготовить ткани к восстановлению.

Рассмотрим сценарий проникновения бактерий в организм в результате местного повреждения кожного покрова:

1.Бактерии попадают в организм через разрывы в кожном покрове. Тканевые макрофаги поглощают патогены и секретируют цитокины и хемотаксины (или хемокины). Внутри фагоцитов патогены перевариваются

спомощью лизосом и их ферментов. Фрагменты белков этих патогенов «выставляются» на поверхности клеток в комплексе с белками MHC класса II (белки главного комплекса гистосовместимости).

2.Тучные клетки секретируют гистамин, вызывающий вазодилатацию

(расширение просвета сосудов) и расширение капиллярных пор (между клетками эндотелия):

Увеличение потока крови способствует притоку фагоцитов и плазматических белков в зону повреждения.

Увеличение капиллярных пор позволяет белкам плазмы, которые в норме не покидают кровяное русло, проникнуть в пораженные ткани. Среди этих белков есть и белки системы комплемента.

Врожденный (неспецифический) иммунитет 161

3.Нейтрофилы и моноциты, привлекаемые хемокинами к месту проникновения бактерий, прилипают к эндотелиальным клеткам сосудов, а затем мигрируют через поры между эндотелиальными клетками к месту инфицирования — экстравазация или диапедез.

4.Моноциты дифференцируются в макрофаги, которые включаются в процесс фагоцитирирования патогенов наряду с нейтрофилами.

5.Приток белков повышает местное интерстициальное осмотическое давление. Приток крови повышает капиллярное кровяное давление. И то, и другое приводит к тому, что вода поступает в ткани и задерживается там. Это явление получило название местного отёка:

Покраснение происходит из-за притока артериальной крови к поврежденным тканям.

Боль при воспалении связана с местным растяжением тканей и раздражением рецепторов афферентных нейронов химическими веществами, синтезирующимися в этой области.

6.Нейтрофилы и макрофаги выполняют функцию очистки пораженной области от инфекционных, токсических агентов и клеточного «мусора». От накопления токсических продуктов внутри клетки и выхода лизосомальных ферментов в цитозоль фагоциты погибают. Гной, образующийся в этой области, состоит из таких погибших и ещё живых фагоцитарных клеток. Кроме того, в состав гноя входят продукты распада тканей (в т.ч.

исоединительной).

7.Вместе с другими белками к месту воспаления попадают белки системы комплемента. Существует 3 пути её активации:

Классический путь;

Лектиновый путь;

Альтернативный путь.

ДЛектиновый путь активации комплемента

Чужеродные микроорганизмы имеют на поверхности мембраны повторяющи-

еся структуры, которые ещё называют молекулярными особенностями патогена

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 98.

Клеточная стенка

 

 

Рис. 97.

Клеточная стенка

 

грамотрицательной бактерии

 

 

грамположительной бактерии

162

Глава 9

Иммунитет и антитела

(PAMP). Например, клеточные стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий содержат белки, углеводы и липиды в виде повторов.

Липотейхоевые кислоты (у грамположительных бактерий, Рис. 97 ) и липополисахариды (у грамотрицательных бактерий, Рис. 98 ) очень важны для неспецифического иммунитета, поскольку в мембранах клеток человека такие соединения отсутствуют. Гликаны на поверхности клеток дрожжей обычно заканчиваются остатком маннозы (а у позвоночных — остатком сиаловой кислоты). Лектиновый путь основан на этих особенностях строения патогенов. Он запускается любым из 4 рецепторов, циркулирующих в крови и внеклеточной жидкости и узнающих углеводы на поверхности чужеродных клеток. Первым из этих рецепторов был открыт лектин, связывающий маннозу (MBL, mannose binding lectin). Этот белок синтезируется в печени, а в крови образует тримеры (комплексы из 3 мономеров), которые затем собираются в олигомеры (2–6 тримеров). Такой олигомер имеет высокое сродство к маннозе, фукозе и N-ацетилглюкозаминам. Помимо лектина этот путь активируется фиколи-

нами (L-, M- и H-фиколины).

В крови лектиновые и фиколиновые олигомеры образуют комплексы с сери-

новыми протеазами (MASP-1 или MASP-2).

Этапы активации (см. Рис. 99 ):

1.Лектин связывается с мембраной патогена.

2.Активируется сериновая протеаза MASP-2 (связанная с лектином) и расщепляет белок комплемента C4 на C4a и C4b. Последний связывается с мембраной патогена.

3.C4b связывается с C2, который расщепляется сериновой протеазой MASP-2 на C2a и C2b. Образуется комплекс C4b2a (C4b + C2a).

4.Комплекс C4b2a — это активная C3-конвертаза, расщепляющая C3 на

C3a и C3b.

5.Одна молекула C4b2a расщепляет до 1000 молекул C3 до С3b, которые затем связываются с мембраной.

6.C3a стимулирует местное воспаление.

Рис. 99. Активация комплемента по лектиновому пути.

Активация фиколинами по лектиновому пути происходит по тому же механизму. Концентрация фиколинов в плазме даже выше, чем у лектина, поэтому они более значимы на практике.