Лекція № 4

Тема лекції:

Вчення про імунітет

План лекції

1. Визначення поняття “імунітет”. Види імунітету. Неспецифічні і специфічні чинники імунітету. Фагоцитоз.

2. Імунна система. Центральні та периферійні органи імунної системи.

3. Імунокомпетентні клітини. Антигени, антитіла, їх коротка характеристика.

4. Механізми імунної відповіді. Первинна та вторинна імунна відповідь.

5. Реакції імунітету, їх практичне застосування. Експрес-методи діагностики інфекційних хвороб (РІФ, ІФА, РІА тощо).

Зміст лекції Визначення поняття "імунітет". Види імунітету

Імунітет (від лат. immunitas — звільнення) — це спосіб захисту організму від ишвих тіл і речовин, які несуть на собі ознаку гене­тично чужорідної інформації.

Основна функція імунної системи спрямована на виявлення змін у внутрішньому середовищі організму і на їх усунення, тобто на збе­реження власної біологічної індивідуальності і сталості внутрішньо­го середовища організму — гомеостазу (від грец. homoios — однако­вий і stasis — стан).

Наука, що вивчає молекулярні, клітинні та загальнофізіологічні закономірності імунітету, називається імунологією.

У сучасній імунології виділяють декілька напрямів. Інфекцій­на імунологія вивчає механізми самозахисту макроорганізму від інфекційних хвороб. Неінфекційна імунологія вивчає проблеми алергії (підвищеної чутливості макроорганізму до антигену), іму­нодефіциту (імунологічної недостатності), автоімунних хвороб (ура­ження клітин і тканин свого організму), а також трансплантації (імунологічної несумісності тканин та шляхи її подолання), імуноге­нетики (механізми успадкування антигенів і генетичного контролю за імунною відповіддю), імуногематології (гемолітичні хвороби но­вонароджених, гемолітичні автоімунні та медикаментозні анемії, резус-конфлікт у вагітних та явища, пов'язані а переливанням кро­ві), імуноонкології та ін.

Імунологія вивчає закономірності самозахисту організму у ши­рокому розумінні його прояву — це системи неспецифічного само­захисту (фактори природної неспецифічної резистентності) і системи специфічного самозахисту (імунітет). В обох випадках реакції захис­ту здійснюються як гуморальними, так і клітинними механізмами.

Фактори природної неспецифічної резистентності

Фактори природної неспецифічної резистентності — це генетич­но зумовлені механізми, які діють проти будь-якого патогену і спря­мовані на відновлення порушень нормального стану організму. До них належать: анатомо-фізіологічні, гуморальні, клітинні фактори і біологічні механізми самозахисту геному.

Анатомо-фізіологічні фактори — це шкіра, слизові оболонки, нормальна мікрофлора, лімфатична система, кисле середовище шлунка, підвищення температури тіла, системи виділення тощо.

Шкіра і слизові оболонки забезпечують механічний, хімічний та біологічний самозахист організму.

Шкіра є бар'єром для мікроорганізмів. Злущування епітелію спри­яє видаленню мікробів. Чиста шкіра має бактерицидні властивості.

Слизові оболонки носа, порожнини рота, травного каналу, сечо­вих і статевих органів, а також кон'юнктива перешкоджають про­никненню мікробів у внутрішнє середовище макроорганізму. Крім того, слиз адсорбує, вимиває і видаляє різні мікроби, а ворсинки миготливого епітелію адсорбують їх і виштовхують разом із слизом (механічний захист). У слині, сльозах, носовому секреті, тканинних соках міститься фермент лізоцим, здатний руйнувати пептидоглі-кан клітинної стінки мікроорганізмів, що призводить до їх загибелі (хімічний захист).

Нормальна мікрофлора шкіри та слизових оболонок перебуває у стані антагонізму з патогенною мікрофлорою і пригнічує її роз­множення (біологічний захист).

В організмі людини є близько 1000 лімфатичних вузлів різних розмірів. Лімфатичні судини пронизують тканини всього організ­му. Якщо мікроби проникли через шкіру і слизові оболонки, вони потрапляють у лімфу, заносяться у лімфатичні вузли і там знищу­ються.

Кисле середовище шлунка (у нормі рН 0,9—2,0) приводить до загибелі більшості мікроорганізмів.

Підвищення температури тіла сприяє прискоренню крово­обігу та посиленню обмінних процесів. Температура 38—39 °С є оптимальною для активації макрофагів, утворення інтерферону, а у мікроорганізмів, у тому числі і вірусів, за такої температури при­гнічуються процеси розмноження.

Функція системи виділення активується під дією мікробів та їхніх токсинів, унаслідок чого розвиваються блювання, діарея, по­силюються потовиділення, сльозовиділення, сечовиділення, при­скорюється дихання, з'являються нежить, кашель, чхання. Все це сприяє механічному видаленню мікробів з макроорганізму.

Гуморальні фактори містяться у рідинах макроорганізму (від лат. humor — рідина): сироватці крові, сечі, слині, спинномозковій рідині, тканинних рідинах, секретах слизових оболонок.

Сироватка крові містить розчинні речовини, які згубно діють на мікроорганізми: комплемент, пропердин, бета-лізини, ікс-лізини, еритрин, плакіни, лейкіни, цитокіни, лізоцим тощо.

Система комплементу (від лат. complementum — додаток) — це складний комплекс білків сироватки крові (10 % загальної кількос­ті). Комплемент складається із декількох компонентів (їх понад 26, але найважливішими є 9), які позначаються латинською літерою С і арабськими цифрами (СІ, С2... С9), а їх субкомпоненти — маленьки­ми латинськими літерами (СЗа, СЗЬ). Б умовах фізіологічної норми ці компоненти перебувають у неактивному стані. У разі потраплян­ня антигену ці компоненти активуються, взаємодіють між собою, перетворюючись на каскад ферментів.

Система комплементу спричинює запалення, активує макрофа­ги, зумовлює лізис (розчинення) бактерій та інших клітин.

Комплемент термолабільний, він руйнується за температури 56 °С протягом ЗО хв.

Пропердин (від лат. pro і perderé — підготовка до руйнування) — це білок глобулін сироватки крові, який бере участь у підготовці бак­терій до руйнування, активує комплемент і фагоцитоз. Активується пропердин за наявності грамнегативних бактерій, іонів магнію.

Бета-лізини — термолабільні речовини, які згубно діють на грампозитивні мікроби.

Ікс-лізини — термостабільні речовини, які згубно діють на грам-негативні мікроби.

Еритрин виділяють з еритроцитів тварин. Він згубно діє на диф­терійну паличку та деякі інші мікроорганізми.

Лейкіни — термостабільні білки, виділені з лейкоцитів, бакте­рицидно діють на грампозитивні мікроорганізми.

Плакіни подібні до лейкінів, їх виділяють із тромбоцитів.

Лізоцим — фермент, виділений із секретів слизових оболонок і крові, здатний руйнувати клітинну стінку (пептидоглікан) бактерій.

С-реактивний білок — білок гострої фази запалення — вивіль­нюється з різних тканин організму під час запальних процесів, тому кількість його зростає у крові хворих із запальними, некротичними і злоякісними процесами.

Сеча, простатична рідина, екстракти тканин містять біоло­гічно активні речовини, що згубно діють на мікроорганізми.

Цитокіни — це комплекс біологічно активних речовин, що утво­рюються внаслідок активації бактеріями макрофагів і лімфоцитів. До них відносять інтерлейкіни, фактор некрозу пухлин, інтерферо­ни та ін.

Інтерлейкіни (їх відомо близько 20) активують фагоцити, лім­фоцити, сприяють утворенню антитіл.

Фактор некрозу пухлин (ФНП) згубно діє на пухлинні клітини.

Інтерферони — це глікопротеїди, які утворюються в клітинах макроорганізму під дією різних патогенів. Вони активують імуні­тет, виявляють протимікробну, протипухлинну дію (зумовлюють у макроорганізмі понад 100 ефектів). Розрізняють три типи інтерфе­ронів: альфа-, бета- і гамма-інтерферон.

Альфа-інтерферон — лейкоцитарний, у нього більш виражена противірусна дія, ніж протипухлинна; бета-інтерферон — фібро-бластний, має більш виражену протипухлинну дію, ніж противірус­ну; гамма-інтерферон — лімфоцитарний (імунний), має виражені імуномодулюючі властивості (стимулює макрофаги).

Особливістю інтерферонів є те, що вони проявляють активність у клітинах того виду тварин, з якого вони отримані, тому для ліку­вання людей може бути використаний тільки людський інтерферон. Для виробництва однієї лікувальної дози інтерферону треба вико­ристати 200 дм³ крові. Нині людський інтерферон виробляють за ме­тодом генної інженерії. Противірусну дію інтерферонів пояснюють тим, що вони блокують синтез вірусних білків. Інтерферони ефек­тивні до зараження або до початку реплікації вірусу.

Клітинні фактори здатні поглинати антиген і перетравлювати його або вбивати чужорідну клітину. До них належать фагоцити (від грец. рпадов — той, що поглинає, і Аі/іов — клітина) і лімфоцити.

Фагоцити здатні поглинати будь-які чужорідні часточки: бакте­рії, віруси, найпростіші, комплекси антиген—антитіло, зруйновані клітини, тканини тощо.

Фагоцитарні властивості проявляють мікрофаги, моноцити кро­ві і макрофаги.

Мікрофаги — це зернисті поліморфноядерні лейкоцити крові і лімфи (нейтрофіли, еозинофіли, базофіли), вони здатні поглинати часточки більші за 0,5 мкм, і не здатні поглинати віруси.

Моноцити крові становлять 3—7 % циркулюючих лейкоцитів. Всі мононуклеарні фагоцити утворюються із клітин-попередників (промоноцитів), які зароджуються у кістковому мозку. Промоноци-ти перетворюються на моноцити і виходять у кров, де циркулюють не довше 2 діб. У подальшому моноцити проникають через стінки капілярів у тканини, збільшуються у розмірі і перетворюються на тканинні макрофаги. Вони здатні поглинати будь-які чужорідні часточки, в тому числі і віруси, тому виконують провідну роль у захисті макроорганізму. Загальна кількість макрофагів в організ­мі утворює ретикулоендотеліальну систему, або, за класифікацією ВООЗ (1972), систему мононуклеарних фагоцитів (СМФ). Макро­фаги розселюються у всіх тканинах організму: у сполучній тканині вони мають назву гістіоцити, у печінці — купферові клітини, у ле­генях — альвеолярні макрофаги, у лімфатичних вузлах і селезінці — рухливі та фіксовані макрофаги, у серозних порожнинах — плев­ральні та перитонеальні макрофаги, у кістках — остеокласти, у не­рвовій тканині — мікрогліальні клітини.

Процес фагоцитозу включає 5 етапів: хемотаксис (макрофаг ру­хається у бік чужорідної часточки); адсорбція (макрофаг адсорбує її на своїй поверхні); утворення фагосоми (часточка занурюється в клі­тину макрофага, поки не зіллються краї клітинної оболонки); утво­рення фаголізосоми (макрофагальні лізосоми підходять до оболон­ки фагосоми і розчиняють її; внаслідок цього фагосома зливається з лізосомами і ферменти лізосом виділяються у фаголізосому); про-цесинг (перетравлення чужорідного агента). Внаслідок процесингу мікроби гинуть, а їхні антигени переходять на мембрану фагоцита. Потім фагоцит представляє цей антиген лімфоцитам (антигенпре-зентуюча клітина). Так запускається ланцюг імунних реакцій, які призводять до розмноження сенсибілізованих лімфоцитів, синтезу антитіл, клітин імунної пам'яті, активації системи комплементу, розвитку запалення.

Фагоцитоз, який закінчується процесингом чужорідного агента, називається завершеним.

Деякі мікроорганізми здатні захищатися від дії фагоцитів. Так, віруси грипу, збудники туберкульозу, токсоплазмозу, потрапляючи у фагосому, гальмують її злиття з лізосомами. Оболонка капсульних форм бактерій не чутлива до дії ферментів, а рикетсії проникають із фагосоми в цитоплазму та уникають контакту з ферментами. У таких випадках процесинг не відбувається, тому мікроорганізми розмножуються у фагоциті, а фагоцити інколи навіть гинуть. Такий фагоцитоз називається незавершеним. У разі незавершеного фаго­цитозу мікроби фагоцитами розносяться по організму.

На поверхні зрілих макрофагів (фагоцитів) розміщені різнома­нітні рецептори до антитіл, комплементу, інтерферонів, антигенів мікробів, молекул головного комплексу гістосумісності. Ці речови­ни сполучаються з макрофагами та активують їх.

Запалення — це основний фактор неспецифічного захисту, в роз­витку якого основну роль відіграють клітини, в тому числі і фаго­цити. У разі порушення цілості тканин організму будь-яким факто­ром (хвороботворним мікробом, хімічним, фізичним) розвивається запальний процес. При цьому з мастоцитів (тканинних базофілів), які розселені по всьому організму, виділяються біологічно активні речовини (гістамін, брадикінін, серотонін, лейкотрієни тощо), які підвищують проникність стінок капілярів. Унаслідок цього із су­дин у зону запалення проникають мікрофаги та ексудат, що містить комплемент, фібриноген, антитіла, лейкоцити та інші речовини. На­копичення ексудату зумовлює утворення набряку. Фагоцити утво­рюють вал навколо вогнища запалення, фібриноген перетворюється на фібрин і закриває міжклітинні простори. Зменшення швидкості кровотоку призводить до утворення мікротромбів, підвищення гус­тини крові. Усе це перешкоджає поширенню мікробів за межі вог­нища запалення. У цьому вогнищі виникають несприятливі умови для розмноження мікробів: ацидоз (кисле середовище), гіпоксія (не­достатність кисню), місцева гіпертермія (підвищення температури). Крім того, мікроби гинуть під дією макрофагів, антитіл і компле­менту. Запалення характеризується певними ознаками: набряк, гі­перемія, гіпертермія, біль. Запальні процеси можуть виникнути у будь-якій тканині.

Лімфоцити, що зумовлюють неспецифічний захист організму, називають цитотоксичними і природними кілерами.

Цитотоксичні лімфоцити здатні розпізнавати за допомогою макрофагів та знищувати будь-який чужорідний агент: віруси, му­тантні клітини.

Природні кілери — NK-клітини (від англ. natural — природний і killer — убивця) здатні самостійно (без допомоги макрофагів) роз­пізнавати та знищувати різні варіанти пухлинних клітин.

Механізм кілерної дії лімфоцитів полягає у тому, що під час контакту з чужорідною клітиною вони виділяють особливий бі­лок — перфорин (від лат. perforo — пробиваю), який за наявності іонів кальцію швидко полімеризується і утворює канал у мембрані чужорідної клітини — наносить летальний удар. Через цей канал заходить вода, клітина набухає і лопається.

Біологічний механізм самозахисту геному. Природна неспецифіч­на резистентність існує не тільки на рівні організму, а і на рівні клі­тини, де вона спрямована на захист генома. Цей самозахист здійснює сам геном шляхом самовиправлення різних порушень у структурі ДНК і припинення функціонування в клітині чужорідного геному.

Таким чином, взаємодія анатомо-фізіологічних, гуморальних, клітинних факторів забезпечує знищення генетично чужорідних агентів (мікробів, мутантних клітин). Разом із тим ці фактори є основою для формування набутого імунітету. Так утворюється єдина найбільш ефективна система самозахисту організму.