Клеточные механизмы иммунного ответа

Лимфоидные клетки организма выполняют основную функцию в развитии иммунитета - невосприимчивости, не только по отношению к микроорганизмам, но и ко всем генетически чужеродным клеткам, например при пересадке тканей. Лимфоидные клетки обладают способностью отличать «свое» от «чужого» и устранять «чужое» (элиминировать).

Родоначальницей всех клеток иммунной системы явля­ется кроветворная стволовая клетка. В дальнейшем проис­ходит развитие двух типов лимфоцитов: Т и В (тимусзависимых и бурсазависимых). Эти названия клетки получили в связи с их происхождением. Т-клетки развиваются в тимусе (зобной, или вилочковой железе) и под влиянием веществ, выделяемых тимусом, в периферической лимфоидной ткани.

Название В-лимфоциты (бурсазависимые) произошло от слова «бурса» — сумка. В сумке Фабрициуса у птиц развиваются клетки, сходные с В-лимфоцитами человека. Хотя у человека не найдено органа, аналогичного сумке Фабрициуса, название связано с этой сумкой.

При развитии В-лимфоцитов из стволовой клетки они проходят несколько стадий и преобразуются в лимфоци­ты, способные образовывать плазматические клетки. Плазматические клетки в свою очередь образуют антите­ла и на их поверхности имеются иммуноглобулины трех классов: IgG, IgM и IgA.

Иммунный ответ в виде продукции специфи­ческих антител происходит следующим образом; чужерод­ный антиген, проникнув в организм, прежде всего фагоцитируется макрофагами. Макрофаги, перерабатывая и кон­центрируя антиген на своей поверхности, передают инфор­мацию о нем Т-клеткам, которые начинают делиться, «созревают» и выделяют гуморальный фактор, включа­ющий в антителопродукцию В-лимфоциты. Последние также «созревают», развиваются в плазматические клет­ки, которые и синтезируют антитела заданной специфич­ности.

Так, соединенными усилиями макрофаги, Т - и В-лимфоциты осуществляют иммунные функции организма - защиту от всего генетически чужеродного, в том числе и от возбудителей инфекционных болезней. Защита с по­мощью антител осуществляется таким образом, что синте­зированные к данному антигену иммуноглобулины, соеди­няясь с ним (антигеном), подготавливают его, делают чувствительным к разрушению, обезвреживанию различ­ными естественными механизмами: фагоцитами, компле­ментом и пр.

Теории иммунитета. Значение антител в развитии иммунитета неоспо­римо. Каков же механизм их образования? Этот вопрос в течение длительного времени является предметом споров и обсуждений.

Создано несколько теорий антителообразования, которые можно разделить на две группы: селективные (селекция — отбор) и инструктив­ные (инструктировать—наставлять, направлять).

Селективные теории предполагают существование в организме уже готовых антител к каждому антигену или клеток, способных синтезировать эти антитела.

Так, Эрлих (1898) предполагал, что клетка имеет готовые «рецепто­ры» (антитела), которые соединяются с антигеном. После соединения с антигеном, антитела образуются еще в большем количестве.

Такого же мнения придерживались создатели других селективных теорий: Н. Ерне (1955) и Ф. Вернет (1957). Они утверждали, что уже в организме плода, а затем и во взрослом организме имеются клетки, способные к взаимодействию с любым антигеном, но под влиянием определенных антигенов определенные клетки вырабатывают «нужные» антитела.

Инструктивные теории [Гауровитц Ф., Полинг Л., Ландштей-нер К., 1937—1940] рассматривают антиген, как «матрицу», штамп, на котором формируются специфические группировки молекулы антител.

Однако эти теории не объясняли всех явлений иммунитета и в настоящее время наиболее принятой является клонально-селекционная теория Ф. Бернета (1964). Согласно этой теории в эмбриональном периоде в организме плода имеется множество лимфоцитов — клеток-предшественников, которые при встрече с собственными антигенами разрушаются. Поэтому во взрослом организме уже нет клеток для выработки антител к собственным Антигенам. Однако, когда взрослый организм встречается с чужеродным антигеном, происходит селекция (отбор) клона иммунологически активных клеток и, они вырабатывают специфические антитела, направленные против данного «чужого» антиге­на. При повторной встрече с этим антигеном клеток «отобранного» клона уже больше и они быстрее образуют большее количество антител. Эта теория наиболее полно объясняет основные явления иммунитета.

Механизм взаимодействия антигена и антител имеет различные объяснения. Так, Эрлих уподоблял их соедине­ние реакции между сильной кислотой и сильным основани­ем с образованием нового вещества типа соли.

Бордэ считал, что антиген и антитела взаимно адсорби­руют друг друга подобно краске и фильтровальной бумаге или йоду и крахмалу. Однако эти теории не объясняли главного — специфичности иммунных реакций.

Рис.67 Схематическое изображение взаимодействия антител и

антигена. д — по схеме Маррека; Б — по схеме, Полинга. Структура комплекса: а — при оптимальных соотношениях; б — при избытке антигена; в — при избытке антител.

Наиболее полно механизм соединения антигена и анти­тела объяснен гипотезой Маррека (теория «решетки») и Полинга (теория «фермы») (рис. 33). Маррек рассматрива­ет соединение антигена и антител в виде решетки, в которой антиген чередуется с антителом, образуя решет­чатые конгломераты. Согласно гипотезе Полинга (см. рис. 33) антитела имеют две валентности (две специфиче­ские детерминанты), а антиген несколько валентностей — он поливалентен. При соединении антигена и антител образуются агломераты, напоминающие «фермы» по­строек.

При оптимальном соотношении антигена и анти­тел образуются большие прочные комплексы, видимые простым глазом. При избытке антигена каждый активный центр антител заполнен молекулой антигена, не хватает антител для соединения с другими молекулами антигена и образуются мелкие, невидимые глазом ком­плексы. При избытке антител, для образования решетки не хватает антигена, детерминанты антител отсут­ствуют, и видимого проявления реакции нет.

На основании изложенных теорий специфичность реак­ции антиген — антитело сегодня представляют как взаимо­действие детерминантной группы антигена и активных центров антитела. Так как антитела формируются под воздействием антигену, их структура соответствует детерминантным группам антигена. Детерминантная группа антигена и фрагменты активных центров антитела имеют противоположные электрические заряды и, соединяясь, образуют .комплекс, прочность которого зависит от соот­ношения компонентов и среды, в которой они взаимодей­ствуют.

Учение об иммунитете — иммунология — достигло за последние десятилетия больших успехов. Раскрытие зако­номерностей иммунного процесса позволило решить раз­личные задачи во многих областях медицины. Разработа­ны и совершенствуются методы предупреждения многих инфекционных заболеваний; лечения инфекционных и ряда других (аутоиммунных, иммунодефинитных) болез­ней; предупреждения гибели плода при резус-конфликтных ситуациях; трансплантации тканей и орга­нов; борьбы со злокачественными новообразованиями; иммунодиагностики — использования реакций иммунитета в диагностических целях.

Реакции иммунитета — это реакции между антигеном и антителом или между антигеном и сенсибилизированными лимфоцитами, которые происходят д живом организме и могут быть воспроизведены в лабораторных усло­виях.

Реакции иммунитета вошли в практику диагностики инфекционных болезней в конце XIX—начале XX века. В силу высокой чувствительности (улавливают анти­гены в очень больших разведениях) и, главное, строгой специфичности (позволяют отличить близкие по со­ставу антигены) они нашли широкое применений в реше­нии теоретических и практических вопросов медицины и биологии. Этими реакциями пользуются иммунологи, микробиологи, инфекционисты, биохимики, генетики, мо­лекулярные биологи, экспериментальные онкологи и вра­чи других специальностей.

Реакции антигена с антителом называются сероло­гическими (от лат. serum — сыворотка) или гумораль­ными (от лат. humor—жидкость), потому что участву­ющие в них антитела (иммуноглобулины) всегда находятся в сыворотке крови.

Реакции антигена с сенсибилизированными лимфоцитами называются клеточными.

Р ис.68 Взаимодействие антигенов с антителами

Рис.69 Схема иммунного ответа.