Иммуная система
Иммунная система человека представлена комплексом лимфомиелоидных органов и лимфоидной ткани, ассоциированной с дыхательной, пищеварительной и мочеполовой системами.
К органам иммунной системы относятся: костный мозг, тимус, селезёнка, лимфатические узлы. В состав иммунной системы, помимо перечисленных органов, также входят миндалины носоглотки, лимфоидные (пейеровы) бляшки кишечника, многочисленные лимфоидные узелки, расположенные в слизистых оболочках желудочно-кишечного тракта, дыхательной трубки, урогенитальных путей, диффузная лимфоидная ткань, а также лимфоидные клетки Lamina propria и межэпителиальные лимфоциты.
Главным элементом иммунной системы являются лимфоидные клетки. Общее число лимфоцитов у человека составляет 1012. Вторым важным элементом иммунной системы являются макрофаги. Кроме этих клеток в защитных реакциях организма участвуют гранулоциты. Лимфоидные клетки и макрофаги объединены понятием иммунокомпетентные клетки.
Иммунной системе, как и другим системам организма, свойственны специфические функции. Основной функцией иммунной системы является надзор за макромолекулярным и клеточным постоянством организма, защита организма от всего чужеродного. Иммунная система также обеспечивает контроль и поддержание общего гомеостаза организма, сохранение его уникальности и индивидуальности. Иммунная система вместе с нервной и эндокринной системами регулируют и контролируют все физиологические реакции организма, тем самым обеспечивая жизнедеятельность и жизнеспособность организма. Иммунокомпетентные клетки являются обязательным элементом воспалительной реакции и во многом определяют характер и ход её течения. Важной функцией иммунокомпетентных клеток является контроль и регуляция процессов репаративной и физиологической регенерации тканей.
Свою основную функцию иммунная система осуществляет через развитие специфических (иммунных) реакций, в основе которых лежит способность распознавания «своего» и «чужого» и последующая элиминация чужеродного. Появляющиеся в результате иммунной реакции специфические антитела составляют основу гуморального иммунитета, а сенсибилизированные лимфоциты являются основными носителями клеточного иммунитета.
Специфичность иммунных реакций проявляется в том, что на антиген А вырабатывается антитела или клетки анти-А, которые ни с каким другим антигеном не взаимодействуют, а на антиген В вырабатываются только антитела или клетки анти-В. Феномен «иммунологической памяти» характеризуется тем, что повторный контакт с антигеном вызывает ускоренное и усиленное развитие иммунного ответа, что обеспечивает более эффективную защиту организма по сравнению с первичной иммунной реакцией. Эта особенность вторичной иммунной реакции лежит в основе смысла вакцинации.
В иммунной системе выделяют Т-звено и В-звено или Т-систему иммунитета и В-систему иммунитета. Основными клетками Т-системы иммунитета являются Т-лимфоциты, основными клетками В-системы иммунитета – В-лимфоциты. К главным структурным образованиям Т-системы иммунитета относятся тимус, Т-зоны селезёнки (периартериальные области) и лимфатических узлов (паракортикальные области); В-системы иммунитета – костный мозг, В-зоны селезёнки (центры размножения) и лимфатических узлов (кортикальная зона). Т-звено иммунной системы ответственно за реакции клеточного типа, В-звено иммунной системы реализует реакции гуморального типа. Т-система контролирует и регулирует работу В-системы. В свою очередь, В-система способна оказывать влияние на работу Т-системы. Наиболее ярким доказательством реальности существования двух систем иммунитета у человека являются врождённые иммунологические дефекты. Имеются формы дефектов, когда отсутствует способность вырабатывать антитела при сохранении нормального ответа по Т-клеточному типу. И наоборот, описаны дефекты Т-системы при сохранении относительной активности В-системы иммунитета.
Среди органов иммунной системы различают центральные органы и периферические органы. К центральным органам относятся костный мозг и тимус, к периферическим – селезёнка и лимфатические узлы. В костном мозге из стволовой лимфоидной клетки происходит развитие В-лимфоцитов, в тимусе из стволовой лимфоидной клетки происходит развитие Т-лимфоцитов. По мере созревания Т- и В-лимфоциты покидают костный мозг и тимус и заселяют периферические лимфоидные органы, расселяясь соответственно в Т- и В-зонах.
В центральных органах происходит формирование антигенреактивных Т- и В-лимфоцитов, способных к развитию иммунных реакций. Этот этап развития лимфоцитов протекает без прямого воздействия внешних антигенов. Развитие лимфоцитов в периферических органах происходит под непосредственным воздействием чужеродных антигенов. Этот этап развития лимфоцитов является антиген-зависимым. На этом этапе из антигенреактивных наивных Т-лимфоцитов формируются эффекторные Т-лимфоциты, а из В-лимфоцитов – плазматические клетки, продуценты антител.
Костный мозг
Основой функцией костного мозга является продукция клеток крови и лимфоцитов. Костномозговая ткань пронизана многочисленными гемокапиллярами, которые имеют синусоидный тип. Через эти капилляры происходит миграция зрелых клеток из костного мозга в кровь. Барьерная функция костного мозга в норме обеспечивает выхождение в периферическую кровь только зрелых элементов.
Тимус (вилочковая железа)
Тимус располагается за грудиной. Наибольший его размер относительно тела наблюдается у плода и 1-2-летних детей. До половой зрелости размеры тимуса продолжают увеличиваться. Далее начинается медленная инволюция железы. Однако тимус сохраняется и функционирует в течение всей жизни.
Ежедневно в тимусе образуется около 30 × 107 – 47 × 107 тимоцитов, а покидает орган около 5% клеток. Гемо-тимусный барьер обеспечивает антигеннезависимое развитие Т-лимфоцитов.
Селезенка
Селезенка участвует в следующих процессах: обеспечивает иммунные реакции организма, в ней происходит продукция лимфоцитов в ответ на антигенный стимул, обеспечивает отбор и элиминацию функционально неактивных эритроцитов и лейкоцитов, кровяных пластинок, служит депо крови.
Лимфатический узел
Лимфоидные узелки и мозговые тяжи являются В-зонами лимфатических узлов. Здесь происходит размножение и превращение В-лимфоцитов в плазмоциты.
На границе между корковым и мозговым веществом располагается паракортикальная зона. Она содержит, главным образом, Т-лимфоциты. В этой зоне происходит размножение и дифференцировка Т-лимфоцитов в эффекторные клетки.
Развитие Т-лимфоцитов в тимусе
Развитие Т-клеток в тимусе происходит под непосредственным влиянием и в результате прямых контактов тимоцитов со стромальными эпителиоцитами, клетками-кормилицами, макрофагами тимуса, а также под влиянием гормонов тимуса. В тимусе Т-клетки в процессе своего развития приобретают способность распознавать антиген в контексте с молекулами ГКГ и толерантность к собственным тканевым антигенам.
Маркеры, появляющиеся в процессе дифференцировки лимфоцитов, получили название дифференцировочных маркеров (CD) (cluster of differentiation) или дифференцировочных антигенов.
В процессе развития в тимусе происходит элиминация Т-клеток, способных взаимодействовать с АГ собственных тканей. В данном случае включаются механизмы отрицательной селекции клеток. Тимоциты, несущие рецепторы, способные распознавать собственные антигены в комплексе с молекулами ГКГ, в результате взаимодействия с ними подвергаются апоптозу, что приводит к элиминации соответствующего клона аутореактивных Т-лимфоцитов.
Ежедневно в тимусе вырабатывается порядка 30 × 107 – 47 × 107 клеток. Большая часть из них (95%) гибнет в органе, и только небольшое количество клеток продолжает своё дальнейшее развитие.
Клетки, прошедшие полную программу развития в тимусе и выдержавшие условия отбора на специфичность, покидают орган и мигрируют в периферическую лимфоидную ткань.
В итоге, в тимусе продуцируются две категории наивных антигенреактивных клеток: Т-лимфоциты воспаления/хелперы (CD4+, Т H0) (которые на периферии под влиянием АГ трансформируются в Т-лимфоциты хелперы гуморального иммунитета (Т H2) и Т-хелперы клеточного иммунитета (Т H1) и Т-цитотоксические лимфоциты (CD8+ ).
Миграция Т-лимфоцитов на периферию
Процесс миграции тимуспроизводных клеток в периферические лимфоидные органы контролируется адгезивными молекулами, которые находятся на поверхности как Т-лимфоцитов, так и на клетках тех органов, которые они заселяют.
Развитие В-лимфоцитов в костном мозге
Развитие В-лимфоцитов в течение всего постэмбрионального периода протекает в костном мозге. Под воздействием клеточного костномозгового микроокружения и гуморальных факторов костного мозга из стволовой лимфоидной клетки формируются В-лимфоциты
На определенной стадии развития В-лимфоцитов происходит экспрессия поверхностных мономерных иммуноглобулинов М. Эти структуры и являются антиген-распознающими рецепторами В-клеток. Антигенная специфичность рецепторов генетически детерминирована. На последующем этапе развития В-лимфоцитов происходит ориентация клеток на синтез антител определенного класса. Появляются В-лимфоциты, которые экспрессируют наряду с IgМ молекулы класса IgA или IgG.
Далее происходит экспрессия на клетках IgD. С экспрессией на лимфоцитах иммуноглобулинов D завершается этап антиген-независимого созревания В-клеток. Таким образом, на зрелых В-лимфоцитах поверхностные Ig-молекулы могут быть представлены следующими классами: 1) IgM, IgD; 2) IgM, IgA, IgD; 3) IgM, IgG, IgD. При этом все иммуноглобулины, представленные на одной В-клетке, имеют одинаковый идиотип, так как кодируются одними и теми же генами VH и VL.
Зрелые В-лимфоциты характеризуются наличием поверхностного IgD, высокой плотностью рецепторов к СЗ компоненту комплемента и Fc- фрагменту Ig, способностью трансформироваться в бластные формы под влиянием В-митогенов (ЛПС, PWM) и способностью трансформироваться под влиянием антигенов в антителообразующие клетки.