Основная функция иммунной системы это поддержание антигенного гомеостаза (постоянства) организма. Состояние невосприимчивости к определенному типу микроорганизмов их токсинам или ядам животных называется иммунитетом. При участии иммунной системы распознаются и разрушаются все генетически чужеродные структуры: вирусы, бактерии, грибы, паразиты, опухолевые клетки. Реакция организма животного на внедрение инфекции или яда носит название иммунного ответа. В процессе эволюции свойства микроорганизмов постоянно совершенствовались (этот процесс происходит и сейчас) – это привело к появлению различных видов иммунитета.
Кроме иммунной системы в защите организма принимают участие другие структуры и факторы, которые препятствуют проникновению микробов. Такими структурами являются, например, кожа (здоровая кожа практически непроницаема для большинства микробов и вирусов), движение ресничек эпителия дыхательных путей, слой слизи, покрывающий слизистые оболочки, кислая среда желудка и прочее.
Роль лимфоидных клеток
Ежесуточно в первичных лимфоидных органах — тимусе и постнатальном костном мозге — образуется значительное количество лимфоцитов. Часть этих клеток мигрирует из кровотока во вторичные лимфоидные ткани — селезенку, лимфатические узлы и лимфоидные образования слизистых оболочек. В организме взрослого человека содержится примерно 1012 лимфоидных клеток и лимфоидная ткань в целом составляет приблизительно 2% обшей массы тела. При этом на лимфоидные клетки приходится примерно 20% циркулирующих с кровотоком лейкоцитов. Многие зрелые лимфоидные клетки относятся к долгоживущим и могут многие годы существовать в качестве клеток иммунологической памяти. В обычном мазке крови лимфоциты различаются как по размерам, так и по морфологии. Варьирует соотношение величина ядра: величина цитоплазмы, а также форма самого ядра. В цитоплазме некоторых лимфоцитов могут содержаться азурофильные гранулы.
При световой микроскопии мазков крови, окрашенных, например, гематологическим красителем Гимза, можно обнаружить два морфологически различных типа циркулирующих лимфоцитов: первый — относительно мелкие клетки, в типичном случае лишенные гранул, с высоким соотношением Я:Ц — и второй — более крупные клетки с меньшим соотношением Я.Ц, содержащие в цитоплазме гранулы и известные как большие гранулярные лимфоциты.
На поверхности лимфоцитов присутствует множество разнообразных молекул, которые могут служить метками различных субпопуляций. Значительная часть этих клеточных маркеров в настоящее время легко идентифицируется с помощью специфических моноклональных антител. Разработана систематизированная номенклатура маркерных молекул; в ней группы моноклональных антител, каждая из которых специфически связывается с определенной маркерной молекулой, обозначены символом CD. За основу CD-номенклатуры принята специфичность прежде всего мышиных моноклональных антител к лейкоцитарным антигенам человека. В создании этой классификации участвуют многие специализированные лаборатории разных стран.
Для ее обсуждения проведена серия международных рабочих встреч, на которых удалось определить характерные наборы образцов моноклональных антител, связывающихся с различными популяциями лейкоцитов, а также молекулярные массы выявляемых при этом маркеров. Моноклональные антитела совпадающей
специфичности связывания объединяют в одну группу, присваивая ей номер в системе CD. Однако в последнее время принято таким образом обозначать не группы антител, а маркерные молекулы, распознаваемые данными антителами
В дальнейшем молекулярные маркеры стали классифицировать в соответствии с информацией, которую они несут об экспрессируюших их клетках, например:
- популяционные маркеры, которые служат характерным признаком данного цитопоэтического ряда, или линии; пример — маркер CD3, выявляемый только на Т-клетках;
- дифференцировочные маркеры, экспрессируемые временно, в процессе созревания; пример — маркер CD1, который присутствует на развивающихся тимоцитах, но не на зрелых Т-клетках;
- маркеры активации, такие как CD25 — низкоаффинный Т-клеточный рецептор для фактора роста, экспрессируемый только на Т-клетках, активированных антигеном.
Иногда такой подход к классификации маркеров весьма полезен, однако не всегда он возможен. У некоторых популяций клеток маркер активации и маркер дифференцировки — это одна и та же молекула. Например, CD 10, присутствующий на незрелых В-клетках, исчезает при созревании, но появляется вновь при активации.
Кроме того, маркеры активации могут постоянно присутствовать на клетках в низкой концентрации, но в более высокой — после активации. Так, под действием ИФу возрастает экспрессия молекул главного комплекса гистосовместимости класса II на моноцитах.
Иммунологическая память.
Cпособность иммунной системы организма после первого взаимодействия с антигеном специфически отвечать на его повторное введение. Наряду со специфичностью, И. п.— важнейшее свойство иммунного ответа.
Позитивная И. п. проявляется как ускоренный и усиленный специфич. ответ на повторное введение антигена. При первичном гуморальном иммунном ответе после введения антигена проходит неск. дней (латентный период) до появления в крови антител. Затем наблюдается постепенное увеличение кол-ва антител до максимума с последующим снижением. При вторичном ответе на ту же дозу антигена латентный период сокращается, кривая увеличения антител становится круче и выше, а её снижение происходит медленнее. В клеточном иммунитете И. п. проявляется ускоренным отторжением вторичного трансплантата и более интенсивной воспалительно-нек-ротич. реакцией на повторное внутрикож-ное введение антигена. Позитивная И. п. к антигенным компонентам окружающей среды лежит в основе аллергич. заболеваний, а к резус-антигену (возникает при резус-несовместимой беременности)— в основе гемолитич. болезни новорождённых. Негативная И. п. — это естеств. и приобретённая иммунологич. толерантность, проявляющаяся ослабленным ответом или его полным отсутствием как на первое, так и на повторное введение антигена. Нарушение негативной И. п. к собств. антигенам организма является патогенетич. механизмом нек-рых аутоиммунных заболеваний. Выработка негативной И. п.— наиб, перспективный приём преодоления гистонесовместимости при трансплантации органов и тканей. И. п. при ответе на разные антигены различна. Она может быть краткосрочной (дни, недели), долговременной (месяцы, годы) и пожизненной. Напр., человек, иммунизированный столбнячным анатоксином или живой полиомиелитной вакциной, сохраняет И. п. св. 10 лет. И. п. представляет собой разновидность биол. памяти, принципиально отличающуюся от нейрологич. (мозговой) памяти по способу её введения, уровню хранения и объёму информации. Осн. носители И. п.— долгоживущие Т- и В-лимфоциты, к-рые образуются при первичном иммунном ответе и продолжают циркулировать с кровью и лимфой в качестве специфич. предшественников антиген-реактивных лимфоцитов. При вторичном ответе эти клетки размножаются, обеспечивая быстрое увеличение клона антителообразующих или антиген-реактивных лимфоцитов данной специфичности.
Из др. механизмов И. п. (кроме клеток памяти) определ. значение имеют иммунные комплексы, цитоф ильные антитела, а также блокирующие и антиидиотипич. антитела. И. п. можно перенести от иммунного донора неиммунному реципиенту, переливая живые лимфоциты или вводя лимфоцитарный экстракт, содержащий «фактор переноса» или иммунную РНК. Ввод информации в И. п. осуществляется антигеном, хотя информация об антигене к этому моменту уже существует в генетич. памяти, возникшей в филогенезе и в т. н. онтогенетич. памяти, появившись в эмбриогенезе при дифференцировке лимфоидных клеток. Информац. ёмкость И. п.— до 106—107 бит на организм. У позвоночных включается более 100 бит в сутки. В филогенезе И. п. возникла одновременно с нейрологич. памятью. Полной ёмкости И. п. достигает у взрослых животных со зрелой иммунной системой (у новорождённых и старых особей она ослаблена).
Механизмы интеграции клеток иммунной системы
Иммунная система функционирует как единое целое благодаря наличию центральных нейрогуморальных и местных факторов, регулирующих процессы пролиферации и дифференцировки клеток, упорядоченную миграцию, осуществляемую через кровь и лимфу. В эмбриональный период происходит переключение кроветворения из желточного мешка в печень и далее в костный мозг. У взрослых основным поставщиком СКК становится костный мозг, при этом в кровь мигрирует за сутки около 2% всех стволовых клеток костного мозга. При действии антигенов их число увеличивается в десятки раз. Предполагают, что процесс миграции СКК из костного мозга и их рециркуляция находятся под контролем гормонов гипофиза и надпочечников. Глюкокортикоидные гормоны коры надпочечников препятствуют избыточной миграции СКК и тем самым предохраняют их от «перерасходования».
Циркуляция лимфоцитов зависит также от специфических взаимодействий между поверхностью лимфоцита и поверхностью специализированных эндотелианых клеток, выстилающих посткапиллярные венулы с высоким эндотелием — HEV (hight endothelial venulae) во вторичных лимфоидных органах: лимфоциты временно прикрепляются к ним, а затем мигрируют через посткапиллярные венулы.
Моноклональные антитела, связываясь с поверхностью лимфоцитов и подавляя их способность присоединяться к специализированным эндотелиальным клеткам в срезах тканей, а также циркулировать in vivo, помогают определить различные «homing-рецепторы» на эндотелиоцитах, от которых зависят пути миграции лимфоцитов.
Различают два типа миграции клеток иммунной системы: медленный и быстрый. Продолжительность медленной миграции измеряется неделями. Медленный тип миграции характерен для стволовых клеток и Т- и В-лимфоцитов, заселяющих периферические лимфоидные органы. Быстрый тип миграции (несколько часов) характерен для постоянно рециркулирующих долгоживущих лимфоцитов памяти. Они мигрируют из крови в периферические лимфоидные органы и из них обратно в кровь. Популяция быстро рециркулирующих лимфоцитов содержит главным образом Т-лимфоциты. Большинство медленно мигрирующих клеток относится к В-клеткам. При остром иммунном ответе происходит миграция предшественников эффекторных цитотоксических лимфоцитов и плазмоцитов через кровь и лимфу во все отделы иммунной системы и соединительную ткань, где обеспечиваются условия для иммунного ответа. Число рециркулирующих лимфоцитов в крови человека составляет около 1010.
Рециркулирующие лимфоциты представляют собой основную часть популяции малых лимфоцитов, большинство из которых являются долгоживущими Т-лимфоцитами; меньшее число составляют В-лимфоциты.
Рециркулирующие лимфоциты имеют оптимальную возможность к встрече с любой чужеродной мишенью, которую они сами непосредственно уничтожают, вырабатывая антитела.
Лимфоциты при помощи рецепторов осуществляют «проверку» всех тканей организма, выявляя чужеродный материал. При попадании антигена в периферические лимфоидные органы в зонах его расположения концентрируются Т-лимфоциты. В этих же зонах несколько позднее появляются В-лимфоциты. Происходит взаимодействие макрофагов, Т- и В-лимфоцитов и кооперативное распознавание антигена, приводящее к дифференцировке из В-лимфоцитов — клеток памяти и плазмоцитов, продуцирующих антитела.
Лимфоциты памяти живут в течение 20 лет и более. Считают, что приобретенное свойство памяти лимфоцитов наследуется.
Таким образом, процессы миграции и рециркуляции клеток иммунной системы обеспечивают поддержание иммунного гомеостаза.
Заключение.
Межклеточная кооперация входит в число механизмов специфической регуляции иммунного ответа в организме. В ней принимают участие специфические взаимодействия между конкретными антигенами и соответствующими им структурами антител и клеточных рецепторов. Несмотря на большое разнообразие, система клеток и органов иммунной системы функционирует как единое целое на основе единства и функционального программирования всех ее элементов, межклеточной кооперации, механизмов обратной связи, а также антиген-неспецифической регуляции всей системы цитокинами, гормональными и метаболическими механизмами.
