Статья на конкурс «био/мол/текст»: Иммунная система - это мощная многослойная защита нашего организма, которая потрясающе эффективна против вирусов, бактерий, грибов и других патогенов извне. Кроме того, иммунитет способен эффективно распознавать и уничтожать трансформированные собственные клетки, которые могут перерождаться в злокачественные опухоли. Однако сбои в работе иммунной системы (по генетическим либо другим причинам) приводят к тому, что однажды злокачественные клетки берут верх. Разросшаяся опухоль становится нечувствительной к атакам организма и не только успешно избегает уничтожения, но и активно «перепрограммирует» защитные клетки для обеспечения собственных нужд. Поняв механизмы, которые опухоль использует для подавления иммунного ответа, мы сможем разработать контрмеры и попытаться сдвинуть баланс в сторону активации собственных защитных сил организма для борьбы с болезнью.

Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2014 в номинации «Лучший обзор».

Главный спонсор конкурса - дальновидная компания Генотек .
Конкурс поддержан ОАО «РВК» .

Опухоль и иммунитет - драматический диалог в трех частях с прологом

Долгое время считалось, что причина низкой эффективности иммунного ответа при раке - то, что опухолевые клетки слишком похожи на нормальные, здоровые, чтобы иммунная система, настроенная на поиск «чужаков», могла их как следует распознавать. Этим как раз и объясняется тот факт, что иммунная система успешнее всего противостоит опухолям вирусной природы (их частота резко возрастает у людей, страдающих иммунодефицитом). Однако позже стало ясно, что это не единственная причина.

Если в этой статье речь идет про иммунные аспекты рака, то в работе «Страшней клешней на свете нет... » можно прочесть про особенности ракового метаболизма. - Ред.

Оказалось, что взаимодействие раковых клеток с иммунной системой носит гораздо более разносторонний характер. Опухоль не просто «прячется» от атак, она умеет активно подавлять местный иммунный ответ и перепрограммировать иммунные клетки, заставляя их обслуживать собственные злокачественные нужды.

«Диалог» между переродившейся, вышедшей из-под контроля клеткой с ее потомством (то есть будущей опухолью) и организмом развивается в несколько стадий, и если вначале инициатива почти всецело находится на стороне защитных сил организма, то в конце (в случае развития болезни) - переходит на сторону опухоли. Несколько лет назад учеными-онкоиммунологами была сформулирована концепция «иммуноредактирования» (immunoediting ), описывающая основные этапы этого процесса (рис. 1) .

Рисунок 1. Иммуноредактирование (immunoediting ) в процессе развития злокачественной опухоли.

Первая стадия иммуноредактирования - процесс устранения (elimination ). Под действием внешних канцерогенных факторов или в результате мутаций нормальная клетка «трансформируется» - приобретает способность неограниченно делиться и не отвечать на регуляторные сигналы организма. Но при этом она, как правило, начинает синтезировать на своей поверхности особые «опухолевые антигены» и «сигналы опасности». Эти сигналы привлекают клетки иммунной системы, прежде всего макрофаги , натуральные киллеры и Т-клетки . В большинстве случаев они успешно уничтожают «испортившиеся» клетки, прерывая развитие опухоли. Однако иногда среди таких «предраковых» клеток оказывается несколько таких, у которых иммунореактивность - способность вызывать иммунный ответ - по каким-то причинам оказывается ослабленной, они синтезируют меньше опухолевых антигенов, хуже распознаются иммунной системой и, пережив первую волну иммунного ответа, продолжают делиться.

В этом случае взаимодействие опухоли с организмом выходит на вторую стадию, стадию равновесия (equilibrium ). Здесь иммунная система уже не может полностью уничтожить опухоль, но еще в состоянии эффективно ограничивать ее рост. В таком «равновесном» (и не обнаруживаемом обычными методами диагностики) состоянии микроопухоли могут существовать в организме годами. Однако такие затаившиеся опухоли не статичны - свойства составляющих их клеток постепенно меняются под действием мутаций и последующего отбора: преимущество среди делящихся опухолевых клеток получают такие, которые способны лучше противостоять иммунной системе, и в конце концов в опухоли появляются клетки-иммуносупрессоры . Они в состоянии не только пассивно избегать уничтожения, но и активно подавлять иммунный ответ. По сути, это эволюционный процесс, в котором организм невольно «выводит» именно тот вид рака, который его убьет.

Этот драматический момент знаменует собой переход опухоли к третьей стадии развития - избегания (escape ), - на которой опухоль уже малочувствительна к активности клеток иммунной системы, более того - обращает их активность себе на пользу. Она принимается расти и метастазировать. Именно такая опухоль обычно диагностируется медиками и изучается учеными - две предыдущие стадии протекают скрыто, и наши представления о них основаны главным образом на интерпретации целого ряда косвенных данных.

Дуализм иммунного ответа и его значение в канцерогенезе

Существует множество научных статей, описывающих, как иммунная система борется с опухолевыми клетками, но не меньшее количество публикаций демонстрирует, что присутствие клеток иммунной системы в ближайшем опухолевом окружении является негативным фактором, коррелирующим с ускоренным ростом и метастазированием рака , . В рамках концепции иммуноредактирования, описывающей, как изменяется характер иммунного ответа по мере развития опухоли, подобное двойственное поведение наших защитников получило, наконец, свое объяснение.

Мы рассмотрим некоторые механизмы того, как это происходит, на примере макрофагов. Похожие приемы опухоль использует и для того, чтобы обманывать другие клетки врожденного и приобретенного иммунитета.

Макрофаги - «клетки-воины» и «клетки-целители»

Макрофаги, пожалуй, самые знаменитые клетки врожденного иммунитета - именно с изучения их способностей к фагоцитозу Мечниковым и началась классическая клеточная иммунология. В организме млекопитающих макрофаги - боевой авангард: первыми обнаруживая врага, они не только пытаются уничтожить его собственными силами, но также привлекают к месту сражения другие клетки иммунной системы, активируя их. А после уничтожения чужеродных агентов принимаются активно участвовать в ликвидации причиненных повреждений, вырабатывая факторы, способствующие заживлению ран. Эту двойственную природу макрофагов опухоли используют себе на пользу.

В зависимости от преобладающей активности различают две группы макрофагов: М1 и М2. М1-макрофаги (их еще называют классически активированными макрофагами) - «воины» - отвечают за уничтожение чужеродных агентов (в том числе и опухолевых клеток), как напрямую, так и за счет привлечения и активации других клеток иммунной системы (например, Т-киллеров). М2 макрофаги - «целители» - ускоряют регенерацию тканей и обеспечивают заживление ран , .

Присутствие в опухоли большого количества М1-макрофагов тормозит ее рост , а в некоторых случаях может вызвать даже практически полную ремиссию (уничтожение). И наоборот: М2-макрофаги выделяют молекулы - факторы роста, которые дополнительно стимулируют деление опухолевых клеток, то есть благоприятствуют развитию злокачественного образования. Экспериментально было показано, что в опухолевом окружении обычно преобладают именно М2-клетки («целители»). Хуже того: под действием веществ, выделяемых опухолевыми клетками, активные М1-макрофаги «перепрограммируются» в М2-тип , перестают синтезировать антиопухолевые цитокины, такие как интерлейкин-12 (IL12) или фактор некроза опухолей (TNF) и начинают выделять в окружающую среду молекулы, ускоряющие рост опухоли и прорастание кровеносных сосудов, которые будут обеспечивать ее питание, например фактор роста опухолей (TGFb) и фактор роста сосудов (VGF). Они перестают привлекать и инициировать другие клетки иммунной системы и начинают блокировать местный (противоопухолевый) иммунный ответ (рис. 2).

Рисунок 2. М1- и М2-макрофаги: их взаимодействие с опухолью и другими клетками иммунной системы.

Ключевую роль в этом перепрограммировании играют белки семейства NF-kB . Эти белки являются транскрипционными факторами, контролирующими активность множества генов, необходимых для М1 активации макрофагов. Наиболее важные представители этого семейства - р65 и р50, вместе образующие гетеродимер р65/р50, который в макрофагах активирует множество генов, связанных с острым воспалительным ответом, таких как TNF, многие интерлейкины, хемокины и цитокины. Экспрессия этих генов привлекает все новые и новые иммунные клетки, «подсвечивая» для них район воспаления. В то же время другой гомодимер семейства NF-kB - р50/р50 - обладает противоположной активностью: связываясь с теми же самыми промоторами, он блокирует их экспрессию, снижая градус воспаления.

И та, и другая активность NF-kB транскрипционных факторов очень важна, но еще важнее равновесие между ними. Было показано, что опухоли целенаправленно выделяют вещества, которые нарушают синтез p65 белка в макрофагах и стимулируют накопление ингибиторного комплекса р50/р50 . Таким способом (помимо еще ряда других) опухоль превращает агрессивных М1-макрофагов в невольных пособников своего собственного развития: М2-тип макрофагов, воспринимая опухоль как поврежденный участок ткани, включают программу восстановления, однако секретируемые ими факторы роста только добавляют ресурсы для роста опухоли. На этом цикл замыкается - растущая опухоль привлекает новые макрофаги, которые перепрограммируются и стимулируют ее рост вместо уничтожения.

Реактивация иммунного ответа - актуальное направление антираковой терапии

Таким образом, в ближайшем окружении опухолей присутствует сложная смесь молекул: как активирующих, так и ингибирующих иммунный ответ. Перспективы развития опухоли (а значит, перспективы выживания организма) зависят от баланса ингредиентов этого «коктейля». Если будут преобладать иммуноактиваторы - значит, опухоль не справилась с задачей и будет уничтожена или ее рост сильно затормозится. Если же преобладают иммуносупрессорные молекулы - это значит, что опухоль смогла подобрать ключ и начнет быстро прогрессировать. Понимая механизмы, которые позволяют опухолям подавлять наш иммунитет, мы сможем разработать контрмеры и сдвинуть баланс в сторону уничтожения опухолей .

Как показывают эксперименты, «перепрограммирование» макрофагов (и других клеток иммунной системы) обратимо. Поэтому одним из перспективных направлений онко-иммунологии на сегодняшний день является идея «реактивации» собственных клеток иммунной системы пациента с целью усиления эффективности других методов лечения. Для некоторых разновидностей опухолей (например, меланом) это позволяет добиться впечатляющих результатов. Другой пример, обнаруженный группой Меджитова , - обычный лактат, молекула, которая производится при недостатке кислорода в быстрорастущих опухолях за счет эффекта Варбурга . Эта простая молекула стимулирует перепрограммирование макрофагов, заставляя их поддерживать рост опухоли. Лактат транспортируется внутрь макрофагов через мембранные каналы, и потенциальная терапия заключается в блокировке этих каналов.

МАКРОФАГИ. Макрофаг (с др. греческого большой пожиратель») представляют собой особый вид крупных белых клеток крови, которые одновременно с теми клетками, которые, по сути, являются их предшественниками создают симбиоз, именуемый системой монуклеарных фагоцитов (с др. греческого «поглощать (есть) клетку»). В качестве клеток-предшественников в данном случае выступают монобласты промоциты и моноциты.

Происхождение и назначение макрофагов

Макрофаги называют клетками-«мусорщиками» неспроста, так как все, с чем они соприкасаются, поглощается и уничтожается посредством переваривания. Определенная доля макрофагов постоянно располагается в определенных местах: в капиллярах и лимфатических узлах, в печени, в легких, в соединительной и нервной тканях, в костях, включая костный мозг. Другие блуждают между клетками, постепенно скапливаясь в тех местах, где наиболее вероятно проникновение в организм того или иного возбудителя инфекции.
Все типы макрофагов происходят из моноцитов крови, а моноциты, в свою очередь, появляются из промоноцитов костного мозга, постепенносозревающих из более ранних клеток-предшественников до достижения определенной стадии. Примечательно, что у макрофагов существует обратная связь с этими клетками-предшественниками; обеспечиваемая благодаря их способности продуцировать в кровь цитокины (ростовые факторы), которые поступают с кровью в костный мозг, тем самым усиливая естественные процессы деления клеток, образованных ранее. Данный процесс активизируется, например, при наличии тех или иных инфекций, когда многие макрофаги погибают в борьбе с «врагами», им на сменупоставляются новые макрофаги, в ускоренном темпе созревающие в костном мозге.

Как «работают» макрофаги при наличии инфекций в организме?

GcMAF уникальный препарат для активации деятельности макрофагов

К сожалению для нас, несмотря на свои колоссальные возможности, макрофаги могут быть неактивны. Например, все клетки злокачественных опухолей, а также вирусные и инфекционные клетки продуцируют белок альфа-N- ацетилгалактозаминидаза (нагалаза), который блокирует продукцию GcMAF-гликопротеина, стимулирующего активацию макрофагов, препятствуя таким образом нормальной деятельности иммунной системы. А в отсутствии активности иммунной системы неконтролируемо развиваются злокачественные опухоли и возрастает уровень вирусных инфекций. На этот случай существует препарат GcMAF, который активирует макрофаги и усиливает активность иммунного ответа. Приобрести подлинный GcMAF можно в клинике доктора Ведова.

№ 1 иммунитет. Виды иммунитета.

Иммунитет – это способ защиты организма от генетически чужеродных веществ – антигенов, направленный на поддержание и сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма.

1.Врожденный, иммунитет - это выработанная в про­цессе филогенеза генетически закреплен­ная, передающаяся по наследству невоспри­имчивость данного вида и его индивидов к какому-либо антигену,обусловленная биологическими осо­бенностями самого организма, свойствами данного антигена, а также особенностями их взаимодействия.(пр: чума крупного рога­того скота)

врожденный иммунитет может быть абсолют­ным и относительным. Например, нечувс­твительные к столбнячному токсину лягушки могут реагировать на его введение, если по­высить температуру их тела.

Объяснить видовой иммунитет можно с разных позиций, прежде всего отсутствием у того или иного вида рецепторного аппарата, обеспечивающего пер­вый этап взаимодействия данного антигена с клетками или молекулами-мишенями, опре­деляющими запуск патологического процесса или активацию иммунной системы. Не исклю­чены также возможность быстрой деструкции антигена, например, ферментами организма или же отсутствие условий для приживления и размножения микроба (бактерий, вирусов) в организме. В конечном итоге это обусловле­но генетическими особенностями вида, в час­тности отсутствием генов иммунного ответа к данному антигену.

2.Приобретенный иммунитет - это невос­приимчивость к антигену чувствительного к нему организма человека, животных и пр., приобретаемая в процессе онтогенеза в результате естественной встречи с этим антигеном организма, например, при вак­цинации.

Примером естественного приобретенного иммунитета у человека может служить не­восприимчивость к инфекции, возникающая после перенесенного заболевания, так назы­ваемый постинфекционный

Приобретенный иммунитет может быть ак­тивным и пассивным. Активный иммунитет обусловлен активной реакцией, активным вовлечением в процесс иммунной системы при встрече с данным антигеном (например, поствакцинальный, постинфекционный им­мунитет), а пассивный иммунитет формируется за счет введения в организм уже готовых иммунореагентов, способных обеспечить защиту от антигена. К таким иммунореагентам отно­сятся антитела, т. е. специфические иммуног­лобулины и иммунные сыворотки, а также иммунные лимфоциты. Иммуноглобулины широко используют для пассивной иммуни­зации.

различают клеточный, гуморальный, клеточно-гуморальный и гуморально-клеточный иммунитет.

Примером клеточного иммунитета может служить противоопухолевый, а также транс­плантационный иммунитет, когда ведущую роль в иммунитете играют цитотоксические Т-лимфоциты-киллеры; иммунитет при инфекциях (столбняк, боту­лизм, дифтерия) обусловлен в основном ан­тителами; при туберкулезе ведущую роль играют иммунокомпетентные клетки (лимфоциты, фагоциты) с участием специфических антител; при некоторых ви­русных инфекциях (натуральная оспа, корь и др.) роль в защите играют специфические антитела, а также клетки иммунной системы.

В инфекционной и неинфекционной пато­логии и иммунологии для уточнения харак­тера иммунитета в зависимости от природы и свойств антигена пользуются также такой терминологией: антитоксический, противо­вирусный, противогрибковый, противобактериальный, противопротозойный, трансплан­тационный, противоопухолевый и другие ви­ды иммунитета.

Наконец, иммунное состояние, т. е. актив­ный иммунитет, может поддерживаться, со­храняться либо в отсутствие, либо только в присутствии антигена в организме. В первом случае антиген играет роль пускового фак­тора, а иммунитет называют стерильным. Во втором случае иммунитет трактуют как не­стерильный. Примером стерильного иммуни­тета является поствакцинальный иммунитет при введении убитых вакцин, а нестерильно­го - иммунитет при туберкулезе, который со­храняется только в присутствии в организме микобактерий туберкулеза.

Иммунитет (резистентность к антигену) может быть системным, т. е. генерализован­ным, и местным, при котором наблюдается более выраженная резистентность отдельных органов и тканей, например слизистых верх­них дыхательных путей (поэтому иногда его называют мукозальным).

№2 Антигены ..

Антигены представляют собой чужеродные вещества или структуры, которые способны вызывать иммунный ответ.

Характеристики антигена:

Иммуногенность - это свойство антигена вызывать иммунный ответ.

Специфичность антигена - это способность антигена избирательно реагировать с антителами или сенсибилизированными лимфоцитами, которые появились в результате иммунизации. За специфичность антигена ответственны определенные участки его молекулы, называемые детерминантами (или эпитопами). Специфичность антигена определяется набором детерминант.

КЛАССИФИКАЦИЯ АНТИГЕНОВ:

Основными видами бактериальных антигенов являются:

Соматические или О- антигены (у грамотрицательных бактерий специфичность определяется дезоксисахарами полисахаридов ЛПС);

Жгутиковые или Н- антигены (белковые);

Поверхностные или капсульные К- антигены.

№3 Антитела(иммуноглобулины.)

Антителами называются сывороточные белки, образующиеся в ответ на действие антигена. Они относятся к сывороточным глобулинам, поэтому называются иммуноглобулинами (Ig). Через них реализуется гуморальный тип иммунного ответа. Антитела обладают 2 свойствами: специфичностью, т. е. способностью вступать во взаимодействие с антигеном, аналогичным тому, который индуцировал (вызвал) их образование; гетерогенностью по физико-химическому строению, специфичности, генетической детерминированности образования (по происхождению). Все иммуноглобулины являются иммунными, т. е. образуются в результате иммунизации, контакта с антигенами. Тем не менее по происхождению они делятся: на нормальные (анамнестические) антитела, которые обнаруживаются в любом организме как результат бытовой иммунизации; инфекционные антитела, которые накапливаются в организме в период инфекционной болезни; постинфекционные антитела, которые обнаруживаются в организме после перенесенного инфекционного заболевания; поствакцинальные антитела, которые возникают после искусственной иммунизации.

№4 неспецифические факторы защиты их характеристики

1) гуморальные факторы - система комплемента. Комплемент - это комплекс 26 белков в сыворотке крови. Обозначается каждый белок, как фракция, латинскими буквами: С4, С2, СЗ и т. д. В условиях нормы система комплемента находится в неактивном состоянии. При попадании антигенов он активируется, стимулирующим фактором является комплекс антиген - антитело. С активации комплемента начинается любое инфекционное воспаление. Комплекс белков комплемента встраивается в клеточную мембрану микроба, что приводит к лизису клетки. Также комле-мент участвует в анафилаксии и фагоцитозе, так как обладает хемотаксической активностью. Таким образом, комплемент является компонентом многих им-мунолитических реакций, направленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных агентов;

2) клеточные факторы защиты.

Фагоциты. Фагоцитоз (от греч. phagos - пожираю, cytos - клетка) впервые открыл И. И. Мечников, за это открытие в 1908 г. он получил Нобелевскую премию. Механизм фагоцитоза состоит в поглощении, переваривании, инактивации инородных для организма веществ специальными клетками-фагоцитами. К фагоцитам Мечников отнес макрофаги и микрофаги. В настоящее время все фагоциты объединены в единую фагоцитирующую систему. В нее включены: промоноциты - вырабатывает костный мозг; макрофаги - разбросаны по всему организму: в печени они называются «купферовские клетки», в легких - «альвеолярные макрофаги», в костной ткани - «остеобласты» и т. д. Функции клеток-фагоцитов самые разнообразные: они удаляют из организма отмирающие клетки, поглощают и инактивируют микробы, вирусы, грибы; синтезируют биологически активные вещества (лизоцим, комплемент, интерферон); участвуют в регуляции иммунной системы.

Процесс фагоцитоза, т. е. поглощение инородного вещества клетками-фагоцитами, протекает в 4 стадии:

1) активация фагоцита и его приближение к объекту (хемотаксис);

2) стадия адгезии - прилипание фагоцита к объекту;

3) поглощение объекта с образованием фагосомы;

4) образование фаголизосомы и переваривание объекта с помощью ферментов.

№5 Органы, ткани и клетки иммунной системы

Различают центральные и периферические органы иммунной системы, в которых развиваются, созревают и дифференцируются клетки иммунной системы.

Центральные органы иммунной системы - костный мозг и тимус. В них из стволовых кроветворных клеток лимфоциты дифференцируются в зрелые неиммунные лимфоциты, так называемые наивные лимфоциты (от англ. naive), или девственные (от англ. virgine).

Кроветворный костный мозг - место рождения всех клеток иммунной системы и созревания В-лимфоцитов (В-лимфопоэз).

Тимус (вилочковая железа) отвечает за развитие Т-лимфоцитов: Т-лимфопоэз (реаранжировка, т.е. перестройка генов TcR, экспрессия рецепторов, и т. д.). В тимусе отбираются Т-лимфоциты (CD4 и CD8) и уничтожаются высокоавидные к собственным антигенам клетки. Гормоны тимуса завершают функциональное созревание Т-лимфоцитов, повышают секрецию ими цитокинов. Родоначальницей всех клеток иммунной системы является кроветворная стволовая клетка. Из лимфоидных стволовых клеток образуются предшественники Т- и В - клеток, которые служат источником Т- и В- популяций лимфоцитов. Т - лимфоциты развиваются в тимусе под влиянием его гуморальных медиаторов (тимозин, тимопоэктин, тиморин и др.). В дальнейшем тимусзависимые лимфоциты расселяются в периферических лимфоидных органах и трансформируются. Т 1 - клетки локализуются в периартериальных зонах селезенки, слабо реагируют на действие лучистой энергии и являются предшественниками эффекторов клеточного иммунитета, Т 2 - клетки накапливаются в перикортикальных зонах лимфоузлов, высокорадиочувствительны и отличаются антигенреактивностью.

Периферические линфоидные органы и ткани (лимфатические узлы, лимфоидные структуры глоточного кольца, лимфатические протоки и селезенка) - территория взаимодействия зрелых неиммунных лимфоцитов с антигенпрезентирующими клетками (АПК) и последующей антигензависимой дифференцировки (иммуногенеза) лимфоцитов. В эту группу входят: лимфоидная ткань, ассоциированная с кожей); лимфоидная ткань, ассоциированная со слиэистыми оболочками желудочно-кишечного, респираторного и мочеполового трактов (солитарные фолликулы, миндалины, пейеровы бляшки и др.).Пейеровы бляшки (групповые лимфатические фолликулы) - лимфоидные образования стенки тонкой кишки. Антигены проникают из просвета кишки в пейеровы бляшки через эпителиальные клетки (М-клетки).

№6 Т-клетки иммунной системы, их характеристика

T-лимфоциты участвуют в реакциях клеточного иммунитета: аллергических реакциях замедленного типа, реакции отторжения трансплантата и других, обеспечивают противоопухолевый иммунитет. Популяция T-лимфоцитов делится на две субпопуляции: лимфоциты CD4 - T-хелперы и лимфоциты CD8 - цитотоксические T-лимфоциты и T-супрессоры. Помимо этого существуют 2 типа T-хелперов: Th1 и Th2

Т-лимфоциты. Характеристика Т-лимфоцитов. Типы молекул на поверхности Т-лимфоцитов. Решающее событие в развитии Т-лимфоцитов - формирование антигенраспознающего Т-клеточного рецептора - происходит только в тимусе. Для обеспечения возможности распознавания любого антигена нужны миллионы различных по специфичности антигенраспознающих рецепторов. Формирование огромного разнообразия антигенраспознающих рецепторов возможно благодаря перестройке генов в процессе пролиферации и дифференцировки клеток-предшественниц. По мере созревания Т-лимфоцитов на их поверхности появляются ан-тигенраспознающие рецепторы и другие молекулы, опосредующие их взаимодействие с антигенпредставляющими клетками. Так, в распознавании собственных молекул главного комплекса гистосовместимости наряду с Т-клеточным рецептором участвуют молекулы CD4 или CD8. Межклеточные контакты обеспечиваются наборами поверхностных адгезионных молекул, каждой из которых соответствует молекула - лиганд на поверхности другой клетки. Как правило, взаимодействие Т-лимфоцита с антигенпредставляющей клеткой не ограничивается распознаванием антигенного комплекса Т-клеточным рецептором, а сопровождается связыванием других попарно комплементарных поверхностных «костимулирующих» молекул. Таблица 8.2. Типы молекул на поверхности Т-лимфоцитов Молекулы Функции Антигенраспознающий рецептор: Т-клеточный рецептор Распознавание и связывание комплекса: антигенный пептид + собственная молекула главного комплекса гистосовместимости Корецепторы: CD4, CD8 Участвуют в связывании молекулы главного комплекса гистосовместимости Адгезионные молекулы Адгезия лимфоцитов к эндотелиальным клеткам, к антигенпредставляющим клеткам, к элементам внеклеточного матрикса Костимулирующие молекулы Участвуют в активации Т-лимфоцитов после взаимодействия с антигеном Рецепторы иммуноглобулинов Связывают иммунные комплексы Рецепторы цитокинов Связывают цитокины Сочетание поверхностных молекул лимфоцитов, которые принято обозначать порядковыми номерами «кластеров дифференцировки» (clusters of differentiation - CD), обозначается как «поверхностный фенотип клетки», а отдельные поверхностные молекулы называют «маркерами», так как они служат метками конкретных субпопуляций и стадий дифференцировки Т-лимфоцитов. Так, например, на поздних этапах дифференцировки одни Т-лимфоциты утрачивают молекулу CD8 и сохраняют только CD4, а другие утрачивают CD4, а сохраняют CD8. Поэтому среди зрелых Т-лимфоцитов различают CD4+ (Т-хелперы) и CD8+ (цитотоксические Т-лимфоциты). Среди циркулирующих в крови Т-лимфоцитов клеток с маркером CD4 примерно в два раза больше, чем клеток с маркером CD8. Зрелые Т-лимфоциты несут на поверхности рецепторы для разных цитокинов и рецепторы для иммуноглобулинов (табл. 8.2). При распознавании Т-клеточным рецептором антигена Т-лимфоциты получают сигналы активации, пролиферации и дифференцировки в направлении клеток-эффекторов, т. е. клеток, способных непосредственно участвовать в защитных или повреждающих эффектах. Для этого на их поверхности резко возрастает количество адгезионных и костимулирующих молекул, а также рецепторов для цитокинов. Активированные Т-лимфоциты начинают продуцировать и секретировать цитокины, активирующие макрофаги, другие Т-лимфоциты и В-лимфоциты. После завершения инфекции, сопряженной с усиленной продукцией, дифференцировкой и активацией Т-эффекторов соответствующего клона, в течение нескольких дней 90 % эффекторных клеток погибают, поскольку не получают дополнительных сигналов активации. В организме остаются долгоживущие клетки памяти, несущие соответствующие по специфичности рецепторы и способные ответить пролиферацией и активацией на повторную встречу с тем же антигеном.

№7 В-клетки иммунной системы их характеристика

B-лимфоциты составляют около 15-18% всех лимфоцитов, находящихся в периферической крови. После распознавания специфического антигена эти клетки размножаются и дифференцируются, трансформируясь в плазматические клетки. Плазматические клетки вырабатывают большое количество антител (иммуноглобулины Ig), которые являются собственными рецепторами B-лимфоцитов в растворенном виде. Основной компонент иммуноглобулинов Ig (мономер) состоит из 2 тяжелых и 2 легких цепей. Принципиальное отличие между иммуноглобулинами состоит в строении их тяжелых цепей, которые представлены 5 типами (γ, α, µ, δ, ε).

8.Макрофаги

Макрофаги - крупные клетки, образовавшиеся из моноцитов, способные к фагоцитозу.Помимо непосредственно фагоцитоза,

макрофаги принимают участие в сложных процессах имунного ответа, стимулируя лимфоциты и имунные другие клетки.

актически моноцит становится макрофагом, когда покидает сосудистое русло и проникает в ткани.

В зависимости от типа ткани выделяют следующие виды макрофагов.

Гистиоциты - макрофаги соединительной ткани; компонент ретикуло-эндотелиальной системы.

Купферовские клетки - иначе эндотелиальные звездчатые клетки печени.

Альвеолярные макрофаги - иначе, пылевые клетки; расположены в альвеолах.

Эпителиоидные клетки - составляющие гранулемы.

Остеокласты - многоядерные клетки, участвующие в резорбции костной ткани.

Микроглия - клетки центральной нервной системы, разрушающие нейроны и поглощающие инфекционные агенты.

Макрофаги селезенки

функции макрофагов включают в себя фагоцитоз, «обработку» антигенов и взаимодействие с цитокинами.

Неиммунный фагоцитоз: макрофаги способны фагоцитировать чужеродные частицы, микроорганизмы и остатки

поврежденных клеток непосредственно, без вызова иммунного ответа. «Обработка» антигенов:

макрофаги «обрабатывают» антигены и представляют их B- и T-лимфоцитам в необходимой форме.

Взаимодействие с цитокинами: макрофаги взаимодействуют с цитокинами, производимыми T-лимфоцитами

для защиты организма против определенных повреждающих агентов.

9.Кооперация клеток в иммунном ответе .

Патрульные макрофаги, обнаружив в крови чужеродные белки (клетку), предъявляют его Т-хелперам

(происходит процессинг АГ макрофагами). Т-хелперы передают АГ информацию на В-лимфоциты,

которые начинают бласттрансформироваться и пролиферировать, выделять нужный иммуноглобулин.

Меньшая часть Т-хелперов (индукторы) побуждают макрофагов и макрофаги начинают продуцировать

интерлейкин I – активатор основной части Т-хелперов. Те, возбуждаясь, в свою очередь объявляют

всеобщую мобилизацию, начиная бурно выделять интерлейкин II (лимфокин) , который ускоряет пролиферацию и

Т-хелперов, и Т-киллеров. Последние имеют специальный рецептор именно к тем белковым детерминантам,

которые были предъявлены патрульными макрофагами.

Т-киллеры устремляются к клеткам-мишеням и разрушают их. Одновременно интерлейкин II

способствует росту и созреванию В-лимфоцитов, которые превращаются в плазматические клетки.

Тот же интерлейкин II вдохнет жизнь в Т-супрессоры, которые замыкают общую реакцию иммунного ответа,

останавливая синтез лимфокинов. Размножение иммунных клеток прекращается, но остаются лимфоциты памяти.

10.Аллергия

Спецефически повышенная чувствительность организма патогенного характера к веществам с антигенными свойствами.

Классификация:

1.реакции гиперчувствительности немедленного типа: развиваются в течении нескольких минут.Участвуют антитела.Терапия-антигистаминовыми препаратами.Болезни-атопическая бронхиальная астма,крапивница,сывороточная болезнь

2.реакции гиперчувствительности замедленного типа:через 4-6часов,симптомы нарастают в течении 1-2суток.Антитела в сыворотке отсутствуют,но имеются лимфоциты,способные с помощью своих рецепторов узнавать антиген.Болезни-бактериальная аллергия,контактный дерматит,реакции отторжения трансплантата.

4типа реауции по джелу и кубсу:

1тип анафилактические реакции:они вызывают взаимодействием поступающих в организм антигенов с антителами(IgE ),осевшими на поверхности тучных клеток и базофилов.Происходит активация этих клеток-мишенейюИз них высвобождаются биологичекси активные вещества(гистамин,серотонин).Так развивается анафилаксия,атопическая бронхиальная астма.

2тип цитотоксические: Циркульрующие вкрови антитела взаимодействуют с антигенами,фиксированными на мембранах клеток,В итоге клетки повреждаются и возникает цитолиз.Аутоиммуные гемолитические анемии,гемолитическая болезнь новорожденных.

3тип реакции иммцнных комплексов: циркулирующие вкрови антитела взаимодействуют с циркулир.антигенами,Образующиеся комплексы оседают на стенках кровеносных капилляров,повреждая слосуды.Сывороточная болезнь ежедневных инъукций

4тип клеточно-опосредованные иммунные реакции: они не зависят от наличия антител,а связанны с реакциями тимусзависимых лимфоцитов.Т-лимфоциты повреждают чужеродные клетки.Трансплатата,бактериальная аллергия.

5тип антирецепторные: антитела взаимодействуют с рецепторами гормона на мемране клеток.Это приводит к активации клеток.Болезнб Грейвса(увеличение тиреоидных гормонов)

11.Иммунодифициты

Иммунодефициты - это определенной степени недостаточность или выпадение нормальной функции иммунной системы организма, в результате генетических или другого рода поражений. Генетический анализ выявляет спектр хромосомных аномалий при иммунодефицитах: от делеции хромосом и точечных мутаций до изменения процессов транскрипции и трансляции.

Иммунодефицитные состояния

сопутствуют многие патологические процессы. Единой общепринятой классификации иммунодефицитов не существует. Многие авторы делят иммунодефициты на «первичные» и «вторичные». В основе врожденных форм иммунодефицитов лежит генетический дефект. Основное значение имеют нарушения в хромосомах, прежде всего 14-ой, 18-ой и 20-ой.

В зависимости от того какие эффекторные звенья привели к развитию иммунодефицита, следует различать дефициты специфического и неспецифического звеньев резистентности организма.

Врожденные иммунодефицитные состояния

А. Иммунодефициты специфического звена :

Дефициты Т-клеточного звена:

вариабельные иммунодефициты.

Селективный иммунодефицит по Ir-гену.

Дефициты В-клеточного звена:

Сочетанные иммунодефициты:

Селективные дефициты:

Б. Иммунодефициты неспецифического звена

Дефициты лизоцима.

Дефициты системы комплемента:

Дефициты фагоцитоза.

Иммунодефициты вторичные

Заболевания иммунной системы.

Генерализованные нарушения костного мозга.

Инфекционные заболевания.

Нарушения обмена веществ и интоксикации.

Экзогенные воздействия.

Иммунодефициты при старении.

ВИЧ-инфекция . Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызывает инфекционное заболевание, опосредованное первичным поражением вируса иммунной системы, с ярко

выраженным вторичным иммунодефицитом, что обусловливает развитие болезней, вызванных оппортунистическими инфекциями.

ВИЧ имеет тропность к лимфойдной ткани, конкретно к Т-хелперам. ВИЧ-вирус у больных находится в крови, в слюне, семенной жидкости. Поэтому заражение возможно при переливании такой крови, половым путем, вертикальным путем.

Следует отметить, что нарушения клеточного и гуморального звеньев иммунного ответа при СПИДе характеризуются:

а) снижением общего количества Т-лимфоцитов, за счет Т-хелперов

б) сижением функции Т-лимфоцитов,

в) повышением функциональной активности В-лимфоцитов,

г) увеличением количества иммунных комплексов,

л) снижением цитотоксической активности натуральных киллеров,

е) снижением хемотаксиса, цитотоксичности макрофагов, снижении продукции ИЛ-1.

Иммунологические нарушения сопровождаются увеличением альфа-интерферона, появлением антилимфоцитарных антител, супрессивных факторов, снижением тимозина в сыворотке крови, увеличением уровня 2-микроглобулинов.

Возбудителем болезни является человеческий Т-лимфоцитарный вирус

Такие микроорганизмы обычно обитают на коже и слизистой, получившие название резидентной микрофлоры. Заболевание имеет фазовый характер. Период выраженных клинических проявлений получило название синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД).

Макрофаги представляют собой иммунной системы, которые жизненно важны для развития неспецифических защитных механизмов, обеспечивающих первую линию защиты от . Эти крупные иммунные клетки присутствуют почти во всех тканях и активно удаляют из организма мертвые и поврежденные клетки, бактерии, и клеточный мусор. Процесс, посредством которого макрофаги поглощают и переваривают клетки и патогены, называется .

Макрофаги также помогают в клеточном или адаптивном иммунитете, захватывая и представляя информацию о чужеродных антигенах иммунным клеткам, называемые лимфоцитами. Это позволяет иммунной системе лучше защищаться от будущих атак тех же "захватчиков". Кроме того, макрофаги участвуют в других важных функциях в организме, включая производство гормонов, иммунную регуляцию и заживление ран.

Фагоцитоз макрофага

Фагоцитоз позволяет макрофагам избавляться от вредных или нежелательных веществ в организме. Фагоцитоз - это форма , при котором вещество поглощается и разрушается клеткой. Этот процесс инициируется, когда макрофаг обращается к инородному веществу при помощи антител. Антитела представляют собой белки, продуцируемые лимфоцитами, которые связываются с чужеродным веществом (антигеном), помещая его в клетку для разрушения. Как только антиген обнаружен, макрофаг отправляет проекции, которые окружают и поглощают антиген ( , мертвые клетки и т.д.), окружая его в везикуле.

Интернализованный везикул, содержащий антиген, называется фагосомой. в макрофаге сливаются с фагосомой, образуя фаголисосому. Лизосомы являются мембранными мешочками гидролитических ферментов, образованных , которые способны переваривать органический материал. Содержание ферментов в лизосомах высвобождается в фаголисосому, а постороннее вещество быстро деградирует. Затем деградированный материал выталкивается из макрофага.

Развитие макрофагов

Макрофаги развиваются из лейкоцитов, называемых моноцитами. Моноциты представляют собой самый большой тип лейкоцитов. У них большое одиночное , которое часто имеет почечную форму. Моноциты продуцируются в костном мозге и циркулируют в от одного до трех дней. Эти клетки выходят из кровеносных сосудов, проходя через эндотелий кровеносных сосудов, чтобы войти в ткани. После достижения своего назначения моноциты превращаются в макрофаги или в другие иммунные клетки, называемые дендритными клетками. Дендритные клетки помогают в развитии антигенного иммунитета.

Макрофаги, которые отличаются от моноцитов, специфичны для ткани или органа, в которых они локализируются. Когда возникает потребность в большем количестве макрофагов в определенной ткани, живые макрофаги продуцируют белки, называемые цитокинами, вызывающие ответные моноциты, чтобы развиться в необходимый тип макрофаг. Например, макрофаги, борющиеся с инфекцией, производят цитокины, способствующие развитию макрофагов, которые специализируются на борьбе с патогенами. Макрофаги, которые специализируются на заживлении ран и восстановлении тканей, развиваются из цитокинов, полученных в ответ на повреждение тканей.

Функция и расположение макрофагов

Макрофаги встречаются почти во всех тканях тела и выполняют ряд функций вне иммунитета. Макрофаги помогают в производстве половых гормонов в мужских и женских половых органах. Они способствуют развитию сетей кровеносных сосудов в яичнике, что жизненно важно для производства гормона прогестерона. Прогестерон играет важную роль в имплантации эмбриона в матку. Кроме того, макрофаги, присутствующие в глазу, помогают развить сети кровеносных сосудов, необходимые для правильного зрения. Примеры макрофагов, которые находятся в других местах тела, включают:

• Центральная нервная система: микроглии - глиальные клетки, обнаруженные в нервной ткани. Эти чрезвычайно маленькие клетки патрулируют головной и спинной мозг, удаляя клеточные отходы и защищая от микроорганизмов.
• Жировая ткань: макрофаги в жировой ткани защищают от микробов, а также помогают жировым клеткам поддерживать чувствительность организма к инсулину.
• Покровная система: клетки Лангерганса представляют собой макрофаги в коже, служащие иммунной функции и помогают в развитии клеток кожи.
• Почки: макрофаги в почках помогают фильтровать микробы из крови и способствовать образованию протоков.
• Селезенка: макрофаги в красной мякоти селезенки помогают фильтровать поврежденные эритроциты и микробы из крови.
• Лимфатическая система: макрофаги, хранящиеся в центральной области лимфатических узлов, фильтруют лимфу с микробами.
• Репродуктивная система: макрофаги в помогают в развитии половых клеток, эмбриона и производстве стероидных гормонов.
• Пищеварительная система: макрофаги в кишечнике контролируют окружающую среду, защищающую от микробов.
• Легкие: альвеолярные макрофаги, удаляют микробы, пыль и другие частицы с дыхательных поверхностей.
• Кость: макрофаги в кости могут развиться в костные клетки, называемые остеокластами. Остеокласты помогают реабсорбировать и ассимилировать костные компоненты. Незрелые клетки, из которых образуются макрофаги, находятся в несосудистых отделах костного мозга.

Макрофаги и заболевания

Хотя основной функцией макрофагов является защита от , иногда эти патогены могут уклоняться от иммунной системы и инфицировать иммунные клетки. Аденовирусы, ВИЧ и бактерии, вызывающие туберкулез, являются примерами патогенов, которые вызывают заболевание, заражая макрофаги.

В дополнение к этим типам заболеваний макрофаги связаны с развитием таких заболеваний, как сердечно-сосудистые, диабет и рак. Макрофаги в сердце способствуют сердечно-сосудистым заболеваниям, помогая в развитии атеросклероза. При атеросклерозе стенки артерии становятся толстыми вследствие хронического воспаления, вызванного лейкоцитами.

Макрофаги в жировой ткани могут вызвать воспаление, которое индуцирует устойчивость жировых клеток к инсулину. Это может привести к развитию диабета. Хроническое воспаление, вызванное макрофагами, также может способствовать развитию и росту раковых клеток.

Наш организм окружает огромное количество негативных и повреждающих факторов внешней среды: ионизирующее и магнитное излучение, резкие колебания температуры, различные патогенные бактерии и вирусы. Чтобы противостоять их отрицательному влиянию и поддерживать гомеостаз на постоянном уровне, в биокомпьютер человеческого организма встроен мощный защитный комплекс. Он объединяет такие органы, как тимус, селезенка, печень и лимфатические узлы. В данной статье мы изучим функции макрофагов, входящих в мононуклеарную фагоцитарную систему, а также выясним их роль в формировании иммунного статуса организма человека.

Общая характеристика

Макрофаги - "большие пожиратели", так переводится название этих защитных клеток, предложенное И.И.Мечниковым. Они способны к амебоидному движению, быстрому захвату и расщеплению болезнетворных бактерий и продуктов их метаболизма. Эти свойства объясняются наличием в цитоплазме мощного лизосомного аппарата, ферменты которого легко разрушают сложные оболочки бактерий. Гистиоциты быстро распознают антигены и передают информацию о них лимфоцитам.

Характеристика макрофагов как клеток, вырабатываемых органами иммунной системы, свидетельствует о том, что их можно обнаружить во всех жизненно важных структурах тела: в почках, в сердце и легких, в кровяном и лимфатическом русле. Они имеют онкопротекторные и сигнальные свойства. На мембране располагаются рецепторы, узнающие антигены, сигнал о которых передается на активные лимфоциты, вырабатывающие интерлейкины.

В настоящее время гистологи и иммунологи считают, что макрофаги - это клетки, образованные из мультипотентных стволовых структур красного костного мозга. Они разнородны по строению и функциям, различаются местом нахождения в организме, степенью созревания и активностью по отношению к антигенам. Рассмотрим их далее.

Виды защитных клеток

Наибольшую группу представляют фагоциты, циркулирующие в соединительных тканях: лимфе, крови, остеокластах и оболочках внутренних органов. В серозных полостях желудка и кишечника, в плевре и легочных пузырьках есть как свободные, так и фиксированные макрофаги. Это обеспечивает защиту и детоксикацию как самих клеток, так и их кровоснабжающих элементов - капилляров легочных альвеол, тонкого и толстого кишечника, а также пищеварительных желез. Печень как один из наиболее значимых органов имеет дополнительную протекторную систему мононуклеарных фагоцитарных структур - купферовские клетки. Остановимся на их строении и механизме действия детальнее.

Как защищена главная биохимическая лаборатория организма

В большом круге кровообращения существует автономная система кровоснабжения печени, называемая кругом воротной вены. Благодаря ее функционированию, от всех органов брюшной полости кровь сразу поступает не в нижнюю полую вену, а в отдельный кровеносный сосуд - воротную вену. Далее она направляет насыщенную углекислотой и продуктами распада венозную кровь в печень, где гепатоциты и защитные клетки, образованные периферическими органами иммунной системы, расщепляют, переваривают и нейтрализуют токсические вещества и болезнетворные микроорганизмы, попавшие в венозную кровь из желудочно-кишечного тракта. Защитные клетки обладают хемотаксисом, поэтому скапливаются в очагах воспаления и фагоцитируют патогенные соединения, попавшие в печень. Теперь рассмотрим купферовские клетки, которые играют в защите пищеварительной железы особую роль.

Фагоцитарные свойства ретикуло-эндотелиальной системы

Функции макрофагов печени - купферовских клеток - заключаются в захвате и переработке потерявших свои функции гепатоцитов. При этом расщепляются как белковая часть пигмента крови, так и сам гем. Это сопровождается выделением ионов железа и билирубина. Одновременно происходит лизис бактерий, прежде всего кишечной палочки, попавших в кровь из толстого кишечника. Защитные клетки контактируют с микробами в синусоидных капиллярах печени, затем захватывают патогенные частицы и переваривают с помощью собственного лизосомного аппарата.

Сигнальная функция фагоцитов

Макрофаги - это не только защитные структуры, обеспечивающие клеточный иммунитет. Они могут идентифицировать чужеродные частицы, попавшие в клетки организма, т. к. на мембране фагоцита есть рецепторы, которые узнают молекулы антигенов или биологически активных веществ. Большинство этих соединений не может напрямую контактировать с лимфоцитами и запускать ответную защитную реакцию. Именно фагоциты поставляют на мембрану антигенные группы, которые служат маяками для В-лимфоцитов и Т-лимфоцитов. Клетки-макрофаги, очевидно, выполняют важнейшую функцию передачи сигнала о присутствии повреждающего агента на самые активные и быстро действующие иммунные комплексы. Те, в свою очередь, способны молниеносно реагировать на патогенные частицы в организме человека и уничтожать их.

Специфические свойства

Функции элементов иммунной системы не ограничиваются только защитой организма от чужеродных компонентов окружающей среды. Например, фагоциты способны к осуществлению обмена ионов железа в красном костном мозге и селезенке. Участвуя в эритрофагоцитозе, защитные клетки переваривают и расщепляют старые эритроциты. Альвеолярные макрофаги накапливают ионы железа в виде молекул ферритина и гемосидерина. Их можно обнаружить в мокроте больных, страдающих сердечной недостаточностью с застоем крови в малом круге кровообращения и различными формами порока сердца, также у пациентов, перенесших инфаркт, отягощенный тромбоэмболией легочной артерии. Присутствие большого количества иммунных клеток в различных видах клинических исследований, например в мазках из влагалища, в моче или сперме, может свидетельствовать о воспалительных процессах, инфекционных или онкологических заболеваниях, протекающих у человека.

Периферические органы иммунной системы

Учитывая важнейшую роль фагоцитов, лейкоцитов и лимфоцитов в сохранении здоровья и генетической уникальности организма, в результате эволюции были созданы и усовершенствованы две линии защиты: центральные и периферические органы иммунной системы. Они вырабатывают различные виды клеток, участвующих в борьбе с чужеродными и патогенными агентами.

Это прежде всего Т-лимфоциты, В-лимфоциты и фагоциты. Селезенка, лимфатические узлы и фолликулы пищеварительного тракта также способны образовывать макрофаги. Это обеспечивает возможность тканям и органам человеческого организма быстро распознавать антигены и мобилизовать факторы гуморального и клеточного иммунитета для эффективной борьбы с инфекцией.