Специфическая иммунная защита организма

Если неспецифической защите не удается обезвредить возбудителей болезни или чужеродное вещество, то включается в действие специфическая защита – антигены распознаются лимфоцитами, начинается специфическая иммунная реакция. В отличие от неспецифических механизмов защиты специфические защитные реакции в организме изначально отсутствуют. Они вырабатываются в течение жизни организма в результате его контакта с конкретным чужеродным материалом. Поэтому они защищают только от того фактора, который и вызвал проявление этой реакции. Специфические защитные механизмы – это все формы иммунного ответа, основанные на специфическом распознании чужеродного материала и последующим его уничтожении. Чужеродный материал, способный вызвать иммунный ответ, как мы уже упоминали в предыдущем параграфе, называется антигеном. Антигенами являются вещества, молекулы которых имеют достаточную молекулярную массу в сочетании с определенной пространственной структурой. Ими чаще всего бывают молекулы белков, гликопротеинов. Кроме того, антигенными свойствами обладают посторонние клетки, ткани, хирургически пересажанные органы или изменившиеся клетки собственного организма (например, раковые).

Для реализации специфического иммунного ответа, как правило, требуется гораздо больше времени, чем для проявления неспецифичекого ответа. В формировании специфического иммунного ответа обязательно участие иммунокомпетентных клеток, которые продуцируются иммунной системой.

Иммунная система. Различают центральные и периферические органы иммунной системы (рис.). К центральным органам относятся красный костный мозг и тимус, или вилочковая железа. Периферические органы иммунной системы представлены лимфоузлами, селезенкой и лимфатическими скоплениями в слизистых оболочках внутренних органах. В центральных органах происходит формирование и созревание иммунокомпетентных клеток, а в периферических – функционирование этих клеток.

Защитная реакция организма на проникшее в него антигенное вещество[VV144] осуществляется двумя основными способами.

Один из них – гуморальный иммунитет – представляет собой защиту организма путем синтеза и секреции лимфоцитами и их потомками[VV145] специфических защитных белков антител, или иммуноглобулинов. Поскольку антитела высвобождаются в жидкую среду (плазму крови, тканевую жидкость, лимфу) и атака на антигены происходит также в жидкой среде, поэтому такой тип иммунного ответа назван гуморальным (от лат. гумор – жидкость).

Пространственная форма молекул антител и распределение электрического заряда на ее поверхности делают молекулу способной связывать антиген, комплементарный ей по форме и распределению заряда (рис.). Такое специфическое связывание сходно со специфичностью связывания фермента со своим субстратом (ключ-замок). Реакция антиген-антитело направлена на связывание антигена, подавление его активности и предотвращение таким образом его вредного воздействия на организм.

Второй способ защиты – клеточный иммунитет, который осуществляется прямым контактом лимфоцитов с антигеном и разрушением его. Поскольку в атаке участвует вся иммунная клетка, то иммунитет получил название клеточный. Свободные антитела при этом не выделяются.

Разделение функций в иммунной системе связано с существованием двух типов лимфоцитов – В-клеток (бурсазависимых) и Т-клеток (тимусзависимых). В-клетки вырабатывают антитела, которые осуществляют гуморальный иммунитет. Т-клетки антител не образуют, а с помощью своих поверхностных рецепторов распознают антигены и либо уничтожают их с помощью специальных веществ, либо передают информацию о них В-клеткам, включая их в антителообразование или другие эффекторные процессы.

Оба вида лимфоцитов образуются в красном костном мозге из стволовых клеток-предшественниц. Окончательная дифференцировка Т-клеток и приобретение ими способности выполнять свои защитные функции происходит только после того, как они пройдут через ткань тимуса. После созревания и дифференцировки Т-клетки покидают тимус и проникают в кровяное русло. Некоторые из них остаются в нем, другие мигрируют в тканевую жидкость, лимфатические узлы и ряд других органов, например в селезенку. В этих органах, в случае встречи с определенным антигеном, Т-клетки узнают их и начинают делиться. В результате деления образуются клоны идентичных клеток, способных узнавать этот конкретный антиген и реагировать с ним. Т-клетки регулярно переходят из лимфоидных тканей в циркулирующую кровь и тканевую жидкость. Такое постоянное патрулирование в организме увеличивает вероятность их встречи с антигеном и, следовательно, его уничтожения.

Что касается В-клеток, то впервые они были обнаружены в так называемой фабрициевой сумке птиц, что и дало название этому виду клеток. Эта сумка представляет собой мешковидный вырост клоаки. У млекопитающих этого органа нет. В красном костном мозге происходят начальные этапы дифференцировки и созревания В-клеток. Суть их заключается в формировании на мембранной поверхности В-клеток специфических рецепторов, представляющих собой белковые молекулы иммуноглобулина. Затем В-клетки покидают красный костный мозг и по кровеносным сосудам перемещаются в лимфоидные органы (лимфоузлы, селезенку), где окончательно дозревают.

Разделение иммунной защиты организма на гуморальный и клеточный носит несколько условный характер. Как вы убедитесь далее, оба вида иммунной защиты тесно связаны между собой и взаимозависимы.

s 1. Чем различаются специфические механизмы защиты от неспецифических? 2. Что такое антиген и какими свойствами он должен обладать? 3. Какими органами представлена иммунная система человека и в какие группы они объединяются? 4. Какие имеются виды иммунокомпетентных клеток и в чем состоит их основное различие?

.

§ 37. Иммунологическая реакция организма (иммунный ответ)[VV146]

Т-лимфоциты и их функции. Т-клетки практически не отличаются по внешнему виду от В-клеток. Однако по характеру развития, функциям и особым поверхностным рецепторам на собственных клеточных мембранах они представляют собой четко обособленную группу иммунокомпетентных клеток.

По функциональным свойствам Т-лимфоциты неоднородны и в зависимости от вызываемых ими реакций различают их три вида:

Т-киллеры (клетки-убийцы), Т-хелперы (клетки-помощники) и Т-супрессоры (клетки-регуляторы).

Т-киллеры способны разрушать зараженные вирусами или злокачественно перерожденные (раковые) клетки или клетки хирургически пересаженных (трансплантированных) тканей и органов путем химической атаки (цитотоксичности) или «продырявливания» их клеточной мембраны. Поэтому этот вид клеток называют еще цитотоксическими лимфоцитами.

Т-хелперы с соответствующим по структуре мембранным рецептором распознают чужеродный белок антигена. После его распознания ответным действием Т-хелперов является образование небольших собственных пептидных молекул. Функции: этих молекул различны. Так, они стимулируют размножение Т-клеток и процесс воспаления, а также стимулируют выработку антител В-клетками. Эта стимуляция выражается в ускорении превращения В-клеток в плазматические клетки, производящие антитела. В присутствии пептидных молекул Т-хелперов синтез антител повышается на один-два порядка. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД, преимущественно поражает именно Т-хелперы, разрушая этим иммунную защиту человека.

Т-супрессоры являются регуляторами антителообразования и других иммунных процессов, поддерживают иммунитет в гармоничном состоянии путем регуляции силы иммунного ответа.

В-лимфоциты и их функции. Различают два типа В-клеток: эффекторы, или плазматические клетки и клетки памяти.

Поверхность мембраны эффекторной В-клетки несет антигенные рецепторы специфической формы, идентичные образуемым ею антителам (рис.). Все мембранные рецепторы одной клетки-эффектора одинаковы, поэтому данная клетка может распознать только один единственный тип антигена. Связываясь с ним, клетка активируется, делится и дает множество одинаковых плазматических клеток. Они выделяют в кровь, тканевую жидкость и лимфу огромное количество антител одного вида против данного антигена. Связанные в комплекс антитело-антиген затем распознаются как мишени для уничтожения фагоцитами, поглощаются ими и перевариваются.

Активация В-клетки и превращение ее в плазматические клетки, образующие антитела, требует присутствия коротких пептидов, секретируемых Т-хелперами. Поэтому нельзя проводить резкой грани между гуморальным и клеточным иммунным ответом, поскольку в них участвуют как В-, так и Т-клетки.

Клетки памяти образуются В-лимфоцитами одновременно с плазматическими клетками. Живут они в отличие от других лейкоцитов долго – 20 и более лет, а иногда в течение всей жизни организма. Они играют важную роль в активации иммунного ответа организма при повторном внедрении антигена, вызвавшего формирование этих клеток. Эта реакция носит название вторичного иммунного ответа, выражающаяся в наступлении быстрого и массового образования одного вида антител для нейтрализации проникшего в организм антигена. По быстроте и силе вторичный иммунный ответ намного превышает первичный ответ, возникающий при первом взаимодействии с антигеном. Поэтому каждый новый контакт с данным возбудителем болезни только усиливает сопротивляемость ему. Этот принцип лежит в основе первичной и повторной вакцинаций.

Таким образом, в процессе иммунного ответа, помимо эффекторных клеток формируется группа долгоживущих клеток иммунной памяти, которые сохраняют в иммунной системе информацию о конкретных антигенах.

Как вы убедились, обычно в иммунном ответе в той или иной мере представлены оба типа иммунитета – клеточный и гуморальный. Кроме того, все типы иммунокомпетентных клеток осуществляют тесное взаимодействие в иммунном ответе организма.

Иногда при контакте с безвредными в норме антигенами окружающей среды, например с цветочной пыльцой, перхотью шерстью животных, домашней пылью и др., у некоторых людей наблюдается неадекватная избыточная реакция иммунного ответа. Она получила название аллергической, а вещества, ее вызывающие были названы аллергенами. Примерами проявлений болезненных аллергических состояний, сопровождающихся воспалением[VV147] и повреждением тканей, являются крапивница, сенная лихорадка, экзема, астма, ринит.

s 1. Какие различают виды Т-лимфоцитов и что лежит в основе их классификации? 2. Какую функцию выполняют Т-хелперы? 3. Как осуществляют свою функцию Т-киллеры? 4. Каковы функции эффекторных В-клеток? 5. Каково назначение в защите организма человека и животных клеток памяти? 6. Что такое вторичный иммунный ответ? 7. Представим себе, что в организме животного по какой-то причине перестали образовываться Т-клетки. К каким последствиям это приведет? Что можно сделать, чтобы помочь животному в этой ситуации? 8. Вспомните из курса биологии 9 класса, какие выделяют типы и формы иммунитета, и попытайтесь объяснить, каким образом возникает активный искусственный иммунитет? Какую процедуру для этого нужно осуществлять?

Глава 6. Размножение и индивидуальное развитие организмов

Дата добавления: 2014-01-04