Імунна система

Середовище проживання людини та інших живих організмів дуже агресивне. Нас підстерігають всілякі віруси і бактерії, які очікують слушної нагоди, щоб на нас напасти. Тому завдання нашої імунної системи – захистити нас від їх нападу. Деякі рубежі оборони – чисто анатомічні: наприклад, шкіра та слизові оболонки утворюють фізичний бар’єр, який перешкоджає вторгненню. Якщо ці зовнішні кордони порушені, організм часто протиставляє агресії генералізовану запальну реакцію, при якій посилюється приплив крові до ураженої ділянки. Кров доставляє лейкоцити, які, проникнувши через стінку капілярів, захоплюють агресора. Саме такою реакцією пояснюється добре знайоме нам почервоніння навколо невеликого порізу.

Кінцевою метою імунної системи є знищення чужорідного агента, яким може виявитися хвороботворний мікроорганізм, чужорідне тіло, отруйна речовина або ж модифікована клітина самого організму. Цим досягається біологічна індивідуальність організму.

Ще в стародавньому Єгипті та Греції за хворими чумою доглядали люди, які вже перехворіли цією хворобою – досвід показував, що вони вже не схильні до зараження.

Люди інтуїтивно намагалися убезпечити себе від інфекційних хвороб. Кілька століть тому в Туреччині, на Близькому Сході, в Китаї для профілактики віспи втирали в шкіру і слизові оболонки носа гній з підсохлих віспяних гнійників. Люди сподівалися, що, перехворівши якимось інфекційним захворюванням в легкій формі, вони набудуть стійкості до дії збудників в майбутньому.

Так зароджувалася імунологія – наука, що вивчає реакції організму на порушення сталості його внутрішнього середовища.

Імунна система: багатоетапність

Імунна система захищає організм від інфекції в кілька етапів, при цьому з кожним етапом підвищується специфічність захисту. Найпростіша лінія захисту – це фізичні бар’єри, про які вже згадувалося. Якщо збудник проникає через ці бар’єри, проміжну неспецифічну реакцію на нього здійснює вроджена імунна система. Вроджена імунна система є у всіх рослин і тварин.

На випадок, коли збудники успішно долають вплив вроджених імунних механізмів, у хребетних існує третій рівень захисту – набутий імунний захист. Ця частина імунної системи адаптує свою реакцію під час інфекційного процесу, щоб поліпшити розпізнавання чужорідного біологічного матеріалу. Така поліпшена відповідь зберігається після знищення збудника у вигляді імунологічної пам’яті. Вона дозволяє механізмам набутого імунітету розвивати швидшу і сильнішу реакцію при кожній появі такого ж збудника.

Будова і склад імунної системи

Імунна система людини включає центральні органи – мозок і вилочкову залозу (тимус) – і периферичні – селезінку, лімфатичні вузли, лімфоїдну тканину. Ці органи виробляють кілька типів клітин, які і здійснюють нагляд за сталістю клітинного і антигенного складу внутрішнього середовища.

Основні клітини імунної системи – фагоцити і лімфоцити (В- і Т-лімфоцити). Вони циркулюють кровоносною і лімфатичною системами, деякі з них можуть проникати в тканини. Всі клітини імунної системи мають певні функції і працюють в складній взаємодії, яка забезпечується виробленням спеціальних біологічно активних речовин – цитокінів. Ви, напевно, чули такі назви, як інтерферони, інтерлейкіни і тому подібні. Це так звані цитокіни, за допомогою яких клітини імунної системи можуть обмінюватися інформацією і здійснювати координацію своїх дій.

Фагоцити

Фагоцити кидаються на прибульців, поглинаючи і руйнуючи мікроби, отруйні речовини та інші чужорідні для організму клітини і тканини. При цьому гинуть і самі фагоцити, вивільняючи речовини (медіатори), що викликають місцеву запальну реакцію і привертають нові групи фагоцитів на боротьбу з антигенами. Встановлено, що один фагоцит може захопити 15-20 бактерій. Якщо він поглинає більше мікробів, ніж може їх перетравити, то клітина гине. Суміш загиблих і живих фагоцитів та бактерій називається гноєм.

Після поглинання чужорідного мікроорганізму фагоцитом він опиняється в пастці внутрішньоклітинного пухирця, який називається фагосомою. Фагосома зливається з іншою бульбашкою – лізосомою, в результаті чого формується фаголізосома. Мікроорганізм гине під впливом травних ферментів, або в результаті дихального вибуху, при якому в фаголізосому вивільняються вільні радикали. Фагоцитоз еволюціонував зі способу отримання захоплених поживних речовин, але ця роль у фагоцитів була розширена і стала захисним механізмом, спрямованим на руйнацію патогенних збудників. Фагоцитоз, ймовірно, є найстарішою формою захисту макроорганізму, оскільки фагоцити є як у хребетних, так і у безхребетних тварин.

До фагоцитів відносяться такі клітини, як мононуклеарні фагоцити (зокрема – моноцити і макрофаги), дендритні клітини і нейтрофіли. Фагоцити здатні зв’язувати мікроорганізми і антигени на своїй поверхні, а потім поглинати і знищувати їх. Ця функція основана на простих механізмах розпізнавання, що дозволяють зв’язувати найрізноманітніші мікробні продукти, і відноситься до проявів вродженого імунітету. З появою специфічної імунної відповіді мононуклеарні фагоцити відіграють важливу роль у його механізмах шляхом презентацію антигенів T-лімфоцитам. Для ефективного знищення мікробів фагоцитам потрібна активація.

Нейтрофіли і макрофаги – це фагоцити, які подорожують організмом в пошуках чужорідних мікроорганізмів. Нейтрофіли зазвичай виявляються в крові і є найчисельнішою групу фагоцитів. Їх частка складає близько 50% -60% від загальної кількості циркулюючих лейкоцитів. Під час гострої фази запалення, зокрема в результаті бактеріальної інфекції, нейтрофіли мігрують до вогнища запалення. Цей процес називається хемотаксисом. Вони зазвичай є першими клітинами, що реагують на вогнище інфекції.

Макрофаги представляють собою клітини багатоцільового призначення, що мешкають в тканинах і виробляють широкий спектр біохімічних факторів, включаючи ферменти, білки системи комплементу та регуляторні фактори, наприклад інтерлейкін-1. Крім того, макрофаги виконують роль прибиральників, позбавляючи організм від зношених клітин та іншого сміття, а також роль антиген-презентуючих клітин, які активують ланки набутого імунітету.

Дендритні клітини – це фагоцити в тканинах, які стикаються із зовнішнім середовищем. Тобто вони розташовані, головним чином, в шкірі, носі, легенях, шлунку та кишечнику. Їх так назвали черех зовнішню схожість з дендритами нейронів через наявність багаточисельних відростків, проте дендритні клітини жодним чином не пов’язані з нервовою системою. Дендритні клітини служать сполучною ланкою між вродженим і набутим імунітетом.

Лімфоцити

Лімфоцити виробляють специфічні білки (антитіла) – імуноглобуліни, які взаємодіють з певними антигенами і зв’язують їх. Антитіла нейтралізують активність отрут, мікробів, роблять їх більш доступними для фагоцитів.

Основними типами лімфоцитів є B-клітини і T-клітини, які походять з плюріпотентних гемопоетичних стовбурових клітин. У дорослої людини вони утворюються в кістковому мозку, а T-лімфоцити додатково проходять частину етапів диференціювання в тимусі. B-клітини відповідають за гуморальну ланку набутого імунітету, тобто виробляють антитіла, в той час як T-клітини являють собою основу клітинної ланки специфічної імунної відповіді.

На етапі розвитку лімфоцити проходять відбір: залишаються тільки значущі з точки зору захисту організму, а також ті, які не несуть загрози власним тканинам організму. Паралельно з цим процесом лімфоцити поділяються на групи, здатні виконувати ту чи іншу функцію захисту.

Існують різні види лімфоцитів. Зокрема, за морфологічними ознаками їх поділяють на малі лімфоцити і великі гранулярні лімфоцити (ВГЛ). За структурою зовнішніх рецепторів серед лімфоцитів виділяють, зокрема, B-лімфоцити і T-лімфоцити.

Як B-, так і T-клітини несуть на своїй поверхні рецепторні молекули, які розпізнають специфічні мішені. Рецептори - це ніби «дзеркальний відбиток» певної частини чужорідної молекули, здатний приєднуватися до неї. При цьому одна клітина може містити рецептори тільки для одного виду антигенів.

T-клітини розпізнають чужорідні («не-свої») мішені, такі як патогенні мікроорганізми, тільки після того, як антигени (специфічні молекули чужорідного тіла) будуть оброблені і презентовані в поєднанні з власною («своєю») біомолекулою, яка називається молекулою головного комплексу гістосумісності. Серед T-клітин розрізняють ряд підтипів, зокрема, Т-кілери, Т-хелпери і регуляторні Т-клітини.

T-кілери розпізнають тільки антигени, які об’єднані з молекулами головного комплексу гістосумісності I класу, у той час як T-хелпери розпізнають тільки антигени, які розташовані на поверхні клітин у поєднанні з молекулами головного комплексу гістосумісності II класу. Це розходження в презентації антигену відображає різні ролі зазначених двох типів T-клітин. Іншим, менш поширеним підтипом T-клітин, є γδ T-клітини, які розпізнають незмінені антигени, не зв’язані з рецепторами головного комплексу гістосумісності.

У T-лімфоцитів коло завдань досить широке. Частина з них – регуляція набутого імунітету за допомогою спеціальних білків (зокрема, цитокінів), активація B-лімфоцитів для утворення антитіл, а також регуляція активації фагоцитів для більш ефективного руйнування мікроорганізмів. Цю задачу виконує група T-хелперів. За руйнування власних клітин організму шляхом виділення цитотоксичних факторів при безпосередньому контакті відповідають T-кілери, які діють специфічно.

На відміну від T-клітин, B-клітини не потребують обробки антигену та експресії його на поверхні клітини. Функція B-лімфоцитів полягає насамперед у виробленні антитіл, дія яких спрямована насамперед проти позаклітинно розташованих збудників.

Крім того, існують лімфоцити, які проявляють цитотоксичність неспецифічно – природні кілери.

Імунна система слизових оболонок

Імунна система слизових оболонок формує захисний бар’єр, який оберігає організм людини від хвороботворного впливу патогенної і умовно-патогенної мікрофлори. Захисні реакції, що розвиваються імунною системою слизових оболонок, в нормі протікають на тлі мінімальної запальної реакції і не супроводжуються ушкодженням оточуючих тканин.

Імунна система слизових оболонок представлена ​​регіонарними лімфатичними вузлами, мигдалинами глоткового лімфоїдного кільця, лімфоїдними бляшками кишечника, численними лімфоїдними вузликами, розташованими в слизових оболонках, дифузною лімфоїдною тканиною, а також лімфоїдними клітинами власної пластинки і міжепітеліальними лімфоцитами.

У слизових оболонках, де немає постійного і тривалого впливу антигенів, лімфоцити розташовуються розрізнено, на деякій відстані один від одного, формуючи дифузну лімфоїдну тканину. У ділянках, де спостерігається часте зіткнення з антигенами та алергенами, лімфоцити збираються в дрібні і великі щільні скупчення, що отримали назву лімфоїдних вузликів. Лімфоїдні вузлики, які не мають центрів розмноження, містяться у великій кількості в слизовій оболонці стравоходу, дихальних шляхів (гортані, трахеї, великих бронхів). У місцях постійного і сильного впливу антигенів, де потрібна участь у захисних реакціях все нових і нових лімфоцитів, розташовуються лімфоїдні вузлики з центрами розмноження. У цих гермінативних центрах клітини розташовуються дещо розрізнено, і на мікроапаратах ці центри виглядають більш світлими, ніж навколишня (периферична) зона лімфоїдного вузлика. Центри розмноження в лімфоїдних вузликах є місцями розмноження лімфоцитів, потреба в яких у місцях постійного антигенного вторгнення велика. Лімфоїдні вузлики з центрами розмноження у великій кількості є в слизовій оболонці шлунка, тонкої і товстої кишки, в апендиксі.

Роль імунної системи

Імунна система з’явилася разом з багатоклітинними організмами і розвивалася, як помічник їхнього виживання. Вона поєднує органи і тканини, які гарантують захист організму від генетично чужорідних клітин і речовин, що надходять з навколишнього середовища.

За організацією та механізмом функціонування вона подібна до нервової системи. Обидві системи представлені центральними і периферичними органами, здатними реагувати на різні сигнали, мають велику кількість рецепторних структур, специфічну пам’ять.

До центральних органів імунної системи відносять червоний кістковий мозок, до периферичних – лімфатичні вузли, селезінку, мигдалики, апендикс. Центральне місце серед клітин імунної системи займають різні лімфоцити. При контакті з чужорідними тілами за їх допомогою імунна система здатна забезпечити різні форми імунної відповіді: утворення специфічних антитіл крові, утворення різних видів лімфоцитів.

Підсумок

Захисні реакції організму забезпечуються клітинами-фагоцитами, а також білками-антитілами. Імунна система «запам’ятовує» ті чужорідні речовини, з якими вона хоч раз зустрічалася і на які реагувала. Від цього залежить формування несприйнятливості до «чужих» агентам, терпимості до власних біологічно активних речовин і підвищеної чутливості до алергенів. Нормально функціонуюча імунна система не реагує на внутрішні чинники і, в той же час, відторгає чужорідні впливи на організм. Вона формує імунітет – протиінфекційний, трансплантаційний, протипухлинний. Імунітет захищає організм від інфекційних хвороб, звільняє його від загиблих, перероджених і чужорідних клітин. Імунні реакції є причиною відторгнення пересаджених органів і тканин. При вроджених чи набутих дефектах імунної системи виникають захворювання – імунодефіцитні, аутоімунні чи алергічні, викликані підвищеною чутливістю організму до алергенів.

За матеріалами: wikipedia.org, elementy.ru, health.mail.ru.