Тема 1. Структура и принципы функционирования иммунной системы. 

Возрастная иммунология. 

Актуальность темы В современной медицине иммунология заняла значимое место как отрасль, которая развивается, на которую, однако возлагают надежды врачи разных специальностей. Актуальность темы заключается в том, что нарушения развития, дифференцирования иммунокомпетентных клеток, их функционирования, синтеза их продуктов или регуляции этих процессов ведут к нарушениям иммунологических функций. Эти нарушения могут оставаться бессимптомными или оказываются клинически и по тяжести клинические проявления колеблются от мягких к фатальным. Такие нарушения могут касаться основных клеток иммунной системы: Т- и В-лимфоцитов, фагоцитов, естественных киллеров и их продуктов: белков системы комплемента, иммуноглобулинов, цитокинов.

Значительная часть нарушений связана с прирожденными или приобретенными дефектами продукции иммунокомпетентных клеток или их функций. Другие случаи иммунодефицитов связаны из малігнизацієй имуно-компетентних клеток и их неконтролированной пролиферацией, избыточным накоплением их продуктов. Разнообразными могут быть клинические проявления нарушений регуляции иммунологических функций: нерегулированной активации системы комплемента, нерегулированной продукции и рецепции цитокинов.

Иммунная система состоит из таких органов, как кістний мозг, тимус, селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани. Различают первичные - центральные (костный мозг и тимус) и вторичные - периферические (селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани) органы иммунной системы. Все они взаимосвязаны системой кровообращения, лімфотока и единственной системой иммунорегуляции.

Общая цель: Понимание основ функционирования врожденного и приобретенного иммунитета, центральных и периферических органов иммунной системы, возрастные аспекты иммунологии.

Задания для проверки начального уровня знаний.

1. Естественный иммунитет представлен:

A. естественные барьеры

B. слизистые оболочки

C. фагоцитоз

D. воспаление

2. Важнейшая роль в специфическом иммунном ответе принадлежит

А. лимфоцитам

В. нейтрофилам

С. тромбоцитам

3. Что не относится к специфическому иммунному ответу

А. клеточный иммунитет

В. нейтрофильный иммунитет

С. гуморальный иммунитет

4. Основными клетками клеточного иммунитета является

А.В-клетки

В. Макрофаги

С. Т-клетки

5. Какие клетки не относятся к антиген-презентуючих клеткам

А. нейтрофилы

В. дендритные клетки

С. моноциты

D. эозинофилы

6. Макрофаг выполняет все следующие функции, кроме:

A. фагоцитирует антиген

B. синтезирует интерлейкин-2

C. экспрессирует молекулы 2-го класса главного комплекса гистосовместимости

D. презентирует пептидные фрагменты антигенов другим клеткам иммунной системы

7. Какой ответ является ошибочным? Выделяют следующие субпопуляции лимфоцитов:

A. Т-хелпери

B. В-клетки

C. CD-15 Т-лиганд

D. CD-4 лимфоциты

8. Какие клетки непосредственно продуцируют иммуноглобулины класса А?

A. цитотоксические лимфоциты

В. CD-4 лимфоциты

C. плазматические клетки пейєрових бляшек

D. макрофаги

9. Что из себя представляют иммуноглобулины класса G

А. антитела

В. белки сыворотки крови

С. гамма-фракции белков сыворотки

D. ничего из перечисленного

10. Какие клетки иммунной системы распознают антиген только в комплексе с молекулой главного комплекса гистосовместимости?

А. Т-клетки

В. В-клетки

Верные ответы на вопросы: 1 АВСD, 2 А, 3 В, 4 С, 5 D, 6 В, 7 С, 8 С, 9 АВС, 10 А.

Ориентировочная основа действия

Клиническая иммунология – это клиническая и лабораторная дисциплина, которая занимается обследованием, диагностикой и лечением больных с патологическими процессами, развивающимися в результате нарушения иммунных механизмов, а также теми случаями, когда иммунологические манипуляции являются важной частью терапии и (или) профилактики (Коммюнике экспертов ВОЗ, MCIO, MAAKI, 1993).

Иммунитет - это эволюционно обусловленная совокупность реакций взаимодействия между системой иммунитета и биологически активными агентами (антигенами), которые направлены на сохранение фенотипического постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма.

Основные функции иммунной системы: контроль за антигенным состоянием внутренней среды организма, защита организма от патогенных микробов и противоопухолевый присмотр. В исполнении этих функций принимают участие как механизмы неспецифической защиты, так и специфический иммунный ответ на конкретные инфекционные или опухолевые антигены. Специфический иммунный ответ усиливает механизмы неспецифической защиты, делает их более целеустремленными.

Органы иммунной системы

Центральные органы иммунной системы - костный мозг и тимус выполняют важнейшие функции, обеспечивая самовиновлення иммунной системы. В этих органах идут процессы пролиферации клеток-предшественников, их дифференцирования и дозревания, вплоть до выхода в циркуляцию и заселение периферических органов иммунной системы зрелыми иммунокомпетентными клетками.

Костный мозг Все клетки крови, в том числе и иммунокомпетентные клетки, происходят из полипотентной стволовой клетки, которая дает начало разным побегам кроветворения, в частности миело-моноцитарному и лимфоцитарному. Направление дифференцирования ранних предшественников зависит от влияния их микроокружения, от влияния стромальних клеток костного мозга.

Действие отдельных цитокинов на клетки-предшественники в условиях in vitro оказывается стимуляцией роста отдельных колоний, которые состоят из лейкоцитов определенного типа. Отсюда их название - колониестимулюючі факторы: GM-CSF, G-CSF, M-CSF. Гранулоцитарно-моноцитарный фактор стимулирует пролиферацию ранних общих клеток-предшественников миело-моноцитопоэза. Гранулоцитарный и моноцитарный факторы стимулируют клетки-предшественники каждого из побегов. Еще более универсальным является так называемый мульти-CSF (интерлейкин-3), который стимулирует все побеги кроветворения. Продуцентами этих ростовых факторов и других цитокинов является стромальні клетками костного мозга, макрофаги и активированы лимфоциты. Интерлейкин-1 и интерлейкин-6 есть синергистами колониестимулюючих факторов в стимуляции пролиферации клеток-предшественников или индуктируют продукцию ростовых факторов.

Тимус (вилочковая железа) является единственным органом иммунной системы, которая поддается быстрой вековой инволюции. В течение первых 50 лет жизнь ежегодно теряется по 3% истинно тимической ткани, которая постепенно замещается жировой и соединительной тканью. Соответственно снижается и продукция Т-лімфоцитів. Наивысшая продукция Т-лімфоцитів сохраняется до двух лет, а затем быстро падает. Однако следует отметить, что количество Т-лімфоцитів в циркуляции сохраняется на достигнутом уровне. Дело в том, что значительную часть популяции Т-лімфоцитів составляют долгоживущие клетки, которые не нуждаются в постоянном обновлении. Поэтому численность Т-клеток может поддерживаться во взрослом организме и в отсутствие тимуса. Более того, зрелые Т-лімфоцити поддаются так называемой «клональной экспансии», то есть избирательной пролиферации в ответ на встречу со своим антигеном, за счет чего их численность растет. После создания пула периферических Т-лімфоцитів потеря тимуса уже не приводит к катастрофическому снижению иммунитета. В интересах этого говорят результаты иммунологического обследования взрослых людей, которые перенесли тимэктомию.

Вторичные - периферические органы иммунной системы Периферические органы иммунной системы - лимфатические узлы, селезенка и лимфоидная ткань, которая ассоциируется со слизевыми оболочками, – является местом встречи антигенов с иммунокомпетентными клетками, местом распознавания антигена и развития специфического иммунного ответа, местом взаимодействия иммунокомпетентных клеток, их пролиферации (клональной экспансии), антиген-залежного дифференцирования и местом накопления продуктов иммунного ответа.

Лимфатические узлы функционируют как своеобразные фильтры лимфы, задерживая микроорганизмы и другие частицы, которые попали в лимфу. Вместе с тем лимфоузлы являются местом взаимодействия иммунокомпетентных клеток в ходе специфического иммунного ответа, местом синтеза антител-иммуноглобулинов, местом, где разыгрываются события клеточно-опосредствованного иммунитета.

Один лимфоузел имеет массу около 1 грамма, содержит приблизительно 2000 миллионов лимфоцитов, что отвечает 25% всех циркулирующих в крови лимфоцитов. Каждый час из лимфоузла выходит в лимфу количество лимфоцитов, эквивалентное его тройному весу. Большая часть (90%) клеток в этой эфферентной лимфе является лимфоцитами, которые покинули кровяное русло на территории этого лимфоузла. Меченые лимфоциты, введенные в кровь, опять оказываются в лимфе уже через несколько часов, достигая максимума через 20 часов. Среди клеток лимфоузла около 10% составляют макрофаги и около 1% - дендритные клетки.

Ткань лимфоузла состоит из внешнего кортикального слоя, в котором скопления клеток образуют фолликулы, частично - с зародышевыми центрами, и внутреннего мозгового слоя с меньшим содержанием лимфоцитов в сочетании с макрофагами, которые сосредоточены по поступь лимфатических и сосудистых синусов. Такая структура лимфоузлов дает возможность свободной циркуляции и рециркуляции лимфоцитов между лимфой, кровью и тканями. Определены зоны лимфоузла заселяются строго определенными клетками.

Селезенка В селезенке, как и в лимфоузлах, Т-залежні и В-залежни зоны. Периартериолярни лимфоидными скоплениями являются Т-залежні зоны. Селезенка является местом распознавания антигена, антигензависимой пролиферации и дифференцирования Т- и В-лимфоцитов, их активации, а также продукции и секреции специфических антител иммуноглобулинов. Основное отличие селезенки от лимфоузлов заключается в том, что селезенка является местом специфического иммунного ответа на антигены, циркулирующие в крови, а в лимфоузлах разыгрываются процессы специфического иммунного ответа на антигены, которые попадают в лимфу. Кроме того, селезенка с ее богатой сетью макрофагов в красной пульпе выполняет функции фильтра крови, которая удаляет из крови инородные частицы, которые попадают туда, и молекулы, а также состарившиеся эритроциты, или эритроциты, нагруженные иммунными комплексами .

Лимфоидная ткань, которая ассоциируется со слизевыми оболочками. Скопления лимфоцитов, макрофагов и других вспомогательных клеток обнаружены в составе многих органов и тканей, особенно в составе слизистых оболочек. Непосредственно под мукозним эпителием в тесной связи с эпителиальными клетками располагаются лимфоциты Пейерових бляшек тонкого кишкивника, лимфоидных фолликулов аппендикса, миндалин глотки, лимфоидных фолликулов подслизистого слоя верхних дыхательных путей и бронхов, мочеполового тракта. Все эти лимфоидные скопления получили сборную назову - ассоциируемая со слизевыми оболочками лимфоидная ткань (MALT от mucosal-associated lymphoid tissue).

Иммунокомпетентные клетки

Иммунокомпетентные клетки находятся в состоянии рециркуляции, то есть постоянно происходит обмен клетками между кровью, лимфой и лимфоидными органами. Это необходимо для реализации специфического иммунного ответа, поскольку иммунная система должна быть готовая ответить на любой из множества инородных антигенов, которое попадает в любой участок тела. Поскольку каждый отдельный антиген распознается лишь очень небольшой частью популяции лимфоцитов, только постоянная рециркуляция может создать условия для встречи каждого антигена с единичными лимфоцитами, которые несут специфические для него антиген-розшукуючі рецепторы. В органах иммунной системы, где происходит эта встреча, разыгрывается взаимодействие антиген-специфічних лимфоцитов с другими клетками, которые исполняют роль вспомогательных, принимают участие в запуске иммунного ответа и в его эффекторной фазе, к которым относятся дендритные клетки, мононуклеарные фагоциты, гранулоциты и др.

В процессе дифференцировки на мембранах клеток системы иммунитета появляются различные макромолекулы - маркеры, соответствующие определенной стадии развития клеточных популяций. Они получили название CD-антигенов (от англ. - clusters of differentiation - кластеры дифференцировки). С использованием моноклональных антител стало возможным провести количественный анализ популяций клеток крови и классифицировать их в соответствии с наличием поверхностных антигенов. Моноклональные антитела с фактически идентичной специфичностью к данному мембранному антигену были сгруппированы и обозначены соответствующим номером кластера дифференцировки (CD). Все они выполняют функции рецепторов адгезинов, после взаимодействия с которыми внутрь клетки поступает сигнал и происходит ее активация, супрессия или даже апоптоз.

Кластеры дифференцировки иммунокомпетентных клеток – CD-антигены:

• CD3 – маркер зрелых Т-лимфоцитов, обеспечивает передачу сигнала от Т-клеточного антиген-специфического рецептора (ТКР) в цитоплазму.
• CD4 - маркер Т-хелперов, один из рецепторов для вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), участвует в распознавании антигенов, ассоциированных с молекулами MHC II класса.
• CD8 - маркер Т-супрессоров и цитотоксических лимфоцитов, имеют некоторые NK-клетки, вовлекается в распознавание антигенов при участии молекул MHC I класса.
• CD16 – маркер естественных киллеров (NK-клеток).
• CD19 - маркер пре-В-лимфоцитов и В-лимфоциты, участвует в активации  B-лимфоцитов.
• CD20 – маркер зрелых B-лимфоцитов.
• CD22 - имеется на зрелых В-лимфоцитах, молекула адгезии, усиливает анти-lg индуцированную активацию В-клеток.
• CD25 - маркер активированных Т- и В-лимфоцитов и макрофагов, участвует в образовании рецептора к IL-2.

В табл. 1 представлены некоторые известных на сегодняшний день моноклональные антитела и их антигены.

Таблица 1. Список кластеров дифференцирования, определенных в клетках иммунной системы с помощью моноклональных антител.

Лимфоциты - это единственные клетки организма, способные специфически распознавать и различать разные антигены и отвечать активацией на контакт с определенным антигеном. При весьма похожей морфологии малые лимфоциты делятся на две популяции, которые имеют разные функции и продуцирующие разные белки.

В-лимфоциты (CD22) Одна из популяций получила название В-лимфоциты, от названия органа "бурса Фабрициуса", где было впервые обнаружено дозревание этих клеток у птиц. У человека В-лимфоциты созревают в костном мозге. В-лимфоциты распознают антигены специфическими рецепторами иммуноглобулиновой природы, которые по мере дозревания экспрессируются на их мембранах. Взаимодействие антигена с такими рецепторами является сигналом активации В-лимфоцитов, и их антиген-залежного дифференцирование в плазматические клетки, которые активно продуцируют и секретируют специфические для данного антигена антитела - иммуноглобулины.

Т-лімфоцити (CD2) Другая популяция получила название Т-лімфоцити в связи с их дифференцированием в тимусе. Зрелые Т-лимфоциты (CD2, CD3) в отличие от незрелых (тимоцитов – CD2) способны отвечать пролиферацией на Т-клеточные митогены. По функциям среди Т-лімфоцитів различают ефекторные (CD8 цитотоксические лимфоциты - CTL) и регуляторные (CD4+ Т-хелперы-Th) субпопуляции.

Т-хелпери (CD4) стимулируют пролиферацию и дифференцирование цитотоксических лимфоцитов, В-клитиин и образование антител. Таким образом, Т-хелперы обладают хелперной (стимулируют B-лимфоциты для продукции иммуноглобулинов) и индукторной (стимулируют пролиферацию и дифференцирование цитотоксических лимфоцитов, отвечающих на растворимые антигены пролиферацией и продукцией лимфокинов) функцией.

Т-хелпери 1 типа (Th1) ексресують диференцировочні антигены CD3, CD4, CD45Ra. Это - активаторы клеточного иммунитета, натуральных киллеров и моноцитов. Продуцируя IL-2, 3, 12, ІФН-γ и ФНО-α, они вызывают активацию цитотоксических Т-лімфоцитів и натуральных киллеров, пролиферацию Т- и В-лимфоцитов, продукцию цитокинов и синтез IgM, Igg2. Thl обеспечивают иммунитет против вирусов, внутриклеточных бактерий и онкогенных клеток. Активности Th1 подавляє IL-10.

Т-хелпери 2 типа (Th2) имеют диференцировочні антигены CD3, CD4, CD29 и отвечают за кооперацию из В-клитинами. Они активируют гуморальный иммунный ответ и аллергическое воспаление. Стимулируя продукцию плазматическими клетками IgG4 и IgA, Th2, обеспечивают иммунитет против обычных (внеклеточных) бактерий и их токсинов. Активация эозинофилов, тучных клеток и стимуляция синтеза иммуноглобулина Е (IgE) ведет к развитию аллергии. Активнисть Th2 подавляє ІФН-γ.

T-лимфоциты, несущие на свой поверхности антигены СD8, обладают супрессорной (для B-лимфоцитов и продукции ими иммуноглобулинов) и цитотоксической активностью.

Т-супрессоры (CD8) тормозят развитие иммунного ответа, как на собственные, так и на чужие антигены, обеспечивая иммунологическую толерантность.

Цитотоксические Т-лімфоцити (CD8) — это ефектори клеточного иммунного ответа, что обеспечивают разрушение инородных клеток.

Особенность Т-клітинного рецептора - способность распознавать инородный антиген только в комплексе с собственными клеточными антигенами на поверхности вспомогательных антиген-презентуючих клеток (дендритных или макрофагов). В отличие от В-лимфоцитов, способных распознавать антигены в растворе и связывать белковые, полисахарідні и липопротеїдні растворимые антигены, Т-лімфоцити могут распознать только короткие пептидные фрагменты белковых антигенов, представленные на мембране других клеток в комплексе с собственными антигенами главного комплекса гистосовместимости. CD4 Т-лімфоцити способны распознавать антигенные пептиды в комплексе с антигенами гистосовместимости (mane compartable complex) MHC II класса, а CD8 Т-лімфоцити способны распознавать антигенные пептиды в комплексе с антигенами гистосовместимости MHC I классу.

Натуральные киллеры (NK-клетки, CD16) являются субпопуляцией лимфоцитов, которые происходят из костномозговых предшественников. Их морфологические признаки - крупные размеры и наличие гранул в цитоплазме являются основанием для их второго названия - большие гранулярные лимфоциты. Их основная функциональная характеристика - способность убивать некоторые опухолевые клетки.

НК развиваются независимо от Т- и В-лимфоцитов и не несут характерных для Т- и В-лимфоцитов поверхностных маркеров. Их поверхностный фенотип: ТКР-, CD4, CD8-, Ig-, CD3-, но они имеют некоторые общие с Т-лімфоцитами сигнальные молекулы: CD2, отдельные компоненты CD3.

Более специфическими маркерами НК в крови человека является: Сd56 и CD16 (FCYRIII). Поверхностный фенотип НК, как правило, включает следующие маркеры: CD2, CD7, CD11, CD16, CD56, CD57.

Нулевые клетки - (ни Т-, ни В-лимфоциты) определены как лимфоциты, имеющие незначительное количество поверхностных маркеров Т- и В-лимфоцитов, т.е. в обычных условиях проведения тестов не образующие Е- и М-розеток, не имеющие обнаружимых поверхностных иммуноглобулинов. Основную массу нулевых клеток составляют зрелые Т- и В-лимфоциты с резко пониженной физиологической активностью, а также юные формы этих клеток. В популяции нулевых лимфоцитов найдены клетки, проявляющие цитотоксическую активность, в их состав входят естественные киллеры. На нулевых клетках в небольших количествах удается обнаружить поверхностные маркеры Т-лимфоцитов (Е-рецепторы, антигены CD 3, CD 4, CD 8), В-лимфоцитов (поверхностные иммуноглобулины, Iа-антигены), макрофагов, естественных киллеров, Fc- и СЗ-рецепторы.

Мононуклеарные фагоциты Вторую крупную популяцию клеток иммунной системы составляет система мононуклеарных фагоцитов, которая включает костномозговые предшественники, которые происходят из единственной стволовой клетки, - монобласт и промоноцит, циркулирующий в крови моноцит и зрелые тканевые макрофаги. Мононуклеарные фагоциты обеспечивают в значительной степени неспецифическую защиту организма за счет своей фагоцитарной функции.

Молекулы, которые секретируются макрофагами, выполняют эффекторние и регуляторные функции. При формировании специфического иммунного ответа макрофаги выполняют функцию представления (презентации) антигена.

Для этого захваченный макрофагами антиген поддается переработке в фаголизосомах. Пептидные фрагменты антигена комплексируются, что образуются в результате ограниченного протеолиза, с молекулами антигенов главного комплекса гистосовместимости класса 2 и выставляются на мембране макрофага в форме, доступной для распознавания Т-лімфоцитами.

Макрофаги постоянно созревают из циркулирующих в крови моноцитов, которые имеют костномозговое происхождение. Пометав кровяное русло, созревающие макрофаги мигрируют в разные ткани организма. У легких они представлены альвеолярными макрофагами. Большое количество макрофагов находится в соединительной ткани, в лимфоузлах и лимфоидной ткани, которая ассоциируется со слизевыми оболочками, в частности со слизевыми оболочками воздухоносних путей. Обновление тканевых макрофагов происходит в основном за счет рекрутирования моноцитов из крови.

Дендритные клетки и клетки Лангерганса имеют костно-мозговое происхождение. Однако конкретный этап начала дифференцирование дендритных клеток еще нуждается в уточнении.

Возможны два пути дифференцирования: из отдельной клетки-предшественника дендритной клетки или из общего предшественника миело-моноцитарной серий, которые дифференцируются к стадии моноцита, а моноцит может дифференцироваться или в тканевой макрофаг, или в дендритную клетку. Возможно, что предшественники дендритных клеток из костного мозга через кровяное русло заселяют разные нелимфоидные ткани: эпидермис кожи, слизистые оболочки воздухоносних путей, желудочно-кишечного и урогенитального трактов, интерстициальные ткани сердца, почек и других огрганов. В эпидермисе кожи и слизистых воздухоносних путей эти клетки носят название «Клетки Лангерганса». Имиграция дендритных клеток-предшественников из периферической крови в кожу может быть связана с тем, что на них усиливается экспрессия лиганд для селектинов эндотелия. Одновременно на эндотелиальных клетках дермальних капилляров усиливается экспрессия Е-селектинов. Заселение нелимфоидных тканей дендритными клетками стимулирует ростовой фактор - GM-CSF.

Гранулоциты В эффекторной фазе специфического иммунного ответа могут принимать участие и другие лейкоциты крови: гранулоциты или полиморфноядерные лейкоциты. Эти клетки составляют первую линию неспецифической противомикробной защиты. Они первыми мобилизируются в очаг воспаления или инфекции и от их фагоцитарной активности зависит элиминация возбудителей. Их мобилизация из кровяного русла резко повышается под воздействием цитокинов макрофагального происхождения (интерлейкин-8) или С5а -фракции активированной системы комплемента. Другие продукты макрофагов активируют функции гранулоцитов (туморнекротизуючий фактор).

Молекулы, которые принимают участие в иммунном ответе и есть

продуктами иммунного ответа

Система комплемента - это комплекс растворимых белков и белков клеточной поверхности, взаимодействие которых опосредует разные биологические эффекты: разрушение (лизис) клеток, привлечения лейкоцитов в очаг инфекции или воспаления (хемотаксис), облегчения фагоцитоза (опсонизация), стимуляция воспаления и реакций гиперчувствительности (анафилатоксини). Большая часть компонентов комплемента синтезируются гепатоцитом и мононуклеарными фагоцитами. Компоненты комплемента циркулируют в крови в неактивной форме. При определенных условиях непроизвольный каскад ферментативных реакций ведет к последовательной активации каждого из компонентов системы комплемента.

Существуют два взаимосвязанных пути активации комплемента: классический и альтернативный.

Классический путь начинается увязкой с комплексом антиген - антитело (IGG или IGM) компонента С1, который при этом активируется и приобретает способность расщеплять С4 на С4a и C4b, а C2 на C2a и C2b.

При этом образуется комплекс C4bC2a, который выполняет функции С3-конвертази и расщепляет С3 на C3a и C3b. После этого С3ь присоединяется к комплексу, который приобретает состав: C4bC2aC3b. Этот комплекс функционируют как С5-конвертаза, расщепляя С5 на C5a и C5b. Фракция С5ь может самостоятельно прикрепляться к клеточной мембране и создавать ядро для формирования мембранатакующего (литического) комплекса. Из С5ь на мембране последовательно связываются С6, С7, С8, С9. Компонент С9 по структуре и свойствам напоминает белок - перфорин - цитотоксин естественных киллеров и цитотоксических лимфоцитов .

Альтернативный путь начинается с фракции С3ь, которая присутствует в сыворотке в низкой концентрации. Фактор В связывается из C3b, образовывая комплекс C3bB, который служит субстратом для фактора D. Под воздействием фактора D фактор В в этом комплексе расщепляется на Ba и Bb, причем в составе комплекса остается Bb. Этот комплекс владеет протеолитическим действием на С3, который расщепляется на C3a и C3b. Комплекс C3bBb очень не стабилен и для сохранения активности комплексируется еще с белком сыворотки крови под названием «пропердин». Этот комплекс эффективно стабилизируют полисахариды, гликолипиды, гликопротеины поверхности микроорганизмов. При этом комплекс связывается с микробной поверхностью и катализирует продукцию больших количеств C3b. Комплекс, который в дальнейшем образовался, приобретает свойства С5-конвертази и запускает формирование литического комплекса.

Адгезионные молекулы. Рух лейкоцитов в очаг воспаления или инфекции начинается с серии адгезионных событий, каждое из которых касается лейкоцитов определенного типа: нейтрофилов, моноцитов или лимфоцитов. Циркулирующие лейкоциты обычно вступают лишь в быстротекущие контакты с эндотелиальными клетками капиллярных для поста венул: лейкоциты как бы «скользят» по поверхности эндотелия сосудистой стенки. Эта фаза обеспечивается взаимодействием сначала Р-, а затем L- и E-селектинов с углеводными компонентами мембран клеток. L-селектин экспрессирован на большинстве лейкоцитов. Р-селектин эндотелиальных клеток опосредует адгезию нейтрофилов и моноцитов к эндотелию. Е-селектин экспрессируется на активированных эндотелиальных клетках и поддерживает адгезию лимфоцитов.

Фаза скольжения происходит без активации лейкоцитов, однако скользящие лейкоциты при контактах с поверхностью эндотелия получают сигналы активации, которая ведет к их иммобилизации. Наступает вторая фаза прочной адгезии, опосредствованная усилением способности лейкоцитарных интегринов связываться из лигандами из суперсемейства иммуноглобулинов на эндотелиальных клетках. Сигналами активации может служить действие цитокинов (хемокинов): макрофагального воспалительного протеина, макрофагального хемоаттрактантного протеина, интерлейкина 8, миграция-ингибирующего фактор , тромбоцитактивирующего фактора, С5а-фракции комплемента, которые способны связываться с глюкозамингликанами поверхности эндотелиальных клеток и действовать на «скользящие» лейкоциты.

Цитокины

Цитокины является продуктами иммунокомпетентных клеток и в то же время иммунокомпетентные клетки служат мишенями действия цитокинів. Основные механизмы действия цитокинів можно разделить на: ростовые факторы, контролирующие продукцию иммунокомпетентных клеток, прозапальні цитокини, обеспечивают мобилизацию и активацию клеток - участников воспаления, противовоспалительные цитокини с альтернативным характером действия, которые ограничивают развитие воспаления, цитокини, регулирующие клеточный и гуморальный иммунный ответ, цитокини, что владеют собственными эффекторнимі функциями (противовирусным, цитотоксическим).

Провоспалительные цитокины

Интерлейкин 1 Под названием интерлейкин 1 (IL-1) объединены два полипептида: IL-1 но и IL1 ”, что владеют широким спектром прозапальною, метаболической, физиологичной, гемопоэтической и иммунологической активности. Хотя две формы IL-1 является продуктами разных генов, они взаимодействуют с общим рецептором и имеют похожие биологические свойства. Как правило, клетки организма не способные к спонтанному синтезу IL-1, а отвечают его продукцией на: инфекцию, действую микробных токсинов, воспалительных агентов, других цитокинов, активированных компонентов комплемента или системы свертывания крови.

Список клеток-продуцентов IL-1 включает не только гемопоэтические клетки, но и эпителиальные, нервные и др. Такой же широкий спектр клеток-мишеней этого цитокина.

Интерлейкин 6 (IL-6) есть мультифункциональним цитокином, который продуцируют как лимфоидные, так и нелимфоидные клетки и который регулирует иммунный ответ, острофазний воспалительный ответ и гемопоэз. Рецепторы для IL-6 оказываются и на лимфоидных, и на нелимфоидных клетках. Одной из основных функций IL-6 есть регуляция процессов дозревания антителопродуцирующих клеток из В-лимфоцитов и самой продукции иммуноглобулинов. IL-6 принимает участие также в активации Т-лімфоцитів.

Интерлейкин 8 (IL-8) - один из мельчайших по размерам цитокинов (8kDa). Основными продуцентами интерлейкина 8 являются моноциты, макрофаги, однако его могут продуцировать и другие клетки: нейтрофилы, Т-лімфоцити, естественные киллеры, эндотелиальные клетки, фибробласты, хондроциты, кератиноцит.

Интерлейкин 12 (IL-12) относится к прозапальних цитокинам. Основными его продуцентами являются моноциты, макрофаги, а также дендритные клетки, нейтрофилы, активированные лимфоциты. Индукторами синтеза цитокина служат микробные компоненты и продукты. В последние годы было показано, что IL-12 есть ключевым цитокином для усиления клеточно-опосредствованного иммунного ответа и инициирующей эффективной противоинфекционной защиты против вирусов, бактерий, грибов и простых.

Фактор некроза опухоли-альфа (ФНО-α), он же кахектин - полипептидный цитокин, что выполняет регуляторные и эффекторние функции в иммунном ответе и воспалении. Основные продуценты ФНО-α - моноциты и макрофаги, но есть и другие продуценты: лимфоциты крови, естественные киллеры, гранулоциты крови, Т-лимфоцитарные клеточные линии. Главными индукторами синтеза ФНО-α считаются бактериальный липополисахарид и другие компоненты микроорганизмов. Кроме того, роль индукторов могут взять на себя другие цитокини: IL1, IL2, интерферон- γ), GM-CSF. Значительно меньшие количества ФНО-α могут продуцировать некоторые опухолевые клетки в ответ на разные стимулы.

Интерферон — группа цитокинов, которые увеличивают резистентность клеток к вирусной инфекции, обладают антипролиферативным эффектом, а также способны регулировать иммунный ответ. Различают три вида интерферонов: α — продуцируемый лейкоцитами; β — продуцируется фибробластами и γ— продуцируемый Т-лимфоцитами-хелперами 1-го типа. Интерферон тормозит транскрипцию вирусного генома в клетке-хозяине и препятствует трансляции вирусной мРНК, что снижает вирусемию и облегчает завершение процесса элиминации возбудителя различными факторами специфического иммунитета.

Интерферон-гамма (ІНФ-γ) Важнейшим прозапальним цитокином является интерфероном-гамма (ІНФ-γ), который продуцируется активированными Т-лімфоцитами и активированными естественными киллерами (NK). Продукция ІНФ-γ Т-лімфоцитами запускается при распознавании комплекса антигенного пептида с собственными молекулами гистосовместимости (MHC 1 или 2 классов) и регулируется другими цитокинами: типичным стимулятором - IL-2 и типичным ингибитором - IL-10.

Противовоспалительные цитокини

Интерлейкин 4 (IL-4) продуцируется Т-лимфоцитами, относящимися к субпопуляции Т-хелперов 2 типа (Th2), тучными клетками, базофилами, эозинофилами. Стимулирует эозинофилию, пролиферацию B-лимфоцитов, секрецию ими IgG4, IgE. Угнетает продукцию IL-1,2,6,8, способствует дифференцировке Th0 в Th2 типа. Является активатором гуморального иммунного ответа.

Интерлейкин-5 (IL-5). Вырабатывается Т-лимфоцитами под влиянием антигенов и митогенов, поддерживает рост и созревание эозинофилов, стимулирует В-лимфоциты и их предшественники, включает ими ген синтеза IgG, IgE, IgA.

Интерлейкин-10 (IL-10). Образуется Т-хелперами 2 типа, В-лимфоцитами, моноцитами. Усиливает пролиферацию тимоцитов, подавляет образование других цитокинов (IL-1, TNF, IL-2, INF-гамма). Усиливает синтез IgG и IgM. Угнетает клеточный иммунный ответ, подавляя созревание Th0 в Th1.

Интерлейкин-13 (IL-13). Выделяется Т-лимфоцитами. Стимулирует пролиферацию стволовых клеток, дифференцировку моноцитов, гуморальный иммунный ответ, усиливает пролиферацию В-лимфоцитов и синтез ими IgE, подавляет образование IL-1, IL-6, TNF.

Трансформирующий ростковый фактор-бета - плеотропный и мультифункциональний цитокин продуцируется многими клетками, включая моноциты, макрофаги, активированные Т- и В-лимфоциты и эндотелиальные клетки. Ингибирует рост клеток. Способствует дифференцировке клеток и организации структуры тканей.

Иммуноглобулины

Иммуноглобулины (антитела) Продуктами гуморального иммунного ответа являются специфические антитела - иммуноглобулины. В сыворотке здорового человека около 65% общего белка составляет альбумин, а остальные белки - иммуноглобулины (Ig). Это крупные, сложно устроены молекулы гликопротеинов, которые состоят из тяжелых и легких полипептидных цепей.

Классы Физические, антигенные и функциональные отличия между константными областями определяют 5 основных классов тяжелых цепей — М, G, А, Е и D и соответствующие им 5 классов иммуноглобулинов. В большинстве высших биологических видов присутствуют антитела всех 5 классов.

IgM В процессе эволюции антитела класса IgM появились первыми. Они же первыми синтезируются в ответ на первичную антигенную стимуляцию, то есть IgM являются маркерами первичного иммунного ответа. Поскольку они имеют пентамерную структуру с 10 активными центрами, то они эффективны в связывании и агглютинации микроорганизмов. Секретируются В-лимфоцитами на 4 – 5 сутки после стимуляции антигеном.

IgG — антитела класса IgG при иммунном ответе появляются в сыворотке вслед за IgM. Владеют способностью активно связываться своей Fc-участком с Clq и рецепторами фагоцитов. Поступают во внесосудистые пространства и (через плаценту) к плоду. Большинство биологических видов имеют несколько подклассв IgG. IgG синтезируются зрелыми T-лимфоцитами в результате специфического адаптивного иммунного ответа и появляются в крови через 14 – 16 дней с момента антигнной стимуляции и достигают максимума на 21 – 24 день.

IgA — основные антитела, которые содержатся в секрете, в легких, кишечнике, моче. Имеют дополнительную структуру — секреторный компонент, который оберегает молекулу антитела от расщепления. Основная функция IGA — предотвращать проникновение антигенов из внешних поверхностей в ткани.

IgE способны через Fc-фрагмент связываться с дородными клетками и стимулировать их дегрануляцию (рис. 33).

IgD действуют на поверхности В-клеток, выполняя регулирующие функции. IGD мыши вместо 3 константных областей тяжелой цепи имеет только 2.

Биологические свойства антител. Молекула антитела выполняет два типа функций: связывание антигена на основе специфического распознавания эпитопа антигена паратопом антитела и эффекторние функции. Распознавание и связывание антигенных эпитопов является функцией вариабильних областей иммуноглобулина, а эффекторние функции определяются константной областью. Связывание антигена приводит к конформационным изменениям в константной области, которые отражаются на эффекторних функциях антител: увязке комплемента, взаимодействия из FCR, экспрессии аллоантигенов и др.

Неспецифический (врожденный иммунитет)

При возникновении необходимости защитить организм, например при попадании в него инфекционного возбудителя, в первую очередь вступают факторы врожденного (естественного) иммунитета.

Врожденный неспецифический (естественный) иммунитет - это, прежде всего, механические барьеры и физиологические факторы, которые препятствуют проникновению инфекционных агентов в организм.

Естественные барьеры - факторов естественной резистентности организма, препятствуют проникновению в организм возбудителей заболеваний. К главным естественным барьерам в организме человека принадлежат:

1. Кожа и слизевые оболочки (включая продуцируемые ими екзосекрети).

2. Гистогематични (гемато-енцефалічний) и гістолімфатичні барьеры, включая дренажную функцию лимфатических узлов. Стримувальна роль - препятствие гематогенному проникновению возбудителя в ткани в случаях бактеріемії при сепсисе. Защита от агрессии иммунной системы "забар'єрних" органов — головного мозга, щитообразной железы, яичка, глаза, комплекса "плацента-плод".

3. Целюлярний барьер, который обеспечивается оболочками клеток.

4. Ядерный барьер, который защищает генетическую информацию клеток.

Химические факторы сдержки размножения патогенной флоры:

1. Низкая рН желудочного сока.

2. Органические и жирные кислоты, которые содержатся в секрете потовых и сальных желез, пагубно действуют на большинство патогенных бактерий и грибков. Секрет желез еще и противодействует прикреплению микроорганизмов к клеткам эпителия и предопределяет их механический смыв.

3. Деполимеразы нуклеиновых кислот (Азы ДНК, РНК-ази), способные защитить генетическую информацию путем разрушения чужих, в первую очередь — вирусных нуклеиновых кислот.

Фильтровальная способность печенки, селезенки и лимфатических узлов.

К неспецифическим факторам резистентности можно отнести такие физиологические функции, как чихание, рвота, понос, которые также способствуют элиминации патогенных агентов из организма. Сюда же следует отнести такие физиологические факторы, как температура тела, концентрация кислорода, гормональный баланс. Например, увеличение продукции кортикостероидов подавляет воспалительные процессы и снижает резистентность организма к инфекции. Известно, например, что при аутоиммунных заболеваниях или кризах отторжения пересаженных органов под влиянием лечения большими дозами кортикостероидов у пациентов развивается повышенная чувствительность к инфекционным агентам.

Следующим компонентом (звеном) врожденного иммунитета является клеточный, который включает мононуклеарные фагоциты (моноциты, тканевые макрофаги), гранулоциты – нейтрофилы, эозинофилы, базофилы (периферической крови и тканевые, или тучные клетки), а также киллерные клетки – естественные (ЕК-клетки), просто киллерные (К-) и лимфокинактивированные киллерные клетки (ЛАК-клетки).

Моноциты периферической крови и тканевые макрофаги происходят из полипотентной стволовой клетки. Попав в кровяное русло, моноциты в течение 2–3 суток расселяются в ткани, где они превращаются в тканевые макрофаги.

Основной функций тканевых макрофагов и, одновременно, чрезвычайно важным механизмом врожденного иммунитета является фагоцитоз.

Фагоцитоз – процесс поглощения чужеродного материала, поврежденных клеток, их разрушение и выведение из организма.

Процесс завершенного фагоцитоза включает несколько этапов: 1) активацию фагоцитирующей клетки; 2) хемотаксис, т.е. ее продвижение по направлению к объекту, который вызвал ее актива­цию; 3) прикрепление к данному объекту (адгезия); 4) собственно заглатывание этого объекта; 5) переваривание, или процессинг, поглощенного объекта.

При незавершенном фагоцитозе не происходит переваривание микроорганизмов внутри фагоцита. При этом фагоцитированные микроорганизмы выживают и могут длительно оставаться во вторичных лизосомах.

При завершенном фагоцитозе после достаточно тесного прикрепления фагоцитирующей клетки к клетке-мишени (адгезии) она поглощает объект фагоцитоза. При этом образуется так называемая фагосома, или фагоцитарная вакуоль, которая формируется за счет мембраны фагоцитирующей клетки вокруг поглощаемой частицы. Такая фагосома продвигается внутри цитоплазмы клетки по направлению к лизосоме, и мембраны этих двух вакуолей сливаются в одну вакуоль – фаголизосому. После образования фаголизосомы начинается процесс переваривания поглощенного чужеродного материала. Содержимое лизосомальных гранул весьма важно для разрушения поглощенного материала и уничтожения микроорганизмов. Лизосомальные гранулы бывают двух типов: а) первичные, которые содержат много гидролитических ферментов, миелопероксидазу, лизоцим и катионные белки; б) вторичные (специфические), которых больше, чем первичных и которые содержат щелочную фосфатазу, лактоферрин и лизоцим. Содержимое первичных и вторичных гранул при разрушении клеток-фагоцитов может попадать в интерстициальное (межуточное) пространство. Этот процесс называется экзоцитозом, он характеризуется повреждением тканей и воспалением.

Веществом, которое усиливает фагоцитоз за счет опсонизации, является фибронектин – гликопротеин, который связывается с микроорганизмами, и к которому на поверхности нейтрофилов и макрофагов имеется рецептор, за счет чего происходит связывание микроорганизмов, обработанных фибронектином.

Большое значение в механизме естественного иммунитета имеют киллерные клетки. К ним относятся натуральные киллерные (NK-клетки), просто киллерные (K-клетки) и лимфокинактивированные киллерные (ЛАК-клетки).

Общей особенностью NK- и K-клеток является способность лизировать клетки-мишени без предварительной сенсибилизации, что отличает их от цитотоксических Т-лимфоцитов-киллеров. Морфологически естественные киллерные клетки большого размера, с азурофильной зернистостью и низкой плотностью, на основании чего их относят к большим гранулярным лимфоцитам.

Клетками-мишенями для NK-клеток являются практически все ядросодержащие клетки, однако наибольшую активность NK-клетки проявляют по отношению к опухолевым и пораженным вирусом клеткам. Так как для разрушения клеток-мишеней NK-клеткам не требуется участия антител и присутствия комплемента, то этот тип цитолиза получил название спонтанной клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Роль NK-клеток в организме заключается в защите от развития опухолей, инфекционных заболеваний, что, по сути, является функцией иммунного надзора.

Просто киллерные – К-клетки. Они несут на своей поверхности рецепторы к Fc-фрагменту IgG и способны к антителозависимой клеточной опосредованной цитотоксичности. К-клетки принимают участие в развитии аутоиммунных заболеваний – системной красной волчанки, гломерулонефрита, хронического гепатита. К-клетки больных хроническим гепатитом обладают способностью уничтожать изолированные гепатоциты. Установлена важная роль К-клеток при сальмонеллезе, дизентерии, онкологических заболеваниях и в реакции отторжения трансплантата. Эти данные легли в основу выделения особого типа иммунологических реакций, опосредованных антителами и К-клетками.

Система неспецифической защиты действует перед первым барьером (неспецифические секреторные иммуноглобулины, лизоцим) и между первым и вторым барьерами (система комплемента, лизоцим, еозинофільна, К- и NK-цитотоксичність, фагоцитоз).

Регуляция деятельности иммунной системы 

Основная функция зрелых Т-лімфоцитів - это распознавание инородных антигенных пептидов в комплексе с собственными антигенами тканевой совместимости на поверхности вспомогательных (антигенпрезентирующих) клеток или поверхности любых клеток-мишеней организма. Для выполнения этой функции Т-лімфоцити должны быть способные распознавать собственные антигены тканевой совместимости, специфические для каждого индивидуума. Одновременно Т-лімфоцити не должны распознавать аутоантигенные пептиды самого организма, связанные с собственными антигенами тканевой совместимости. Между тем в процессе перестройки (реаранжировки) генов созревающих тимоцитов некоторые из них приобретают рецепторы Т-клеток (РТК), специфических именно относительно антигенных пептидов самого организма, то есть аутоантигенных пептидов. В связи с этим в тимусе одновременно с процессами пролиферации и дозревания тимоцитов идут процессы их селекции - отбору нужных Т-лімфоцитів.

Селекция тимоцитов проходит в два этапа. После того, как на индивидуальном тимоците экспрессируется РТК его уникальной специфичности, клетка вступает в этап позитивной селекции. Для того, чтобы выжить и вступить в следующие этапы развития, тимоцит должен проявить способность распознавать собственные антигены тканевой совместимости экспрессированные на эпителиальных клетках коры тимуса. Существуют сотни разных вариантов антигенов тканевой совместимости, из которых лишь имела часть экспрессирована на клетках данного индивида. Из широчайшего "репертуара" специфичностей РТК лишь немного подойдут для распознавания индивидуального набора антигенов тканевой совместимости данного организма. Тимоцити с такими соответствующими РТК получают сигнал последующего дифференцирования. Они отобраны на этапе позитивной селекции и вступают в следующий этап.

На грани коркового и мозгового рдел тимуса созревающие тимоциты встречаются с дендритными клетками и макрофагами. Функция этих клеток - презентация антигенных пептидов в комплексе с собственными антигенами тканевой совместимости для распознавания Т-лімфоцитами. В данном случае эти клетки представляют пептиды самого организма - фрагменты аутоантигенов, которые могут заноситься в тимус с током крови. В отличие от зрелого Т-лімфоцита, который при встрече с антигенным пептидом, специфическим для его РТК, получает сигнал активации, незрелые тимоциты в тимусе при распознавании специфических для их РТК антигенных пептидов получают сигнал генетически запрограммированной смерти - апоптозу. Таким образом идет негативная селекция аутореактивных Т-лімфоцитів, которые поддаются делеции.

В результате позитивной и негативной селекции из тимуса в кровоток и лимфоидные органы поступают только такие Т-лімфоцити, которые несут РТК, способные распознавать собственные молекулы тканевой совместимости в комплексе с пептидными фрагментами инородных белков и неспособные распознавать их в комплексе с аутоантигенными пептидами.

Апоптоз лежит в основе таких важных процессов, как позитивная и негативная селекция Т- и селекция В-лимфоцитов, гибель лимфоцитов, которая индуктируется глюкокортикоидами, гибель клеток, вызванная облучением нагревом или отсутствием специфических ростовых факторов. Иммунодефицит при ВИЧ инфекции определяется нарушениями в контроле апоптоза. Цитотоксические лимфоциты и антитела к некоторым поверхностным антигенам индуктируют апоптоз в клетках-мишенях.

Центральным механизмом развития иммунного ответа является генетическая рестрикция (ограничение), которая заключается в том, что для естественного взаимодействия клеток в иммунном ответе необходимо наличие на их мембранах антигенов MHC генотипа хозяина ("своих"). 

Молекулы MHC I класса присутствуют на всех клетках организма и образуют комплекс с эндогенными, собственными, опухолевыми и вирусными антигенами, синтезированными своими же клетками. Благодаря их наличию лимфоциты способны отличать клетки собственного организма от чужеродных, модифицированных вирусной инфекцией или подвергшихся опухолевой трансформации. Синтез этих молекул детерминирован генами главного комплекса гистосовместимости, локализованными в хромосоме 6 всех клеток организма. 

Антиген в комплексе с MHC I класса распознают CD8+-лимфоциты — цитотоксические (перфорин-гранзимовые) T-киллеры и T-супрессоры.

Цитотоксические СD8+ T-лимфоциты киллеры уничтожают клетки, несущие чужеродные антигены в комплексе с MHC I класса. Связываясь с поверхностью этих клеток, они выделяют цитотоксины (перфорин и гранзимы), которые вызывают цитолиз данных клеток, при этом сами Т-киллеры остаются жизнеспособными.

T-супрессоры, напротив, предотвращают иммунный ответ против нормальных клеток, выделяя факторы, угнетающие функции Т- и В-клеток.

Молекулы MHC II класса расположены на мембранах антиген-представляющих клеток – дендритных клеток, ативированных макрофагов, B-лимфоцитов и T-хелперов. Молекулы MHC II класса представляют Т-хелперам экзогенные пептиды-антигены. Этот процесс называют "презентацией" (представлением) антигена. Обычно он осуществляется молекулами MHC II класса - HLA-DR-макрофагов, дендритных и других антиген-представляющих клеток (АПК). Комплекс MHC II класса – антиген распознают CD4+ T-хелперы и начинают иммунный ответ.

Если антиген-представляющая клетка или любая другая клетка, имеющая антигены HLA-DR, будет отличаться по генотипу от рецепторов к HLA-DR, находящихся на поверхности цитотоксических T-лимфоцитов (СD8+ киллеров) и T-хелперов CD4+, то иммунный ответ будет развиваться на антигены данной клетки. Этот феномен генетической рестрикции лежит в основе распознавания "своего и чужого", а в итоге запускает элиминацию чужого.

Молекулы, несущие характерные для антиген-распознающих клеток (цитотоксических СD8+ T-лимфоцитов, T-супрессоров, Т-хелперов) признаки клеток «хозяина» были впервые обнаружены в лейкоцитах (фагоцитах) и получили название молекулы HLA I и II к