Маркелова Е. В., Костюшко А. В., Турмова Е. П., Гущина Я. С
|
Скачать 1.85 Mb.
|
|
Механизмы защиты.
Реализация механизмов врожденного иммунитета обусловлена неспецифическими факторами защиты (резистентности) организма, которые участвуют в неспецифической (доиммунной) защите организма. Они наиболее активны в первые 4-6 часов после внедрения антигена, участвуя затем в развитии адаптивного (специфического) иммунитета. Врожденный иммунитет и адаптивный иммунитет в дальнейшем работают синхронно, усиливая друг друга. Комплемент - это система сывороточных белков (более 20 компонентов), которые находятся в крови в неактивном состоянии и могут каскадно активироваться при наличии в организме чужеродного антигена. Большинство белков комплемента — неактивные проферменты, которые активируются после протеолиза. Они реагируют в следующем порядке: С1, С4, С2, СЗ, С5, С6, С7, С8, С9. Активированные компоненты комплемента вызывают различные эффекты: разрушают измененные клетки организма, клетки грамотрицательных бактерий и оболочечные вирусы (в результате образования мембраноатакующих комплексов — МАК, формирующих трансмембранные каналы в мембране клетки или вируса); усиливают фагоцитоз за счет образования на объекте фагоцитоза опсонинов (СЗЬ, С4Ь и др.), взаимодействующих с рецепторами фагоцитов; участвуют в анафилактических реакциях в виде ана-филатоксинов (С5а, СЗа), вызывающих освобождение гистамина из тучных клеток; вызывают хемотаксис - направленное движение клеток (С5а является выраженным хемоаттрактантом); изменяют физико-химические свойства иммунных комплексов. Активация комплемента происходит по классическому, альтернативному и лектинзависимому пути. Классический путь активации комплемента - антителозависимый. Он начинается с присоединения С1 комплексу антиген-антитело, при этом С1 присоединяется к двум рядом расположенным молекулам IgG (IgG1, IgG3) или к одной молекуле IgM: к комплементсвязывающим участкам Fc-фрагментов иммуноглобулинов в результате чего образуется активированный комплеке С1qrs. Присоединенный к иммунному комплексу С1q вызывает конформационные изменения в С1. Это ведет к активации С1г и С1s (сериновой протеазы) и протеолизу сывороточного белка С4 с образованием С4а- и С4b- фрагментов. С4b связывается с поверхностью клетки и с С2-компонентом комплемента, который расщепляется (с участием C1s) с образованием С2а и С2b. Фрагмент С2а связывается с С4b, образуя СЗ-конвертазу (С4b2а-протеазу) классического пути. С4b2а катализирует протеолиз белка СЗ в СЗа и высокореактивный фрагмент СЗb. С5-конвертаза (С4b2аЗb-протеаза) синтезируется как конечный продукт классического пути активации комплемента. Дальнейшая активация комплемента приводит к образованию МАК. Альтернативный путь активации комплемента происходит без участия антител (комплекса антиген-антитело) и без С1 , С4, С2. Он развивается в результате активации системы комплемента (начиная с СЗ) и факторов В, D, Р, Н с образованием СЗ/С5-конвертаз (протеаз) альтернативного пути. Активаторами альтернативного пути являются компоненты микробов и агрегаты различных белков. Лектиновый путь активации комплемента инициируется маннозосвязывающим белком - пектином крови, структурным аналогом C1q. Маннозосвязывающий белок связывается с маннозой поверхности микробной клетки с последующим расщеплением С4-, С2-компонентов комплемента и образованием СЗ-конвертазы классического пути (С4b2а). Таким образом, формируется мембраноатакующий комплекс (МАК), состоящий из компонентов комплемента, которые внедряются в мембрану клетки и образуют канал (пору) диаметром 10 нм. В результате образования многочисленных МАК клетки разрушаются. Клетки организма имеют поверхностный белок-опосредованный механизм защиты от МАК-индуцированного лизиса. Например, CD59, заякоренный в мембрану, защищает от комплементзависимого лизиса в результате подавления связывания и полимеризации С9. Фагоцитоз - поглощение нейтрофилами и моноцитами/макрофагами частиц диаметром более 0,1 мкм, в т.ч. бактерий или крупных макромолекулярных комплексов. Нейтрофилы находятся в крови до 7 ч, а затем скапливаются в капиллярах, чтобы сразу выйти за пределы кровотока в сторону хемотаксических факторов. Моноциты составляют 5-10 %, а нейтрофилы 60-70 % лейкоцитов крови. Моноциты находятся в кровотоке около 12 ч. Поступая в ткань, моноциты формируют популяцию тканевых макрофагов: макрофаги соединительной ткани (гистиоциты), звездчатые ретикулоэндотелиоциты печени (купферовские клетки); остеокласты костной ткани, альвеолярные, плевральные и перитонеальные макрофаги, а также микроглия ЦНС, синовиальные клетки типа А и др. Моноциты и тканевые макрофаги объединяют в систему мононуклеарных фагоцитов. Макрофаги выполняют защитную функцию еще до взаимодействия с другими иммунокомпетентными клетками (неспецифическая резистентность). Активация макрофага происходит после разрушения фагоцитируемого микроба, его процессинга и презентации антигена Т-лимфоцитам. Фагоцитоз является разновидностью эндоцитоза. Клетки организма поглощают эндоцитозом любые вещества из окружающей среды через специальные участки в своей мембране. Поглощение маленьких жидких частиц называется пиноцитозом (от греч. pinein — пить), или жидкофазным эндоцитозом. Рецептор-опосредованный эндоцитоз начинается с взаимодействия объекта эндоцитоза с рецепторами мембраны клетки и формирования мембранных «окаймленных ямок», покрытых изнутри белковым комплексом, называемым клатрином. Везикулы, покрытые клатрином, или «окаймленные ямки», фагосомы, соединяются с лизосомами, в результате чего антигены перевариваются (рис. 3). Фагоцитоз включает следующие этапы: активация фагоцита; хемотаксис; прикрепление (адгезия) к объекту фагоцитоза; поглощение объекта; киллинг и переваривание, процессинг (переработка) объекта фагоцитоза.  Рис. 3. Механизмы эндоцитоза, пиноцитоза, фагоцитоза. Фагоциты направленно перемещаются к объекту фагоцитоза в сторону повышения концентрации хемоаттрактантов — веществ микробов, активированных компонентов комплемента (С5а) и цитокинов. Процесс фагоцитоза усиливают опсонины, обволакивающие объект фагоцитоза. Объект фагоцитоза прилипает (адгезируетя) к рецепторам фагоцита. Плазмолемма фагоцита, точнее псевдоподия (выпячивание клетки), обхватывает бактерию или другую корпускулу. Затем объект фагоцитоза окружается плазмолеммой по так называемому «zipper»-механизму (от англ. zipper — застежка «молния»); образуется мембранная везикула (фагосома), которая погружается в цитоплазму фагоцита (ранняя эндосома). Мембрана ранней эндосомы (фагосомы) сливается с лизосомой. Фагоцитированный микроб разрушается по двум механизмам — кислород-зависимому и кислороднезависимому. Кислородзависимый механизм фагоцитоза обусловлен системой миелопероксидазы и развитием респираторного взрыва: в фагоците образуются токсичные антимикробные формы кислорода — перекись водорода, супероксиданион 02, гидроксильный радикал ОН, гипоиодит и гипохлорид, синглетный кислород. Антимикробным действием обладает и оксид азота (N0), образующийся из аргинина при участии NO-синтетазы — NOS (точнее индуцибельной NO-синтетазы, т. е. iNOS), образуемой макрофагами, активированными эндотоксинами бактерий или провоспалительными цитокинами (ИФНγ, ИЛ1β, ФНОα). Кислороднезависимый механизм включает протеиназы, катионные белки дефенсины (от англ. defence — защита) и лизоцим, разрушающий пептидогликан клеточной стенки бактерий, а также лактоферрин, связывающий железо, необходимое для бактерий. Фагоцитоз может быть завершенным, в результате разрушения захваченного микроба, и незавершенным, при котором микробы не погибают и сохраняют способность к размножению. Выживанию микробов способствуют следующие факторы: подавление слияния лизосом с фагосомой, содержащей микробы, например при туберкулезе, лейшманиозе и токсоплазмозе; устойчивость к лизосомальным ферментам (гонококки); выход микробов из фагосом и персистенция их в цитоплазме клеток (листерии, риккетсии). NK-клетки (normal killers, или natural killers — естественные киллеры) в кооперации с цитокинами проявляют неспецифическую цитотоксичность против инфицированных вирусом клеток, стареющих и опухолевых клеток, а также против тканей трансплантата. Они участвуют в противовирусном, противопаразитарном, противоопухолевом и трансплантационном иммунитете, осуществляя контроль экспрессии молекул МНС I класса. NK-клетки — особые лимфоциты. Они не имеют молекулу CD3 и распознают клетки-мишени иначе, чем Т-лимфоциты. NK-клетки циркулируют только в крови, составляя приблизительно 10 % ее лимфоцитов и находясь преимущественно в печени и селезенке. Эффекторные функции NK-клеток заключаются в уничтожении клеток-мишеней; продукции ИФНγ и других цитокинов (ФНО, ГМ-КСФ, ИЛ-5, ИЛ-8). Уничтожение клетки-мишени происходит на основе лектинового распознавания или антителозависимой клеточной цито-токсичности. Типичными маркерами NK-клетки являются молекула адгезии CD56 и рецептор для Fc-фрагмента IgG (FcyRIII, или CD16). NK-клетки распознают и убивают клетки-мишени, которые в данный момент не экспрессируют или содержат измененные молекулы МНС I класса, что часто бывает при вирусной инфекции и при злокачественных опухолях. Нормальные молекулы МНС I класса ингибируют NK-клетки. Имеются рецепторы, распознающие МНС I класса вне связи с антиген-пептидом, как это характерно для Т-лимфоцитов. NK-клетки могут вызывать несекреторный и секреторный лизис клетки мишени. Несекреторный лизис происходит, когда клетки-мишени имеют рецепторы апоптоза типа антигена CD95 (Fas, или АРО-1), а взаимодействующие с ними NK-клетки имеют Fas-лиганд (FasL), включающий «самоубийство клетки» — программированную смерть, или апоптоз. Обычно цитотоксическое действие NK-клеток обусловлено перфоринзависимым механизмом — секреторным лизисом, как и у цитотоксических Т-лимфоцитов. Они имеют гранулы с цитотоксическими веществами, сходные с перфорином, гранулизимом и гранзимом Т-цитотоксических лимфоцитов. Перфорины и гранулизины, проникнув в мембрану клетки-мишени, полимеризуются, образуя пору из 10-20 мономеров. Через перфориновые поры в клетку проникают различные вещества, в т. ч. гранзимы (сериновые протеазы), которые активируют каспазы, запускающие апоптоз клетки-мишени. NK-клетки могут уничтожать клетки, покрытые антителами. При соединении Fc-рецепторов (CD16) NK-клетки с Fc-фрагментом антител, покрывающих клетку-мишень, развивается антителоза-висимая клеточная (клеточно-опосредованная) цитотоксичность и гибель клетки-мишени. В случае неэффективности раннего защитного ответа и факторов врожденного иммунитета в организме накапливаются микроорганизмы, содержащие чужеродные антигены. Адаптивный иммунитет (приобретенный иммунитет) формируется при специфическом взаимодействии клеток иммунной системы с антигеном, в результате чего появляются антитела и лимфоциты, направленно распознающие данный антиген и нейтрализующие его потенциально вредное воздействие на организм. Это более эффективный способ защиты внутренней среды организма от проникающих в нее чужеродных агентов, в результате которого организм приобретает дополнительные защитные механизмы: активированные клетки и продуцируемые ими молекулы. Защитное действие этих механизмов строго избирательно (специфично) в отношении конкретного антигена, контакт с которым вызвал иммунный ответ. Специфический иммунный ответ является функцией клеток и органов иммунной системы. Главными клетками иммунной системы являются Т- и В-лимфоциты, которые рециркулируют в системе кровотока и лимфотока, постоянно перемещаясь из одних органов иммунной системы в другие, и обладают способностью выходить в ткани для выполнения защитных функций. В-лимфоциты распознают антигены специфическими рецепторами иммуноглобулиновой природы, которые по мере созревания В-лимфоцитов появляются на их мембранах. Взаимодействие антигена с такими рецепторами является сигналом активации В-лимфоцитов и их дифференцировки в плазматические клетки, продуцирующие и секретирующие специфические для данного антигена антитела — иммуноглобулины. Чаще всего В-лимфоциты для развития гуморального иммунного ответа нуждаются в помощи Т-лимфоцитов в виде продукции активирующих цитокинов. В отличие от В-лимфоцитов, способных распознавать и связывать белковые, полисахаридные и липопротеидные растворимые антигены, Т-лимфоциты могут распознавать только короткие пептидные фрагменты белковых антигенов на поверхности вспомогательных антигенпредставляющих клеток (дендритных клеток, макрофагов или В-лимфоцитов) в комплексах с собственными молекулами главного комплекса гистосовместимости. Связывание антигена с антигенраспознающим рецептором на клеточной мембране индуцирует активацию Т-лимфоцита, которая проявляется продукцией и секрецией цитокинов, усиливающих процессы пролиферации и дифференцировки самих Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов и макрофагов. Т-лимфоциты выполняют важнейшую функцию специфического распознавания и связывания антигена, что ведет к их активации, пролиферации и дифференцировке разных субпопуляций Т-лимфоцитов, участвующих далее во всех формах иммунного ответа. В защитных реакциях специфического иммунитета кроме Т- и В-лимфоцитов участвуют фагоцитирующие клетки (гранулоциты, моноциты, макрофаги), естественные киллеры, тучные клетки, эндотелиальные и эпителиальные клетки, которые играют роль вспомогательных, взаимодействуя с Т- и В-лимфоцитами. К формам специфического иммунного реагирования относятся антителообразование, иммунный фагоцитоз, цитотоксическая функция лимфоцитов, аллергия, иммунологическая память, иммунологическая толерантность. Адаптивный иммунитет бывает активным, пассивным, стерильным и нестерильным:
Стадии адаптивного иммунного ответа: процессинг и презентация антигена, активация Т- и В-лимфоцитов, формирование клеточного и гуморального иммунного ответа, иммунологическая память. Контакт антигенов с клетками иммунной системы приводит к развитию специфического иммунного ответа, который начинается с этапа представления и распознавания антигена. Растворимые антигены в нативной форме связываются антителами и антигенраспознающими иммуноглобулиновыми рецепторами В-клеток. Т-лимфоциты своими антигенраспознающими Т-клеточными рецепторами связывают короткие пептидные фрагменты белковых антигенов в комплексах с собственными молекулами главного комплекса гистосовместимости I или II классов на мембранах антигенпредставляющих клеток. Молекулы главного комплекса гистосовместимостн I класса присутствуют на поверхности всех типов клеток, кроме эритроцитов и клеток трофобласта. Молекулы главного комплекса гистосовместимости II класса находятся на поверхности антигенпредставляющих клеток: дендритных клеток, макрофагов, В-лимфоцитов. Антигенпредставляющие клетки играют важную роль на начальном (пусковом) этапе специфического иммунного ответа: макрофаги, как правило, представляют антигены бактериального происхождения — продукты захвата и внутриклеточной переработки ими бактерий; В-лимфоциты представляют микробные антигены, антигены токсинов, связанные их поверхностными иммуноглобулиновыми рецепторами; наиболее универсальными антигенпредставляющими клетками являются дендритные клетки, которые необходимы для запуска первичного иммунного ответа; они представляют многие, в том числе опухолевые, антигены. После захвата чужеродного белка-антигена этими клетками и его разложения до коротких пептидов внутри клеток происходит комплексирование отдельных молекул главного комплекса гистосовместимостн с конкретными пептидами. Такие комплексы транспортируются на поверхность антигенпрезентирующих клеток. При встрече антигенпрезентирующей клетки с Т-лимфоцитом, несущим на своей поверхности подходящий по структуре антигенраспознающий рецептор, замыкается лиганд-рецепторная связь, т. е. происходит распознавание антигена. СD4+Т-лимфоциты способны распознавать антигенные пептиды в комплексах с собственными молекулами главного комплекса гистосовместимостн II класса, а СD8+Т-лимфоциты — в комплексах с собственными молекулами главного комплекса гистосовместимости. Связывание антигена Т-клеточным рецептором служит сигналом усиления пролиферации данного Т-лимфоцита с последующей ускоренной дифференцнровкой и активацией его клеток-потомков. В результате формируется клон Т-лимфоцитов, способных при встрече с тем же антигеном быстро активироваться для участия в удалении патогенного агента. |
Похожие:
 |
И. Ф. Маркелова программа летнего лагеря «солнечная страна» Полное наименование организации, ведомственная принадлежность, форма собственности |
|
Исследование топографии поверхности твердых тел методом атомно-силовой... Исследование топографии поверхностных твердых тел методом атомно-силовой микроскопии в неконтактном режиме. Описание лабораторной... |