Тема: «Иммунология. Специфические факторы защиты»
ПЛАН:
1. Иммунная система, ее анатомические структуры.
2. Иммунокомпетентные клетки;
3. Антитела, их виды.
4. Антигены, их свойства.
Иммунная система, ее анатомические структуры.
Специфическую защиту организма от генетически чужеродных агентов, в том числе и от инфекционных, обеспечивает иммунная система.
Клетки и молекулы иммунной системы способны распознать чужеродные антигены в организме человека и освободиться от них.
Иммунная система представлена лимфоидной тканью. Это специализированная, анатомически обособленная ткань, разбросанная по всему организму в виде различных лимфоидных образований.
Органы иммунной системы делят на центральные и периферические.
Центральные органы иммунной системы.
1. тимус (вилочковая железа);
2. костный мозг,
в которых происходит пролиферация и дифференцировка иммунокомпетентных клеток: Т- и В-лимфоцитов. Родоначальницей большинства клеток крови, в том числе и лимфоцитов, является стволовая клетка костного мозга, которая может превращаться в предшественников Т- и В-лимфоцитов. Предшественники Т-лимфоцитов мигрируют в тимус, где под влиянием томозина дифференцируются в зрелые Т-лимфоциты и поступают в кровь. Предшественники В-лимфоцитов в ретикулярной строме костного мозга созревают и дифференцируются в В-лимфоциты.
Периферические органы иммунной системы.
1. групповые лимфатические фолликулы (многочисленные скопления лимфоидной ткани, расположенные под слизистыми оболочками желудочно- кишечного, дыхательного и мочеполового трактов);
2. миндалины;
3. лимфоузлы;
4. селезенка,
в которых происходит пролиферация и дифференцировка лимфоцитов под влиянием антигена, поступившего в организм. Так как в периферических органах имеются две зоны. Одна из них называется тимусзависимой, поскольку там расселяются Т-лимфоциты. Другая В-зависимой, в которой располагаются В- лимфоциты. В этих зонах происходит антигензависимая пролиферация и дифференцировка данных клеток, и их кооперация.
2. Иммунокомпетентные клетки:
выполняют ведущую эффекторную роль в деятельности иммунной системы:
1. В-лимфоциты
2. Т-лимфоциты
3. макрофаги
Основной функцией В-лимфоцитов является синтез антител (иммуноглобулинов) специфических к определенному антигену.
После антигенной стимуляции В-лимфоциты преобразуются в плазматические клетки и В-лимфоциты иммунологической памяти.
Плазматические клетки - это антителообразующие клетки. Продолжительность их жизни ограничена несколькими днями (7-10 дней). Однако за этот короткий срок они способны синтезировать большое количество антител, специфических к данному антигену. В-лимфоциты иммунологической памяти долго сохраняются в организме, сохраняя память о данном антигене. При повторной встрече с тем же антигеном, они дают более сильный и быстрый вторичный иммунный ответ. Например, при повторной вакцинации.
Т-лимфоциты (тимусзависимые). В процессе пролиферации и дифференцировки образуется 4 субпопуляции:
Т-хелперы - узнают детерминантные группы антигена на мембране макрофага и передают сигнал В-лимфоцитам, активизируя их.
Т-супрессоры - угнетают Т-хелперы и В-лимфоциты, что в конечном итоге задерживает синтез антител.
Т-киллеры - их основная функция уничтожить клетки-мишени, несущие соответствующий чужеродный антиген.
Т-эффекторы - продуцируют лимфокины и обеспечивают клеточный специфический иммунитет, участвуют в формировании реакции ГЗТ, разрушают опухолевые и трансплантационные клетки.
Макрофаги - моноциты, циркулирующие в крови и тканевые макрофаги.
Они захватывают и частично переваривают антиген и представляют его детерминанту на своей поверхности Т-х для распознавания.
Таким образом, функции иммунитета осуществляют три вида иммунокомпетентных клеток: макрофаги, Т-лимфоциты и В-лимфоциты.
Нулевые клетки (0-клетки, ни В-, ни Т-лимфоциты) составляют 5-10 % лейкоцитов периферической крови.
Среди нулевых клеток по функциональной характеристикам выделяют:
1. естественные киллеры (NK-клетки);
2. эффекторы антителозависимой клеточной цитотоксичности
(К- и L-клетки).
Осуществляют главнейшую функцию иммунной системы – сохранение генетического гомеостаза организма путем киллинга всех клеток, несущую генетическую чужеродность: мутанты (в основном опухолевые клетки), клетки, зараженные вирусом, или клетки трансплантанта.
NK-клетки оказывают цитотоксическое действие при первичном контакте с клеткой, генетически чужеродной организму.
На их поверхности выявлены маркеры CD16 и CD56, а также рецепторы к Fc-фрагменту антител.
NK-клетки не нуждаются в предварительной антигенной стимуляции, т.о. NK-клетки являются ранними факторами защиты от патогенов, вступая с ними во взаимодействие задолго до формирования антигенспецифического ответа иммунной системы.
Антитела, их виды.
Антитела - это активные белки крови - иммуноглобулины (Jg), вырабатываемые клетками иммунной системы в ответ на введение антигена.
Антитела способны специфически взаимодействовать с этим же антигеном.
Характеристики иммуноглобулинов:
1. Валентность – количество активных (антиген-связывающих) центров антител. Полные антитела как минимум 2-валентны. Неполные – содержат один антиген-связывающий центр.
2. Аффинность – сродство антигенной детерминанты с активным центром антитела, зависит от степени комплементарности структуры антигенсвязывающего центра и антигенной детерминанты.
3. Авидность – скорость и прочность связывания антитела с соответствующим антигеном.
4. Специфичность - способность взаимодействия с определенным (своим) антигеном (соответствие эпитопа антигена и активного центра антител).
Молекула антител имеет Y- образную форму и состоит из двух тяжелых (Н) и двух легких (L) цепей, связанных дисульфидными мостиками.
Каждая молекула антител имеет два одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab, определяющих антительную специфичность, и один Fc фрагмент, который не связывает антиген, но обладает эффекторными биологическими функциями. Он взаимодействует со “своим” рецептором в мембране различных типов клеток (макрофаг, тучная клетка, нейтрофил).
Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина вариабельны по составу (по аминокислотным последовательностям) и обозначаются как VL и VH области.
В их составе выделяют гипервариабельные участки, которые определяют структуру активного центра антител (антигенсвязывающий центр или паратоп). Именно с ним взаимодействует антигенная детерминанта (эпитоп) антигена. Антигенсвязывающий центр антител комплементарен эпитопу антигена по принципу “ключ - замок” и образован гипервариабельными областями L- и Н- цепей. Антитело свяжется антигеном (ключ попадет в замок) только в том случае, если детерминантная группа антигена полностью вместится в щель активного центра антител.
Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобиологическим свойствам разделены на 5 классов:
1. Иммуноглобулины класса G (JgG) составляют около 80 % сывороточных Jg. Они наиболее активны в защите организма и могут проходить через плаценту в организм плода. Таким образом, обеспечивают плацентарный иммунитет ребенка.
2. Иммуноглобулины класса М (JgM) - первыми появляются в сыворотке крови после иммунизации людей, могут синтезироваться в организме плода, через плаценту не проходят. Составляют 13 % от всех Jg.
3. Иммуноглобулины класса (JgА) - это секреторные Jg. Они находятся в крови и способны проникать в секреты слизистых оболочек, выполняя защитную роль слизистых оболочек рта, кишечника, дыхательных и мочевыводящих путей, обеспечивают местный иммунитет.
4. Иммуноглобулины класса Е (JgE) - реагины, принимают участие в анафилактических реакциях.
5. Иммуноглобулины класса D (JgD) - содержатся в крови в небольшом количестве, их роль мало изучена.
В ответ на введение любого антигена могут вырабатываться JgM, затем JgG, остальные несколько позже.
В процессе антителообразования различают 2 фазы:
1. индуктивную (латентную) от момента введения антигена до появления антителообразующих клеток, продолжительность 1-4 суток.
2. продуктивную - характеризуется появлением антител в сыворотке крови. Количество антител постепенно увеличивается в течение 7 - 15 суток, сохраняется на высоком уровне 1-3 месяца, после идет постепенное снижение уровня антител.
В процессе взаимодействия с антигеном участвует не вся молекула иммуноглобулина, а лишь ее ограниченный участок – антигенсвязывающий центр, или паратоп, который локализован в Fab-фрагменте.
Антитело взаимодействует не со всей молекулой антигена сразу, а лишь с ее антигенной детерминантой.
Антитела обладают специфичностью и способны вступать в реакцию взаимодействия с гомологичным антигеном, т.е. с тем, который был пусковым фактором в выработке этих антител.
Защита с помощью антител осуществляется таким образом, что антитела соединяясь с антигеном, делают его чувствительным к разрушению, обезвреживанию различными неспецифическими факторами противоинфекционной защиты организма: фагоцитами, комплементом и пр.
Антигены, их свойства.
Антигены - генетически чужеродные для организма вещества, биополимеры (белки, их комплексные соединения с углеводами - гликопротеиды, нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды), липидами - липопротеиды), которые, попадая в организм вызывают различные формы иммунного ответа, например антителообразование
Свойства антигена
1. Иммуногенность – способность вызывать иммунный ответ.
2. Антигенность – способность вызывать образование специфических антител.
3. Специфичность –способность антигена вступать в реакцию взаимодействия, только с гомологичными антителами. Т.е. только с теми антителами, которые возникли в ответ на активацию иммунной системы данным антигеном. Специфичность обеспечивается наличием детерминанты на поверхности антигена. Это та часть антигена, которая распознается антителами и иммунокомпетентыми клетками.
4. Чужеродность - генетически обусловленное свойство антигенов одних видов животных отличаться от антигенов других видов животных.
Антигеном могут быть микроорганизмы, их токсины, вакцины, чужеродные белки, клетки и ткани животных, попавшие во внутреннюю среду макроорганизма.
Таким образом антигены, как генетически чужеродные вещества, осуществляют запуск иммунной системы, приведение ее в функционально активное состояние. И результат: развитие тех или иных иммунологических реакций, направленных на устранение неблагоприятного воздействия антигена.
Строение антигена:
1. Высокомолекулярный носитель– высокополимерный белок, определяющий антигенность и иммуногенность антигена.
2. Детерминантные группы (эпитопы) – поверхностные структуры антигена, комплементарные активному центру антител или рецептору Т-лимфоцита и определяющие специфичность антигена.
Валентность антигена – количество одинаковых эпитопов на молекуле антигена, определяющее число молекул антител, которые могут к ней присоединяться.
Эпитопы или антигенные детерминанты- фрагменты молекул антигена, вызывающие иммунный ответ и определяющие его специфичность. Антигенные детерминанты избирательно реагируют с антителами или антиген-распознающими рецепторами клетки.
Структура многих антигенных детерминант известна. У белков это обычно фрагменты из 8- 20 выступающих на поверхности аминокислотных остатков, у полисахаридов- выступающие О- боковые дезоксисахаридные цепи в составе ЛПС, у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- мембранный гликопептид.
Эпитопы качественно отличаются, к каждому образовываются “свои” антитела.
Антигены, содержащие одну антигенную детерминанту - моновалентные, ряд эпитопов- поливалентные.
Микробная клетка содержит большое количество антигенов, имеющих разное расположение в клетке и разное значение для развития инфекционного процесса. По локализации в бактериальной клетке различают “О”-, “К”-, “Н”, -ˮViˮ-антиген. В лабораторной практике по антигенной структуре определяется вид, серовариант микробной культуры
1. К – антиген (капсульный) связан с капсулой и клеточной стенкой микробной клетки. Их называют оболочечными. Расположены более поверхностно.
2. О – антиген связан с клеточной стенкой микробной клетки. Его называют «соматическим».
3. Н-антиген – (жгутиковый) локализуется в жгутиках бактерий. Представляет особый белок – флагеллин.
4. Vi- антиген – антиген вирулентности.
Протективные антигены – активные вещества патогенных микроорганизмов, способные вызывать продукцию защитных антител, предохраняющих организм от развития патологического процесса, т.е развивается эффект приобретенного иммунитета.
Антигены вирусов:
1. У простоустроенных вирусов антигены связаны с нуклеокапсидом. По химическому составу это рибонуклеопротеиды и обозначаются как
S- антигены.
2. У сложноустроенных вирусов кроме S-антигенов есть поверхностные
V-антигены, которые представлены гемагглютининами и ферментом нейраминидазой, расположенными на суперкапсиде.
Антигены человека и животных:
1. Изоантигены (аллоантигены) – антигены организма человека, видоспецифичны
а) антигены гистосовместимости (HLA);
б) антигены эритроцитов человека (АВ, Rh).
2. Аутоантигены – собственные антигены организма, которые при определенных условиях распознаются антителами как чужеродные и вызывают выработку иммунного ответа.
а) врожденные антигены (головной мозг, передняя камера глаза, роговица, хрусталик, сетчатка, стекловидное тело, семенные канальца яичек, фолликулы щитовидной железы, подкожная жировая клетчатка, волосяные луковицы, рубцовая ткань, эмбриональные белки);
б) приобретенные антигены (ожоговые, лучевые и др.).
3. Перекрестнореагирующие антигены (гетероантигены) – общие для человека и микроорганизмов.