ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра нормальной физиологи (с курсом ФВТ)
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
профессор
Самойлов В.О.
«___»_____________200 г.
Доцент
кандидат биологических наук
Е.В. АНТОНЕНКОВА
ЛЕКЦИЯ № 28
по нормальной физиологии
на тему: Физиология системы крови.
Основы иммунитета.
для курсантов, слушателей и студентов 2 курсов
факультетов подготовки военных и гражданских врачей
Обсуждена и одобрена на заседании кафедры
Протокол №19
Уточнено (дополнено):
Протокол №____
«____»_________200 г.
Санкт-Петербург
2008 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 5 мин.
1. Кровь как компонент внутренней среды 10 мин.
2. Состав и функции крови 30 мин.
3. Характеристика системы иммунитета 40 мин
Заключение 5 мин.
ЛИТЕРАТУРА
a) Использованная при подготовке текста лекции:
1. Бобова Л.П., Кузнецов С.Л., Сапрыкин В.П. Гистофизиология крови и органов кроветворения и иммуногенеза. – М.: «Новая волна», 2003. – 157с.
2. Дранник Г.Н. Клиническая иммунология и аллергология. – М., 2003. – 604с.
3. Кольман Я., Рём К.-Г. Наглядная биохимия. – М.: «Мир», 2004. – 469с.
4. Корнева Е.А. Введение в иммунофизиологию: Учебное пособие. – СПб.: «ЭЛБИ-СПб», 2003. – 48с.
5. Красочко П.А., Федоров Ю.Н., Прудников В.С. и др. Иммунология: учебное пособие. – Мн.: «Аверсэв», 2005. – 128с.
6. Самойлов В.О. Иллюстрированный очерк истории физиологии. -СПб, 2005.-136с.
7. Фундаментальная и клиническая физиология / Под ред. А.Камкина, А.Каменского. – М. «Академия», 2004. –1072с.
8. Шиффман Ф.Дж. Патофизиология крови. – М. - СПб.: «Бином», 2000. – 448с.
б) Рекомендуемая курсантам и студентам для самостоятельной работы по теме:
1. Нормальная физиология человека / Под ред. Б.И. Ткаченко.- 2-е изд. испр. и доп. - М.: Медицина, 2005.
2. Самойлов В.О. История физиологии. - СПб., ВмедА, 2004. – 64с.
3. Физиология человека: Учебник / Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько.- 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Медицина, 2003.
4. Физиология человека: Учебник в 2-х т./ Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько - М.: Медицина, 1998. - Т.1.
5. Физиология человека: Учебник: В 3-х т. / Под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. –М.: Мир,1996. - Т.2.
Наглядные пособия
Таблицы «Физиология крови»
Технические средства обучения
1. Кодоскоп
2. Мультимедийный проектор
3. Компьютер
ВВЕДЕНИЕ
Внутренняя среда необходима для существования клеток различных тканей нашего организма. Когда жизнь зарождалась, а это, как известно, произошло в океане, в водах которого живые одноклеточные организмы черпали все необходимое для процессов ассимиляции и диссимиляции. Там был достаточно постоянный солевой раствор, растворенный кислород. С появлением многоклеточных животных, все большая часть клеточных элементов переставала соприкасаться с внешней средой, появились специализированные каналы, через которые вода прокачивалась сквозь тело. А на более поздних этапах эволюции возникла уже обособленная, со сложным относительно стабильным составом, постоянно обновляемая внутренняя среда, заполняющая межклеточное пространство и появились замкнутые системы сосудов с циркулирующими в них кровью и лимфой.
Внутренней средой организма называют совокупность жидких сред, омывающих клеточные элементы и принимающих непосредственное участие в процессах метаболизма.
Термин "внутренняя среда" или "внутреннее море" был предложен в 19 веке французским физиологом Клодом Бернаром, который подчеркивал, что "необходимым элементом свободной и независимой жизни" является "поддержание постоянства условий жизни в нашей внутренней среде". Это положение послужило основой теории о гомеостазе, сформулированной американским ученым Вальтером Кенноном в 1929 году. Гомеостазис – это относительное динамическое постоянство внутренней среды и устойчивость физиологических функций.
Кровь как компонент внутренней среды
Все жидкости организма распределены между двумя главными составляющими: внутриклеточной и внеклеточной. На долю внутриклеточной жидкости приходится 30-40% массы тела – это приблизительно 27 л. Внеклеточная жидкость составляет 20% массы тела. Относительный объем внеклеточной жидкости уменьшается с возрастом. Внеклеточную жидкость и относят к внутренней среде организма. В её состав входят:
- интерстициальная (тканевая, межклеточная) –10 л;
- лимфа –2 л, которая по существу является составной частью и производной тканевой жидкости;
- кровь, жидкая фаза которой плазма составляет примерно 3 л;
- трансцеллюлярные жидкости (≈ 1 л), содержащаяся в специализированных полостях тела:
спинномозговая, перикардиальная, плевральная, синовиальная, внутриглазная.
Внутриклеточная жидкость, плазма крови, лимфа, интерстициальная жидкость имеют различный состав. Между жидкими средами организма происходит постоянный обмен водой, продуктами обмена, газами, физиологически активными веществами. Важную роль в таком обмене отводят транспортным процессам и селективной (избирательной) проницаемости мембран, расположенных на границах между средами, что способствует поддержанию их уникального состава.
Поскольку в организме непрерывно происходят обменные процессы, различные показатели внутренней среды постоянно или периодически изменяются под воздействием внутренних факторов и факторов внешней среды. Благодаря механизмам нервной и гуморальной регуляции эти показатели удерживаются около определенного оптимального для жизнедеятельности организма уровня. Различают пластичные гомеостатические константы, то есть показатели, которые могут изменяться в достаточно широких пределах без существенных нарушений физиологических функций (объем внеклеточной жидкости, вязкость, клеточный состав крови и т. д.). Например, больные циррозом печени нередко способны переносить наличие большого количества асцитической (интерстициальной) жидкости. Жесткие константы, диапазон колебаний которых мал, а отклонения от нормы ведут к необратимым нарушениям метаболизма и смерти организма (рН, парциальное напряжение кислорода и т. д.).
К универсальным механизмам поддержания относительного постоянства жидких сред организма относят барьеры, которые условно делят на внешние и внутренние. К внешним барьерам, отделяющим клетки, органы и ткани от окружающей среды принадлежат: кожа, органы дыхания, органы пищеварения, печень, почки. Внешние барьеры ответственны за обмен веществ между организмом и внешней средой, предохраняют от ее повреждающих физических и химических воздействий, препятствуют проникновению чужеродных веществ, а также способствуют выведению из организма конечных продуктов метаболизма. Внутренние барьеры называют гистогематическими. Гистогематические барьеры - это комплекс физиологических механизмов, избирательно регулирующих обменные процессы между кровью и тканями или другими жидкими средами организма. Приоритет в развитии учения о внутренних барьерах принадлежит российской школе физиологов во главе с академиком Линой Соломоновной Штерн (1929г.). Гистогематические барьеры в различных тканях и органах имеют существенные отличия, а некоторые из них, благодаря определенной специализации, приобретают особую жизненно важную роль. Важнейшими из внутренних барьеров являются гематоэнцефалический (между кровью и тканью мозга), гематоофтальмический (между кровью и внутриглазной жидкостью), гематотестикулярный (между кровью и просветом извитых семенных канальцев), гематоплацентарный и другие.
В нормальных физиологических условиях изменение проницаемости является адекватной физиологической реакцией всего барьерного комплекса. О нарушении проницаемости говорят, когда переход веществ из крови не соответствует физиологическим потребностям. На барьерные функции организма влияют: возраст, пол, смена сна и бодрствования, изменение температуры тела, нарушение питания, голодание, утомление, радиация и др. Изменяется проницаемость барьеров под влиянием вегетативной нервной системы (симпатические влияния уменьшают проницаемость). Среди гуморальных факторов повышают проницаемость гистогематических барьеров для определенных веществ: инсулин, ацетилхолин, гистамин, кинины, некоторые ферменты, например гиалуронидаза, метаболиты, вызывающие сдвиг рН (молочная кислота); снижают проницаемость ГГБ – серотонин, катехоламины, соли кальция, витамины, например, витамин Р.
Состав всех жидких сред организма, в конечном счете, определяется состоянием системы крови. В 1939 году отечественный терапевт Георгий Федорович Ланг предложил объединить в физиологическую систему крови саму периферическую кровь,
органы кроветворения,
кроверазрушения и
нейрогуморальный аппарат регуляции.
К органам кроветворения относятся:
· костный мозг, в котором находится основная масса кроветворных элементов (все ростки кроветворения связаны с общей полипотентной стволовой клеткой костного мозга);
· вилочковая железа (тимус), в которой происходит дифференцировка т-лимфоцитов;
· селезенка – участвует в лимфоцитопоэзе;
· лимфатические узлы, которые продуцируют и депонируют лимфоциты;
· печень, продуцирующая эритропоэтиноген-глобулин, необходимый для образования активной формы эритропоэтина.
К органам разрушения крови относятся:
· печень;
· селезенка;
· ретикулоэндотелиальная система;
· костный мозг.
Следует подчеркнуть, что процессы кроветворения и кроверазрушения в организме сбалансированы. В регуляции деятельности системы крови важную роль играют гуморальные факторы – эритропоэтины, лейкопоэтины, тромбопоэтины и их ингибиторы, а также ряд других ФАВ. Определенное влияние оказывает нервная система.
Периферическая кровь. Объем крови – 6…8 % массы тела человека, что составляет 5-6 литров. В состоянии покоя порядка 50% всего объема крови находится в кровяных депо, то есть эта кровь временно не участвует в циркуляции. Селезенка депонирует до 500 мл крови. Благодаря особенности строения ее сосудов, около 1/5 всех эритроцитов могут быть полностью выключены из кровотока. В сосудах печени находиться до 1л крови, которая замедляет там свое движение. Депонирование крови происходит также в сосудистом подкожномсплетении и в легких.
Под влиянием нейрогуморальных факторов, выброс запасенной крови осуществляется - при физическом и эмоциональном напряжении, кровопотери, ожогах, гипоксии, наркозе и других состояниях.
Состав и функции крови
Функции крови многообразны и тесно связаны друг с другом; основными из них являются:
Транспортная – перенос пластических и энергетических ресурсов, продуктов обмена, кислорода и углекислого газа (дыхательная), ФАВ.
Защитная - барьерная функция, обеспечение иммунных реакций, поддержание текучести крови, а при повреждении сосудов – остановка кровотечения.
Регуляторная – наличие ФАВ, поддержание температуры тела, кислотно-основного состояния организма, водно-солевого обмена, регуляция гемопоэза и других физиологических функций.
Кровь состоит из плазмы и клеток. Объемное соотношение форменных элементов и плазмы получило название гематокрит. У мужчин этот показатель составляет 40…48 %, у женщин – 36…42%. Гематокрит является относительно жесткой гомеостатической константой благодаря наличию многочисленных механизмов регуляции объема крови и объема плазмы. Длительное и стойкое изменение гематокрита возможно лишь в условиях высокогорья на фоне усиления эритропоэза, что является приспособлением к низкому парциальному давлению кислорода.
Состав плазмы крови. Большую часть плазмы (90%) составляет вода. Вода является универсальным растворителем для органических и неорганических соединений, поступающих с пищей или синтезируемых в организме, наполнителем, а также средой для химических реакций, протекающих в процессе метаболизма. Благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности вода участвует в терморегуляции, способствуя теплоотдаче (потоотделение, испарение, мочеотделение). Вода – участник многих метаболических реакций, в частности гидролиза. С помощью воды из организма выводятся токсические продукты обмена. С нейрогуморальной регуляцией содержания воды в организме вы ознакомились на лекциях по физиологии эндокринной системы.
Также в плазме есть органические и неорганические низкомолекулярные соединения. Соли, углеводы, липиды, органические кислоты, основания, азотистые и безазотистые промежуточные продукты обмена, витамины (2% массы), белки (8% массы), гормоны, ферменты и растворенные газы. Состав плазмы зависит от приема пищи, воды и солей. Концентрация катионов, хлора, гидрокарбонатов удерживается в плазме на довольно постоянном уровне. Уровни фосфатов, мочевины, мочевой кислоты могут меняться в довольно широких пределах. Минеральные вещества плазмы составляют около 1 %. Важна роль микроэлементов плазмы, которые определяют свойства клеточных структур, органов – возбудимость, сократимость, секреторную активность, проницаемость.
Необходимым для жизнедеятельности организма является содержание в плазме крови углеводов, из которых более 90% приходится на глюкозу, которая для многих клеток организма является субстратом для образования энергии. Кальций в плазме крови содержится в двух формах: связанной и свободной – ионизированный Са2+, на долю которого приходятся основные биологические эффекты.
Важнейшей составной частью плазмы являются белки. Белки плазмы – альбумины, глобулины, фибриноген. Функции и свойства белков плазмы крови:
- регулируют обмен воды и растворенных в ней веществ между кровью тканевой жидкостью за счет обеспечения онкотического давления крови;
- регулируют рН крови, благодаря наличию буферных свойств;
- участвуют в поддержании нормального уровня кровяного давления, влияя, наряду с эритроцитами, на вязкость крови;
- обеспечивают гуморальный иммунитет, т.к. являются антителами;
- принимают участие в свертывании крови и входят в состав противосвертывающих веществ;
- служат переносчиками ряда ФАВ;
- обеспечивают процессы репарации, роста и развития различных клеток организма.
Эритроциты. В норме количество эритроцитов в периферической крови составляет 4,6 х 1012/л у мужчин и 4,2 х 1012/л у женщин (связано с ингибирующим влиянием эстрогенов на эритропоэз). У новорожденных число эритроцитов выше 5,7 х 1012/л, через несколько месяцев оно значительно снижается, а к 14 годам достигает уровня взрослых.
Количество эритроцитов в крови подвергается некоторым дневным колебаниям, зависит от положения тела (в положении лежа на 5,6% ниже). Данный показатель может заметно возрасти при интенсивной физической или эмоциональной нагрузке.
Эритроциты - безъядерные клетки, 95% массы которых составляет гемоглобин. Дисковидная, двояковогнутая форма (тороидальная) и эластичность цитоскелета позволяют эритроциту проходить по капиллярам, имеющим вдвое меньший диаметр (3 мкм против 8-7 мкм). Такое строение эритроцита позволяет выполнять основную его функцию – перенос гемоглобином О2 от легких к тканям и СО2 от тканей к альвеолам. Наряду с обеспечением транспорта газов, Нb обладает буферными свойствами. Нормальное содержание Нb в крови у мужчин составляет 130-160 г/л, а у женщин от 120 до 150 г/л.
На поверхности эритроцитов обнаружены рецепторы, которые способны адсорбировать различные ФАВ, в том числе токсичные. Локализованные в мембране крупномолекулярные гликопротеиды (агглютиногены), определяют групповую принадлежность крови в системе АВО и резус-фактор, а также ее иммунологические свойства.
способностью связывать некоторые токсичные вещества.
Эритропоэз происходит в красном костном мозге. Для нормального метаболизма кроветворная ткань нуждается во многих веществах, среди которых можно выделить: железо (от 20 до 25 мг/сут), витамин В12, фолиевая и аскорбиновая кислоты.
Активная часть жизненного цикла эритроцитов протекает в периферической крови, куда они поступают из костного мозга в стадии ретикулоцитов. Ретикулоциты в течение суток созревают в эритроциты. Максимальная продолжительность жизни эритроцитов 120 дней. Старение эритроцитов сопровождается уменьшением образования в них АТФ в ходе метаболизма глюкозы. Нарушаются энергозависимые процессы: восстановление формы, транспорт катионов, защита от повреждающих факторов (окисление). Мембрана эритроцита теряет свою эластичность и может разрушится.
Разрушение эритроцитов – ГЕМОЛИЗ – может происходить также при изменении физико-химических свойств плазмы (физический, химический, осмотический гемолиз) или механическом повреждении. Например, осмотический гемолиз возникает в гипотоническом растворе, т.е. когда осмолярность раствора меньше таковой эритроцита. При этом по закону осмоса растворитель (вода) движется через хорошо проницаемую мембрану в цитоплазму эритроцита. Эритроциты набухают и разрушаются; кровь становится прозрачной и носит название "лаковая" кровь. Стареющие эритроциты удаляются из сосудистого русла и разрушаются в селезенке, печени и, незначительно, в костном мозге фагоцитирующими клетками. Часть освобожденных продуктов после внутриклеточногоразрушения Нb реутилизируется, а гем (после отщепления железа) подвергается ряду превращений и в виде прямого билирубина поступает в составе желчи в кишечник.
В 1936 г. английский терапевт В. Кастл назвал все количество эритроцитов, находящихся в кровеносных сосудах и в костном мозге ЭРИТРОНОМ. Эритрон является замкнутой системой. Как мы уже говорили, в условиях физиологической нормы эритроциты разрушаются преимущественно макрофагами (такая реакция называется эритрофагоцитоз), а высвобождающиеся при этом железо и аминокислоты подвергаются реутилизации и используются в костном мозге для построения новых клеток. Эти процессы протекают под нейрогуморальным контролем и обеспечивают в условиях нормы количественное соответствие между разрушимися и образовавшимися эритроцитами.
Важнейшим гуморальным фактором регуляции эритропоэза являются эритропоэтины. Эритропоэтины – это гормоны гликопротеиновой природы, которые синтезируются в почках (85-90%), печени, селезенке, в клетках сосудистого эндотелия, костном мозге. Эритропоэтин усиливает пролиферацию клеток эритроидного ряда, ускоряет синтез гемоглобина, способствуют освобождению ретикулоцитов из костного мозга. Основным стимулятором синтеза эритропоэтина является гипоксия.
Эритропоэз активируют: мужские половые гормоны – андрогены, а точнее их метаболиты;
АКТГ, гормон роста, тироксин, продукты разрушения эритроцитов.
Угнетают эритропоэз: эстрогены (поэтому после полового созревания устанавливается разница в содержании эритроцитов у мужчин и женщин), эритроцитарные кейлоны, которые при увеличении массы циркулирующих эритроцитов, тормозят их пролиферацию.
Лейкоциты. Белые кровяные тельца, имеющие ядро, не содержащие гемоглобин, обладают амебоидной подвижностью и секреторной активностью. Количество лейкоцитов в крови взрослого здорового человека составляет 4-9 х 109/л. Причем только 30% общего пула лейкоцитов находится в кровеносном русле, около 50% - в тканях, 30% -в костном мозге.
Лейкоциты представлены несколькими типами клеток, различающимися по строению, функциям и месту зарождения. Зернистые лейкоциты или гранулоциты подразделяются на нейтрофилы; базофилы; эозинофилы (названия даны по способности окрашиваться кислыми (эозин) и щелочными (гематоксилин) красителями). Незернистые лейкоциты делят на лимфоциты и моноциты.
Увеличение количества лейкоцитов – лейкоцитозы, могут быть патологическими и физиологическими. Число лейкоцитов зависит от многих факторов: возраста, времени суток, приема пищи. Физиологические лейкоцитозы возникают при физической нагрузке, во время беременности, при эмоциональном напряжении, они связаны, в основном, с перераспределением лейкоцитов из депо. Например, пищевой лейкоцитоз наблюдается после приема пищи, является следствием перераспределения лейкоцитов из депо и их скапливание в подслизистой тонкой кишки для препятствия попадания чужеродных агентов в кровь и лимфу. Лейкопении – снижение числа лейкоцитов – встречаются только при патологиях – например, при тотальных инфекционных заболеваниях.
В клинике значение придается не только изменению количества лейкоцитов, но и их процентному соотношению, получившему название лейкоцитарной формулы или лейкограммы.
Нейтрофильные гранулоциты, составляющие 95% всех гранулоцитов. 60% - задерживаются в костном мозге, 40% - в тканях, менее 1% нейтрофильных гранулоцитов циркулируют в периферической крови 6-12 часов, затем мигрируют в ткани где в течение 3 - 5 суток погибают. Нейтрофилы, поступающие в слизистый надэпителиальный слой, являются короткоживущими (несколько часов).
В норме в крови обнаруживаются юные и зрелые формы. Чем больше сегментов в ядре, тем старее нейтрофил. На бланке нейтрофилы распределены по степени их зрелости слева направо. Увеличение юных и палочкоядерных носит название сдвига лейкоцитарной формулы влево. Наблюдается такое нарушение при лейкозах, инфекционных и воспалительных заболеваниях. Снижение количества юных и палочкоядерных нейтрофилов называют сдвигом вправо.
Функции: нейтрофилы способны к хемотаксису, осуществляют фагоцитоз и ферментативный лизис инородных тел и микроорганизмов, после чего погибают, а освобождающиеся при этом лизосомальные ферменты и свободные радикалы разрушают окружающие ткани, способствуя формированию гнойника (в состав гноя обычно входят разрушенные нейтрофилы и продукты распада тканей). Стимулированные нейтрофилы являются источником ФАВ, среди которых эйкозанойды, активные формы кислорода, перекись водорода и др.
Эозинофильные гранулоциты составляют до 5% (0,15 – 0,25 х 109/л) всех циркулирующих лейкоцитов. Их количество подвержено суточным колебаниям, что связано с ритмом секреции глюкокортикоидов (обратная зависимость: рано утром - минимум). На поверхности эозинофилов расположены рецепторы к иммуноглобулинам (G,Е). Активация этих рецепторов приводит к мощному усилению дыхания, сопровождающемуся выработкой значительных количеств токсических метаболитов кислорода.
Функции: обладают подвижностью и фагоцитарной активностью, но менее выраженной, чем у нейтрофилов. Участвуют во всех аллергических реакциях, инактивируя гистамин, участвуют в иммунных реакциях, фагоцитируют комплексы антиген-антитело. Эозинофилы обладают цитотоксическим действием на многие паразитические формы, в том числе на крупных паразитических червей типа гельминтов, которые не могут быть фагоцитированы. В случае гельминтозов токсический эффект наблюдается через 6—18 ч после фиксации эозинофилов на паразитическом черве и реализуется за счет выработки значительных количеств токсических метаболитов и катионными белками.
Увеличение числа эозинофилов называют эозинофилией. Это состояние наиболее часто сопутствует паразитарным, аллергическим реакциям или аутоиммунным заболеваниям, при которых в организме образуются антитела против собственных клеток.
Базофильные гранулоциты составляют до 1% от числа лейкоцитов крови, где циркулируют несколько часов. В тканях представлены тучными клетками. На поверхности базофилов расположены рецепторы к иммуноглобулинам (Е), при образовании иммунных комплексов антиген-антитело, из гранул высвобождаются ФАВ: гистамин, гепарин, серотонин, фактор агрегации тромбоцитов, МРВА. Участвуют в аллергических реакциях гиперчувствительности немедленного типа: вызывают бронхоспазм, зудящую сыпь, расширение мелких сосудов (покраснение при крапивнице).
Моноциты составляют от 3 до 11% циркулирующих лейкоцитов. Через 2-3 суток из кровеносного русла мигрируют в ткани (со скоростью 1,6 х 107/час), образуя неподвижные тканевые макрофаги (в печени – Купферовские клетки, в легких – альвеолярные макрофаги) с минимальным сроком жизни – 3 недели.
Функции: вблизи воспалительного очага могут размножаться делением, выражена фагоцитозная активность, очищая очаг воспаления, стимулируют процессы регенерации. Участвуют в развитии иммунных ответов: взаимодействуя с Т- и В-лимфоцитами, фиксируют на своей поверхности антигены, делая их более доступными для лимфоцитов. Выделяют ФАВ: эйкозанойды, цитокины (например, ИЛ1 - пирогенный эффект).
Лимфоциты – 25-40% всех лейкоцитов. Общая популяция лимфоцитов состоит из короткоживущих (20%, 3-7 суток) и долгоживущих (80%, до 200 суток и более). По происхождению и иммунным свойствам лимфоциты разделяют на Т-(60%), В-(25-30%) и нулевые (10-20%) лимфоциты.
Лимфоциты имеют общего предшественника в костном мозге. Выйдя из костного мозга
Т-лимфоциты дифференцируются в тимусе под влиянием тимозина (приобретают рецепторы к антигенам), и (через кровь) в периферических лимфоидных органах (селезенка, лимфатические узлы).
Т-лимфоциты осуществляют реакции клеточного иммунитета; реакции отторжения чужеродных и собственных, измененных антигенами, клеток; реакции гиперчувствительности замедленного типа (выделяют гуморальные медиаторы); проявляют цитотоксичность.
Функционально Т-лимфоциты делят на несколько типов, среди которых выделим следующие:
-Т-киллеры или цитотоксические Т-лимфоциты. Они убивают чужеродные и собственные клетки-мишени (возбудители инфекционных болезней, опухолевые клетки);
-Т-хелперы (помощники) помогают дифференцировке В-лимфоцитов в антителопродуцирующие клетки;
- Т-клетки памяти, которые хранят информацию о ранее действующих антигенах и
ускоряют вторичный иммунный ответ.
В-лимфоциты проходят дифференцировку в лимфоидной ткани миндалин, кишечника, червеобразного отростка откуда через кровь попадают в лимфатические узлы, селезенку и другие ткани.
Под действием антигенов и цитокинов вырабатывают антитела, поэтому В-лимфоциты называют антителопродуцентами.
Связываясь с антигеном, антитела способствуют разрушению чужеродных клеток и нейтрализации продуктов их жизнедеятельности. Поскольку антитела или иммуноглобулины являются белками плазмы, говорят, что В-лимфоциты обеспечивают гуморальный иммунитет. Функционально В-лимфоциты также делят на В-киллеры, В-хелперы, В-клетки памяти.
Нулевые лимфоциты, не подвергшиеся дифференцировке в органах иммунной системы, но в определенных условиях способны превращаться в Т- и В-лимфоциты.
Регуляция лейкопоэза. Все лейкоциты образуются в красном костном мозге из общей стволовой клетки. В дальнейшем ее рост и дифференцировка регулируется ростовыми факторами. Стимулируют лейкопоэз: моноцитарный, гранулоцитарный КСФ. На активность КСФ оказывают влияние некоторые лимфоциты: Т-хелперы стимулируют КСФ продукции нейтрофилов и моноцитов; Т-дифференцирующие лимфоциты способны стимулировать дифференцировку гранулоцитов.
Среди интерлейкинов - активаторов гемопоэза выделяют: ИЛ-3 – фактор роста базофилов;
ИЛ-5 – фактор роста эозинофилов; ИЛ-2,4,6,7 – факторы роста и дифференцировки Т- и В-лимфоцитов. Стимулятором лейкопоэза являются лейкопоэтины, выделенные из костного мозга и некоторых лейкоцитов.
Показано, что симпатические влияния вегетативной нервной системы мобилизуют выход лимфоцитов из сосудистого депо.
К ингибирующим факторам продукции КСФ относят: Т-супрессоры (нейтрофилы, моноциты), простагландины Е, лактоферрин, высвобождаемый нейтрофилами. Угнетает лейкопоэз гидрокортизон.
Тромбоциты. В норме общее количество тромбоцитов в крови здорового человека составляет 2 – 4 х 1011/л. Образуются тромбоциты в костном мозге из мегакариоцитов.
В кровотоке тромбоциты циркулируют 5 – 11 дней, затем они разрушаются в печени, легких, селезенке. Около 30% образовавшихся тромбоцитов депонируются в селезенке. Это объясняет тот факт, что у спленэктомированных людей выявляют тромбоцитоз (повышенное количество тромбоцитов в крови).
В цитоплазме тромбоцита есть гранулы 4-х типов, содержащие небелковые компоненты – АТФ, АДФ, серотонин, адреналин, кальций; ряд белков – фактор Виллебранда, фибриноген, антигепариновый фактор, ростковый фактор и ферменты (кислые гидролазы и др.).
Основные функции тромбоцитов определяются в основном ФАВ, входящими в состав содержимого гранул и мембран:
-Участие в процессе гемостаза (адгезивно-агрегационная способность, выделение факторов свертывания крови).
-Ангиотрофическая функция: тромбоциты, находясь в контакте с эндотелием микрососудов, выделяют вещества, поддерживающие трофику и нормальное функционирование эндотелиальных клеток. Так, на фоне тромбоцитопений эта функция нарушается, что приводит к микроциркуляторной кровоточивости. К таким веществам относится, например, тромбоцитарный ростковый фактор – полипептид, регулирующий восстановление соединительной ткани и сосудистой стенки.
- Вазоконстрикторная функция: выделение ФАВ (серотонин, адреналин, норадреналин, тромбоксан А2), влияющих на просвет и проницаемость мелких сосудов.
- Защитная функция: способность тромбоцитов фагоцитировать чужеродные тела, вирусы, иммунные комплексы.
Регуляция тромбопоэза осуществляется рядом ФАВ.
В плазме обнаружен мегакариоцитарный КСФ, который ускоряет пролиферацию КОЕ – мег. в ответ на истощение содержание мегакариоцитов и их предшественников в костном мозге. Регуляция тромбопоэза осуществляют и тромбопоэтины – гликопротеиновые гормоны, образующиеся в костном мозге, селезенке, печени. При тромбоцитопениях они ускоряют дифференцировку мегакариоцитов в костном мозге и поступление в кровь тромбоцитов. Увеличение количества тромбоцитов в крови происходит и под влиянием эстрогенов, кортикотропинов, адреналина, серотонина. При физической нагрузке, стрессе повышение числа тромбоцитов связано, вероятно, с усилением синтеза катехоламинов. К факторам, тормозящим тромбоцитопоэз, относятся спленин и тромбоцитопенины.
Физико-химические свойства крови, а также характеристику системы гемостаза вы изучите самостоятельно.
3. Характеристика системы иммунитета
Генетическое постоянство внутренней среды организма обеспечивает функциональная система иммунитета. Структуру, функции системы иммунитета, ее роль в развитии живых организмов и механизмы их защиты от всех генетически чужеродных веществ (патогенов, трансплантатов, опухолевых клеток) изучает наука иммунология (от латинского immunis- свободный от…, т.е. избавление от чего-либо) Под иммунитетом понимают невосприимчивость организма к генетически чужеродным агентам и способность специфически реагировать на их введение.
Иммунология как определенное направление исследований возникла из практической необходимости борьбы с инфекционными заболеваниями. Прародителем иммунологии считают английского врача Эдуарда Дженнера (1749-1823), который в 1796 г. предложил метод предохранения людей от натуральной оспы путем их заражения коровьей оспой. Назван этот метод был (вариоляцией) вакцинацией от латинского vacca – корова, т.к. Э.Дженнер брал материал из оспенных пузырьков с вымени коровы и прививал его людям. Вакцинированные люди в легкой форме переболевали коровьей оспой и приобретали устойчивость к натуральной оспе.
Основоположником же современной иммунологии считают выдающегося французского ученого Луи Пастера (1822-1895), который сформулировал принцип создания вакцин (добиваться снижения вирулентности патогена при сохранении его иммуногенных свойств) и разработал методы профилактической вакцинации против куриной холеры, сибирской язвы и бешенства.
Наряду с Луи Пастером в CIC-CC в. огромный вклад в формирование основ иммунологической науки внесли многие ученые, среди которых
- Илья Ильич Мечников (1845-1916) русский биолог и патолог в 1882г. создал фагоцитарную теорию иммунитета
- Эмиль Адольф Беринг (1854-1917) немецкий исследователь, показавший в 1890г., что в ответ на внедрение микроорганизмов или их токсинов в организме образуются антитоксические вещества сыворотки, позднее названные антителами
- Пауль Эрлих (1854-1915) немецкий врач в 1897 г. изложил механизм образования антител, предложив гуморальную теорию иммунитета
- Николай Яковлевич Чистович (1860-1926) русский врач в 1899г. установил, что синтез антител вызывают введенные парентерально не только микрорганизмы, но и чужеродные эритроциты и белки сыворотки
-Карл Ландштейнер (1868-1943) австрийский иммунолог, открывший в 1900г. группы крови человека, положил начало исследованиям по групповым изоантигенам
Достижения современной иммунологии по изучению тонких механизмов иммунологической реактивности связывают прежде всего с именем выдающегося австралийского ученого, лауреата Нобелевской премии (1960г.) Фрэнка Бернета. Бернет рассматривал иммунитет как реакцию организма, направленную на отличение всего «своего» от всего «чужого», что увеличило значимость иммунных механизмов в поддержании генетической целостности организма в период онтогенеза; предложил термины «иммуноглобулин» и «иммуноцит», указав на прямую принадлежность антител и лимфоцитов к иммунной системе; описал состояние специфической толерантности как противоположное иммунной реактивности; отметил особую роль тимуса в формировании иммунного ответа; создал клонально-селекционную теорию (1964г.).
Иммунная система является системой контроля и защиты, обеспечивающая индивидуальность и целостность организма.
К наиболее характерным признакам иммунной системы относятся:
· Способность отличать генетически чужеродные структуры от собственных, т.е. дифференцировать «свое» от «чужого» (срыв механизмов запрета на реагирование против «своего» приводит к аутоиммунным заболеваниям, а защитная система иммунитета становится врагом в собственном организме)
· При обнаружении генетически чужеродных агентов перерабатывать и уничтожать их
· Создавать иммунную память от первичного контакта с чужеродностью
Все вещества (чаще белки и полисахариды), несущие признаки генетически чужеродной информации для данного конкретного организма и стимулирующие иммунный ответ (реакцию иммунной системы) называют антигенами. Интересно, что иммунная система может выявить и удалить из организма антигенные структуры, различающиеся всего по 1-2 аминокислотным остаткам. В качестве источников или носителей антигенов могут выступать:
ü Бактерии, вирусы, грибки
ü Токсические соединения эндогенного или экзогенного происхождения
ü Мутантные (опухолевые) клетки
Выделяют также внутривидовые антигены, обычно называемые изоантигенами, происходящие из одного вида организмов, но генетически чужеродные для каждого индивидуума. Прежде всего, это эритроцитарные антигены, определяющие групповую принадлежность крови человека в системах АВО и резус (Rh).
Иммунная система по структуре многокомпонентна, но функционально выступает как единое целое. Выделяют следующие компоненты: