Определение иммунологии и иммунитета
Иммунология — медико-биологическая наука, изучающая реакции организма на чужеродные структуры или антигены.
Иммунитет – способность организма оказывать защитное действие против экзогенных и эндогенных молекул.
Функция иммунитета – распознавать, обезвреживать и элиминировать антиген.
Уровни иммунитета
Организменный (органы им.системы)
Клеточный (все виды клеток им.системы)
Молекулярный (структурные и сигнальные белки, ферменты, гормоны и т.д.)
Направления иммунологии
Общая иммунология
Частная иммунология
Клиническая иммунология или иммунопатология
Инфекционная иммунология
Неинфекционная иммунология
Молекулярная иммунология
Радиационная иммунология
Иммунология эмбриогенеза
Иммуноморфология
Иммунохимия
Трансплантационная иммунология
Микробиологическая иммунология
Общая иммунология изучает клеточные и молекулярные основы иммунных реакций, их регуляцию, генетический контроль, а также роль иммунных механизмов в процессах индивидуального развития.
Частная иммунология носит прикладной характер, т.е. применяется в более узких областях.
Определение иммунного ответа
Иммунный ответ — это сложный каскад химико-биологических и молекулярных реакций организма, протекающих строго в определённом порядке на попавший чужеродный антиген (АГ). Итогом такого ответа является либо элиминация АГ, либо толерантность
Кластер дифференцировки (CD АГ или маркёры) – предложенная в 1982 году номенклатура дифференцировочных антигенов лейкоцитов для идентификации и исследования поверхностных мембранных белков лейкоцитов. Участвуют во взаимодействии клеток между собой и являющиеся компонентами каскада определённых сигнальных путей.
Иммунофенотипирование — характеристика клеток при помощи моноклональных антител, позволяющих судить о их типе и функциональном состоянии по наличию клеточных CD маркеров.
Антиген (АГ или Ag) — любая чужеродная молекула экзогенного или эндогенного происхождения, которая оказывает потенциально опасное воздействие на организм. АГ, способный вызывать иммунный ответ организма, называют иммуногеном.
Экзогенные антигены попадают путём вдыхания, проглатывания или инъекции. Такие антигены фиксируются АПК путём эндоцитоза или фагоцитоза и затем процессируются на фрагменты. АПК затем на своей поверхности презентируют фрагменты Т-хелперам (CD4+).
Эндогенные антигены образуются в результате вирусной или внутриклеточной бактериальной инфекции. Презентированные антигены распознаются цитотоксическими лимфоцитами (CTL, CD8+), Т-клетки секретируют различные токсины, которые вызывают апоптоз или лизис инфицированной клетки.
Гаптены — низкомолекулярные вещества с небольшой функциональной группой (т.е. имеют одну детерминанту), не обладающие антигенностью и приобретающие её при увеличении молекулярного веса путём соединения с белком-носителем. Не вызывают синтез антител и как правило не взаимодействуют с ними. Гаптены имеют очень высокий уровень специфичности. Гаптенная детерминанта — участок на поверхности любой макромолекулы (например, белка), которая способна специфично связать гаптены. Такая связь приводит к синтезу специфических антител. Гаптены могут стать иммуногенными при связывании с иммуногенным носителем (например, белком), то есть становятся полными. За специфичность антигена отвечает гаптенная часть, за иммуногенность — белок носитель
Антитела или иммуноглобулины (АТ или Ig) — белковые соединения плазмы крови, синтезирующихся плазматическими клетками в организме в ответ на попадание в него АГ. Антитела являются особым классом гликопротеинов, имеющихся как в сыворотке крови, так и на поверхности B-лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов. Для каждого АГ из В-лимфоцитов формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого АГ АТ. Антитела связываются с конкретным эпитопом АГ. Антитела выполняют две функции:
· антиген-связывающую, то есть блокируют негативное действие АГ
· эффекторную, то есть вызывают разные типы иммунного ответа.
Выделяют пять классов антител. IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям. Антитела являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета.
Лимфатический узел (л/у) — периферический орган лимфатической системы, выполняющий функцию биологического фильтра, через который протекает лимфа, поступающая от органов и частей тела. Группы л/у называют регионарными. Как и селезенка, ЛУ заключены в капсулу из
коллагеновых волокон.
Лимфатические сосуды проникают внутрь
капсулы и образуют маргинальные (краевые) синусы
в субкапсулярной зоне и промежуточные синусы в более глубоких зонах ближе к центру лимфоузла.
В центре узла синусы сливаются, образуя центральные синусы медуллярного (мозгового) слоя. Лимфа покидает
лимфатический узел через единственный эфферентный (выносящий) лимфатический сосуд, проходящий
вдоль кровеносных сосудов.
Внешний корковый слой лимфоузла в основном состоит из В-лимфоцитов, а Т-лимфоциты сосредоточены в лежащей под ним паракортикальной зоне. При
воздействии антигена несвязанные кластеры В-клеток
в корковом слое (первичные фолликулы) образуют вторичные фолликулы, которые содержат зародышевые
центры (центры размножения), состоящие из бластов
(центроцитов и центробластов), и мантийную зону, состоящую из мелких лимфоцитов.
Тимус или вилочковая железа — дольчатый орган лимфопоэза у животных и человека, располагающийся в верхней части грудной полости, в котором происходит созревание, дифференцировка и пролиферация T-клеток (тимоцитов) иммунной системы. Орган имеет розовато-серый цвет и мягкую консистенцию. Барьер внутри тимуса, как и гематоэнцефалический, отделяет кору от циркулирующей крови.
Тимус состоит из двух долей, удерживаемых соединительной тканью, распространяющиеся до щитовидной железы. Каждая доля тимуса разделяется соединительнотканными перегородками (трабекулами) на более мелкие части, каждая из которых состоит из
· внешнего слоя (коры или коркового вещества). Кора содержит плотное скопление лимфоцитов. Здесь проходит большое количество митозов, что указывает на усиленную пролиферацию клеток.
· внутреннего слоя (медуллярного слоя или мозгового вещества). Медуллярный слой содержит гораздо меньше лимфоцитов. В медулярном слое имеются тельца Гассаля.
Барьер внутри тимуса, как и гематоэнцефалический, отделяет кору от циркулирующей крови.
Тельца Гассаля (эпителиальные жемчужины) — слоистые эпителиальные тельца, расположенные в средней части мозгового вещества долек тимуса, образованы концентрически наслоёнными, плотными, сильно уплощёнными эпителиальными клетками с диаметром до 50 мкм. Название дано по имени английского врача А. Гассаля (1817—1894). Обладают:
· фагоцитарной активностью и разрушают гибнущие тимоциты;
· способствуют дозреванию тимоцитов;
Кроме лимфоцитов и телец Гассаля в тимусе содержатся эпителиальные клетки с обильной цитоплазмой, а также дендритные клетки и макрофаги. В тимусе имеется много кровеносных сосудов и эфферентные лимфоидные ткани, осуществляющие отток в медиастинальные лимфатические узлы.
Размер тимуса меняется с возрастом человека: он достигает максимальной массы (около 40 г) приблизительно к 10 годам жизни, а затем подвергается постепенным регрессивным изменениям. C возрастом паренхима тимуса почти полностью состоит из жировой и фиброзной ткани и лишь несколько участков паренхимы и лимфоциты остаются без изменений.
Красный костный мозг (ККМ) — орган кроветворной системы, осуществляющий гемопоэз, т.е. образование новых клеток крови взамен погибшим. ККМ с периферическими лимфоидными органами есть функциональный аналог фабрициевой сумки птиц. Содержит большое количество незрелых, недифференцированных и низкодифференцированных клеток - стволовых клеток. Находится в основном внутри тазовых костей, рёбер, грудины, костей черепа, внутри эпифизов и губчатого вещества эпифизов длинных трубчатых костей и в меньшей степени, внутри тел позвонков.
ККМ состоит из фиброзной ткани стромы (ретикулярная ткань, ретикулярные волокна, которые соединяются с костными трабекулами, а с другой стороны подходят к кровеносным сосудам и образуют сеть, в стенке которых содержится гемопоэтический компонент – островок кроветворения), сосудов и кроветворной ткани. В кроветворной ткани выделяют ростки гемопоэза. Зрелых ростков в красном костном мозге пять:
· эритроцитарный,
· гранулоцитарный,
· лимфоцитарный,
· моноцитарный
· мегакариоцитарный
Родоначальники ростков полипотентные клетки (колониеобразующие элементы (КОЭ)), способные дифференцироваться в клетки всех ростков гемопоэза под действием цитокинов. Полипотентная клетка выбирает путь развития клетки один раз. Под действием цитокинов КОЭ начинают специализироваться, переходя на следующий этап — олигопотентные клетки. Вариантов дифференцировки у них уже меньше.
Селезёнка — крупный непарный паренхиматозный орган в виде удлинённой и уплощённой сферы и расположенный в левой верхней части брюшной полости позади желудка. Селезенка заключена в капсулу из коллагеновых волокон. Коллагеновые перегородки (трабекулы) с прилежащими артериолами расходятся лучами от капсулы в паренхиму селезенки, где расположена белая пульпа.
Функции:
· Лимфопоэз — главный источник образования циркулирующих лимфоцитов; действует как фильтр для бактерий, простейших и инородных частиц, а также продуцирует антитела (иммунная и кроветворная функции).
· Разрушение старых и повреждённых эритроцитов (на гемоглобин) и тромбоцитов, остатки которых затем направляются в печень. Таким образом, селезёнка через разрушение эритроцитов участвует в образовании желчи (фильтрационная функция, участие в обмене веществ, в том числе в обмене железа).
· Депонирование крови, накопление тромбоцитов (1/3 всех тромбоцитов в организме).
Состоит из тканей двух типов: красной и белой пульпы.
1) Белая пульпа содержит большое число недозревших лимфоцитов. Составляет до 20 % объёма органа. Включает в себя лимфатические узелки (фолликулы, мальпигиевы тельца) и периартериальные лимфатические влагалища (муфты). Строму белой пульпы образует ретикулярная соединительная ткань. Кроме ретикулярных клеток к стромальным элементам относят также некоторые разновидности макрофагов, дендритные и интердигитирующие клетки, которые выполняют функции антигенной презентации. Непосредственно вдоль артерий пульпы в наружной оболочке их стенки формируются скопления лимфоцитов. В этих образованиях накапливаются T-лимфоциты (T-зависимая зона). Эти периартериальные зоны рассматриваются как тимусозависимые зоны селезёнки, в которых T-лимфоциты проходят антигенозависимую пролиферацию и дифференцировку. На периферии периартериальных зон развиваются лимфатические узелки. В этой зоне происходит антигенозависимая пролиферация и дифференцировка B-лимфоцитов (B-зависимая зона). Данная часть узелка называется герминативным (зародышевым) центром узелка. Это зона лимфоидного узелка периферической лимфоидной ткани, в которой зрелые В-лимфоциты, активированные антигеном, пролиферируют, дифференцируются и претерпевают процессы соматического гипермутагенеза и переключения классов антител.
2) Красная пульпа напоминает губку, состоящую из эритроцитов. Именно здесь происходит уничтожение старых или поврежденных эритроцитов. Составляет 80% объёма органа и выполняет следующие функции:
1. Депонирование зрелых форменных элементов крови.
2. Контроль состояния и разрушение старых и повреждённых эритроцитов и тромбоцитов.
3. Фагоцитоз инородных частиц.
4. Обеспечение дозревания лимфоидных клеток и превращение моноцитов в макрофаги
Красная пульпа селезёнки включает венозные синусы и селезёночные (пульпарные) тяжи Бильроте. В тяжах Бильроте находятся форменные элементы крови, макрофаги, плазматические клетки, лежащие в петлях ретикулярной соединительной ткани. Здесь заканчивают свою дифференцировку и секретируют антитела плазмоциты, предшественники которых перемещаются сюда из белой пульпы. В пульпарных тяжах встречаются скопления В- и Т-лимфоцитов, которые могут формировать новые узелки белой пульпы. В красной пульпе задерживаются моноциты, которые дифференцируются в макрофаги.
В результате расщепления гемоглобина поглощённых макрофагами эритроцитов образуются и выделяются в кровоток билирубин и содержащий железо трансферрин. Билирубин переносится в печень, где войдёт в состав желчи. Трансферрин из кровотока захватывается макрофагами костного мозга, которые снабжают железом вновь развивающиеся эритроциты. На ранних стадиях развития плода селезёнка служит одним из органов кроветворения. К девятому месяцу внутриутробного развития образование как эритроцитов, так и лейкоцитов гранулоцитарного ряда берёт на себя костный мозг, а селезёнка, начиная с этого периода, производит лимфоциты и моноциты. При некоторых болезнях крови, однако, в селезёнке вновь появляются очаги кроветворения.
Т-лимфоциты в основном сосредоточены в периартериальной области, образуя периартериальные лимфатические оболочки. Они окружены В-лимфоцитами, образующими маргинальную зону. Небольшие скопления В-лимфоцитов (первичные фолликулы) всегда обнаруживаются в маргинальной зоне периартериальной оболочки.
В процессе иммунного ответа первичные фолликулы превращаются в истинные (вторичные) фолликулы с зародышевым центром и кортикальной зоной. В-клетки выходят из кровотока в богатую Т-клетками периартериальную область и попадают в фолликул.
Затем они проходят сквозь маргинальную зону и венозные синусы в области белой пульпы, откуда вновь
возвращаются в циркуляцию.
Печень — самая крупная железа внешней секреции, состоящая из левой и правой крупной доли и находящаяся в брюшной полости под диафрагмой. Выполняет различные физиологические функции. Служит как депо для огромного объёма крови, который может быть выброшен в общее сосудистое русло при кровопотере или шоке. Участвует в процессах кроветворения (только у плода), синтезирует белки плазмы крови (альбумины, альфа- и бета-глобулины, транспортные белки для различных гормонов и витаминов, белки свёртывающей и противосвёртывающей систем крови и т.д.)
Содержит в себе большое число НК, клеток Купфера (80% макрофагов), имеются СК.
Клетки Купфера - специализированные макрофаги печени, являющиеся частью ретикулоэндотелиальной системы. Основная функция - захват и переработка старых нефункциональных клеток крови, разрушение молекулы гемоглобина, утилизация глобиновых цепей, расщепление гема на железо и билирубин. Названы в честь Карла Вильгельма Купфера, впервые описавшего их в 1876 году. Но только в 1898 году польский патолог Тадеуш Бровец правильно определил их как макрофаги.
Фабрициева сумка — лимфоэпителиальный орган в виде кожистого мешковидного углубления, расположенный в задней части клоаки у птиц со спинной стороны. Хорошо развита у молодых птиц до половой зрелости и подвергается редукции в возрасте 8-9 месяцев.
Стенка сумки состоит из перитонеального покрова, слоя неправильно перекрещивающихся гладких мышечных волокон и слизистой оболочки, в толще которой залегают замкнутые фолликулы. Просвет сумки выстлан цилиндрическим эпителием. Непосредственно за эпителиальным слоем располагаются дольки, общее строение которых напоминает организацию долек тимуса.
Кора представлена в основном плотным скоплением малых лимфоцитов. Более светлое мозговое вещество включает большие лимфоциты, плазматические клетки, макрофаги, гранулоциты, ретикулярные клетки. Эпителиальные клетки органа образуют сеть, переходящую в эпителиальные покровы просвета органа. В отличие от тимуса и других лимфоидных органов, в узелках сумки корковый слой отделен от медуллярного основной мембраной.
Аппендикс – червеобразный отросток состоящий из лимфоидной ткани.
Аппендикс выполняет функцию хранилища и места воспроизводства для бактерий, необходимых для нормальной работы кишечника. Выполняет похожую функцию, что и миндалины для легких. Он содержит конгломераты лимфоидных фолликулов и функционирует как часть единой функциональной системы мукозального иммунитета (MALT – Mucosal–Аssociated Lymphoid Tissue (Лимфоидная ткань слизистых оболочек)