Для защиты организма природа создала многоэтапную систему обороны. При вторжении чужеродные агенты сталкиваются со следующими компонентами иммунной системы:
- кожа и слизистые оболочки: симбиотические бактерии, живущие на границе нашего организма и окружающей среды, выделяют вещества, губительно действующие на патогенные (болезнетворные) микроорганизмы;
- слизистые оболочки дыхательных путей, пищеварительного тракта, мочевыделительной системы не только заселены симбиотическими бактериями, но и покрыты слизистыми выделениями: со слизью из организма удаляются чужеродные вещества и микроорганизмы; кроме того, слизистые выделения содержат вещества, обладающие противомикробной, противовирусной и противогрибковой активностью (например, лизоцим — антибактериальный агент, фермент, разрушающий муреин клеточных стенок бактерий);
- стенки лимфатических и кровеносных сосудов: воспалительная реакция сопровождается расширением капилляров (покраснение — гиперемия), повышением температуры, увеличением проницаемости их стенок для лейкоцитов и белка плазмы фибриногена. Фибриноген превращается в фибрин и закупоривает лимфатические сосуды. Это препятствует оттоку лимфы из воспалённого участка и распространению инфекции. Развивается отёк. В очаге воспаление скапливается большое количество лейкоцитов-фагоцитов, которые поглощают вторгшиеся микроорганизмы.
Иммунная система — система органов и тканей позвоночных животных, которые защищают организм от чужеродных агентов: болезнетворных микроорганизмов, инородных тел, ядовитых веществ и переродившихся клеток самого организма.
Иммунной системе принадлежат следующие структуры (рис. 1):
центральные органы —
- костный мозг;
- тимус.
Органы, содержащие лимфоидную ткань (лимфоциты различной степени зрелости): - селезёнка;
- лимфатические узлы;
- пейеровы бляшки кишечника;
- миндалины;
- аппендикс.
Рис. 1. Органы иммунной системы человека
По организации и механизмам функционирования иммунная система подобна нервной системе.
Обе системы представлены центральными и периферическими органами, способными реагировать на разные сигналы, имеют большое количество рецепторных структур и специфическую память.
Особенности иммунной системы:
- ранняя закладка в эмбриогенезе;
- костный мозг и тимус хорошо защищены от повреждений;
- диффузность: компоненты иммунной системы равномерно распределены по всему телу;
- циркуляция клеток иммунной системы с кровотоком и лимфотоком по всему организму;
- способность вырабатывать антитела — молекулы, осуществляющие специфическую защиту от определённых чужеродных агентов (антигенов).
К центральным органам иммунной системы относят костный мозг и тимус. В костном мозге из его стволовых клеток образуются В-лимфоциты. В тимусе происходит дифференцировка Т-лимфоцитов, образованных из поступивших в этот орган стволовых клеток костного мозга. В дальнейшем В- и Т-лимфоциты с током крови попадают в периферические органы иммунной системы, к которым относят миндалины, лимфоидные узелки, расположенные в стенках полых органов пищеварительной и дыхательной систем, мочевыводящей системы, лимфоидные пейеровы бляшки в стенках тонкой кишки, лимфатические узлы и селезёнку, а также многочисленные лейкоциты, свободно перемещающиеся в органах и тканях с целью поиска, распознавания и уничтожения чужеродных веществ.
Наиболее высокой степенью активности иммунной системы считается появление в лимфоидных узелках центров размножения — мест образования лимфоцитов. Такие центры появляются при сильных либо длительных антигенных влияниях (агрессивной внешней среде, инфекциях, онкологических процессах).
| Органы иммунной системы | Функции органов иммунной системы |
| красный костный мозг | образование всех клеток крови; дифференциация В-лимфоцитов |
| тимус | дифференциация Т-лимфоцитов |
| лимфатическая система | удаление из организма чужеродных веществ (погибших клеток, клеток-мутантов и т. п.) путем фильтрации тканевой жидкости через лимфатические узлы |
| миндалины (миндалевидные железы) | образуют окологлоточное лимфоидное кольцо — защиту от инфекции из ротовой и носовой полости |
| аппендикс | защищает нижние ворота инфекции (от инфекции, проникающей через толстый кишечник) |
| селезёнка | лежит на пути тока крови из артериальной системы в венозную: распознавание и утилизация вышедших из строя эритроцитов |
Таким образом, иммунная система состоит из многих компонентов, но главные среди них — лейкоциты.
Все лейкоциты имеют общее происхождение из гемопоэтических стволовых клеток красного костного мозга (рис. 2).
Рис. 2. Происхождение лейкоцитов
Все эти клетки циркулируют в крови, хотя свои функции они выполняют в основном вне сосудов.
Основные функции лейкоцитов:
- обнаружение и уничтожение бактерий, вирусов и других чужеродных агентов путем фагоцитоза;
- уничтожение изменённых клеток (раковых и т. п.);
- уничтожение погибших клеток организма;
- участие в аллергических реакциях;
- участие в воспалительных реакциях при повреждениях тканей;
- выработка антител;
- формирование иммунной памяти организма.
Виды лейкоцитов
Лейкоциты делятся на три главные группы: гранулоциты, моноциты и лимфоциты.
Гранулоциты содержат многочисленные лизосомы, секреторные пузырьки и гранулы. В соответствии с различным характером окраски этих гранул гранулоциты делятся на нейтрофилы, базофилы и эозинофилы (рис. 3).
Эозинофилы (розовая окраска гранул) защищают организм от паразитов и способствуют развитию аллергических реакций. Уровень эозинофилов повышается при глистных инвазиях (заражениях).
Базофилы (сине-фиолетовая окраска гранул) выделяют гистамин, который участвует в воспалительных реакциях.
Нейтрофилы (фиолетово-розовая окраска гранул) способны к фагоцитозу. Они захватывают, убивают и переваривают микроорганизмы (в основном бактерии).
Рис. 3. Гранулоциты
Моноциты — самые крупные из лейкоцитов (рис. 4). Выходя из кровяного русла, они становятся макрофагами (рис. 5) — крупными клетками серо-голубого цвета. Как и нейтрофилы, они способны к фагоцитозу (рис. 6). Макрофаги, однако, значительно больше по размерам и дольше живут, чем нейтрофилы.
Рис. 4. Моноцит Рис. 5. Макрофаг Рис. 6. Макрофаг поглощает раковые клетки
Таким образом, фагоцитами являются гранулярные нейтрофилы и более крупные и долгоживущие агранулярные макрофаги (моноциты).
Лимфоциты участвуют в иммунном ответе:
- B-лимфоциты (рис. 7) производят антитела;
- T-лимфоциты (рис. 8) убивают клетки, инфицированные вирусом, и регулируют активность других лейкоцитов;
- нормальные (естественные) киллеры уничтожают некоторые виды опухолевых и заражённых вирусами клеток.
B-лимфоциты образуют антитела, являющиеся изменёнными формами собственных поверхностных рецепторов.
Рис. 7. B-лимфоцит Рис. 8. Т-лимфоцит
T-лимфоциты подразделяются на:
T-хелперы, способствующие развитию иммунного ответа;
T-супрессоры, подавляющие развитие иммунного ответа;
T-киллеры, уничтожающие клетки, несущие на себе антигены.
Рис. 9. Виды лейкоцитов и их функции
Кроме лимфоцитов этих двух главных классов известны ещё лимфоциты, осуществляющие неспецифические реакции.
Тучные клетки относятся к вспомогательным клеткам иммунной системы. Они представляют незрелые лейкоциты, которые мигрируют из кровяных сосудов в ткани, где подвергаются окончательной дифференцировке и созреванию (рис. 10). Тучные клетки находятся практически во всех тканях, но особенно их много в коже, около сосудов и в слизистой оболочке дыхательных путей и кишечника.
Рис. 10. Тучная клетка
В тканях тучные клетки активно перемещаются с помощью псевдоподий. В их цитоплазме содержится большое количество везикул (пузырьков). При контакте тучной клетки с антигеном везикулы сливаются с клеточной мембраной в течение доли секунды, и их содержимое освобождается. Этот процесс играет важную роль в аллергических и воспалительных реакциях немедленного типа.
Не смотря на то, что тучные клетки способны самостоятельно уничтожать некоторые антигены путем фагоцитоза, основная их роль заключается в координации врожденных и адаптивных иммунных реакций.