Текст книги "Загадки иммунитета. Как мобилизовать свою иммунную защиту и победить аллергию"

Приобретенный (специфический) иммунитет

Приобретенный иммунитет также называют адаптивным. Он не является наследственным и приобретается в процессе жизни человека. Приобретенный иммунитет формируется при специфическом взаимодействии клеток иммунной системы с антигеном, в результате чего появляются лимфоциты и антитела, направленно распознающие конкретный антиген и нейтрализующее его потенциально вредное воздействие на организм. На этом свойстве основано действие вакцин – они «знакомят» иммунную систему, например, с вирусом кори (это антиген), и она в ответ вырабатывает антитела, которые защищают организм при вторжении данного вируса из естественной среды.

Приобретенный иммунитет можно разделить на два компонента: клеточный и гуморальный. К клеточным компонентам относится лимфоцит, обеспечивающий высокую специфичность иммунной системы за счет антигенраспознающих рецепторов.

Лимфоциты делятся на:

• Т-лимфоциты, обеспечивающие специфический клеточный иммунитет;

• и В-лимфоциты, реализующие гуморальный специфический иммунитет, продуцирующие в ответ на внедрение «чужака» специфические антитела – иммуноглобулины.

Т-лимфоциты

Эта группа клеток состоит из нескольких видов, также называемых субпопуляциями. Долгое время выделяли только три их вида:

• Т-хелперы,

• Т-киллеры

• и Т-супрессоры.

Однако в последние годы представление об их разновидностях претерпело очередную трансформацию. Помимо известных ранее клеток, специалисты определили существование других типов: Т-клеток памяти и клеток-амплификаторов.

Т-киллеры

Самая известная субпопуляция лимфоцитов. Они обладают способностью разрушать неполноценные клетки организма, вступая с ними в непосредственный контакт. Их еще называют цитотоксические лимфоциты: «цито» в переводе означает «клетка», значение слова «токсические» объяснять не надо.

Т-киллеры, строго осуществляющие иммунный надзор, агрессивно реагируют на чужеродный белок. Именно они вызывают реакцию отторжения трансплантата при пересадке органов. По этой причине при пересадке человеку любого органа ему некоторое время дают специальные медикаменты, которые снижают активность иммунной системы. Иначе любая подобная операция заканчивалась бы отторжением нового органа или ткани, возможно, даже гибелью пациента, которому такое вмешательство проводится.

Интересен механизм работы этих клеток. Своими отростками Т-киллеры прикасаются к объекту, а затем разрывают с ним контакт и «уходят по своим делам». Клетка же, к которой прикоснулся лимфоцит, спустя какое-то время погибает… Отчего?

Дело в том, что во время своего «смертельного поцелуя» Т-киллеры оставляют на поверхности уничтожаемой ими клетки частицы своей мембраны. В местах контакта частицы «разъедают» поверхность объекта нападения. В результате в обреченной на гибель клетке фактически образуется сквозное отверстие. Она теряет ионы калия, внутрь нее входят ионы натрия и вода – так как клеточный барьер нарушается, ее внутренняя среда начинает напрямую сообщаться с внешней. В итоге клетка раздувается проникшей внутрь ее водой. Она погибает, а дальше к ней подходят фагоциты и пожирают ее остатки. Вот такое страшное наказание готовит организм всем клеткам, которые были распознаны иммунитетом как «неправильные» или чужеродные.

Т-хелперы

Задача хелперов на первый взгляд тоже довольно очевидна. Это клетки-помощники («help» значит «помогать»). А кому или чему они помогают? Они стимулируют иммунный ответ: под их влиянием усиливают свою работу цитотоксические лимфоциты (Т-киллеры).

Также хелперы передают информацию о присутствии в теле чужеродного белка В-лимфоцитам, которые выделяют против них защитные антитела. Наконец, хелперы оказывают стимулирующее действие на работу фагоцитов – иммунных клеток, захватывающих и переваривающих твердые частицы.

Т-супрессоры

«Супрессия» означает «подавление». Если Т-лимфоциты хелперы усиливают реакцию иммунитета, то супрессоры, наоборот, подавляют. При этом эти клетки вовсе не устраивают саботаж иммунным процессам и не вредят нашему здоровью. Они просто регулируют силу иммунного ответа, что позволяет иммунной системе сдержанно и с умеренной силой отвечать на раздражители.

Т-клетки памяти

Справившись с очередной угрозой, лимфоциты ее запоминают. В организме человека образуются особые клоны клеток, которые и хранят эти «воспоминания». Каждый клон несет в себе информацию об определенном виде угрозы. Если какой-то агрессор, с которым иммунная система уже встречалась, проникает в тело, то соответствующий клон размножается и быстро формирует вторичный иммунный ответ.

Лимфоциты-амплификаторы

После того как в организм проник агрессор, в крови и тканях отмечается повышенное содержание лимфоцитов. Их число возрастает буквально в течение нескольких часов и может увеличиваться более чем в два раза. Отчего же нарастание количества клеток происходит так быстро? Просто в организме имеется их некоторый запас.

В селезенке и тимусе живут зрелые, полноценные лимфоциты. Их отличие от остальных состоит лишь в том, что они «не определились», к какому виду лимфоцитов принадлежат. Это и есть клетки-амплификаторы, при необходимости они участвуют в молниеносном увеличении численности востребованного вида Т-лимфоцитов.

B-лимфоциты

В-лимфоциты вырабатывают к различным антигенам специальные антитела, которые реализуют основную функцию гуморального иммунитета.

Антитела – это иммуноглобулины (специфические белковые молекулы). Они обозначаются как Ig.

Выделяют пять классов антител:

• IgG,

• IgА,

• IgМ,

• IgD,

• IgЕ.

Специфичность антител настолько многообразна, что они могут связывать практически любой чужеродный белок, даже синтетический, не встречающийся в природе. В-лимфоциты также являются носителями иммунологической памяти, навсегда запоминающими опасные для организма антигены.

Молекулы, участвующие в иммунном ответе

Молекулярный (гуморальный) компонент иммунной системы представлен антителами и различными растворимыми факторами, вырабатываемыми клетками иммунной системы.

Иммуноглобулины

Иммуноглобулины – антитела, представляющие собой белковые молекулы, продуцируемые B-лимфоцитами после их взаимодействия с антигеном и специфически с ним реагирующие ^8,9.

Известны пять основных классов иммунных глобулинов: IgG, IgМ, IgА, IgE, IgD.

IgG – основной сывороточный иммуноглобулин, нейтрализующий как бактериальные, так и небактериальные токсины. Он реализует реакцию клеточного иммунитета. В его присутствии Т-киллеры значительно повышают свою активность. IgG проходит через плаценту, накапливается у плода с 27-й недели и сохраняется у него до трех недель после рождения. Концентрация IgG возрастает при инфекционных заболеваниях, при некоторых болезнях печени и при аутоиммунных расстройствах.

IgM – обладает антибактериальной активностью, является важным фактором защиты при сепсисе (заражении крови), разрушает состарившиеся эритроциты. Уровень IgМ повышается при перинатальных (внутриутробных) инфекциях, инфекционных заболеваниях крови, при острых гепатитах, первичном циррозе печени.

IgА представлен двумя фракциями:

• IgА1 – циркулируют в сыворотке крови;

• IgА2 – оседают на слизистых оболочках и содержатся в их секретах.

IgА обладают следующими биологическими свойствами: связывают живые бактерии и вирусы, блокируют их прилипание к поверхности клеток слизистых оболочек и препятствуют их проникновению во внутреннюю среду организма; нейтрализуют токсины; защищают от разрушающего действия аутоантител, содержащих перекрестные антигенные структуры с тканями слизистых оболочек.

Содержание секреторного IgА является важным показателем местного иммунитета, а концентрация сывороточного IgА возрастает при внутриутробных инфекциях, заболеваниях дыхательных путей, кишечного тракта в острой фазе.

IgЕ обусловливает аллергические реакции немедленного типа. При попадании аллергена в организм IgЕ немедленно перемещаются к гистамин продуцирующим клеткам (базофилам и тучным клеткам) и разрушают их, высвобождая гистамин и другие биологически активные вещества, которые вызывают выделение слизи, спазм гладких мышц, что обеспечивает активность защитных механизмов.

IgЕ антитела участвуют также в борьбе против паразитарных инфекций. При некоторых аллергических заболеваниях и глистных инвазиях концентрация IgЕ увеличивается в сыворотке крови в десятки раз.

Цитокины

Цитокины – небольшие белковые молекулы, которые обладают информационной функцией. Цитокин выделяется на поверхность клетки А и, взаимодействуя с рецептором находящейся рядом клетки В, передает сигнал, который запускает в клетке В дальнейшие реакции. В настоящее время известно более тридцати видов цитокинов. К ним относятся интерфероны, интерлейкины, трансформирующие факторы роста, фактор некроза опухоли и другие иммунные молекулы.

По механизму действия цитокины разделяют на следующие группы:

• воспалительные – обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа;

• противовоспалительные – ограничивающие развитие воспаления;

• регуляторы клеточного и гуморального иммунитета (естественного или специфического) – обладающие собственными эффекторными функциями, то есть вызывающими тот или иной иммунный ответ, например противовирусный или цитотоксический.

Основными производителями цитокинов являются лимфоциты, синтезировать их могут также макрофаги, другие тканевые иммунокомпетентные клетки⁹.

Функция иммунной системы

Иммунная система выполняет защиту от инфекционных агентов, удаление чужеродных, злокачественных или измененных, стареющих клеток, обеспечивает процесс оплодотворения и развития плода, способствует началу родового акта, реализует программу старения.

В соответствии с клинической направленностью виды иммунитета принято разделять на:

• противобактериальный иммунитет;

• противовирусный иммунитет;

• противогрибковый иммунитет;

• противопаразитарный иммунитет;

• противоопухолевый иммунитет;

• трансплантационный иммунитет.

Разберемся в каждом из них по отдельности.

Противобактериальный иммунитет

Противобактериальный иммунитет направлен как против бактерий, так и против их токсинов. Он включает противобактериальную защиту слизистых оболочек, обеспечиваемую секреторными иммуноглобулинами IgА2, которые, связываясь с бактериями, препятствуют их проникновению в организм.

Основным механизмом антибактериального иммунитета является фагоцитоз. Сложный механизм иммунных реакций включает участие антибактериальных и антитоксических антител. Антитела непосредственно или с участием системы комплемента обволакивают, а затем разрушают наружную мембрану клеточной оболочки, «представляя» (демонстрируя) микробный антиген активированным фагоцитам. Фагоциты (макрофаги и нейтрофилы) уничтожают бактерии с помощью активных форм кислорода, оксидата азота, катионных антимикробных белков и других механизмов.

Некоторые внутриклеточные возбудители (микобактерии туберкулеза, лепры и другие) могут выживать в фагоцитах, и тогда включается механизм клеточного иммунитета с активацией Т-хелперов, цитотоксических Т-лимфоцитов и макрофагов.

Противовирусный иммунитет

Особенность противовирусного иммунитета определяется тем, что вирусы являются внутриклеточными паразитами со своеобразным способом размножения.

Ранняя стадия развития инфекции, как правило, состоит в противоборстве вируса с защитными системами организма хозяина. Самый первый защитный барьер – кожные покровы и слизистые оболочки организма. В случае нарушения их целостности в действие вступает механизм экстренной неспецифической защиты – факторы врожденного иммунитета, среди которых особая роль принадлежит противовирусной активности интерферона, ЕК-клеткам (естественным киллерам) и макрофагам.

Противовирусное действие интерферона

Клетки, инфицированные вирусом, вызывают синтез интерферона, активирующего защитные механизмы соседних клеток, обеспечивающие их устойчивость к вирусной инфекции. Интерферон активирует синтез двух ферментов, подавляющих синтез вирусных белков и разрушающих основную жизненную структуру вируса (вирусную и-РНК), кроме того, интерферон активирует ЕК-клетки (естественные киллеры) и макрофаги.

Противовирусное действие ЕК-клеток и макрофагов

Активность ЕК-клеток проявляется уже через двое суток после заражения организма хозяина вирусом. ЕК-клетки и макрофаги уничтожают зараженные клетки. Если вирусу удается преодолеть барьеры врожденной защиты, он вызывает присоединение специфического иммунного ответа с участием Т-хелперов, Т-киллеров и специфических антител. Противовирусная защита приобретает специфический характер, направленный на борьбу с конкретной вирусной инфекцией, этот процесс сопровождается одновременно формированием приобретенного (адаптивного) противовирусного иммунитета, то есть устойчивости к данному виду вирусной инфекции.

Распространение вирусов в организме блокируется в основном антителами. В процессе развития специфического иммунитета синтезируются антитела к большинству антигенов вируса. Способ устранения инфицированных вирусных частиц зависит от их локализации: внеклеточной или внутриклеточной.

Внеклеточная форма вируса – вирион представляет собой полноценную вирусную частицу, находящуюся вне живой клетки организма хозяина, состоящую из нуклеиновой кислоты и капсида (белковой, реже липидной оболочки).

Вирусы могут вызвать заболевание лишь в том случае, если проникнут в клетку. Для прикрепления к ней они используют клеточные рецепторы, которые клетка использует для собственных физиологических целей. Вирус «узнает» специфические рецепторы клетки и присоединяется к ним с помощью своих прикрепительных белков – именно они играют роль своеобразных лоцманов, направляющих движение вируса в клетку. У некоторых вирусов эти молекулы расположены в скрытых местах – «щелях», «каньонах, то есть в углублениях на поверхности вириона, поэтому антитело не может связаться с белком-лоцманом вируса и блокировать его.

Действие антител, помимо нейтрализации внеклеточных вирусов, состоит в том, что они вызывают разрушение инфицированных вирусом клеток.

Механизмы «ухода» вирусов от иммунного надзора организма хозяина, то есть распознавания их антителами, очень разнообразны. Наиболее эффективным механизмом является смена антигенов в вирусных белках. Антигенная изменчивость наблюдается у вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) и у вирусов гриппа. Так, у вируса гриппа она называется антигенным «дрейфом» (постепенное изменение) и «шифтом» (резкое изменение). Это не позволяет рассчитывать на долговременный эффект вакцинации при данных видах вирусных заболеваний.

Таким образом, основные механизмы противовирусного иммунитета сводятся к блокаде распространения вирусных частиц и уничтожению зараженных вирусом клеток, которые фактически являются «фабриками» по производству новых вирусов. При хронических (дремлющих, медленных) инфекциях вирусы могут оставаться в клетках неопределенно долгое время, не оказывая характерного повреждающего действия. Под влиянием провоцирующих факторов (охлаждение, воздействие ионизирующих облучений, стрессы и пр.) скрытая бессимптомная инфекция переходит в явное заболевание.

Повышенная невосприимчивость к вирусным инфекциям достигается вакцинацией, использованием интерферонов, их индукторов и иммуномодуляторов.

Лечение и медикаментозная профилактика вирусных инфекций должны проводиться только по рекомендации и под контролем врача.

Противогрибковый иммунитет

Большинство грибов, болезнетворных для людей, широко распространены в природе. Заражение происходит при попадании в легкие или придаточные пазухи носа спор, разносимых воздухом, а также при внедрении спор или мицелия в кожу и роговицу. Заражение от других лиц и животных крайне редко, так как грибы относятся к так называемым условно-патогенным возбудителям – инфекции, вызванные ими, возникают при нарушении иммунитета и не встречаются у человека с нормально функционирующей иммунной системой.

Для каждого вида грибов характерен определенный путь внедрения и поражения определенных тканей. Дерматофитии, отрубевидный лишай и пьедра – это инфекции эпидермиса, ногтей и волос. Споротрихоз и мицетома развиваются при попадании возбудителя в подкожную клетчатку. Глубокие микозы возникают при попадании возбудителя в дыхательные пути.

После контакта с грибами может сформироваться иммунитет, который впоследствии будет частично предохранять от заражения. Там, где распространены те или иные грибковые инфекции, местные жители болеют ими реже, чем приезжие.

Противогрибковый иммунитет характеризуется разнообразием проявлений, что обусловлено сложностью антигенного состава грибов и их изменчивостью, которая зависит от условий существования, формы и стадии микоза.

В случае контакта грибкового антигена с клеточными компонентами иммунной системы развивается гиперчувствительность замедленного типа (IV тип аллергических реакций).

Аллергические реакции замедленного типа проявляются через 24–48 часов после контакта с аллергеном. Они возникают на условно-патогенные организмы, в том числе на грибковые антигены, и лежат в основе таких заболеваний, как инфекционно-аллергическая бронхиальная астма, ринит, контактный дерматит.

Противопаразитарный иммунитет

Возбудителями паразитарных инфекций являются простейшие и паразитирующие черви – гельминты. Среди простейших немногие (менее 20 видов) могут инвазировать, то есть вторгаться в организм человека, но среди них четыре паразита представляют наибольшую опасность для него, вызывая тяжелые заболевания. Это: возбудители малярии, африканская и американская трипаносомы и лейшмании.

Простейшие используют те же механизмы, что бактерии и вирусы, но более совершенные. В процессе эволюции такие паразиты выработали множество механизмов уклонения от иммунологического надзора хозяина. Они распространяются на большие расстояния насекомыми-переносчиками, паразитируют внутриклеточно, могут изменяться подобно вирусу гриппа и так же, как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), обладают иммуносупрессивными свойствами, то есть могут угнетать иммунную защиту. В результате полноценный иммунитет к простейшим очень редок, а роль иммунной системы сводится к ограничению численности паразитов (нестерильный иммунитет) и сохранению жизни организма хозяина (а значит, и паразитов). Рациональная вакцинация, соответственно, низкоэффективна, ведь некоторые симптомы паразитарных протозойных инфекций развиваются в результате иммунных повреждений, а не воздействия паразита как такового.

Простейшие, поражающие кишечник, вызывают достаточно легкие формы заболевания при условии нормального функционирования иммунной системы. Однако какими бы легкими эти болезни ни казались, в сочетании с паразитирующими в кишечнике червями они провоцируют серьезную дополнительную нагрузку на организм человека в тропических странах.

При протозойных инвазиях (малярия, трипаносомы), когда возбудитель находится в крови, иммунитет определяют гуморальные факторы, а когда паразиты размножаются в тканях – клеточный.

Полостные паразиты, находящиеся на поверхности слизистой оболочки – к ним относятся амебы, лямблии и трихомонады, – тоже вызывают иммунный ответ, однако он недостаточен для их уничтожения потому, что ограничен контакт между антигенами паразита и клетками иммунной системы организма хозяина.

При протозойных инвазиях, как правило, наблюдается паразитоносительство, сопровождаемое иммунными и аллергическими реакциями.

Паразитирующие черви всех трех классов: трематоды, цестоды, и нематоды – вызывают у человека множество заболеваний, наиболее неприятные из которых онхоцеркоз, слоновость и цистосомоз. Эти болезни распространены в тропических странах и распространяются насекомыми, моллюсками и другими переносчиками. Другие болезни, которые вызывают цестоды и глисты, распространены повсеместно и передаются с пищей, зараженной яйцами, личинками или цистами паразитов. Черви характеризуются сложным жизненным циклом и круговой миграцией, во время которой часто заселяют определенные органы.

Для уничтожения паразитов необходимо воздействие сразу нескольких факторов иммунитета. Наиболее важный из них – эозинофилы. Они распознают паразита по выделяемому им IgE антителу и вырабатывают вещества, которые разрушают оболочку гельминта. Этот процесс привлекает иммунные клетки, что и вызывает развитие аллергической реакции. Последующий иммунный ответ может привести к разрушению паразита или изгнанию гельминтов из кишечника. Однако в целом многие паразиты, хотя всегда вызывают иммунный ответ, довольно устойчивы к его эффекторным факторам и могут долго выживать в организме.

Хроническая циркуляция в крови антигенов паразитов, устойчивых к иммунному ответу, может провоцировать повреждение тканей. Так, например, развиваются нефротический синдром, гранулематозное поражение печени и аутоиммунные болезни сердца.

Вызываемое паразитами угнетение иммунитета повышает чувствительность организма к бактериальным и вирусным инфекциям.

Антигенная изменчивость в течение жизненного цикла простейших, а также низкая активность защитных антител и специфических клеточных механизмов удаления паразитов из организма не позволили до сих пор создать ни одной эффективной вакцины против паразитарных инфекций.

Для диагностики многих паразитарных инвазий используются внутрикожные пробы или лабораторные тесты. В последние годы в связи с разработкой высокочувствительных серологических тестов (иммуноферментный и радиоиммунный анализ) все более широко используют определение специфических IgM– и IgG-антител.

Таким образом, механизмы противопаразитарного иммунитета разнообразны и зависят от вида возбудителя, его свойств, дозы, а также от состояния иммунологической реактивности организма.

Противоопухолевый иммунитет

Причиной развития неопластических (опухолевых) процессов являются генетические перестройки клетки, ведущие к изменению ее структуры и функции. Рост опухолей зависит от развития в них сосудистой сети. В мелких новообразованиях отмечается низкий уровень питательных веществ и кислорода, поступающих в опухоль путем диффузии (перемещения через клеточные мембраны).

Особенностью иммунного ответа при опухолевом росте является то, что опухолевые клетки синтезируют онкобелки и факторы роста, которые стимулируют их деление и оказывают иммунодепрессивное действие. При этом гены, подавляющие деление в опухолевых клетках, отсутствуют или заблокированы. Опухолевые клетки, в отличие от нормальных клеток, не выделяют вещества, тормозящие деление клеток.

Автономность опухоли достигает максимума на стадии метастазирования, когда опухолевые клетки приобретают способность проникать в кровеносные или лимфатические сосуды, мигрировать в них, сохраняя жизнеспособность, приживаться на новом месте в новом микроокружении. Способность к метастазированию зависит также от синтеза опухолевыми клетками специфических ферментов.

Существуют сложные отношения между опухолевыми клетками и организмом – носителем опухоли, которые охватывают реакцию организма на опухолевый рост и воздействие самой опухоли на организм. Иммунная система способна реагировать на возникновение трансформированных (измененных) клеток в организме, поскольку они продуцируют уникальные опухолевые антигены. При возникновении опухолевых процессов в организме начинают активно образовываться все классы антител.

Противоопухолевый иммунитет обеспечивается Т-киллерами, ЕК-клетками (нормальными киллерами) и макрофагами, прямыми межклеточными контактами иммунокомпетентных клеток с опухолевыми клетками. На развитие этого процесса также влияют гормоны и цитокины – иммунные молекулы, обуславливающие межклеточные взаимодействия при различных патологических процессах.

Трансплантационный иммунитет

Трансплантационным иммунитетом называют иммунную реакцию организма, направленную против пересаженной в него чужеродной ткани (трансплантата). Знание механизмов трансплантационного иммунитета необходимо для решения одной из важных проблем современной медицины – пересадки органов и тканей.

Многолетний опыт показал, что успех операции по пересадке органов и тканей в подавляющем большинстве случаев зависит от иммунологической совместимости тканей донора и реципиента. Реактивность иммунокомпетентных клеток реципиента, подвергнутого трансплантации, направлена против чужеродных антигенов, находящихся на поверхности мембран клеток донорского трансплантата.

Трансплантология – это отдельный раздел медицины, который изучает особенности выполнения, целесообразность, последствия и перспективы трансплантации. Поэтому характерные особенности и проблемы трансплантационного иммунитета носят сугубо профессиональный характер и излагаются в медицинской литературе, предназначенной для специалистов.

Иммунологическая реактивность

Иммунологическая реактивность – это свойство организма избирательно реагировать на воздействие различных раздражителей, применяя к каждому из них наиболее эффективный ответ. От нее зависит способность животного или человека приспосабливаться к условиям окружающей среды, направленная на сохранение и поддержание постоянства собственной внутренней среды организма¹¹.

Адаптивные (приспособительные) изменения иммунологической реактивности являются основой выживания организма в постоянно меняющемся внешнем мире. В разные периоды жизни (детство, старость, при беременности) и в других случаях происходят существенные изменения степени выраженности иммунных механизмов защиты организма в виде усиления или снижения их активности, что является физиологической реакцией приспособления, а не свидетельством наличия каких-либо патологических процессов.