Текст книги "Диагностический справочник иммунолога"

Основные молекулы иммунной системы

Иммунная система представлена следующими молекулами:

– антигенами;

– рецепторами;

– белками системы комплемента;

– иммуноглобулинами;

– цитокинами.

Антигены

Химические молекулы, которые находятся в мембране клеток (или встроены в нее) и способны вызывать иммунный ответ, называются антигенами. Они делятся на дифференцированные и детерминированные. К дифференцированным антигенам относятся СD-антигены. К главному комплексу гистосовместимости относится HLA (hyman lencocyte antigen).

Антигены подразделяются на:

– токсины;

– изоантигены;

– гетерофильные антигены;

– домашние антигены;

– гантены;

– иммуногены;

– адъюванты;

– скрытые антигены.

Токсины – продукты жизнедеятельности бактерий. Токсины химическим путем могут быть превращены в анатоксины, у которых при этом исчезают токсические свойства, но сохраняются антигенные. Эта их особенность используется для приготовления ряда вакцин.

А– и В-изоантигены представляют собой мукополисахаридные антигены, против которых в организме всегда имеются антитела (аплотинины).

По антителам к А– и В-изоантигенам определяются 4 группы крови.

Гетерофильные антигены присутствуют в тканевых клетках многих животных, в крови человека они отсутствуют.

К домашним антигенам относятся аутоантигены, к большинству которых иммунная система толерантна.

Гантены – вещества, специфически реагирующие с антителами, но не способствующие их образованию. Гантены образуются при аллергических реакциях на лекарства.

Иммуногены (вирусы и бактерии) являются более сильными в сравнении с растворимыми антигенами.

Адъювантами называют вещества, которые при введении антигена усиливают иммунный ответ.

Скрытым антигеном может быть сперма, которая в некоторых случаях действует как чужеродный белок при травматических повреждениях яичек или при изменениях, вызванных паротитом.

Антигены подразделяют также на:

– антигены, являющиеся компонентами клеток;

– внешние антигены, не являющиеся компонентами клеток;

– аутоантигены (скрытые), не проникающие к иммунокомпетентным клеткам.

Антигены классифицируют и по другим признакам:

– по типу вызывания иммунного ответа – иммуногены, аллергены, толерогены, трансплантационные;

– по чужеродности – на гетеро– и аутоантигены;

– по связанности с вилочковой железой – Т-зависимые и Т-независимые;

– по локализации в организме – 0-антигены (нулевые), термостабильные, высокоактивные и др.;

– по специфичности для микроорганизма-носителя – видовые, типовые, вариантные, групповые, стадийные.

Взаимодействие организма с антигенами может происходить по-разному. Антиген может проникать внутрь макрофага и быть элиминирован в нем.

При другом варианте возможно его соединение с рецепторами на поверхности макрофага. Антиген способен реагировать с антителом на отростке макрофага и входить в контакт с лимфоцитом.

Кроме этого, антиген может обойти макрофаг и реагировать с антительным рецептором на поверхности лимфоцита или проникнуть в клетку.

Специфические реакции при действии антигенов протекают по-разному:

– с образованием гуморальных антител (при трансформации иммунобласта в плазматическую клетку);

– сенсибилизированный лимфоцит превращается в клетку памяти, что приводит к образованию гуморальных антител;

– лимфоцит приобретает свойства лимфоцита-киллера;

– лимфоцит может превратиться в нереагирующую клетку в случае, если все его рецепторы связаны с антигеном.

Антигены придают клеткам способность синтезировать антитела, что зависит от их формы, дозировки и пути проникновения в организм.

Иммуноглобулины

Иммуноглобулины представляют собой белки гаммаглобулиновой структуры. Молекулы иммуноглобулинов состоят из 2 цепочек: 2Н (2 «тяжелые» цепочки) и 2L (две «легкие» цепочки). В свою очередь тяжелые цепи клоноспецифичны и обозначаются буквами греческого алфавита d, m, a, ol, c, легкие цепи обозначаются буквами k и l.

В иммуноглобулинах выделяются области с постоянной последовательностью образования аминогексина. К ним относятся постоянные области (sH и sL), гипервариабельные части, шарнирные области.

Существует 5 классов иммуноглобулинов: A, M, G, D, E.

Иммуноглобулины являются синтезируемыми антителами плазматических клеток.

Иммунный ответ (прил. 1) представляет собой серию молекулярных и клеточных реакций. В гуморальном ответе происходит взаимодействие 3 видов клеток: макрофагов, Т– и В-лейкоцитов.

При фагоцитозе макрофаги фагоцитируют антиген и представляют его пептидные фрагменты на своей клеточной мембране Т-хелперам. Это вызывает активацию В-лимфоцитов, превращающихся в плазматические клетки, которые начинают вырабатывать специфические к антигену антитела.

Иммуноглобулин А (JgA) составляет 10 % от числа сывороточных иммуноглобулинов. Они обнаруживаются в экстраваскулярных секретах (слюна, слезы, грудное молоко, секрет бронхиальных желез и кишечника, выделения из влагалища и предстательной железы).

Иммуноглобулин М (JgM) представляет собой высокомолекулярное соединение, состоящее из 5 структурных молекул, которые располагаются радиально. Своими F_c-фрагментами они направлены в центр круга, а F_ab-фрагментами наружу.

Иммуноглобулины класса JgM являются антигенами, появляющимися сразу после инфицирования или иммунизации, а также антителами к иммуноглобулину G при ревматоидных факторах и Холодовыми агглютининами.

Иммуноглобулины G составляют 75 % всех сывороточных иммуноглобулинов. Основной их функцией является фиксация комплемента, иммунная защита в период новорожденности. Они нейтрализуют токсины бактерий, связывают частицы. По выполняемым функциям различают иммуноглобулины JgG₁, JgG₂, JgG₃, JgG₄.

Иммуноглобулин D находится в сыворотке в небольших количествах. Принято считать, что он способен связывать антигены.

Иммуноглобулин E содержится в небольших количествах, он фиксируется на базофилах и тучных клетках. С его помощью высвобождается гистамин и гистаминоподобные вещества с развитием аллергических реакций.

Регуляция созревания и функциональная активность клеток иммунной системы происходит под влиянием белковых гормонов и трофических факторов, объединенных названием «цитокины». К ним относятся:

– интерлейкины;

– интерфероны;

– хемокины;

– лимфопоэтины;

– факторы некроза опухолей.

Воздействие цитокинов на клетки иммунной системы обеспечивается рецепторами, которые располагаются на поверхностных мембранах клеток-мишеней.

Для цитокинов характерна высокая биологическая активность при низком содержании в сыворотке (до 10–9–10–15 г/м). Цитокины быстро подвергаются распаду, от 1 до нескольких десятков минут, и обладают высокой биологической активностью.

Различают цитокины противовоспалительные и иммунного воспаления. К ним относятся гамма-интерферон, интерлейкин-1, -5.

Подавляют противовоспалительные реакции цитокины типа интерлейкина-4, -10, -13. Помимо этого, цитокины способны оказывать влияние на тонус сосудов, процессы сна и бодрствования, процессы обучения и памяти, регулируют терморегуляцию организма.

Лимфоциты, помимо цитокинов, могут способствовать продукции гормонов, таких как АКТН, эндофинов, гормонов пептидной природы, холцистокининов и др.

Гуморальный иммунитет обеспечивается при взаимодействии основных типов клеток – макрофагов, Т– и В-лимфоцитов. Антиген фагоцитируется макрофагами и после внутриклеточных преобразований представляет его пептидные фрагменты Т-хелперам, которые вызывают В-лимфоциты. В-лимфоциты которые превращаются в бластные клетки, а затем в плазматические, синтезирующие по отношению к специфическому антигену антитела.

Для активации Т-хелперов, некоторые способствуют формированию гуморального и клеточного иммунитета, необходимо воздействие интерлейкина-1, выделяемого макрофагами при встрече с антигеном интерлейкина-2.

Для активации В-лимфоцитов необходимо воздействие лимфокинов, вырабатываемых Т-хелперами (интерлейкины-4, -5, -6).

Плазматические клетки синтезируют иммуноглобулины A, M, G, D, F.

Таким образом, схема иммунного ответа представляет собой взаимодействие антигена с клетками иммунной системы. Антиген обычно взаимодействует с макрофагами, которые он подает Т– и В-лимфоцитам, выполняя функцию антигенподающей клетки. В-лимфоциты обеспечивают клеточный ответ.

Регуляция механизма иммунного ответа находится под многоступенчатым контролем. Уровни регуляции работы иммунной системы могут быть генетическими, клеточными и медиаторными.

Генетический уровень регуляции обеспечивается через Т-клетки, при этом активируются гены иммуноглобулинов, которые определяются многообразием специфических антител; и гены, определяющие высоту иммунного ответа.

Клеточный уровень обеспечивают Т-помощники (хелперы), которые стимулируют В-лимфоциты на образование антител.

При медиаторном типе регуляции включаются медиаторы костно-мозгового происхождения, которые обеспечивают созревание Т– и В-лимфоцитов.

Факторы защиты организма

Первым препятствием для проникновения чужеродного материала в организм являются естественные барьеры. К ним относятся анатомические, химические и биологические барьеры.

Анатомические барьеры:

– кожные покровы;

– реснички мерцательного эпителия дыхательных путей;

– секреция слизи.

Химическими и биологическими барьерами в организме человека являются:

– лизоцим;

– лактоферрин;

– кислотность желудочного сока.

Другим фактором естественной неспецифической защиты является клеточное звено:

– нейтрофилы (принимают участие в фагоцитозе);

– эозинофилы (сходны по свойствам с нейтрофилами, но обладают меньшей фагоцитарной активностью, регулируют деятельность базофилов, принимают участие в защите от гельминтов и простейших);

– фагоциты-моноциты, макрофаги, гранулоциты (мигрируют в очаг воспаления, поглощают и переваривают антиген).

Макрофаги и моноциты не распознают антигены, но выделяют ферменты, белки сыворотки, цитокины, разрушающие антигены.

К биологическим факторам относятся и такие элементы защиты, как белки системы комплемента, плазменные факторы свертывания крови, фибронектин и калликреинкининовая система.

К факторам неспецифической защиты относятся интерфероны, лизосомальные ферменты и др.

Становление системы иммунорегуляции

Становление и развитие иммунной системы есть результат реализации генетической программы онтогенеза, для завершения которой необходима внешняя и внутренняя стимуляция.

Первые лимфоциты появляются на 9-й неделе эмбрионального развития в тимусе, а на 12–15-й неделе – вокруг центральных артериол в селезенке. После 20-й недели в аппендиксе наблюдается формирование первых фолликулов.

В периферической крови эмбриона лимфоцитоподобные клетки появляются на 8–10 неделе. К моменту рождения число их достигает 3–6 х 103/мкл.

Вторичные лимфоидные органы формируются позднее. Закладка лимфоузлов у плода начинается на 4 месяце, а формирование стромы и синусов лимфоузла заканчивается в постнатальном периоде.

Фенотипические свойства организма (плода и ребенка) в большей мере зависят от биологических свойств матери, чем отца. Организм ребенка наследует индивидуальные особенности иммунного статуса матери в период внутриутробного развития. Считается, что иммунный статус ребенка на месяцы и годы жизни становится похожим на материнский. Ребенок еще до встречи с инфекционными агентами получает выраженную резистентность к инфекционным болезням.

На ранних стадиях развития плода определяются Т– и В-клетки. На 10–12-й неделях обнаруживаются лимфоциты с иммуноглобулинами на поверхности мембран, в селезенке – с 12-й недели внутриутробного периода.

В случае системных иммунных нарушений у матери могут появиться негативные нарушения у ребенка. Если мать больна системной красной волчанкой, у ребенка в возрасте 4–8 месяцев развивается «волчанка новорожденного». При наличии у матери аутоантител к инсулину или инсулиновым рецепторам (диабет I типа) ребенок до 4–6-летнего возраста находится в группе риска по заболеванию диабетом.

То же регистрируется при заболеваниях эндокринных желез, почечных, сердечных, суставных заболеваниях. Считается, что материнский организм принимает участие в пренатальном программировании многих важных особенностей и фенотипических свойств потомства.

Варианты иммунных процессов с участием иммунной системы

Ни один патологический процесс в организме не обходится без участия иммунной системы. Нарушения постоянства внутренней среды сопровождаются различными формами иммунологических реакций.

Они могут носить компенсаторный характер. При сбоях в иммунной системе возникает снижение ее активности, развиваются процессы воспаления, деструкции.

Патологические иммунообусловленные процессы могут иметь разнообразный характер. Существуют различные виды аутоиммунных процессов.

I тип гиперчувствительности, который может проявляться немедленной аллергической реакцией, анафилаксией, отопией. Этот тип реакции зависит от специфических антител класса иммуноглобулина Е.

Связывание их с иммуноглобулиновыми рецепторами на базофилах и тучных клетках приводит к выбросу ряда активных веществ гистамина, брадикинина, тромбоксаны, протеазы, представляющих собой медиаторов воспаления. Это аллергические реакции, бронхиальная астма и другие заболевания.

II тип гиперчувствительности представляет собой антителозависимую цитотоксичность, связанную с антителами класса JgG и JgM.

Они провоцируют направленную реакцию макрофагов или комплемента.

К таким заболеваниям относится гемолитическая анемия, тромбоцитопеническая пурпура.

III тип гиперчувствительности является иммунокомплексной патологией, которая зависит от антител класса JgG и JgM. Этот тип представлен системными и локальными формами.

При данной реакции антитела разных типов образуют комплексы с антигенами.

Иммунные комплексы откладываются в ткани и приводят к воспалительным изменениям, реакциям, обусловленным активацией системы комплемента, а взаимодействие фагоцитирующих клеток с иммунными комплексами приводит к высвобождению ферментов, повреждающих окружающие ткани.

Примером описанного процесса может быть красная волчанка, которая сопровождается отложением иммунных комплексов в области почечных мембран, плевре, перикарде, сосудах почек, синовиальных оболочках.

Среди болезней иммунных комплексов диагностируются ревматоидный артрит, сывороточная болезнь, экзогенный аллергический альвеолит, постстрептококковый гломерулонефрит и др.

IV тип гиперчувствительности представлен аллергией, обусловлен цитотоксическими Т-лимфоцитами.

Выявляется при рассеянном склерозе, сахарном диабете I типа. Сенсибилизированные Т-лимфоциты превращаются в цитотоксические клетки, которые уничтожают бактерии, клетки опухолей и другие клетки-мишени.

Эти клетки с помощью медиаторов гиперчувствительности замедленного типа стимулируют к активности другие клетки (макрофаги, лимфоциты и нейтрофилы).

Макрофаги могут вызывать в очаге воспаления тканевое повреждение. Эти реакции имеют место при некоторых инфекционных заболеваниях (туберкулезе, гепатите, герпесе и др.). Клеточные реакции определяют развитие зоба Хашимото, контактного дерматита. Проявлением клеточных реакций является отторжение трансплантатов при пересадке костного мозга и других органов.

Глава 2
Иммунодефицитные состояния

При нарушениях созревания, дифференцировки, функционального состояния и количества клеток, участвующих в иммунном ответе, возникают иммунодефицитные состояния.

Иммунодефициты подразделяются на первичные, вторичные и транзиторные.

К первичным иммунодефицитам относятся врожденные, генетически обусловленные иммунодефициты. Они проявляются недостаточностью гуморального, клеточного иммунитета, несостоятельностью фагоцитирующих клеток системы комплемента. Одним из вариантов первичного иммунодефицита является присутствие в крови нормальных уровней иммуноглобулинов, которые являются функционально неполноценными антителами.

Первичный иммунодефицит происходит при дефектах дифференцировки стволовых клеток, ограниченном поступлении нормальных стволовых клеток, отсутствии продуктов комплекса гистосовместимости.

Обычно первичные иммунодефициты проявляются в виде различных синдромов: синдрома дефицита антител, Т-лимфоцитов; синдромов с дефицитом компонентов комплемента; дефектов фагоцитов; дефектов молекул адгезии и др.

Насчитывается более 40 вариантов первичных иммунодефицитов, которые зачастую диагностируются в детском возрасте.

Вторичные иммунодефициты развиваются в результате различных внешних воздействий (облучение, действие химических веществ, инфекции бактериальные, вирусные, паразитарные воздействия, ВИЧ-инфекция) и при патологиях внутренних органов (патологии почек, сахарный диабет, заболевания печени и желудочно-кишечного тракта, злокачественные новообразования).

На фоне острого инфекционного процесса может возникнуть транзиторный иммунодефицит продолжительностью до 2–3 недель, который проявляется лимфопенией и снижением содержания в сыворотке антител.

В случае транзиторного иммунодефицита возникает феномен AICD (Activacion Induced CTLLDeath), при котором активированные специфическими антигенами Т-лимфоциты секретируют и синтезируют активационные цитокины, после чего погибают путем апоптоза.

В результате такого иммунодефицита у переболевших инфекцией может возникать повторное инфицирование с возникновением осложнений.

В этих случаях показано назначение иммуностимулирующих препаратов (виферон, дибазол и др.).

Система гистосовместимости

Генетический аппарат определяет систему главного комплекса гистосовместимости, молекулы которого присутствуют во всех клетках человеческого организма (в частности молекулы иммунологической реактивности организма – HLA-система).

HLA-система представляет собой тесно сцепленные гены или локусы на 6-й хромосоме человека.

Различают молекулы главного комплекса гистосовместимости I, II и III классов, каждый из которых имеет генные продукты и функции.

К I классу относятся аллельные варианты А, В, С и их серологические выявляемые антигены.

II класс (D-регион) системы HLA состоит из 5 субрегионов (DK, DP, DQ, DM, DN), они экспрессируются на антигенпрезентирующих клетках иммунной системы. Гены этого класса кодируют антигенные свойства, выявляемые серологическими и другими клеточно-опосредствованными реакциями. Они определяются на клеточной мембране В-лимфоцитов, клетках макрофагально-моноцитарной системы, активированных Т-лимфоцитами.

Многочисленные популяционные исследования подтверждают вовлечение иммунной системы в механизмы, которые определяют предрасположенность или нечувствительность организма к развитию инфекционных заболеваний, а также множества соматических, эндокринологических и неврологических заболеваний.

К III классу относятся гены, которые кодируют компоненты комплемента.

В процессах клеточного распознавания «свой – чужой» эти гены и кодированные ими антигены определяют предрасположенность к заболеваниям с иммунологическим патогенезом, влияют на величину иммунного ответа, участвуют в процессах отторжения трансплантата, реакции «трансплантат против хозяина».

Генетически программируемые наборы молекул главного комплекса гистосовместимости обеспечивают определенное реагирование на факторы окружающей среды. Наличие индивидуальных вариантов молекул главного комплекса гистосовместимости способствует повышенной предрасположенности, или резистентности, к развитию различных заболеваний. Основными звеньями в этих случаях являются этиологический фактор – активация патогенетического механизма – развитие болезни. В случае пересадки органов применяются различные трансплантаты:

– аутотрансплантаты (пересадка тканей с одного органа на другой);

– гомотрансплантаты (генетически чужеродная ткань или орган);

– изотрансплантаты (орган или ткань, генетически тождественная реципиенту, при пересадке органов от однояйцевого близнеца);

– гетеротрансплантаты (орган, пересаженный от организма другого вида).

Несовместимость возникает при внутривидовом различии тканевых или гистолейкоцитарных антигенов. В данном случае главным является совместимость донора и реципиента. При пересадке органов требуются различные обследования для иммунологического обеспечения реципиента и донора. Они заключаются в следующем:

– тканевое типирование;

– исследование иммунного статуса;

– обязательное исследование на носительство вируса СПИД или антител к нему, определение антител к цитомегаловирусу, вирусу Эпштейна – Барра.