Считают, что иммунная система эволюционно возникла как система защиты от инфекций. В процессе эволюции она приобрела также способности защищать организм от перерожденных собственных клеток, несущих измененную генетическую информацию. Это свойство иммунной системы, наверное, тесно связана со способностью противодействовать внутриклеточным инфекциям.

 

Иммунная система может узнать инородное по двум критериям: по наличию определенных химических структур, не характерных для «своего», а также отсутствием определенных структур, присущих «своему». Оба эти подхода используют системы как природного, так и приобретенного иммунитета. Однако степень проявления признаков «своего» и «чужого», что является достаточным для распознавания чужеродного этими системами, несколько различен. Система естественного иммунитета реагирует только на ярко выраженные общие признаки наличия «чужого» или отсутствия «своего», а система приобретенного иммунитета может обнаруживать даже замаскированные индивидуальные признаки наличия «чужого», например определенного патогена. Представители разных систематических групп (бактерии, вирусы, простейшие, гельминты и паразитические грибы) могут быть инфекционными агентами и представлять опасность для жизни организма. Каждый отдельный вид патогенов имеет свой генетический аппарат, который кодирует синтез собственных белков. Очевидно, что большинство белков патогенов очень отличаются от белков организма хозяина. Особенностью иммунного распознавания, характерной только для системы специфического приобретенного иммунитета, является способность к выявлению различий между аминокислотному составу чужеродных и собственных белков. Однако всегда нужно специфический иммунный ответ для защиты от патогенов? В большинстве случаев организм может победить инфекцию и предотвратить возникновение опухолевых клеток, используя только систему естественного или неспецифического, иммунитета. Кстати, термин «неспецифический» кажется не очень удачным, поскольку реакции системы естественной защиты также имеют определенную специфичность. Однако их специфичность широкая и прежде всего направлена на консервативные химические группировки, которые являются характерными для ряда различных патогенов. Дело в том, что определенные антигены инфекционных агентов могут иметь общие особенности химического строения, по которым они существенно отличаются от антигенов организма хозяина. Существует несколько таких общих признаков, присущих инфекционным агентам и является сигналом для запуска механизмов естественного иммунитета. Это прежде всего наличие клеточной стенки или вирусного капсида, что, в отличие от мембран собственных клеток хозяина, достаточно жесткими структурами. В этих структурах определенные одинаковые химические группировки (как правило, остатки углеводов) встречаются с одинаковой периодичностью и размещены на фиксированном расстоянии друг от друга. Вместе с тем мембранные белки клеток макроорганизма способны к латерального перемещения в плоскости мембраны, вследствие чего расстояние между ними может изменяться. Именно периодическое размещение определенных группировок в структуре клеточных стенок и вирусных капсид является признаком, по которому система естественной защиты может их обнаруживать. Такое распознавание пространственного размещения определенных углеводных остатков называют распознаванием молекулярных паттернов (распознаванием «по образцу» »). А рецепторы системы естественной защиты, осуществляющих этот тип распознавания, называют рецепторами, которые распознают молекулярные паттерны PRR (от англ. Pattern recognition receptors). Существенным признаком PRR является наличие нескольких одинаковых активных центров, расположенных на определенном расстоянии друг от друга.

 

иному признаку патогенов может быть наличие биополимеров, которых нет в организме хозяина, например липополицукридив, пептид or ликанов, тейхоевые кислот, хитина и т.д.. Кроме того, в состав биополимеров патогенов часто входят углеводороды остатки, которых нет в составе биополимеров хозяина. Например, N-ацетилглюкозамина характерно для пептидогликанов бактерий и хитина грибов. Часто гликоконьюгатив инфекционных агентов содержат краткие олигоцукридни цепи с конечными остатками маннозы, что является нетипичным для высших позвоночных. Большинство бактериальных белков имеют N-концевой остаток формилметионину вследствие того, что их синтез начинается именно с этого остатка. Поэтому на многих лейкоцитах имеются рецепторы к формилметионину и других химических группировок, не присущих организму хозяина. Кроме того, для некоторых вирусов на определенном этапе развития характерно наличие двухцепочечной РНК. Такая РНК также может распознаваться в цитоплазме клетки и индуцировать синтез клеткой интерферона.

 

Итак, чужеродные вещества, которые принадлежат патогенам, а также индуцированные ними определенные признаки инфекционного процесса, которыми могут быть повреждения тканей, активация систем свертывания крови и комплемента, некроз клеток, высвобождение белков теплового шока и др.., Могут распознаваться определенными рецепторами системы естественной защиты, индуцировать процессы воспаления в тканях, активировать лимфоциты и фагоцитарные клетки. Они могут также быть сигналом для хемотаксиса лейкоцитов, высвобождение цитокинов, расширение сосудов и инфильтрации окружающих тканей. Клиническая симптоматика этого процесса включает набухание, покраснение, боль и повышение температуры. Реакции системы естественного иммунитета в ответ на проникновение чужеродных антигенов называют реакциями воспаления. Воспаление является первой защитной реакцией организма и необходимым условием для индуцирования специфических иммунных реакций (см. разд. 2).

 

Существуют определенные механизмы естественной защиты для борьбы с внутриклеточными инфекциями и опухолевым перерождением собственных клеток. Значительную роль в этой защите играют интерфероны, продуцируемые активированными макрофагами или пораженными клетками. Интерфероны прекращают синтез белка в клетке, активируют эндонуклеазы, останавливают деление клеток. В распознавании перерожденных клеток, возможно, участвуют у8Т - клетки, которые, вероятно, распознают белки теплового шока на их поверхности. Пораженные или трансформированы собственные клетки могут распознаваться по принципу «отсутствия своего», а именно за отсутствием или недостаточным уровнем экспрессии на поверхности антигенов главного комплекса гистосовместимости. Именно этот признак используют большие гранулярные лимфоциты - естественные киллеры для уничтожения опасных собственных клеток хозяина.

 

Следует отметить, что механизмы естественного иммунитета возникли эволюционно очень давно у низших беспозвоночных животных и почти без изменений перешли к позвоночным. Система естественного иммунитета специализированная на защите организма от большинства инфекционных агентов, поскольку она использует для их распознавания признаки, общие для большинства патогенов. Главными молекулами, которые осуществляют функцию распознавания в системе естественной защиты, есть разные рецепторы, распознающие молекулярные паттерны. Эта система реагирует на каждое попадание инфекционного агента очень быстро, однако интенсивность этого реагирования зависит от количества предыдущих контактов организма с этим патогеном, поскольку она не запоминает его. Система естественного иммунитета первым вступает в борьбу с патогенным агентом, попавший в организм, и достаточно мощным средством противодействия инфекциям.

 

Однако эта система защиты имеет слабые места, что позволяет некоторым патогенам избегать контроля с ее стороны. Вследствие эволюционной консервативности системы естественной защиты большинство патогенных микроорганизмов приспособились к борьбе с ней и выработали определенные механизмы, предотвращающие обезвреживанию их факторами неспецифической резистентности (см. разд. 15). Отсутствие в системе естественной защиты иммунной памяти не дает ей возможности реагировать интенсивнее при следующем проникновения возбудителя в организм. Поэтому определенные инфекционные агенты при проникновении в организм в большой дозе преодолевают защитный барьер, обусловленный факторами естественной защиты, т.е. опережают благодаря размножению процессы, направленные на их элиминацию. Кроме того, поскольку система естественной защиты недостаточно специфична, она оставляет для микроорганизмов возможность антигенной мимикрии - копирование антигенами микроорганизмов антигенов хозяина. Еще одной проблемой, которую не может «решить» система естественной защиты, является необходимость различать патогенные бактерии и представителей нормальной микрофлоры. Все эти недостатки системы неспецифического (естественного) защиты и обусловили возникновение в процессе эволюции системы специфического (приобретенного, или адаптивного) иммунитета.

 

Характерными особенностями системы адаптивного иммунитета является наличие иммунной памяти и большого количества специфических к различным антигенам клеточных рецепторов, различающихся по строению активных центров. Во время первого контакта с антигеном система приобретенного иммунитета реагирует очень медленно. Она успевает принять участие только в освобождении организма от тех возбудителей, которые избежали контроля со стороны естественной защиты. Как правило, на момент развития иммунных реакций остается не более 1 - 10% первоначального количества антигена. Однако эти реакции направлены на уничтожение именно того инфекционного агента, который их обусловил. Система приобретенного иммунитета специализируется на обнаружении особых признаков, присущих лишь определенному возбудителю, которые он запоминает и переходит в состояние полной готовности к защите организма от этого возбудителя в случае возможных будущих контактов. Итак, система приобретенного иммунитета характеризуется способностью формировать иммунную память на каждый антиген. В распознавании антигена этой системе принимают участие специализированные молекулы инуноглобулиновои суперродины - антитела и рецепторы Т-клеток, которые существенно отличаются от рецепторов системы естественной защиты. Важным признаком таких молекул является чрезвычайная изменчивость их активных центров, что позволяет находить к каждому антигену такие рецепторы, которые по строению активного центра комплиментарное подходят к нему, как «ключ к замку». Главные индивидуальные признаки каждого вида патогенов сосредоточены в структуре белков, поскольку белки являются продуктом генома. Именно по структуре белков иммунная система обнаруживает генетические различия между различными видами патогенов и отличает молекулы возбудителя от собственных молекул организма. Непосредственно структуру белков распознающие рецепторы Т-клеток. Рецепторы В-клеток могут распознавать антигенные детерминанты не только белковой природы. Однако для своей активации большинство В-клеток нуждаются в помощи Т-клеток, для которых они представляют в комплексе с МНС II распознан и поглощен антиген. Поэтому можно отметить, что все реакции системы приобретенного иммунитета зависят от распознавания в структуре белков аминокислотных последовательностей, которые отсутствуют в структуре собственных белков организма.

 

Поскольку система приобретенного иммунитета возникла на фоне уже существующей системы естественного иммунитета, обе системы функционируют во взаимосвязи, дополняя друг друга. Система приобретенного иммунитета взяла на себя функцию направления реакций систем естественной защиты, то есть частично подчинила их себе. Например, активация комплемента непосредственно на клеточных стенках бактерий являются эволюционно более древним типом активации (альтернативный путь). Однако после возникновения антител стало возможным и другой механизм активации комплемента - комплексами антигена и антител (классический путь). Другим примером может служить усиление фагоцитарной активности фагоцитов при опсонизации бактерий антителами. Функцию фагоцитов могут регулировать также Т-хелперы, поскольку фагоциты способны представлять им поглощены антигены, а Т-хелперы - распознавать эти антигены и активировать фагоциты.

 

Система естественного иммунитета, наоборот, может инициировать специфические иммунные реакции. Например, дендритные клетки, которые активируются в зоне воспаления преимущественно после распознавания молекулярных паттернов чужеродных структур, способны активировать Т-хелперы, что является пусковым механизмом для многих реакций иммунитета.

 

Итак, системы естественного и приобретенного иммунитета используют различные механизмы, по которым определяют, принадлежит определенная химическая субстанция к веществам собственного организма ли чужеродной. Система естественной защиты направлена на поиск ограниченного количества химических группировок, не входящих в состав веществ собственного организма, или на распознавание определенных молекулярных паттернов на поверхности патогенов. Система специфического иммунитета может распознавать индивидуальные признаки каждого вида и даже штамма микроорганизмов, которые отражают особенности организации его генома. Функции систем природного и приобретенного иммунитета тесно связаны, то рассматривать эти системы нужно во взаимодействии и взаимосвязи.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+