Врожденный иммунитет формируется в процессе. Какой он: врожденный иммунитет. Защита в действии

Содержание

Защитной реакцией или иммунитетом называется ответ организма на внешнюю опасность и раздражители. Множество факторов в теле человека способствуют его защите от различных болезнетворных организмов. Что такое врождённый иммунитет, как происходит защита организма и в чем заключается ее механизм?

Врожденный и приобретенный иммунитет

Само понятие иммунитета связано с эволюционно приобретенными способностями организма препятствовать попаданию в него чужеродных агентов. Механизм борьбы с ними разный, так как виды и формы иммунитета отличаются своим многообразием и характеристиками. По происхождению и формированию защитный механизм может быть:

  • врожденный (неспецифический, естественный, наследственный) – защитные факторы в теле человека, которые были сформированы эволюционно и помогают бороться с чужеродными агентами с самого начала жизни; также данный вид защиты обуславливает видовую невосприимчивость человека к заболеваниям, которые свойственны животным, растениям;
  • приобретенный – защитные факторы, которые формируются в процессе жизни, может быть естественным и искусственным. Естественная защита формируется после перенесенного воздействия, вследствие чего организм способен приобретать антитела к данному опасному агенту. Искусственная защита связана с введением в организм готовых антител (пассивная) или ослабленной формы вируса (активная).

Свойства врожденного иммунитета

Жизненно важным свойством врожденного иммунитета является постоянное наличие в организме естественных антител, которые обеспечивают первичную реакцию на вторжение патогенных организмов. Важное свойство естественной ответной реакции – система комплимента, которая представляет собой комплекс белков в крови, которые обеспечивают распознавание и первичную защиту от чужеродных агентов. Данная система выполняет следующие функции:

  • опсонизация – процесс присоединения элементов комплекса к поврежденной клетке;
  • хемотаксис – совокупность сигналов посредством химической реакции, которая привлекает другие иммунные агенты;
  • мембранотропный повреждающий комплекс – белки комплимента, которые разрушают защитную мембрану опсонизированных агентов.

Ключевое свойство естественной ответной реакции – первичная защита, вследствие которой организм может получить информацию о новых для него чужеродных клеток, вследствие чего создается уже приобретенный ответ, который при дальнейшем столкновении с аналогичными патогенами будет уже готов для полноценной борьбы, без привлечения других факторов защиты (воспаления, фагоцитоза и т.д.).

Формирование врожденного иммунитета

Неспецифическая защита есть у каждого человека, она закреплена генетически, способна передаваться по наследству от родителей. Видовой особенностью человека является то, что он не восприимчив к ряду болезней, характерных для других видов. Для формирования врожденного иммунитета важную роль играет внутриутробное развитие и грудное вскармливание после рождения. Мать передает своему ребенку важные антитела, которые закладывают основу его первых защитных сил. Нарушение формирования естественной защиты может привести к иммунодефицитному состоянию из-за:

  • воздействия излучения;
  • химических агентов;
  • болезнетворных организмов в период внутриутробного развития.

Факторы врожденного иммунитета

Что такое врождённый иммунитет и в чем состоит механизм его действия? Совокупность общих факторов врожденного иммунитета призваны создать определенную линию защиты организма от чужеродных агентов. Данная линия состоит из нескольких защитных барьеров, которые выстраивает организм на пути патогенных микроорганизмов:

  1. Эпителий кожи, слизистые оболочки – первичные барьеры, которые обладают колонизационной резистентностью. Вследствие проникновения патогена развивается воспалительная реакция.
  2. Лимфатические узлы – важная защитная система, которая борется с патогеном до внедрения его в систему кровообращения.
  3. Кровь – при попадании инфекции в кровь развивается системный воспалительный ответ, при котором задействуются специальные форменные элементы крови. Если микробы не погибают в крови – инфекция распространяется на внутренние органы.

Клетки врожденного иммунитета

В зависимости от механизмов защиты бывает гуморальный и клеточный ответ. Совокупность гуморальных и клеточных факторов создают единую систему защиты. Гуморальная защита – ответ организма в жидкостной среде, внеклеточном пространстве. Гуморальные факторы врожденного иммунитета подразделяются на:

  • специфические – иммуноглобулины, которые вырабатывают В-лимфоциты;
  • неспецифические – секреты желез, сыворотка крови, лизоцим, т.е. жидкости, обладающие антибактериальными свойствами. К гуморальным факторам относят систему комплимента.

Фагоцитоз – процесс поглощения инородных агентов, происходит посредством клеточной активности. Клетки, которые участвуют в ответе организма подразделяются на:

  • Т-лимфоциты – долгоживущие клетки, которые подразделяются на лимфоциты с разными функциями (натуральные киллеры, регуляторы и др.);
  • В-лимфоциты – продуцируют антитела;
  • нейтрофилы – содержат антибиотические белки, имеют рецепторы хемотаксиса, поэтому мигрируют к месту воспаления;
  • эозинофилы – участвуют в фагоцитозе, отвечают за обезвреживание гельминтов;
  • базофилы – отвечают за аллергическую реакцию в ответ на раздражители;
  • моноциты – специальные клетки, которые превращаются в разные виды макрофагов (костной ткани, легких, печени и т.д.), обладают множеством функций, в т.ч. фагоцитоз, активизация комплимента, регулирование процесса воспаления.

Стимуляторы клеток врожденного иммунитета

Последние исследования ВОЗ показывают, что почти у половины населения планеты важные иммунные клетки – натуральные киллеры, находятся в дефиците. Из-за этого люди чаще подвержены инфекционным, онкологическим заболеваниям. Однако есть специальные вещества, которые стимулируют активность киллеров, к ним относятся:

  • иммуномодуляторы;
  • адаптогены (общеукрепляющие вещества);
  • трансферфакторные белки (ТБ).

Наибольшей эффективностью обладают ТБ, стимуляторы клеток врожденного иммунитета данного вида были обнаружены в молозиве и яичном желтке. Данные стимуляторы широко используют в медицине, их научились выделять из естественных источников, поэтому трансферфакторные белки сейчас находятся в свободном доступе в виде медицинских препаратов. Их механизм действия направлен на восстановление повреждений в системе ДНК, налаживание иммунных процессов видовой особенности человека.

Видео: врожденный иммунитет

Внимание! Информация, представленная в статье, носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению, исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!

Ответы по иммунологии,письменная часть

1.Современное определение иммунитета.Понятие о приобретенном и врожденном иммунитете .

Иммунитет - совокупность физиологических процессов и механизмов, направленных на сохранение антигенного гомеостаза организма от биологически активных веществ и существ, несущих генетически чужеродную антигенную информацию или от генетически чужеродных белковых агентов.

Под иммунитетом, по определению академика Р.В. Петрова, понимают «Способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих признаки генетически чужеродной информации (включая микроорганизмы, чужеродные клетки, ткани или генетически изменившиеся собственные клетки, в том числе опухолевые)».

Врожденный и приобретенный иммунитет представляет собой две взаимодействующие части одной системы, обеспечивающей развитие иммунного ответа на генетически чужеродные субстанции.

Врожденный иммунитет - наследственно закрепленная система защиты многоклеточных организмов от любых патогенных и непатогенных микроорганизмов, а также эндогенных продуктов тканевой деструкции.

Врождённый иммунитет - способность организма обезвреживать чужеродный и потенциально опасный биоматериал (микроорганизмы , трансплантат , токсины , опухолевые клетки , клетки, инфицированные вирусом ),

существующая изначально, до первого попадания этого биоматериала в организм.

Система врождённого иммунитета намного более эволюционно древняя, чем система приобретённого иммунитета , и присутствует у всех видов растений и животных, но подробно изучена только у позвоночных . По сравнению с системой приобретённого иммунитета система врождённого активируется при первом появлении патогена быстрее, но распознаёт патоген с меньшей точностью. Она реагирует не на конкретные специфические антигены , а на определённые классы антигенов, характерные для патогенных организмов (полисахариды клеточной стенки бактерий, двунитевая РНК некоторых вирусов и т.п.).

У врождённого иммунитета есть клеточный (фагоциты , гранулоциты ) и гуморальный (лизоцим , интерфероны , система комплемента , медиаторы воспаления ) компоненты. Местная неспецифическая иммунная реакция иначе называется воспалением .

Приобретённый иммунитет - способность организма обезвреживать чужеродные и потенциально опасные микроорганизмы (или молекулы токсинов), которые уже попадали в организм ранее. Представляет собой результат работы системы высокоспециализированных клеток (лимфоцитов ), расположенных по всему организму. Считается, что система приобретённого иммунитета возникла у челюстноротых позвоночных . Она тесно взаимосвязана с гораздо более древней системой врождённого иммунитета , которая является основным средством защиты от патогенных микроорганизмов у большинства живых существ.

Различают активный и пассивный приобретённый иммунитет. Активный может возникать после перенесения инфекционного заболевания или введения в организм вакцины . Образуется через 1-2 недели и сохраняется годами или десятками лет. Пассивно приобретённый возникает при передаче готовых антител от матери к плоду через плаценту или с грудным молоком , обеспечивая в течение нескольких месяцев

невосприимчивость новорожденных к некоторым инфекционным заболеваниям. Такой иммунитет можно создать и искусственно, вводя в организм иммунные сыворотки , содержащие антитела против соответствующих микробов или токсинов (традиционно используют при укусах ядовитых змей).

Как и врождённый иммунитет, приобретённый иммунитет разделяют на клеточный (T-лимфоциты) и гуморальный (антитела, продуцируемые B-лимфоцитами; комплемент является компонентом как врождённого, так и приобретённого иммунитета).

2.Иммунная система

Иммунная система представляет собой совокупность специализированных органов, тканей и клеток, способных выполнять функцию иммунитета и другие жизненно важные

функции, такие, как регуляция и координация межсистемных связей. По крайней мере три системы: нервная, эндокринная и иммунная - составляют основу жизнедеятельности организма. Иммунологическая индивидуальность обеспечивает сохранение каждой особи в пределах вида.

Функция иммунной системы (а более конкретно - иммунитет) выходит далеко за рамки защиты от инфекционных заболеваний. Противораковый, трансплантационный иммунитет, иммунные взаимоотношения мать-плод, ликвидация пострадиационных последствий, неблагоприятных воздействий экологических факторов, иммунопрофилактика инфекционных и неинфекционных заболеваний и многие другие процессы реализуются иммунной системой.

Исходя из этого уникальность физиологической роли иммунной системы заключается в контроле генетического постоянства внутренней среды организма в период онтогенетического развития. Всё генетически чужеродное для конкретного организма элиминируется с участием его иммунной системы.

Иммунная система высокоспециализирована и обладает целым комплексом уникальных свойств, многие из которых не дублируются в других системах организма.

Следующие феномены определяют основные свойства иммунной системы:

высокая специфичность проявляется высокоспецифичным и селективным связыванием антител с конкретным антигеном, индуцировавшим их образование. Лимфоциты с помощью антигенспецифических рецепторов распознают антигенные молекулы, различающиеся 1-2 аминокислотными остатками, и удаляют их из организма. Упрощенная формула иммунной специфичности: «один антиген - одно антитело - один клон лимфоцитов»;

высокая степень чувствительности -

иммунокомпетентные клетки осуществляют распознавание антигена на уровне отдельных молекул. Взаимодействие «антиген-антитело» - одна из наиболее высокочув ствительных биологических реакций. Тесты, основанные на

(иммуноферментные, радиоиммунные и др.), позволяют идентифицировать пикограммовые и близкие к ним количества анализируемого вещества;

иммунологическая индивидуальность - для каждого организма характерен свой, контролируемый генетически тип иммунного ответа. Основной постулат иммуногенетики

- «конкретность иммунного ответа»;

Клональный принцип организации иммунокомпетентных клеток, проявляющийся в способности всех клеток в пределах отдельного клона отвечать только на одну антигенную детерминанту. Согласно клонально-селекционной теории Ф. Бернета, в иммунной системе формируются клоны лимфоцитов, способные распознать огромное количество (10 9 -10 и ) вариантов антигенных молекул, составляющих так называемый антигенный репертуар;

Иммунологическая память - способность иммунной системы (клеток памяти) отвечать ускоренно и усиленно на повторное введение антигена. Это свойство иммунной системы составляет основу анамнестического ответа на повторный контакт с антигеном (например, при инфекции или вакцинации);

Иммунная толерантность - специфическая неотвечаемость на антигены, в том числе на антигены собственного организма (аутоантигены). Нарушение этого свойства приводит к срыву толерантности и формированию аутоиммунной патологии;

Высокая способность иммунной системы к регенерации -

свойство иммунной системы к поддержанию гомеостаза лимфоцитов за счет пополнения пула «наивных» клеток и контроля популяции клеток памяти. Нарушение гомеостаза лимфоцитов (лимфопения) лежит в основе многих заболеваний, в первую очередь иммунодефицитных; -способность клеток иммунной системы к рециркуляции - перемещение клеток через кровеносную и лимфатическую систему обеспечивает единство и целостность иммунной системы. Лимфоциты, моноциты, нейтрофилы и другие клетки способны мигрировать через эндотелий кровеносных и лимфатических сосудов в центральные и периферические органы и ткани иммунной системы, а также в различные ткани в норме и при патологии (чаще воспаление). В циркуляции могут находиться практически все клеточные элементы иммунной системы, в том числе гемопоэтические стволовые клетки;

-«двойное распознавание» антигена Т-лимфоцитами - уникаль ная способность Т-лимфоцита распознавать чужеродные антигенные пептиды в ассоциации с собственными молекулами главного комплекса гистосовместимости (у человека с HLA). Подобный механизм высокоспециализирован и отсутствует в других системах организма; - неразборчивость иммунной системы. Иммунные механизмы не всегда работают во благо: в ряде случаев они могут оказывать иммуноагрессивное действие в собственном организме, вызывая тяжелую

патологию: аллергические, аутоиммунные, иммунокомплексные заболевания и др.;

Регуляторное действие на другие системы организма.

Иммунная система через прямые межклеточные контакты и опосредованно через

огромное количество медиаторных молекул (цитокины, хемокины, гормоны тимуса, пептиды и др.) оказывает регуляторное воздействие практически на все системы организма. Нарушение регуляторных механизмов лежит в основе многих заболеваний человека, часто с поражением органов и тканей, формально не включаемых в иммунную систему (например, поражение суставов, печени, кожи, ЦНС и др.). От того, насколько полноценно функционирует иммунная система, зависят многие процессы нормальной жизнедеятельности организма. Эта функция может быть непосредственно не связана с иммунитетом, но в процессе иммунного ответа выработка иммуноцитокинов значительно усиливается, и их действие распространяется на реализацию регуляторных воздействий как внутри, так и за пределами иммунной системы. Современная иммунология большое внимание уделяет изучению роли цитокинов в межсистемных регуляторных процессах.

Таким образом, наряду с нервной и эндокринной иммунная система служит одной из интегрирующих систем регуляции, действующих на уровне целого организма.

3.объекты исследования в иммунологии

1.1. ИНБРЕДНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Для проведения фундаментальных исследований в иммунологии лучший объект - инбредные мыши. Инбредные животные - это животные, полученные путем инбридинга (in breed - выводить породу, разводить), т.е. последовательных близкородственных скрещиваний с целью получения гомозиготного и генетически идентичного потомства. Среди потомков для дальнейших скрещиваний сначала отбирают особей по признакам внешнего сходства, в последующих поколениях уже тестируют на совпадение групп крови и приживление кожных лоскутов. Через 20 поколений и более такой селекции получают мышей с весьма высокой степенью гомозиготности, обозначаемых как чистая линия, в пределах которой все животные генетически почти идентичны (например, как однояйцевые близнецы у человека).

Главная цель выведения чистых линий мышей и исследований на них - получение возможности многократного повторения экспериментов на генетически одинаковых организмах, т.е. обеспечение воспроизводимости результатов исследований в высоком смысле этого понятия, что полностью исключено при решении многих иммунологических задач с использованием беспородных животных. Подобные проблемы существуют при оценке результатов иммунных процессов у человека.

Мыши стали исключительными экспериментальным животными в иммунологии в силу ряда причин, главные из которых следующие:

1) короткий срок беременности (21 сут) и множественное потомство от каждой самки (5-8 детенышей в одни роды) позволяют весьма быстро вывести чистые линии, что важно по вышеназванным причинам;

2) себестоимость содержания мышей по сравнению с таковой других млекопитающих наименьшая;

3) структура и функция иммунной системы мыши и человека во многом сходны;

4) выведение чистых линий мышей показало, что, например, некоторые из них (несмотря на гомозиготность) весьма крепкие и здоровые, т.е. не всякий инбридинг приводит к вырождению.

Кроме того, путем целенаправленного отбора тех или иных свойств созданы многочисленные линии мышей с точно заданными характеристиками, и это позволяет выбирать особей, необходимых для достижения конкретных научных целей. Характеристики животных разных линий занесены в соответствующие документы; на них ориентируются питомники по разведению чистолинейных мышей, имеющиеся во всех странах, где успешно занимаются проблемами экспериментальной иммунологии. Из наиболее прославленных питомников хотим упомянуть Джексоновскую лабораторию (The Jackson Laboratory) в США. Ежегодно она поставляет в университеты, медицинские институты и научно-исследовательские лаборатории всего мира приблизительно 2 млн животных 2500 разных линий, стоков и животных-моделей. Около 97% этих животных можно приобрести только в Джексоновской лаборатории. В каждом питомнике

разводимые и поддерживаемые линии мышей имеют паспорт, систематизированы в соответствующих базах данных и доступны для широкого применения. Известен гаплотип (Н-2) мышей разных линий, их окрас, поведенческие характеристики, особенности функционирования иммунной системы и прочие свойства, необходимые не только для иммунологических исследований, но и исследований в других областях биологии и медицины (онкология, фармакология, экология и т.д.).

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для исследования иммунной системы используются следующие биологические материалы.

1. Цельная периферическая кровь.

2. Сыворотка крови - жидкая фракция крови, освобожденная от фибриногена.

3. Плазма крови - жидкая фракция крови, содержащая фибриноген, следовательно, способная к образованию сгустков фибрина.

4. Клетки крови, отделенные от жидкой фракции.

5. Цереброспинальная жидкость.

6. Синовиальная жидкость.

7. Бронхоальвеолярный лаваж.

8. Выделения слизистых секретов половых органов (из канала шейки матки, влагалища, семенная жидкость).

9. Выделения из носа (смывы или адсорбция на пористые материалы).

10. Моча.

11. Супернатанты, полученные от культивируемых in vitro клеток

12. Гомогенаты тканей (биопсия или post mortem).

13. Цитоплазматические и ядерные компоненты клеток. Биологический материал разного происхождения отличается по

биохимическому составу, ионной силе, вязкости. Все эти

Иммунитет – это способ защиты организма от генетически чужеродных веществ – антигенов экзогенного и эндогенного происхождения, направленный на поддержание и сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма, биологической (антигенной)индивидуальности каждого организма и вида в целом.

Различают несколько основных видов иммунитета.

Примером

Видовой иммунитет может быть абсолют­ным и относительным . Например, нечувс­твительные к столбнячному токсину лягушки могут реагировать на его введение, если по­высить температуру их тела. Белые мыши, не чувствительные к какому-либо антигену, при­обретают способность реагировать на него, если воздействовать на них иммунодепрессантами или удалить у них центральный орган иммунитета - тимус.

Приобретенный иммунитет - это невос­приимчивость к антигену чувствительного к нему организма человека, животных и пр., приобретаемая в процессе онтогенеза в результате естественной встречи с этим антигеном организма, например, при вак­цинации.

Примером естественного приобретенного иммунитета у человека может служить не­восприимчивость к инфекции, возникающая после перенесенного заболевания, так назы­ваемый постинфекционный иммунитет (на­пример, после брюшного тифа, дифтерии и других инфекций), а также «проиммуниция», т. е. приобретение невосприимчивости к ряду микроорганизмов, обитающих в окружающей среде и в организме человека и постепен­но воздействующих на иммунную систему своими антигенами.

В отличие от приобретенного иммунитета в результате перенесенного инфекционного за­болевания или «скрытной» иммунизации, на практике широко используют преднамерен­ную иммунизацию антигенами для создания к ним невосприимчивости организма. С этой целью применяют вакцинацию, а также вве­дение специфических иммуноглобулинов, сывороточных препаратов или иммунокомпетентных клеток. Приобретаемый при этом иммунитет называют поствакци­нальным, и служит он для защиты от возбу­дителей инфекционных болезней, а также других чужеродных антигенов.

Приобретенный иммунитет может быть ак­тивным и пассивным . Активный иммунитет обусловлен активной реакцией, активным вовлечением в процесс иммунной системы при встрече с данным антигеном (например, поствакцинальный, постинфекционный им­мунитет), а пассивный иммунитет формируется за счет введения в организм уже готовых иммунореагентов, способных обеспечить защиту от антигена. К таким иммунореагентам отно­сятся антитела, т. е. специфические иммуног­лобулины и иммунные сыворотки, а также иммунные лимфоциты. Иммуноглобулины широко используют для пассивной иммуни­зации, а также для специфического лечения при многих инфекциях (дифтерия, ботулизм, бешенство, корь и др.). Пассивный иммуни­тет у новорожденных детей создается имму­ноглобулинами при плацентарной внутриут­робной передаче антител от матери ребенку играет существенную роль в защите от многих детских инфекций в первые месяцы жизни ребенка.

Поскольку в формировании иммунитета принимают участие клетки иммунной сис­темы и гуморальные факторы, принято ак­тивный иммунитет дифференцировать в за­висимости от того, какой из компонентов иммунных реакций играет ведущую роль в формировании защиты от антигена. В связи с этим различают клеточный, гуморальный, клеточно-гуморальный и гуморально-клеточный иммунитет.

Примером клеточного иммунитета может служить противоопухолевый, а также транс­плантационный иммунитет, когда ведущую роль в иммунитете играют цитотоксические Т-лимфоциты-киллеры; иммунитет при токсинемических инфекциях (столбняк, боту­лизм, дифтерия) обусловлен в основном ан­тителами (антитоксинами); при туберкулезе ведущую роль играют иммунокомпетентные клетки (лимфоциты, фагоциты) с участием специфических антител; при некоторых ви­русных инфекциях (натуральная оспа, корь и др.) роль в защите играют специфические антитела, а также клетки иммунной системы.

В инфекционной и неинфекционной пато­логии и иммунологии для уточнения харак­тера иммунитета в зависимости от природы и свойств антигена пользуются также такой терминологией: антитоксический, противо­вирусный, противогрибковый, противобактериальный, противопротозойный, трансплан­тационный, противоопухолевый и другие ви­ды иммунитета.

Наконец, иммунное состояние , т. е. актив­ный иммунитет, может поддерживаться, со­храняться либо в отсутствие, либо только в присутствии антигена в организме. В первом случае антиген играет роль пускового фак­тора, а иммунитет называют стерильным. Во втором случае иммунитет трактуют как не­стерильный. Примером стерильного иммуни­тета является поствакцинальный иммунитет при введении убитых вакцин, а нестерильно­го - иммунитет при туберкулезе, который со­храняется только в присутствии в организме микобактерий туберкулеза.

Иммунитет (резистентность к антигену) может быть системным, т. е. генерализован­ным, и местным, при котором наблюдается более выраженная резистентность отдельных органов и тканей, например слизистых верх­них дыхательных путей (поэтому иногда его называют мукозальным).

Видовой (наследственный) иммунитет.

Врожденный, иди видовой, иммунитет , он же наследственный, генетический, консти­туциональный - это выработанная в про­цессе филогенеза генетически закреплен­ная, передающаяся по наследству невоспри­имчивость данного вида и его индивидов к какому-либо антигену (или микроорганиз­му), обусловленная биологическими осо­бенностями самого организма, свойствами данного антигена, а также особенностями их взаимодействия.

Примером может служить невосприимчи­вость человека к некоторым возбудителям, в том числе к особо опасным для сельскохо­зяйственных животных (чума крупного рога­того скота, болезнь Ньюкасла, поражающая птиц, оспа лошадей и др.), нечувствитель­ность человека к бактериофагам, поражаю­щим клетки бактерий. К генетическому им­мунитету можно также отнести отсутствие взаимных иммунных реакций на тканевые антигены у однояйцовых близнецов; различают чувствительность к одним и тем же антигенам у различных линий животных, т. е. животных с различным генотипом.

Объяснить видовой иммунитет можно с разных позиций, прежде всего отсутствием у того или иного вида рецепторного аппарата, обеспечивающего пер­вый этап взаимодействия данного антигена с клетками или молекулами-мишенями, опре­деляющими запуск патологического процесса или активацию иммунной системы. Не исклю­чены также возможность быстрой деструкции антигена, например, ферментами организма или же отсутствие условий для приживления и размножения микроба (бактерий, вирусов) в организме. В конечном итоге это обусловле­но генетическими особенностями вида, в час­тности отсутствием генов иммунного ответа к данному антигену.

Видовой иммунитет может быть абсолют­ным и относительным. Например, нечувс­твительные к столбнячному токсину лягушки могут реагировать на его введение, если по­высить температуру их тела. Белые мыши, не чувствительные к какому-либо антигену, при­обретают способность реагировать на него, если воздействовать на них иммунодепрессантами или удалить у них центральный орган иммунитета - тимус.

МАЙ ИЮНЬ 2004

том ЬХХХУ

ИЗДАНИЕ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ ТАТАРСТАНА И КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА

УДК 612. 017. 1

ВРОЖДЕННЫЙ иммунитет

Руслан Меджитое, Чарльз Джанееей Отдел иммунобиологии Иельского униеерситета, США

Иммунная система традиционно разделена на врожденный и адаптивный компоненты - каждый с различной функцией и ролью. Адаптивный компонент организован вокруг двух классов специализированных клеток- Т- и В-лим-фоцитов. Каждый лимфоцит экспонирует отдельный вид структурно уникального рецептора, поэтому набор рецепторов антигенов в общей совокупности лимфоцитов - весьма большой и чрезвычайно разнообразный. Размер и разнообразие этого набора повышают вероятность того, что для каждого антигена найдется лимфоцит со специфическим рецептором, который связавшись с антигеном вызовет активацию и быстрое размножение клетки. Этот процесс, названный клональной селекцией, объясняет большинство основных свойств адаптивной иммунной системы.

В ответ на инфекцию развитие клона лимфоцитов абсолютно необходимо для эффективной иммунной реакции. Однако требуется от трех до пяти дней для образования нужного числа клонов, которые будут дифференцироваться в эф-фекторные клетки, а это более чем достаточное время для большинства болезнетворных организмов, позволяющее им повредить хозяина. Напротив, эффекторные механизмы врожденного иммунитета, включающие антимикробные пептиды, фагоциты, альтернатив-

ный путь комплемента, активизируются немедленно после инфицирования и начинают контролировать репликацию болезнетворного агента. По этой причине сдерживание инфекции до момента включения лимфоцитов долго рассматривалось в качестве основной функции врожденного иммунитета. Становится все более очевидным, что врожденная иммунная система имеет намного более важную, фундаментальную роль в защите хозяина.

В этой статье мы рассмотрим пути взаимодействия и управления адаптивным иммунным ответом со стороны врожденной иммунной системы. Клиническое значение этих открытий еще только начинает определяться. Мы ожидаем, что они дополнят наши представления о предохранении организма от бактерий путем развития адаптивной иммунной системой длительной антимикробной защиты, а также механизмов, используемых для предотвращения аутоиммунных реакций.

Стратегии врожденного и адаптивного

иммунологического распознавания

Основное различие между адаптивной и врожденной иммунными системами состоит в механизмах и рецепторах, используемых для иммунологического распознавания. В адаптивной

© 11. "Казанский мед. ж.", № 3

иммунной системе рецепторы Т- и В-клеток возникают соматически в ходе их развития путем, обеспечивающим каждый лимфоцит структурно уникальным рецептором. Эти рецепторы не закодированы в зародышевых клетках, поэтому они не запрограммированы распознавать заданный набор антигенов. Напротив, чрезвычайно разнообразный набор рецепторов формируется беспорядочно, и лимфоциты, несущие "полезные" рецепторы (например, рецепторы для патогенов), отбираются для последующей клональной экспансии, сталкиваясь со специфическими антигенами. Более того, эти полезные рецепторы не могут быть переданы последующим поколениям, несмотря на то что они могли бы давать потомку преимущества выживания. Независимо от того, насколько они могут быть выгодны, рецепторы антигенов рутинных патогенов окружающей среды должны быть повторно изобретены каждым поколением. Поскольку участки связывания рецепторов антигенов возникают в результате случайного генетического механизма, набор рецепторов включает в себя рецепторы, связывающиеся не только с микроорганизмами, но и с безвредными природными агентами и собственными антигенами. Активация адаптивного иммунного ответа может быть вредна для хозяина, когда антигеном являются либо собственные, либо чужеродные антигены, которые не связаны с инфекционными микроорганизмами, поскольку иммунный ответ в этих случаях приводит к аутоиммунным и аллергическим заболеваниям. Как же иммунная система определяет происхождение антигена и необходимость развивать иммунный ответ? Недавние исследования продемонстрировали, что именно врожденная иммунная система играет значительную роль при принятии этих решений.

В ходе эволюции врожденная иммунная система возникла раньше адаптивной, и определенная форма врожденного иммунитета, вероятно, существует у всех многоклеточных организмов. В отличие от адаптивного иммунитета, врожденное иммунное распознавание опосре-довано наследственно закодированными рецепторами, что означает генетическую предопределенность специфичности каждого рецептора. Одним из преимуществ этой наследственной зако-

дированности рецепторов является их эволюционирование при естественном отборе в направлении специфичности к инфекционным агентам. Проблема, однако, в том, что в каждом организме находится ограниченное число генов в геноме. Человеческий геном, например, содержит от 35000 до 40000 генов, большинство из которых не имеют отношения к иммунному распознаванию. Для сравнения: существует приблизительно 1014 и 1018 различных соматически формируемых иммуноглобулиновых рецепторов и Т-клеточных рецепторов соответственно. Общее число рецепторов, вовлеченных во врожденное иммунное распознавание, исчисляется, думается, сотнями. Кроме того, микробы весьма гетерогенны и способны мутировать значительно быстрее, чем любой из их хозяев.

Стратегией врожденного иммунитета не может быть распознавание каждого возможного антигена, осуществляется фокусирование на нескольких высоко консервативных структурах в больших группах микроорганизмов . Эти структуры называются патоген-ассоции-рованными молекулярными образами - PAMP (pathogen-associated molecular patterns), а распознающие их рецепторы врожденной иммунной системы -образраспознающими рецепторами - PRR (pattern-recognition receptors). Наиболее известные PAMP - это бактериальный липополисахарид, пептидогли-кан, липотейхоевые кислоты, маннаны, бактериальная ДНК, двуспиральные РНК, глюканы. Несмотря на значительные химические различия этих веществ, все PAMP имеют общие свойства . Во-первых, все PAMP образуются только микробами, а не их хозяином. Например, липополисахарид синтезируется только бактериями, PRR распознают его, сигнализируя хозяину о присутствии в организме инфекции. Во-вторых, структуры, узнаваемые врожденной иммунной системой, обычно важны для выживания или патогенности микроорганизмов. В-третьих, PAMP - обычно инвариантные структуры, присущие всему классу патогенов. Например, все грамотрицательные бактерии содержат ЛПС, следовательно, рецепторы хозяина, распознающие образ ЛПС, фактически выявляют любую грамотрицатель-ную инфекцию.

Образраспознающие рецепторы

Рецепторы врожденной иммунной системы, закодированные в геноме, имеют ряд отличий от рецепторов антигенов. Они экспрессируются несколькими эффекторными клетками врожденной иммунной системы, что особенно важно: макрофагами, дендритными клетками и В-лимфоцитами - профессиональными антиген-представляющи-ми клетками. Экспрессия РЯЯ - не кло-нальная, все клетки данного типа (например, макрофаги) демонстрируют рецепторы единой специфичности. Кроме того, немедленно, после того как РЯЯ идентифицируют РАМР, клетка запускает выполнение эффекторных функций без необходимости пролиферации. Этот факт объясняет высокую скорость врожденных иммунных реакций.

По своей структуре РЯЯ относятся к нескольким белковым семействам. Например, в распознавание РАМР часто вовлечены домены лейцинбогатых повторов, кальцийзависимые лектиновые домены и белковые домены рецепторов-мусорщиков . По своей функции РЯЯ могут быть разделены на три класса: секретируемый, эндоцитозный и сигнальный.

Рис. 1. Лектиновый путь активации комплемента.

Активация лектинового пути активации комплемента опосредствована лектином, связывающим маннозу, являющимся РЯЯ микробных углеводов. Лектин, связывающий маннозу, ассоциирован сериновыми протеазами - маннансвязы-вающими лектин-ассоциированными протеазами 1 и 2 (ЫЛ8Р1 и ЫЛ8Р2). Взаимодействие лекти-на, связывающего маннозу, с микробным лиган-дом приводит к активации этих протеаз, которые расщепляют С2 и С4 компоненты системы комплемента. Продукты расщепления С2а и С4Ь образуют С3 конвертазу, инициализирующую каскад реакций за счет расщепления С3. Комплекс лек-тина, связывающего маннозу, и его протеаз функционирует так же, как С1 комплекс классического пути активации комплемента. Следует, однако, подчеркнуть, что сериновые протеиназы С1г и С1в активируются при связывании С1ц с комплексом антиген-антитело, в то же время активация системы комплемента может происходить прямо при узнавании микроба независимо от адаптивной иммунной системы.

С1г и С1б сериновым протеазам классического пути комплемента. Так же, как С1г и С1б, активировавшись маннан-связывающие лектин-ассоциированные протеазы приводят к расщеплению С3 и активации С3 конвертазы, что в результате усиливает каскад активации комплемента . Однако, в отличие от

С1 протеазы, для активации которой необходим комплекс антигена с антителом, маннансвязывающие лектин-ас-социированные протеазы активируются при связывании микробного лиганда с маннансвязывающим лектином (рис. 1).

Эндоцитозные PRR находятся на поверхности фагоцитов. После узнавания РАМР на микробной клетке эти рецепторы опосредуют поглощение патогена и его доставку к лизосомам, где он разрушается. Белки патогена обрабатываются, и образующиеся пептиды представляются молекулами МНС на поверхности макрофага. Маннозный рецептор макрофага, также член кальцийзависи-мого лектинового семейства, является эндоцитозным PRR. Он специфически узнает углеводы с большим числом ман-ноз, характерные для микроорганизмов, и опосредует их фагоцитоз . Другой эн-доцитозный PRR - макрофагальный рецептор-мусорщик - связывается с бактериальной стенкой и выступает существенным компонентом клиренса бактерий из кровообращения .

Сигнальные PRR распознают РАМР и активируют пути передачи сигнала для экспрессии разнообразных генов иммунного ответа, включая воспалительные цитокины.

Toll-рецепторы

Первый рецептор toll семейства был идентифицирован у дрозофил как компонент пути передачи сигнала, контролирующего дорзо-вентральную полярность эмбриона мухи . Анализ последовательности toll-гена выявил, что он кодирует трансмембранный белок с большим внеклеточным доменом, содержащим богатые лейцином повторы. Последовательность цитоплазмати-ческого домена toll белка оказалась удивительно похожа на цитоплазматиче-ский домен рецептора IL-1 млекопитающих . Более того, и рецептор IL-1 млекопитающих, и toll у дрозофил индуцируют пути передачи сигнала, активирующего транскрипцию ядерных фак-торов-кВ (NF-к В) . Члены этого семейства играют ключевую роль в индукции иммунных и воспалительных ответов у млекопитающих . У дрозофил микробная инфекция вызывает быстрое повышение уровня разнообразных антимикробных пептидов . Интересно, что промоторные участки генов, кодирующие эти пептиды, подобно многим генам млекопитающих, вовле-

ченным в воспаление и иммунный ответ, содержат NF-кВ-связывающие участки.

Эти открытия позволили предположить, что toll дрозофилы, кроме участия в эмбриогенезе, вовлечен в иммунный ответ взрослой мухи, что было продемонстрировано элегантными опытами группы Хоффмана . Дрозофилы, мутантные по функции toll гена, были высокочувствительны к грибковым инфекциям, однако инактивация toll гена не нарушала реактивности к бактериальным инфекциям. Поскольку у дрозофил имеется 9 toll белков , распознавание бактериальных патогенов и ответ на них может быть программой других членов toll семейства.

Гомологи toll дрозофилы были идентифицированы у млекопитающих и названы toll-like рецепторы - TLR . Первый охарактеризованный TLR человека (ныне обозначаемый как TLR4) стимулирует, как и его аналог у дрозофилы (рис. 2), активацию NF-кВ сигнального пути. За счет этого происходит экспрессия различных цитокинов и ко-стимуляторов, являющихся решающими для адаптивного иммунного ответа . Данные факты позволили предположить, что TLR функционируют как рецепторы врожденной иммунной системы , что в настоящее время показано для двух членов семейства - TLR4 и TLR2.

Первым свидетельством связи TLR4 и системы врожденного иммунитета было установление факта, что он является рецептором липополисахарида у мышей. Как спонтанная мутация, так и целенаправленная пробой TLR4 гена у мышей лишают их ответа на ЛПС и делают резистентными к эндотоксиново-му шоку . Напротив, у мышей с делецией TLR2 гена ответ на липопо-лисахарид не нарушен . Таким образом, стало ясно, что именно TLR4, а не TLR2 необходим для распознавания липополисахарида. Однако TLR4 - не единственный белок, вовлеченный в распознавание липополисахарида. Сначала ЛПС взаимодействует с сывороточным белком - ЛПС-связывающим белком, который передает его СБ14-ре-цептору макрофагов и В-лимфоцитов, прикрепленному к клеточной поверхности гликозилфосфоинозитольным якорем . Для TLR-опосредованного распознавания необходим еще белок

Рис. 2. Сигнальный путь toll-рецептора.

Некоторые из toll-подобных рецепторов (TLR) выполняют роль образраспознающих рецепторов (PRR) во врожденной иммунной системе. Распознавание ими микробных продуктов ведет к активации сигнального пути ядерного фактора-кБ (NF-кВ). В предложенном примере распознавание липополисахарида опосредовано тремя продуктами различных генов - CD14, TLR4, и MD-2. Связывание липополисахарида с CD14, по-видимому, приводит к ассоциации CD14 с комплексом TLR4-MD-2 и индуцирует димеризацию TLR4. Активированный TLR4 привлекает адап-терный белок MyD88, ассоциированный с серин-треониновой протеинкиназой, к интерлейкин-1 рецептор-ассоциированной киназе (IRAK). IRAK в дальнейшем фосфорилируется и взаимодействует с фактором некроза опухолей связанным фактором 6 (TRAF-6) адапторным белком. Олигоме-ризация TRAF-6 активирует представителя семейства митоген-активируемых протеинкиназ киназу киназы (MAP3K), которая прямо или опосредованно активирует I-kB киназу 1 (IKK1) и I-kB киназу 2 (IKK2). Эти киназы фосфорили-руют I-kB по остаткам серина, помечая таким образом I-kB для деградации и высвобождения NF-kB, который перемещается в ядро и стимулирует активацию транскрипции различных генов воспалительного и иммунного ответа.

MD-2 , а вероятный комплекс для распознавания ЛПС состоит по крайней мере из трех компонентов - CD 14, TLR4, MD-2. TLR4 и MD-2 постоянно

связаны друг с другом, а CD14 вовлекается в комплекс после связывания ЛПС (рис. 2).

Мыши с делецией TLR2 не отвечают на два основных РАМР - пептидо-гликан и липопротеины . У млекопитающих идентифицированы по крайней мере 10 TLR, все они вовлечены в распознавание основных микробных образов, запускающих ответы врожденной иммунной системы. Следовательно, нарушения в TLR-генах должны глубоко затрагивать иммунную систему. Мыши линии (C3H/HeJ) с мутацией TLR4, например, очень восприимчивы к грамотрицательной инфекции. Очевидно, полиморфизм TLR4 коррелирует с повышением восприимчивости человека к грамотрицательной инфекции.

Идентифицированы мутации как экто-домена, так и цитоплазматического домена TLR4 человека, хотя в целом информация об аллельных вариантах toll генов человека ограничена . Остается выяснить, повлияют ли эти мутации на распознавание ЛПС и восприимчивость к инфекции.

Врожденное иммунное распознавание

и контроль адаптивного иммунного ответа

Как обсуждалось ранее, адаптивная иммунная система имеет колоссальную способность распознавать практически любую антигенную структуру, однако случайно генерируемые рецепторы связываются с антигенами независимо от их происхождения - бактериальными, окружающей среды или собственными. Рецепторы врожденной иммунной системы, напротив, специфичны по отношению к структурам, обнаруживаемым исключительно на микробных патогенах (РАМР), поэтому они сигнализируют о присутствии инфекции. Сигналы, индуцированные узнаванием врожденной иммунной системой, управляют активацией адаптивных иммунных ответов, адаптивная иммунная система отвечает на патоген только после того, как он был обнаружен врожденной иммунной системой. Например, Т-лимфоциты используют рецепторы антигена для распознавания лиганда в форме пептида, связанного с молекулой МНС II на поверхности антиген представляющей клетки. Однако эти пептиды могут происходить из собственных тканей или

Рис. 3. Рецепторы, вовлеченные во взаимодействие врожденного и приобретенного иммунитета.

При распознавании патоген-ассоциированных молекулярных образов (РАМР) образраспознаю-щими рецепторами (РЯЯ), такими как 1о11-подобные рецепторы, генерируются сигналы, которые активизируют адаптивную иммунную систему. Эндоцитозные РЯЯ, например макрофагальный ман-нозный рецептор, связываются с микробной стенкой и опосредуют фагоцитоз патогена антигенпред-ставляющими клетками (макрофагами, дендритными клетками). Белки микроорганизмов обрабатываются в лизосомах, чтобы генерировать антигенные пептиды, которые формируют комплекс с молекулами главного комплекса гистосовместимости (МНС) класса II на поверхности макрофага. Эти пептиды распознаются рецепторами Т-клеток. В случае распознавания патогена сигнальными РЯЯ, например 1о11-подобными рецепторами, активируются сигнальные пути, вызывающие экспрессию цитокинов, хемокинов и костимуляторных молекул. Таким образом, РЯЯ играют роль и при формировании комплекса пептид-МНС, и при костимуляции, необходимой для активации Т клеток.

микробного патогена. На основании распознавания лишь пептида Т-клетка не способна отличить своего от чужого, так как рецепторы антигена сгенерированы случайно. Распознавание пептид-МНС лиганда рецептором антигена недостаточно для активации Т-клетки. Ей необходимы по крайней мере два сигнала для активации - комплекс пептида с МНС II молекулой и костимуляторный сигнал, опосредованный, например, СБ80 или СБ86 молекулами на поверхности антигенпредставляющей клетки. Т-лимфоцит может активироваться только в том случае, если антигенпред-ставляющая клетка экспрессирует совместно антиген и СБ80 или СБ86 молекулы. Распознавание антигена в отсутствии СБ80 или СБ86 молекул приводит к инактивации или апоптозу Т-лимфоцита.

Экспрессия СБ80 и СБ86 молекул на поверхности антигенпредставляющей клетки управляется врожденной иммунной системой. Рецепторы типа ТЬЯ индуцируют появление этих молекул на антигенпредставляющей клетке после распознавания своего РАМР . РАМР имеются только на патогенах, поэтому ТЬЯ индуцируют экспрессию СБ80 и СБ86 только при наличии инфекции.

Т-клетка, в свою очередь, получает оба сигнала, требуемые для активации, только в том случае, если ее рецептор связывается с пептидом, полученным из патогена, вызвавшего экспрессию молекул СБ80 или СБ86 посредством его РАМР типа ЛПС (рис.3).

Собственные антигены не распознаются рецепторами врожденной иммунной системы и поэтому не индуцируют экспрессии СБ 80 или СБ86. Этот механизм гарантирует в норме активацию только патогенспецифичных Т-клеток. После активации Т-хелперы контролируют другие компоненты адаптивного иммунитета - активацию цитотоксичес-ких лимфоцитов, В-лимфоцитов и макрофагов. Таким образом, распознавание врожденной иммунной системой контролирует все основные аспекты приобретенного иммунного ответа через узнавание микроорганизмов и индукции сигналов для запуска адаптивного иммунитета.

Врожденный иммунитет и болезнь

С учетом важной роли врожденной иммунной системы в регуляции всех аспектов иммунитета становится ясно, что дисфункция компонентов этой сис-

темы чревата болезнями. К иммунологическим нарушениям могут вести два основных вида генетических повреждений - мутации, инактивирующие рецепторы или молекулы передачи сигналов, вовлеченных во врожденное распознавание, и мутации, приводящие их в постоянно активное состояние. Первый тип мутаций приводит к различным иммунодефицитам, второй - к воспалительным реакциям и будет таким образом способствовать развитию различных состояний с воспалительным компонентом, включая астму, аллергию, артрит, аутоиммунные реакции. Действительно, мутации маннозного рецептора и маннансвязывающего лек-тина макрофагов человека и мыши обусловливают повышенную восприимчивость к некоторым патогенам . Пока о мутациях ТЬЯ генов известно немного, поиск полиморфизма ТЬЯ гена обеспечит новое понимание причин иммунных и воспалительных нарушений. Драматическим примером эффекта мутационной инактивации неизвестного компонента сигнальных путей ТЬЯ и ГЬ-1 является описание пациента с повышенной восприимчивостью к бактериальной инфекции .

Заключение

Врожденный иммунитет - это самая ранняя форма иммунной защиты хозяина, которая возникла на начальных этапах эволюции многоклеточных организмов, поскольку многие гены врожденной защиты имеются не только у позвоночных, но и у беспозвоночных животных, а также у растений. Высшие позвоночные имеют также адаптивную иммунную систему, принципы функционирования которой весьма отличны от таковых врожденного иммунитета. Случайная генерация чрезвычайно разнообразного набора антигенных рецепторов позволяет адаптивной иммунной системе распознавать фактически любой антиген. Но цена этого разнообразия -неспособность отличить свои антигены от чужих. Врожденная иммунная система, напротив, развертывает ограниченное число рецепторов, специфичных для консервативных микробных структур. Распознавание этих структур врожденной иммунной системой индуцирует костимуляторы, цитокины и хемоки-

ны, привлекающие и активирующие антигенспецифические лимфоциты и запускающие адаптивные иммунные ответы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Belvin MP, Anderson KV.// Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. - 1996. -Vol.12. -P.393-416.

2. Beutler B. //Curr. Opin. Immunol. - 2000. -Vol.12. -P. 20-26.

3. Epstein J., Eichbaum Q., Sheriff S., Ezekowitz RA. // Curr. Opin. Immunol. - 1996. -Vol.8. -P.29-35.

4. Fearon D.T., Locksley R.M.// Science. - 1996. -Vol. 272. -P.50-53.

5 . Fraser I.P., Koziel H., Ezekowitz R.A.// Semin. Immunol. -1998. - Vol.10. -P.363-372.

6. Gay N.J., Keith F.J.// Nature. -1991. -Vol.351. -P.355-356.

7. Ghosh S., May M.J., Koop E.B. //Annu. Rev. Immunol. - 1998. -Vol.16. -P.225-260.

8. Hashimoto C., Hudson K.L., Anderson K.V.// Cell. - 1988. -Vol. 52. -P.269-279.

9. Hoshino K., Takeuchi O., Kawai T. et al.// J. Immunol. -1999. -Vol. 162. -P.3749-3752.

10. Hoffmann J.A., Kafatos F.C., Janeway C.A., Ezekowitz RA.// Science. -1999. -Vol. 284. -P.1313-1318.

11. Imler J.L., Hoffmann J.A. // Curr. Opin. Microbiol. - 2000. -Vol. 3. -P.16-22.

14. Kuhns D.B., Long Priel D.A., Gallin J.I. // J. Immunol. -1997. -Vol. -158. -P.3959-3964.

15. Lemaitre B., Nicolas E., Michaut L., Reichhart JM., Hoffmann J.A. // Cell. -1996. -Vol. 86. -P.973-983.

16. Medzhitov R., Janeway C.A. Jr // Curr. Opin. Immunol. - 1997. -Vol.9. -P.4-9.

17. Medzhitov R., Preston-Hurlburt P., Janeway C.A. Jr.// Nature. -1997. -Vol.388. -P.394-397.

18. Medzhitov R, Janeway C.A. Jr. // Cell. - 1997. -Vol. 91. -P.295-298.

19. Poltorak A., He X., Smirnova I. et al.// Science. -1998. -Vol.282. -P.2085-2088.

20. Quershi S.T., Lariviere L., Leveque G. et al.// J. Exp. Med. - 1999. -Vol. 189. -P.615-625.

21. Rock F.L., Hardiman G., Timans J.C., Kastelein RA, Bazan J.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. - 1998. -Vol.95. -P.588-593.

22. Suzuki H., Kurihara Y., Takeya M. et al. // Nature. - 1997. -Vol. 386. -P.292-296.

23. Shimazu R., Akashi S., Ogata H. et al. // Exp. Med. - 1999. -Vol.189. -P.1777-1782.

24. Thomas C.A., Li Y., Kodama T., Suzuki H., Silverstein S.C., El Khoury J.// J. Exp. Med. - 2000. -Vol. 19. -P. 147-156.

25. Takeuchi O., Hoshino K., Kawai T. et al. // Immunity. - 1999. -Vol.11. -P.443-451.

26. Takeuchi O., Kaufmann A., Grote K. et al. // J. Immunol. -2000. -Vol.164. -P.554-557.

27. Wright S.D., Tobias P.S., Ulevitch R.J., Ramos RA. // J. Exp. Med. - 1989. -Vol.170. -P.1231-1241.

Врожденный иммунитет характеризуется как наследуемый, В связи с этим он функционирует независимо от наличия элементов генетической чужеродности и опосредуется через ряд факторов - физических, химических, гуморальных и клеточных. Клетки врожденного иммунитета (моноциты/макрофаги, дендритные клетки, естественные киллеры, гранулоциты) не имеют классических антигенраспознающих рецепторов, позволяющих узнавать индивидуальные эпитопы антигена, и не формируют память на чужеродное начало. Вместе с тем они способны распознавать с помощью специальных рецепторных структур (паттернов) группы молекул, характеризующие общую молекулярную мозаику патогена. Такое распознавание сопровождается быстрой активацией клеток, определяющей их способность и готовность к осуществлению защитных эффекторных функций. Однако эти процессы существеннейшим образом отличаются от таковых, развивающихся при формировании адаптивного иммунитета. Активация эффекторов врожденного иммунитета осуществляется в результате прямого действия чужеродного начала на их рецепторы, не требующего развития процессов клеточных взаимодействий, размножения и созревания эффекторных клеток. В отличие от врожденного иммунитета адаптивный иммунитет без развития этих про цессов не формируется. Важным следствием врожденного иммунитета является видовая резистентность (невосприимчивость) к отдельным инфекциям. Поскольку иммунитет по определению не может быть неспецифическим, устаревшим и ныне не используемым синонимом врожденного иммунитета является «неспецифический иммунитет» (Non-specific immunity).
Адаптивный иммунитет принципиально отличается от врожденного. Адаптивный иммунитет является единственной формой тонкой специфической защиты организма от генетической чужеродности самого широкого спектра, не наследуется, формируется только при наличии генетически чужеродных антигенов, опосредуется через гуморальные и клеточные факторы. Клеточные факторы адаптивного иммунитета экспрессируют (несут на поверхности) ан-тигенраспознающие рецепторы и формируют память на чужеродное начало, с которым они контактировали. Как уже отмечалось, к принципиально важным механизмам адаптивного иммунитета относятся процессы клеточных взаимодействий, размножение предшественников эффекторных клеток и их дифференцировка. Принципиальные различия врожденного и приобретенного (адаптивного) иммунитета показаны в табл. 8.1.


Защитные факторы врожденного иммунитета подразделяются на две основные группы (табл. 8.2). Одна из них - это «Факторы врожденной или естественной резистентности», формирование и функционирование которых не зависит от попадания в организм чужеродных антигенов, строения или формы антигенного материала. Более того, эти факторы не активируются под влиянием антигенов. По сути дела такие факторы являются физиологическими барьерами, защищающими организм от антигенной агрессии. Они функционируют на протяжении его борьбы с инфекцией, но наибольшая эффективность действия факторов проявляется в первые 3-4 часа после инфицирования организма. В основном это физические и химические факторы. Они не оказывают влияния на формирование адаптивного иммунитета.

Другая группа факторов врожденного иммунитета - это «факторы, формирующие процесс доиммунного воспаления». Они представлены гуморальными и клеточными факторами, которые также образуются и функционируют независимо от попадания в организм чужеродных антигенов, но они способны активироваться под их действием и оказывать влияние как на формирование специфического адаптивного иммунного ответа, так и на его функции. Эти факторы также действуют на протяжении борьбы организма с инфекцией, но наибольшая их эффективность отмечается через 72-96 часов после инфицирования. Развивая процессы доиммунного воспаления и одновременно с этим формируя ранний индуцибельный ответ, эти факторы и каскадным образом развивающиеся защитные реакции врожденного иммунитета локализуют микроорганизмы в очаге воспаления, предотвращают их распространение по организму, поглощают и убивают их. Перерабатывая частицы поглощенного антигена и представляя их антигенраспознающим инициаторам адаптивного иммунитета, клеточные факторы врожденного иммунитета являют ту основу, на которой формируется специфический адаптивный иммунный ответ, т.е. иммунитет второй линии защиты. Более того, участвуя в реакциях адаптивного иммунитета, указанные факторы повышают его эффективность. Основные отличия этих факторов показаны в табл. 8.2.
Как уже отмечалось, формирование специализированного иммунного ответа приводит к завершению защитных реакций, к разрушению антигена и к выведению его из организма. Это сопровождаются завершением процессов воспаления.
Характеризуя факторы врожденного иммунитета, необходимо отметить характерную для них многокомпонентность, различную тканевую локализацию, генетически контролируемый индивидуальный уровень.
В целом все эти процессы реализуются в реакциях организма на любые антигены. Однако степень их вовлечения, выраженности и эффективности действия определяется рядом параметров. Среди них основными являются особенности строения антигена, характер его попадания в организм (проникновение микроба через поврежденные кожные покровы или через слизистые оболочки, трансплантация клеток, тканей или органов, внутрикожная, внутримышечная или внутривенная инъекция разного рода растворимых или корпускулярных антигенов и др.), генетический контроль конкретной реактивности организма.
Одним из сильных, индуцирующих развитие воспаления, факторов являются активирующие компоненты самих микроорганизмов, таких как липополисахарид (ЛПС) грамотрицательных бактерий, липотейхоевые кислоты грамположительных бактерий, пептидогликан грамотрицательных и грамположительных бактерий, минимальным компонентом которого являются мурамилдипептид, маннаны, бактериальная ДНК, двуспиральная РНК вирусов, глюканы грибов и др. Распознавание этих структур резидентными макрофагами сопровождается активацией клеточных факторов врожденного иммунитета и индукцией воспалительного ответа. Другими продуктами, активирующими клеточные компоненты врожденного иммунитета, в т.ч. клетки эндотелия мелких сосудов, является действие компонентов (гистамин, тромбин, ИЛ-1, ФНОα и др.), вырабатываемых поврежденной тканью в местах внедрения микроба.
Мощным фактором, определяющим развитие доиммунного воспаления, является последующая активация подвижных макрофагов воспалительного экссудата, созревающих из циркулирующих в крови моноцитов и вовлекаемых в воспалительный очаг. Активацию фагоцитов обеспечивают не только распознавание частиц в качестве чужеродных, захват и поглощение антигена, но и происходящие в результате развития этих процессов образование и секреция растворимых продуктов - цитокинов. Секретируемые цитокины, бактериальные компоненты, продукты повреждения тканей активируют клетки плоского эндотелия кровеносных капилляров, принимающего форму высокого (кубического) эндотелия. Активация клеток эндотелия сопровождается синтезом и секрецией ряда цитокинов, прежде всего хемокинов, проявляющих свойства хемоаттрактантов и необходимых для диапедеза (проникновения) лейкоцитов через стенку кровеносных сосудов в очаг формирующегося воспаления. Результатом является развитие локальной сосудистой реакции, основные стадии которой включают:
первоначальное кратковременное (от нескольких секунд до нескольких минут) замедление кровотока, в конечном итоге усиливающее повреждение тканей и образование медиаторов воспаления;
последующее усиление проницаемости стенок капилляров, расширение сосудов, усиление лимфо- и кровотока, транспорт белков плазмы, эмиграция лейкоцитов из кровеносного русла в воспалительный очаг, усиление секреции цитокинов клетками воспаления, формирование местного отека и активной гиперемии;
усиление воспаления в пропитанной экссудатом ткани, превращение под действием цитокинов фибриногена в фибрин, сеть которого тромбирует лимфатические протоки и предотвращает диссеминацию микробов за пределы очага воспаления. Этому способствует постепенная смена повышенного кровотока на формирование венозного застоя крови с тромбозом венул, обеспечивающее отграничение воспалительного очага от окружающих тканей. Возникают классические признаки воспаления - опухоль, покраснение, боль, жар с повышением температуры тела, также способствующим очищению организма от индуцировавшей воспаление микрофлоры.
Эмиграция лейкоцитов из кровеносного сосуда в ткани (диапедез)
Процесс эмиграции клеток из кровеносного сосуда через эндотелий сосудистой стенки в ткани именуется диапедезом. Это важнейшая реакция, благодаря которой клетки получают возможность мигрировать в участки поврежденной ткани и формировать очаг воспаления для локализации патогена и его уничтожения. Процесс диапедеза иллюстрируется ниже, на примере нейтрофилов (рис. 8.1).

Начальные этапы этого процесса характеризуются движением катящихся маргинальных нейтрофилов (rolling-effect) вдоль малых кровеносных сосудов по поверхности интактных клеток эндотелия. Взаимодействие этих клеток с клетками эндотелия индуцируется молекулами адгезии (Р-селектин, CD62P), появляющимися на эндотелиальных клетках под влиянием бактериальных продуктов или продуктов поврежденной ткани. Обычно Р-селектин содержится в гранулах клетки, но при ее активации перемещается на поверхность мембраны. Взаимодействие Р-селектина с мембранными молекулами адгезии фагоцита - L-селектином (CD62L) - является низкоаффинным (малопрочным), поскольку L-селектин легко слущивается с мембраны нейтрофила. Поэтому нейтрофил продолжает катиться по клеткам эндотелия вдоль кровеносного сосуда, но скорость его движения падает.
Полная остановка движения нейтрофила характеризует формирование второй стадии адгезии, обусловленной секрецией клетками эндотелия липида - фактора активирующего тромбоциты - PAF (Platelet-activating factor). Этот фактор активирует нейтрофилы и индуцирует на их поверхности экспрессию интегрина CD11a/CD18, известного как антиген LFA-1 (Lymphocyte function-associated antigen-1, адгезивный антиген типа 1, ассоциированный с функцией лимфоцитов). Происходящие при этом конформационные изменения мембраны нейтрофила обеспечивают повышение аффинности этого рецептора для лиганда ICAM-1 (CD54), экспрессируемого клетками эндотелия. Интегрин CD11a/CD18 (LFA-1) связывается также с лигандом эндотелиальных клеток ICAM-2 (CD102), однако этот мембранный гликопротеид экспрессируется преимущественно на покоящихся клетках эндотелия. Адгезию нейтрофилов к клеткам эндотелия усиливает лиганд миелоидных клеток PSGL-1 (P-selectin glycoprotein ligand-1) или SELPLG (Selectin P ligand) - CD162, связывающийся с Р-селектином клеток эндотелия. Взаимодействие лиганд-рецептор стабилизирует взаимодействие нейтрофилов с клетками эндотелия, нейтрофил вытягивает псевдоподии и с их помощью мигрирует между клетками эндотелия из кровеносного сосуда в ткань. Рецепторы и лиганды нейтрофилов, связывание которых определяет процесс эмиграции нейтрофилов из кровеносного сосуда и очаг воспаления, показаны на рис. 8.2,

В процессе эмиграции нейтрофилов из кровеносного сосуда важную роль играют цитокины, секретируемые активированными макрофагами, клетками эндотелия и самими нейтрофилами. ИЛ-1 или ФНОα, вырабатываемые макрофагами, активируют клетки эндотелия и индуцируют экспрессию Е-селектина (CD62Е), связывающего гликопротеины лейкоцитов и усиливающего клеточную адгезию. Поскольку селектины являются углевод-связывающими белками, их взаимодействие с мембранными гликопротеидами осуществляется через концевой разветвленный углевод (трисахарид) - sialyl Lewis (Le, CD15), входящий в состав гликолипидов и многих гликопротеинов клеточной мембраны. Под влиянием ИЛ-1 усиливается также выработка клетками эндотелия ИЛ-8, обладающего хемотаксическими свойствами и способствующего миграции новых нейтрофилов в воспалительный очаг. ФНОα стимулирует процесс секреции эндотелиальными клетками ИЛ-1, усиливая разворачивающиеся реакции, В конечном итоге это интенсифицирует воспалительный процесс, приводит к вазодиляции, усилению прокоагулянтной активности, тромбозу, повышению экспрессии белков адгезии и продукции хемотаксических факторов.
Мигрирующие в очаг воспаления из периферической крови моноциты и нейтрофилы фагоцитируют внедрившиеся и размножающиеся микробы так же, как разрушенные клетки поврежденной ткани и погибающие клетки в процессе развития воспаления. Моноциты дифференцируются в макрофаги, умножая численность фагоцитирующих в очаге воспаления клеток и поддерживая спектр секретируемых ими цитокинов с различными свойствами, в т.ч. бактерицидными. При массированном инфицировании в очагах воспаления формируются гнойные массы, содержащие остатки тканей, живые и мертвые лейкоциты, живые и мертвые бактерии, остатки фибрина, лимфы, сыворотки.
Необходимо отметить, что характер доиммунного воспаления и его выраженность в значительной степени определяются природой вызвавшего его микроорганизма. Так, при инфицировании организма микобактериями и грибами развиваются процессы гранулематозного воспаления, глистные инвазии и аллергенные воздействия сопровождаются воспалением с преимущественной инфильтрацией поврежденной ткани эозинофилами, ряд бактериальных инфекций, например, устойчивые к лизоциму грамположительные бактерии, индуцирует развитие острого воспалительного ответа без необратимого повреждения ткани. Применение лекарственных средств способствует очищению и заживлению очага воспаления.
Похожие публикации