Глава 1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

1.1.Основные понятия

1.2. Нобелевские лауреаты в иммунологии


Сайты с общей информацией об иммунной системе:

UNDERSTANDING CANCER SERIES:
THE IMMUNE SYSTEM
National Cancer Institute, USA


HUMAN CD ANTIGEN EXPRESSION
Serotec
Immunological Excellence, UK


Следующая страница

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

ИММУНИТЕТ (IMMUNITY) - это биологический феномен, который заключается в долговременном самоподдержании внутри отдельного организма баланса между генетически "своим" и "несвоим" в условиях чужеродного окружения. ИММУННАЯ СИСТЕМА (IMMUNE SYSTEM) специализируется в реализации механизмов данного феномена. Чтобы понять основы науки ИММУНОЛОГИИ (IMMUNOLOGY), необходимо изучить защитные механизмы, направленные на устранение "несвоего", и регуляторные процессы, которые формируют внутренний гомеостаз "своего" в организме. Иммунитет может быть врождённым (включая неспецифическую резистентность) и адаптивным (приобретённым, специфическим). Отказ одного или нескольких компонентов иммунной системы может приводить к развитию иммунодефицитов и утрате способности к защите от инфекции. Расстройства регуляции в функционировании данной системы способствуют развитию аутоиммунных болезней, аллергий (на основе четырёх типов гиперчувствительности) и росту опухолей. Важность самого существования иммунной системы иллюстрируется появлением новой болезни - СПИД (синдрома приобретённого иммунодефицита), при которой наблюдаются все варианты нарушений иммунной системы.

АНТИГЕН (АNTIGEN) является макромолекулой, содержащей чужеродную или собственную информацию, которая представляет собой основу для запуска специфического иммунного ответа; с другой стороны, антиген может служить для исследователей иммунобиологическим маркёром. Общее число различных антигенов оценивается в число 1018.

ИММУНОГЛОБУЛИН (IMMUNOGLOBULIN) - это один из типов молекул иммунной системы. Антитела и антигенраспознающие рецепторы могут связывать соответствующие антигены.

ЛИМФОЦИТЫ (LYMPHOCYTES) являются главными клетками иммунной системы. По-существу, иммунная система - это иерархическая совокупность лимфоидных клеток (1013). Существуют T- и B-лимфоциты. Остальные клетки (макрофаги, дендритные клетки, нейтрофилы, тучные клетки и др.) также участвуют во многих иммунных процессах.

Иммунная система выполняет несколько функций. Стратегической функцией является реализация генетической программы индивидуального развития организма от рождения до смерти в условиях чужеродного окружения.

Тактические функции:

1. Защита от "несвоего" (инфекции, трансплантата).
2. Элиминация модифицированного "своего" (опухолей, повреждённых, стареющих клеток).
3. Регуляция роста и развития клеток и тканей.

Главными партнёрами иммунной системы являются центральная нервная система, эндокринная система и печень, которые наиболее важны для обеспечения регуляции гомеостаза.

Существует две группы механизмов, которые лежат в основе функционирования иммунной системы.

I. МЕХАНИЗМЫ ВРОЖДЁННОГО ИММУНИТЕТА, включая НЕСПЕЦИФИЧЕСКУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ:

  • Естественные барьеры: кожа, мерцательный эпителий слизистых, сальные и потовые железы, пищеварительные ферменты и др.
  • Нормальная микробиологическая оболочка тела (сапрофиты кожи и слизистых).
  • Печень (система цитохрома P450).
  • Система комплемента.
  • Неспецифический фагоцитоз.
  • Интерфероны, NK-клетки, NKT-клетки, gdТ-клетки.
  • Острофазная реакция.
  • Провоспалительные цитокины.
  • Естественные антитела.
  • Toll-подобные рецепторы.
  • Противомикробные пептиды (дефензины, кателицидины).

II. МЕХАНИЗМЫ АДАПТИВНОГО ИММУНИТЕТА или СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ИММУННЫЕ ОТВЕТЫ:

  • ГУМОРАЛЬНЫЕ или B-КЛЕТОЧНЫЕ ОТВЕТЫ, которые приводят к образованию плазматических клеток - продуцентов разных классов иммуноглобулинов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.
  • Т-КЛЕТОЧНЫЕ ОТВЕТЫ, которые заканчиваются формированием двух субпопуляций эффекторных Т-клеток:
    • 1. Цитотоксических Т-лимфоцитов (или Т-киллеров).
    • 2. Эффекторных Т-лимфоцитов воспаления.

При врождённом иммунитете распознаётся "чужое" в исходной, не обработанной форме ("паттерны"), в то время как для формирования адаптивного иммунитета сначала необходима предварительная обработка (процессинг) "чужого", после чего происходит его распознавание. Естественно, это требует некоторого дополнительного времени. Структуры, обеспечивающие естественный иммунитет, существуют в неклональной форме.

В отличие от иммунного ответа иммунологическая толерантность (immunological tolerance) является состоянием, для которого характерна специфическая неотвечаемость на конкретный антиген.

Функциональная организация иммунной системы может быть рассмотрена на органном, клеточном и молекулярном уровнях. Существует два типа органов иммунной системы, центральные (или первичные) и периферические (или вторичные). КОСТНЫЙ МОЗГ - центральный орган, в котором рождаются все клетки иммунной системы и созревают В-лимфоциты (В-лимфопоэз или В-коммитмент). ТИМУС (ВИЛОЧКОВАЯ ЖЕЛЕЗА) - центральный орган, в котором дифференцирцются Т-лимфоциты (Т-лимфопоэз или Т-коммитмент) и который также является общекоординирующим для всей иммунной системы.

В периферических органах происходит антигензависимая дифференцировка лимфоцитов (иммунный ответ или прайминг), после которой разворачиваются эффекторные реакции по элиминации данного антигена. К периферическим органам относятся:

  • Лимфатические узлы, лимфатические протоки и селезёнка;
  • Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками, mucosae (Mucous-Associated Lymphoid Tissue - МАLT), которая расположена на пяти уровнях: носоглотка (Nasal-Associated Lymphoid Tissue - NALT) и евстахиева труба (Tube-Associated Lymphoid Tissue - ТАLТ) представлена различными миндалинами; следующий уровень - бронхи (Bronchus-Associated Lymphoid Tissue - BALT) и грудные железы (у женщин); верхние отделы желодочно-кишечного тракта (Gut-Associated Lymphoid Tissue - GАLТ) имеют пейеровы бляшки, нижние отделы - аппендикс и солитарные фолликулы;
  • Лимфоидная ткань, ассоциированная с кожей.

Все клетки иммунной системы в функциональном отношении можно разделить на четыре группы:
 

  • АНТИГЕНПРЕЗЕНТИРУЮЩИЕ КЛЕТКИ (ANTIGEN-PRESENTING CELLS):
    • Макрофаги, дендритные клетки типов 1 и 2, В-лимфоциты.
  • РЕГУЛЯТОРНЫЕ КЛЕТКИ (REGULATORY CELLS):
    • Естественные регуляторные Т-клетки, T-индукторы, Т-хелперы типов 1, 2 и 3, Т-регуляторы типа 1.
  • ЭФФЕКТОРНЫЕ КЛЕТКИ (EFFECTOR CELLS):
  • КЛЕТКИ ПАМЯТИ (MEMORY CELLS):
    • Т-клетки памяти с фенотипом CD8+, Т-клетки памяти с фенотипом CD4+;
    • Долгоживующие плазматические клетки, В-клетки памяти.


Лимфоциты как главные клетки иммунной системы имеют отличительные особенности:

 

1. Постоянная "патрульная" рециркуляция по кровотоку, лимфотоку, межтканевым пространствам и секретам.
2. Способность распознавать, т.е. взаимодействовать со "своим" и "несвоим" по принципу "лиганд - рецептор".
3. Клональная организация (McF. Burnet) и способность формировать сетевые элементы (N.K. Jerne).
4. Способность к непрерывным реаранжировкам в своём геноме в любом возрасте в связи с потребностями формирования специфического ответа на патоген.
5. Умение запоминать о факте встречи с каким-либо антигеном и обеспечивать в будущем экспрессный высокоэффективный ответ на него.

КЛОН - это группа лимфоцитов, коммитированная (committed) к определённому антигену. По-видимому, в человеческом организме исходно существуют десятки миллионов клотов Т- и В-лимфоцитов. После встречи с соответствующим антигеном и в результате иммунного ответа коммитированный лимфоцит становится праймированным (primed)


Нoменклатура CD ("cluster of differentiation"), основанная на моноклональной технологии, позволяет идентифицировать клетки относительно их происхождения, стадии дифференцировки, функционального состояния и т.д.

ГЛАВНЫЕ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫЕ CD-МАРКЁРЫ КЛЕТОК

Обозначение кластера

Клетки

CD10, CD34

Лимфоидная стволовая клетка

CD3

T-лимфоцит

CD4

Т-индуктор/Т-хелпер

CD8

Цитотоксическая Т-клетка

CD19, CD72, CD79 и др.

B-лимфоцит

CD16/CD56

NK-клетка

CD14, CD64

Моноцит/макрофаг


Молекулы иммунной системы могут быть условно разделены на пять групп:

МОЛЕКУЛЫ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ИММУННЫХ ОТВЕТОВ - специфические субстанции, уникальные для каждого иммунного ответа:

  • Антигенраспознающие рецепторы В-клеток (BCR).
  • Свободные иммуноглобулины: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.
  • Антигенраспознающие рецепторы Т-клеток ( TCR).
  • Свободные компоненты TCR (трансфер-факторы).
  • Антигенпрезентирующие молекулы: главный комплекс гистосовместимости человека (HLA)
    и CD1 (a, b, c, d и e).

МОЛЕКУЛЫ, РАСПОЗНАЮЩИЕ СВЯЗАННЫЕ С ПАТОГЕНОМ "ПАТТЕРНЫ" и участвующие в процессах естественного иммунитета:

  • Свободные молекулы.
  • Связанные с мембраной фагоцитов.
  • Toll-подобные рецепторы (TLR1-TLR11).

АДГЕЗИВНЫЕ МОЛЕКУЛЫ обеспечивают прямые контакты между клетками и лигандами (другими словами, адгезивные молекулы - это рецепторы клеток):

  • Суперсемейство иммуноглобулинподобных молекул.
  • Интегрины.
  • Селектины.
  • Муцинподобные молекулы или васкулярные аддрессины.
  • Суперсемейство рецепторов к факторам некроза опухоли и фактору роста нервов - TNF/NGF (или молекулы, опосредующие апоптоз).
  • Линк-семейство.
  • Кадхерины.

ИММУНОЦИТОКИНЫ являются гормонами иммунной системы, действующими с пара- и аутокринным, а также эндокринным эффектами:

  • Интерлейкины (ILs).
  • Колониестимулирующие факторы (CSFs).
  • Интерфероны (IFNs).
  • Факторы некроза опухоли (TNFs).
  • Хемокины
  • Суперсемейство трансформирующего ростового фактора-b (TGFb).

СБОРНАЯ ГРУППА РАЗЛИЧНЫХ МЕДИАТОРОВ ИММУННОГО ВОСПАЛЕНИЯ:

© 2007 В.В. Климов Все права защищены