Эндотоксины
• продукты жизнедеятельности
живых клеток белки
термолабильны высокотоксичны действуют спустя латентный период
обладают строгой специфичностью действия (поражают определенные органы и ткани) превращаются в анатоксины (т. е. под действием формалина токсин утрачивает свою ядовитость, сохраняя при этом иммуногенные свойства) полностью нейтрализуются антителами-антитоксинами
• продукты разрушения клеток
• липополисахаридный слой клеточной стенки грамотрицательных микроорганизмов
• термостабильны
• менее токсичны
• действуют сразу
• действуют однотипно (оказывают общетоксическое действие)
• в анатоксины не переходят
• нейтрализация антителами неполная
Особенности генетического контроля синтеза факторов патогенности бактерий
У бактерий обнаружены три типа генов, осуществляющих контроль
синтеза факторов патогенности:
1) гены собственной хромосомы, контролируют:
• образование пилей общего типа, участвующих в адгезии;
• синтез ферментов — гиалуронидазы и нейраминидазы, участвующих в инвазии;
• М-протеин пиогенного стрептококка;
• хромосомные tox-гены контролируют синтез холерогена у холерного вибриона, эксфолиативного токсина золотистого стафилококка, энтеротоксина C. perfringens.
2) гены, привнесенные плазмидами (Ent-плазмида — обеспечивает синтез энтеротоксина у энтеротоксигенных штаммов E. coli; Hly-плазмида — синтез гемолизина).
3) гены, привнесенные умеренными конвертирующими фагами (напр., синтез экзотоксина у C.diphtheriae контролируется привнесенными tox-генами коринефага).
Роль макроорганизма в инфекционном процессе.
Восприимчивость — генетически детерминированный признак, это способность реагировать на внедрение микроорганизма развитием инфекционного процесса; связана с реактивностью клеток.
Резистентность — устойчивость организма, которая обуславливается неспецифическими факторами антиинфекционной защиты. Факторы, ослабляющие защитные функции организма, способствуют распространению инфекции, а повышающие резистентность — препятствуют ей.
Входные «ворота» инфекции — это ткани, которые лишены физиологической защиты против конкретных микроорганизмов (т. е. место, через которое микроорганизм проникает в макроорганизм).
Инфекционное заболевание — одна из фаз развития инфекционного процесса (терминальная фаза), его крайняя степень проявления.
Особенности инфекционных заболеваний
1. Этиологичность (каждое инфекционное заболевание вызывается определенным возбудителем).
2. Контагиозность (заразность, заразительность).
3. Эпидемичность (тенденция к распространению). Могут быть:
• спорадические заболевания — единичные случаи заболевания в данном регионе;
• эпидемии — вспышки заболевания разного масштаба;
• пандемии — заболевание распространяется на обширные территории.
4. Специфичность локализации в определенных органах и тканях.
5. Специфичность механизмов передачи.
Механизм передачи — способ перемещения возбудителя из зараженного организма в восприимчивый.
Факторы передачи — элементы внешней среды, обеспечивающие перенос возбудителя из одного организма в другой (вода, пища, воздух, живые членистоногие, предметы окружающей обстановки).
Пути передачи — конкретные элементы внешней среды или их сочетания, обеспечивающие попадание возбудителя из одного организма в другой в определенных внешних условиях.
| Механизм передачи | Пути передачи | Ворота инфекции |
| Фекально-оральный | алиментарный (пищевой) водный контактный (непрямой контакт) | кишечник |
| Аэрогенный | воздушно-капельный воздушно-пылевой | респираторный тракт |
| Трансмиссивный | укус кровососущих насекомых парентеральный | кровь |
| Контактный | раневой контактный ■ прямой контакт, половой ■ непрямой контакт (контактно-бытовой) | кожные покровы и слизистые оболочки |
| Вертикальный | трансплацентарный (от матери к плоду) | ткани плода |
6. Повторяемость или неповторяемость (в результате возникновения
иммунитета.)
7. Цикличность течения (т.е. наличие определенных периодов
заболевания).
Периоды инфекционного заболевания
1) Инкубационный период — время от момента внедрения возбудителя в организм до появления у больного первых клинических симптомов заболевания; продолжительность инкубации может сильно варьировать — от нескольких часов, дней, недель, месяцев — до нескольких лет.
2) Продромальный (период предвестников болезни) — характеризуется появлением первых неспецифических симптомов (общая слабость, головная боль, повышение температуры, озноб, мышечные боли и т.д.)
3) Период клинических проявлений (разгар болезни) — максимально выражены неспецифические, а также специфические симптомы, характерные только для данного заболевания.
4) Период исхода:
• реконвалесценция (полное выздоровление с микробиологической санацией);
• реконвалесцентное микробоносительство;
• переход в хроническую форму;
• летальный исход.
Формы инфекций (инвазий)
1.По природе возбудителя: - бактериальные
- вирусные
- грибковые
- протозойные
2.По количеству возбудителей: - моноинфекция
- микст-инфекция
3.По локализации возбудителя в организме хозяина:
- местная (очаговая)
- общая (генерализованная):
• бактериемия (вирусемия)
• сепсис
• септицемия
• септикопиемия
• токсико-септический шок
• токсемия
• токсинемия
4.По механизму возникновения (происхождение):
- экзогенная
- эндогенная
- аутоинфекция
5.Повторные заболевания:
- реинфекция
- суперинфекция
- вторичная инфекция
- рецидив
6.По основному источнику инфекции:
- антропонозы (источник инфекции — человек)
- зоонозы (источник инфекции — животное)
- сапронозы (источник инфекции — внешняя/абиотическая среда)
7. По механизму передачи и локализации возбудителя в организме:
- кишечные с фекально-оральным механизмом передачи
- инфекции дыхательных путей с аэрозольным механизмом передачи
- кровяные с трансмиссивным механизмом передачи
- инфекции наружных покровов с контактным механизмом передачи
8. По месту возникновения: - внебольничная
- внутрибольничная (ВБИ)
- природно-очаговая
9. По распространению:
- спорадические случаи
- эпидемии
- пандемии
- эндемии (привязанность инфекционного заболевания к определенному региону)
10. По длительности течения:
- острая
- персистентная (латентная, хроническая, медленная) 10. По характеру течения:
- бессимптомная (микробоносительство)
- стертая (субклиническая)
- манифестная
- фульминантная
Формы инфекций — основные понятия.
Моноинфекция — инфекционное заболевание, вызванное одним видом возбудителя.
Микст-инфекция (смешанная) — два и более видов возбудителей вызывают инфекционнон заболевание.
Вторичная инфекция — к первоначальной (основной) инфекции присоединяется другая инфекция, вызываемая условно-патогенным возбудителем.
Реинфекция — повторное заражение тем же возбудителем после выздоровления на фоне несформировавшегося иммунитета.
Суперинфекция — повторное заражение тем же возбудителем на фоне текущего заболевания.
Рецидив — повторное заболевание за счет эндогенной инфекции.
При экзогенной инфекции возбудитель поступает в организм из окружающей среды (извне), при эндогенной — находится в самом организме.
Аутоинфекция — эндогенная инфекция, вызванная собственной условно-патогенной микрофлорой организма.
Персистенция — длительное нахождение микроорганизмов в организме в неактивном состоянии.
Микробоносительство (бактерионосительство, вирусоносительство) — нахождение (носительство) микроорганизма в макроорганизме без клинических проявлений инфекции. Может быть: здоровое микробоносительство — развивается у здоровых лиц, контактировавших с больными или носителями соответствующих патогенных видов; реконвалесцентное микробоносительство — состояние, при котором выделение возбудителя продолжается после клинического выздоровления больного; чаще всего формируется при слабой напряженности постинфекционного иммунитета.
Очаговая инфекция — инфекция, при которой процесс локализуется в определенном органе или ткани и не распространяется по организму. Однако очаговая инфекция при малейшем нарушении равновесия между макро- и микроорганизмами может перейти в генерализованную форму.
Генерализованная инфекция — инфекция, при которой возбудители распространяются преимущественно лимфо-гематогенным путем по всему макроорганизму.
В этом случае развивается:
1) бактериемия — состояние организма, при котором микроорганизмы циркулируют в крови, но не размножаются;
2) вирусемия — состояние организма, при котором в его крови циркулируют вирусы (генерализованная вирусная инфекция);
3) сепсис — нахождение микроорганизмов в крови и их размножение;
4) септицемия — форма сепсиса, при которой микроорганизмы циркулируют и размножаются в крови без образования вторичных очагов инфекции;
5) септикопиемия — форма сепсиса, при которой микроорганизмы не только циркулируют и размножаются в крови, но и происходит образование гнойных метастатических очагов в различных органах;
6) токсемия — состояние организма, при котором к крови циркулируют бактериальные эндотоксины;
7) токсинемия — состояние организма, при котором в крови циркулирует бактериальный экзотоксин или другой токсин (при ботулизме, столбняке и других заболеваниях);
8) при массовом поступлении в кровь бактерий и их токсинов развивается бактериальный или токсико-септический шок.
Эпидемиология — наука об эпидемическом процессе. Изучает возникновение и распространение инфекционных заболеваний среди населения.
Звенья эпидемической цепи:
1. Источник и резервуар инфекции.
2. Механизмы и факторы передачи возбудителей (фактором передачи
может быть вода, пища, воздух и т.д.).
3. Восприимчивый организм.
Воздействуя на эти звенья, можно предупредить или даже ликвидировать уже возникший эпидемический процесс.
Лекция 8
Иммунология как наука. Естественный иммунитет.
Предмет и задачи иммунологии
Иммунология — общебиологическая медицинская наука, изучающая структуру и функционирование иммунной системы, способы и механизмы защиты организма от генетически чужеродных веществ экзо- и эндогенного происхождения.
Задачами современной иммунологии является:
• изучение строения и функций органов, клеток и молекул иммунной системы в норме и при патологии;
• выявление биологических механизмов иммуногенеза на организменном, клеточном и молекулярном уровнях;
• исследование структуры и функций лимфоидных клеток и процессов, протекающих на их мембранах, в цитоплазме и органоидах;
• разработка новых методов исследования (иммунодиагностики);
• поиск и разработка новых средств иммунопрофилактики, иммунотерапии, иммунокоррекции патологических состояний.
• изучение и профилактика иммунологической несовместимости матери и плода;
• изучение влияния на иммунный статус социальных экологических и других факторов с целью разработки мер по охране здоровья людей и др.
В зависимости от объекта исследования иммунологию делят на общую и частную.
Общая иммунология изучает иммунологические процессы и механизмы регуляции иммуногенеза на молекулярном, клеточном и организменном уровнях.
В зависимости от объекта изучения в частной иммунологии выделяют
ряд направлений: инфекционная иммунология, иммунопрофилактика,
вакцинология, иммунология злокачественных опухолей
(иммуноонкология), трансплантационная иммунология, аллергология, экологическая иммунология, иммунология эмбриогенеза, репродуктивная (иммунология матери и плода), иммунобиотехнология, иммунохимия, иммуногенетика и др.
Инфекционная иммунология разрабатывает способы профилактики, диагностики и лечения инфекционных болезней.
Способы (механизмы, уровни) защиты человеческого организма от инфекций
Иммунитет — целостная система биологических механизмов самозащиты организма, с помощью которых он распознает и уничтожает все чужеродное (генетически отличающееся от него), проникшее в организм извне или образовавшееся в нем.
Различают невосприимчивость врожденную и приобретенную (рисунок 4).
Иммунитет
г| Врожденный
Приобретенный
Видовой
(видоспецифический)
/ \
Абсолютный Относительный
- Рассовый
- Индивидуальный
Естественный
Пассивный Активный
Искусственны
Рисунок 4 — виды иммунитета
Врожденный (или наследственный, конституционный, неспецифический) иммунитет обнаруживается уже при рождении. Это генотипический признак, который передается по наследству. Одна из форм врожденной невосприимчивости связана с переносом IgG от матери к плоду через плаценту (передача по вертикали).
Система врожденного иммунитета в сравнении с приобретенным иммунитетом:
• намного более эволюционно древняя;
• реагирует не на конкретные антигены, а на определенные классы антигенов, характерные для патогенных организмов (полисахариды клеточной стенки бактерий, двунитевая РНК некоторых вирусов и
т.п.);
• активируется при первом появлении патогена быстрее, но распознает патоген с меньшей точностью.
Если наследственный иммунитет присущ всем особям данного вида, его называют видовым (видоспецифическим), если отдельным особям данного вида — индивидуальным.
Примеры видового иммунитета:
• человек никогда не заболевает чумой крупного рогатого скота;
• крысы резистентны к дифтерийному токсину;
• животные невосприимчивы к гонококку.
Видовой иммунитет может быть абсолютным (нечувствительность человека к вирусам бактерий) или относительным (восприимчивость к возбудителю сибирской язвы у кур появляется после переохлаждения).
Пример индивидуальной невосприимчивости: некоторые лица не болеют корью.
Если внутри одного вида существуют расовые вариации видовой невосприимчивости, то говорят о расовой невосприимчивости. Например, многие представители негроидной расы оказываются более устойчивыми к малярии, вызываемой Plasmodium vivax, если на их эритроцитах отсутствует антиген (Аг) Duffy, являющийся рецептором для паразитов.
Механизмы врожденного иммунитета (неспецифические факторы защиты организма):
• естественные (физиологические) барьеры: кожа, мерцательный эпителий слизистых, барьерные функции лимфатических узлов, сальные и потовые железы, печень (система цитохрома P450), пищеварительные ферменты;
• нормальная микробиологическая оболочка тела (сапрофиты кожи и слизистых);
• физиологические и патофизиологические реакции: лихорадка, воспаление, катаральные явления и др.;
• клеточные: клеточная ареактивность, неспецифический фагоцитоз, NK-клетки;
• гуморальные: система комплемента, естественные антитела, система цитокинов и др.
Клеточная ареактивность обусловлена:
• отсутствием на поверхности клеток рецепторов к микробным антигенам (генетически детерминировано);
• дефицитом необходимых для микроба веществ;
• избирательной специфичностью действия микробных ферментов.
Уровни защиты человеческого организма от инфекций можно представить в следующем виде:
A. до попадания во внутреннюю среду:
• ментальная поведенческая защита;
• покровные ткани;
Б. на границе с внутренней средой:
• микробоцидные экзосекреты;
• сосудистые реакции (быстрый локальный отек в очаге повреждения);
B. во внутренней среде:
• доиммунный (первичный) фагоцитоз;
• белки острой фазы и др. доиммунные микробоцидные вещества;
• лимфоцитарный иммунитет.
Виды приобретенного иммунитета. Механизм осуществления иммунологической реактивности. Принципиальные отличия иммунологической реактивности от неспецифической резистентности
Приобретенный, или адаптивный, иммунитет (рисунок 4) может быть естественный и искусственный, активный и пассивный, стерильный и нестерильный.
Естественно приобретенный пассивный иммунитет обусловлен:
• пассивно переданными ребенку от матери через плаценту антителами (плацентарный иммунитет);
• антителами, переданными от матери ребенку с молоком при грудном вскармливании (материнский иммунитет).
Естественно приобретенный активный иммунитет возникает в результате:
• перенесенного заболевания (постинфекционный иммунитет);
• неприметного (бытового) инфицирования.
Постинфекционный иммунитет появляется на второй неделе после инфицирования и продолжается в течение нескольких месяцев или лет, иногда всю жизнь.
Искусственный активный иммунитет (поствакцинальный иммунитет) возникает через 10-14 дней после вакцинации и сохраняется от нескольких месяцев (дизентерия, грипп) до 5 и более лет (оспа, туляремия).
Искусственный пассивный иммунитет (сывороточный иммунитет)
создается через несколько часов после введения сывороток и иммуноглобулинов, самое позднее — через сутки и обычно сохраняется в течение 2-3 недель.
Приобретенный иммунитет также может быть:
• стерильный — без наличия возбудителя в организме в результате их гибели и элиминации (выведения продуктов распада из организма);
• нестерильный — существующий в присутствии возбудителя в организме, например, противотуберкулезный иммунитет.
Механизмы адаптивного иммунитета (иммунной реактивности), или специфические иммунные ответы:
• гуморальный, или B-клеточный ответ, который приводит к образованию плазматических клеток — продуцентов разных классов иммуноглобулинов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD;
• Т-клеточный ответ, который заканчивается формированием двух субпопуляций эффекторных Т-клеток — цитотоксических Т-лимфоцитов (или Т-киллеров) и эффекторных Т-лимфоцитов воспаления.
На основе учения об иммунитете сформировалось современное представление об иммунологической реактивности. Реактивность организма (лат. reactio противодействие) — свойство живых существ определенным образом (дифференцированно) отвечать на внешние воздействия и изменения в их внутренней среде. Важнейшим видом реактивности является иммунологическая реактивность, которая обусловлена функцией систем, осуществляющих надзор за постоянством антигенного состава организма.
Понятие «иммунологическая реактивность» объединяет ряд взаимосвязанных явлений:
• невосприимчивость человека и животных к заразным (инфекционным) болезням, или иммунитет в собственном смысле слова;
• реакции биологической несовместимости тканей;
• реакции повышенной чувствительности (анафилаксия и аллергия); явления привыкания к ядам различного происхождения.
Следует различать понятия «иммунологическая реактивность» и «резистентность» организма. Резистентность — (от лат. resistere — противостоять, сопротивляться) — устойчивость, сопротивляемость организма к действию патогенного раздражителя без существенных изменений внутренней среды организма.
Принципиальные отличия иммунологической реактивности от неспецифической резистентности:
• специфичность;
• клональная активация антигеном;
• иммунологическая память (возможность вторичного иммунного ответа);
• факторы неспецифической резистентности предсуществуют в любом организме до начала любой агрессии, для развертывания специфической иммунологической реактивности требуется развертывание иммунного ответа;
• в механизме подавляющего большинства самих реакций иммунологической реактивности существенное значение имеют процессы взаимодействия антигенов с антителами.
Эндогенные пептиды-антибиотики. Пропердин. Лизоцим. Р-лизины. Фибронектин. Белки острой фазы. Интерфероны. NK-клетки
Эндогенные пептиды-антибиотики — эффекторные молекулы врожденного иммунитета, которые вызывают лизис микроорганизмов. Они эффективны против широкого спектра бактерий, грибов и вирусов. Действие небольших антимикробных пептидов главным образом приводит к нарушению структуры и функций цитоплазматической мембраны микроорганизмов, что, в свою очередь, ведет к гибели последних. Они также играют важную роль в развитии процессов воспаления, поддержании и регуляции адаптивной иммунной системы. У человека обнаружено три семейства пептидов-антибиотиков — дефензины, кателицидины и гистатины.
Пропердин (фактор P) — глобулярный белок, обнаруженный в сыворотке крови. Представляет собой несколько растворенных в кровотоке проферментов, относящихся к системе комплемента.
Функции пропердина:
• играет роль в воспалении ткани и в поглощении фагоцитами патогенов;
• участвует в нейтрализации некоторых вирусов;
• как компонент альтернативного пути активации комплемента, образует комплексы с C3b, необходим для стабилизации альтернативной C3-конвертазы (C3bBb).
Лизоцим — фермент мурамидаза, расщепляющий пептидогликановый слой оболочек бактерий, что приводит к их гибели.
Лизоцим находится в большом количестве в сыворотке крови, слюне, слезах, продуцируется лейкоцитами. Он является микробоцидным фактором внутри фагоцитов и участвует в умерщвлении фагоцитированных микроорганизмов.
в-лизины — антимикробные компоненты плазмы, активные в отношении грамположительной микрофлоры.
Фибронектин — гликопротеин внеклеточного матрикса. Он синтезируется практически всеми видами клеток, за исключением некоторых видов нервных клеток. Это большой гликопротеин, присутствующий в организме в виде двух форм:
• нерастворимой — в виде фибриллярной сети на клеточной поверхности и во внеклеточном матриксе;
• растворимой — в крови. Свойства фибронектина:
• в плазме крови усиливает фагоцитоз;
• на поверхности клетки усиливает образование белковых связей;
• участвует в агрегации тромбоцитов;
• скапливается в соединительной ткани и эндотелии капилляров. Белки острой фазы (БОФ) — комплекс белков плазмы, которые продуцируются основном клетками печени в острой фазе воспаления под влиянием воспалительных цитокинов. К ним относят С-реактивный протеин (важный диагностический признак воспаления), фибриноген, амилоидный протеин, маннозосвязыавющие белки, церулоплазмин и ряд других.
С-реактивный протеин связывается при участии ионов кальция с мембраной некоторых бактерий, что приводит к активации комплемента по классическому, а не альтернативному пути.
Интерфероны (ИФН) — синтезируемые различными клетками организма гликопротеиды широкого спектра биологической активности (прежде всего антивирусной). Выработка ИФН — быстрый ответ организма на получение клетками неспецифического сигнала чужеродности.
Интерфероны делят на три типа (альфа, бета и гамма), которые продуцируют разные клетки.
1) Интерферон альфа образуется в лейкоцитах после воздействия на них вирусами или другими интерферонстимулирующими агентами. Он имеет выраженную противовирусную активность и активизирует NK-клетки.
2) Интерферон бета образуется в клетках соединительной ткани (фибробластах), клетках эпителия и макрофагах после их стимуляции, основная его функция — подавление вирусов.
3) Интерферон гамма продуцируется Т-лимфоцитами также после их стимуляции. Главная его функция — регуляция иммунитета, но он имеет также противовирусный эффект.
Противовирусное действие ИФН проявляется в способности подавлять внутриклеточное размножение ДНК- и РНК- вирусов (прежде всего в результате блокировки синтеза вирусных макромолекул).
Индукцию синтеза интерферонов вызывают вирусы, бактерии, риккетсии, простейшие, синтетические соединения.
Все интерфероны способны подавлять размножение клеток (например, злокачественной опухоли).
Естественные киллеры, или натуральные киллеры (англ. Natural killer cells (NK cells)) — большие гранулярные лимфоциты, обладающие цитотоксичностью против опухолевых клеток и клеток, зараженных вирусами; выполняют цитотоксические и цитокин-продуцирующие функции и являются одним из важнейших компонентов клеточного врожденного иммунитета.
Их основная функция — уничтожение клеток организма, не несущих на своей поверхности MHC I и поэтому недоступных для действия основного компонента противовирусного иммунитета — Т-киллеров.
Механизм действия NK-клеток. В их цитоплазме находятся гранулы, содержащие перфорин и протеазы. Перфорин выделяется непосредственно возле инфицированной клетки и образует поры в ее клеточной мембране, через которые заходят протеазы и другие молекулы, приводя к апоптозу или осмотическому лизису клетки.
Система комплемента (общее понятие), пути активации. Анафилатоксины. Активаторы системы комплимента. Функции системы комплемента
Комплемент — сложный комплекс белков плазмы, обладающий противо-микробным и цитоцидным действием.
Характеристика системы комплемента:
• включает ~ 26 сывороточных белков (компоненты комплемента), которые вырабатываются преимущественно макрофагами и клетками печени;
• обычно находится в неактивном состоянии и не оказывает какого-либо заметного действия;
• действие связано с каскадной активацией его компонентов;
• содержится в крови всех теплокровных животных и человека, наибольшее его количество обнаружено в сыворотке крови морской свинки;
• при нагревании сыворотки до 56оС в течение 30 мин инактивируется, чувствительна к свету, щелочам и кислотам.
Каскадная активация - это поочередное появление активных компонентов в серии протеолитических реакций, в которых продукт одной реакции служит катализатором последующей.
При активации комплемента проявляется закономерность: каждый очередной продукт расщепления компонентов комплемента имеет два активных центра:
• контактный для связывания с предобразованным комплексом;
• каталитический для активации очередного компонента.
При этом больший по размерам компонент, обозначаемый обычно буквой b (исключение — продукты расщепления С2) обладает активностью трипсиноподобной сериновой протеиназы (эстеразы). Легкие фрагменты а — анафилатоксины, лишены ферментативной активности, но обладают собственной активностью, как правило, связанной с развитием воспаления (хемотаксические факторы) или реакций гиперчувствительности (анафилактогены). Так, С4а обладает хемотаксической и кининовой (сосудорасширяющей) активностью, C3a и C5a вызывают дегрануляцию тучных клеток (как следствие — выделение медиаторов воспаления).
Пусковые события активации системы комплемента зависят от продуктов, формирующихся при ИО или содержащихся в микроорганизмах. Первый этап реакции, завершающийся формированием С3/С5-конвертаз, связанных с клеточными мембранами, может реализоваться двумя различными путями, обозначаемых как классический и альтернативный путь активации комплемента (рисунок 5). Следующий этап, общий для обоих путей, приводит к атаке мембран (образование мембраноатакующего комплекса МАК) и лизису клеток.
Классический путь активации комплемента осуществляется комплексом Аг-АТ (активатор). Важно, чтобы в состав таких комплексов входили антитела, принадлежащие к иммуноглобулинам классов и подклассов IgM, IgG1, IgG3, в меньшей степени — IgG2, в составе константных доменов которых имеется участок, обладающий сродством к C1q. Активаторами классического пути могут быть некоторые компоненты бактерий (липополисахариды, холестеринсодержащие липиды, некоторые ретровирусы и др.).
В фазу узнавания (инициации) вовлечены молекулы C1-Clq, С1г и Cls, в фазу усиления — молекулы С4, С2 и СЗ.
Альтернативная активация комплемента происходит без участия антител. Активаторы — полисахариды многих бактерий (в основном — непатогенных, патогенные бактерии устойчивы к действию комплемента и даже могут его инактивировать) — связывают и активируют С3.
Как и в случае активации комплемента по классическому пути, ключевым событием альтернативной активации является формирование С5-конвертазы. Чтобы это произошло, необходимо присутствие активированного фактора В и компонента С3Ь. Молекула С3 взаимодействует в присутствии ионов Mg с фактором В. В результате связывания фактор В становится доступным для расщепления предсуществующей сывороточной трипсиноподобной сериновой протеиназой (эстеразой) — фактором D — на фрагменты Ва и Bb. Образуется комплекс С3ВЬ, который представляет собой С3/С5-конвертазу.
Одним из факторов стабилизации С3ЬВЬ за счет ослабления его спонтанной диссоциации, является белок пропердин (фактор Р). Комплекс состава С3ЬВЬ(Р) выполняет функцию С5-конвертазы.
Активация С5 «открывает» терминальный этап активации комплемента -формирование литического комплекса (мембраноатакующего комплекса -МАК): как на мембране, так и в растворе С5Ь связывает С6 с образованием комплекса С5Ь6, который связывает С7, а затем — С8, происходит присоединении 12-20 молекул С9 (гомологичный перфорину белок, способный полимеризоваться). В результате формируется цилиндрический комплекс. Цилиндры образуют поры, создают возможность для поступления в клетку ионов Н+, Na+ и воды, что приводит к разрыву мембраны и гибели клетки.
Функции компонентов комплемента:
• компоненты системы стимулируют фагоцитоз;
• вызывают лизис бактерий и клеток, инфицированных вирусом;
• стимулируют воспалительные реакции;
• способствуют межклеточным взаимодействиям в процессинге Аг;
• участвуют в развитии анафилактических реакций и в реакциях свертывания крови.
Фагоцитоз: определение, стадии, опсонизация, опсонины. Виды фагоцитоза. Функции фагоцитов. Характеристика стадий фагоцитоза. Механизмы внутриклеточной токсичности фагоцитов. Оценка фагоцитоза.
Фагоцитоз — поглощение и переваривание частиц специализированными клетками-фагоцитами.
Функции макрофагов:
• обеспечивают в значительной степени неспецифическую защиту организма за счет своей фагоцитарной функции;
• при формировании специфического иммунного ответа выполняют функцию представления (презентации) антигена;
• секретируемые ими цитокины, в частности интерлейкин-1, способствуют активации Т-лимфоцитов при их ответе на антиген;
• принимают участие в эффекторной фазе гуморального иммунного ответа, захватывая и уничтожая патогенные бактерии, опсонизированные специфическими антителами и комплементом;
• активированные макрофаги выполняют функции основных эффекторных клеток клеточно-опосредованного иммунного ответа.
Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз. Завершенный фагоцитоз заканчивается полным разрушением микроба и происходит в несколько этапов:
1) хемотаксис (приближение) — целенаправленное движение фагоцита к объекту фагоцитоза за счет действия химических веществ в окружающей среде, стимулирующих направленное движение фагоцита;
2) адгезия (прикрепление) осуществляется либо за счет неспецифического физико-химического взаимодействия мембраны фагоцита и объекта фагоцитоза, либо за счет взаимодействия рецепторов фагоцита и микроорганизма. Патогенные микроорганизмы фагоцитируются только после их опсонизации (opso в переводе с латинского - приготовляю в пищу) факторами, стимулирующими фагоцитоз. В качестве опсонинов могут выступать комплемент и (или) антитела к поверхностным антигенам микроба;
3) эндоцитоз — погружение фагоцитируемой частицы внутрь фагоцита. Этот процесс идет в отношении инертных частиц и непатогенных микроорганизмов без участия дополнительных факторов. В результате эндоцитоза образуется фагоцитарная вакуоль (фагосома) внутри цитоплазмы;
4) внутриклеточное переваривание происходит в фаголизосомах,
образующихся в результате слияния фагосомы с клеточными лизосомами.
Вначале захваченные микроорганизмы погибают под действием
бактерицидных механизмов (освобождение активных форм кислорода
вследствие «окислительного взрыва», действие катионных белков,
лизоцима и др.), а затем подвергаются ферментативному расщеплению.
Механизмы внутриклеточной токсичности фагоцитов:
• кислородзависимая микробоцидная активность реализуется через образование аниона супероксида О2- (проявляет выраженное токсическое действие, за образование ответственны НАДФ-оксидаза и цитохром b) и далее из него — пероксида водорода Н2О2, которая конвертирует ионы Cl- в HQO", обладающие бактерицидным действием;
• кислороднезависимая микробоцидная активность реализуется в результате повреждения клеточных стенок и нарушения метаболизма бактерий содержащимися в гранулах (сливаются с фаголизосомами) лактоферрином, лизоцимом, катионными белками (САР57, САР37), протеиназами (эластаза, коллагиназа), катепсином G, дефензинами и др. Их активность в большей степени направлена против грамположительных бактерий.
Фагоцитоз может быть незавершенным. Причины незавершенности фагоцитоза:
• высокие защитные свойства микроорганизма (наличие капсулы, плотной клеточной стенки, продукция агрессинов, повреждающего действия микробов на фагоциты, способности микробов к внутриклеточному паразитизму. Многие факультативные и облигатные внутриклеточные паразиты способны размножаться внутри клеток;
• порок со стороны фагоцита — недостаточность его микробицидных механизмов.
Для оценки фагоцитоза определяют следующие показатели:
• фагоцитарная активность;
• фагоцитарный индекс;
• опсонофагоцитарный индекс;
• показатели опсонофагоцитарной пробы;
• показатели завершенности фагоцитоза.
Лекция 9
Иммунная система организма человека. Иммунологические методы диагностики
Иммунная система организма человека. Анатомо-физиологический принцип устройства иммунной системы. Состав иммунной системы: общая схема
Иммунная система ИС (лимфоидная система) — совокупность лимфоидных органов, клеток, молекул, анатомически обособленных и дискретно расположенных по всему организму.
Функции иммунной системы: распознавание чужеродного агента — антигена (Аг) и реагирование на него образованием эффекторных молекул антител (АТ) или эффекторных Т-клеток.
Состав иммунной системы можно представить в виде схемы:
ИММУННАЯ СИСТЕМА
костный мозг
Рисунок 6 — состав иммунной системы (общая схема)
Функционирующей основой иммунной системы являются иммунокомпитентные клетки — Т-, В-клетки, макрофаги, дендритные и другие вспомогательные антигенпрезентирующие клетки.
Cтруктурной основой ИС в организме являются органы ИС.
Органы иммунной системы, иммунокомпетентные клетки, алгоритм взаимодействия лимфоцитов с органами и тканями организма. Сущность дифференцировки Т- и В-лимфоцитов
Различают центральные и периферические органы ИС. Центральные органы ИС:
• тимус (вилочковая железа);
• красный костный мозг.
У птиц центральным органом иммунитета является сумка Фабрициуса (эктодермальный вырост клоаки). Периферические органы ИС:
• селезенка;
• лимфоузлы;
• лимфоидные структуры слизистых оболочек — глоточные и небные миндалины, аппендикс, групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляшки);
• диффузная лимфоидная ткань;
• лимфоидная ткань, ассоциированая с кожей (клетки Лангерганса, лимфоциты, кератиноциты);
• кровь и лимфа.
Периферические органы иммунной системы являются местом:
• встречи антигенов с иммунокомпетентными клетками;
• распознавания антигена и развития специфического иммунного ответа;
• взаимодействия иммунокомпетентных клеток, их пролиферации (клональной экспансии), антигензависимой дифференцировки;
• накопления продуктов иммунного ответа.
Красный костный мозг отвечает за генерацию основных клеточных элементов ИС, продуцирует постоянное количество клеток из гемопоэтической клетки (ее маркер CD34).
Все клетки крови, в том числе и лимфоциты, возникают из единой стволовой клетки, которая находится у эмбрионов в печени и костном мозге. После рождения в красном костном мозге под действием различных цитокинов из стволовой клетки возникают предшественники В- и Т-лимфоцитов.
В селезенке образуются пламоциты и антитела. Здесь В-лимфоциты преобладают над Т-лимфоцитами, что свидетельствует о преимущественной ориентации органа на развитие ГИО.
Тимус (вилочковая, зобная железа) — лимфоэпитеальный дольчатый орган, находящийся за грудиной и функционирующий только у эмбрионов и детей до полового созревания.
В тимусе происходит:
• дифференцировка и созревание Т-лимфоцитов;
• негативная селекция тех клеток, которые имеют рецепторы к собственным антигенам, примерно 98% таких клеток распознается и гибнет.
Лимфатические узлы функционируют в качестве своеобразных фильтров лимфы, задерживая микроорганизмы и другие частицы, попавшие в лимфу. Вместе с тем лимфоузлы являются местом:
• взаимодействия иммунокомпетентных клеток в ходе специфического иммунного ответа;
• синтеза антител;
• разыгрывания событий клеточного иммунного ответа.
Клетки периферических органов являются непосредственными участниками клеточного и гуморального иммунитета, поэтому их называют иммунокомпетентными клетками или иммуноцитами.
Особенности клеток иммунной системы:
1) постоянная рециркуляция из центральных в периферические органы, затем в ткани и снова возврат в лимфоток и кровоток. Рециркуляция обеспечивает непрерывный контроль всех тканей организма со стороны клеток ИС;
2) постоянная репопуляция клеток, что обеспечивает осуществление функции иммунологического надзора молодыми, функционально полноценными клетками.
К клеткам иммунной системы относят лимфоциты, макрофаги и другие антиген-представляющие клетки (А-клетки, от англ. аccessory — вспомогательный), а также так называемая третья популяция клеток (т.е. клеток, не имеющих основных поверхностных маркеров Т- и В-лимфоцитов, А- клеток). Алгоритм взаимодействия лимфоцитов с органами и тканями организма представлен в таблице.
Сущность дифференцировки Т- и В-лимфоцитов
Отдельные популяции и субпопуляции Т- и В-лимфоцитов дифференцируют (отличают) по:
• маркерам;
• наличию на внешней мембране уникального рецептора для распознавания Аг :
1) TCR (Т cell receptor) у Т-лимфоцитов;
2) BCR (В cell receptor) у В-лимфоцитов.
Маркеры (дифференцировочные антигены, или кластеры дифференцировки) — специфические поверхностные белковые молекулы, присущие тем или иным субпополяциям ИКК.
Важнейшими маркерами являются СD-маркеры указывают на функциональные способности лимфоцитов и некоторых других клеток.
TCR. Функции Т-лимфоцитов
Т-клеточный рецептор (TCR) является белковым гетеродимером, главная часть которого у одного типа рецептора представлена полипептидными цепями а и Р, а у другого у и б - с молекулярными массами соответственно 27 и 32, 35 и 45 кД.
В составе цепей имеется по два домена (глобулы):
• прилежащие к поверхности мембраны, константные (С);
• выступающие кнаружи от нее — вариабельные (V). Константными доменами рецептор нековалентно связан с CD3, в
состав которого входит пять полипептидных цепей у, 8, 8, Z, П, являющихся трансмембранными белками, передающими внутрь клетки сигналы о связывании антигена.
В отличие от антител Т-клеточные рецепторы имеют только один связывающий участок, который может узнавать и связывать фрагменты чужеродных белков. Такие фрагменты презентируются белками МНС, локализованным на поверхности клеток
Кроме комплексов TCR-CD3, число которых на мембране зрелых клеток может составлять 30-40 тыс. молекул, находятся молекулы-корецепторы CD4 и CD8. По их наличию выделяют две основные популяции Т-лимфоцитов:
• CD4+-клетки, или Т-хелперы (помощники), распознающие комплексы антигенных пептидов на молекулах МНС II класса макрофагов, дендритных клеток и В-лимфоцитов;
• CD8+-клетки, или Т-киллеры (убийцы), часто называемые цитотоксиче-скими лимфоцитами (ЦТЛ), которые распознают пептиды на молекулах МНС I класса всех ядерных клеток; Т-супрессоры.
Существует 2 категории: ТЫ и Тп2 (или Тх1 и Тх2). Функциональные различия ТЫ и Тп2:
• Thl:
1) обеспечивают дифференцировку и пролиферацию Т-киллеров
(секретируют интерлейкины 2 и 3, фактор некроза опухолей, у-интерферон
и др. цитокины);
2) активируют Тп2;
3) способствуют цитотоксической функции макрофагов;
4) стимулируют иммунитет против вирусов и внутриклеточных
бактерий.
• Th2:
1) вызывают пролиферацию и дифференциацию В-лимфоцитов в
плазматические клетки (секретируют интерлейкины 4, 5 и 6 и вводят их в
цитоплазму В-лимфоцитов);
2) тормозят функции ТЫ;
3) усиливают иммунитет против обычных бактерий, их токсинов,
образование IgE-антител.
ТЫ и Th2 дифференцируются из Тп0 (маркер CD4) под воздействием:
• микобактерий, вирусов гриппа, стрептокиназы, интерлейкин-12, контакта с В-лимфоцитами, которые направляют дифференциацию в сторону ТЫ. Благоприятствует микроокружение лимфоузлов;
• интерлейкина-4 и аллергенов, контактов с дендритными клетками и макрофагами, которые направляют дифференцировку в сторону Th2. Благоприятствует микроокружение слизистых оболочек.
Т-киллеры (от англ. to kill — убивать), или цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ), лизируют клетки-мишени, несущие чужеродные антигены или видоизмененные аутоантигены (например, клетки опухолей, трансплантантов, инфицированные вирусами).
Т-супрессоры (supressum — подавлять) в отличие от эффекторных Т- и В-клеток функционируют как регуляторы нормального иммунного ответа. Под их контролем находится:
• Т-клеточный и тимусзависимый гуморальный ответы;
• поддержание иммунной толерантности к аутоантигенам. Основной клеткой-мишенью Т-супрессоров считаются Т-хелперы. Наивные Т-лимфоциты (Т0) — зрелые, но не стимулированные
антигеном Т-лимфоциты.
В-клеточный рецептор (BCR). Функции В-лимфоцитов
BCR имеет иммуноглобулиновую природу и в зрелой покоящейся В-клетке представлен мономерным IgM (сывороточный IgM пентамер) в комплексе с IgD и дополнительными молекулами Iga и Ig|3, участвующими в передаче клетке сигнала о связывании антигена. Помимо иммуноглобулиновых рецепторов (BCR) зрелые В-лимфоциты располагают:
• мембранными молекулами CD80, CD86 и CD40, эффективно контактирующими с Т-хелперами;
• рецепторами для Fc-фрагмента IgG, СЗЬ фракции комплемента, интерлейкинов 1 и 4, интерферона у;
• рецепторы к вирусам Эпштэйн-Бар;
• рецепторы к эритроцитам мыши;
• антигены МНС классов I и II, позволяющие В-лимфоцитам выполнять функцию антигенпрезентирующих клеток.
Основная функция В-лимфоцитов — эффекторное участие в гуморальных иммунных реакциях, конечным результатом которого является синтез антител.
В популяции В-лимфоцитов различают две субпопуляции:
1. самоподдерживающуюся в брюшной полости, или сальниковую В1,
содержащую молекулу CD5,
2. костномозговую (обычную) В2, не имеющую CD5-антигена.
Основное отличие СD5-клеток состоит в том, что они в постнатальном
периоде остаются потенциально агрессивными в отношении собственных клеток и тканей и могут вырабатывать полиспецифические IgM-аутоантитела, которые участвуют в развитии аутоиммунных патологических процессов. Субпопуляции В2-клеток:
• предшественники антителообразующих (плазматических) клеток;
• В-клетки памяти (эффекторы вторичных иммунных реакций).
Факторы межклеточного взаимодействия иммунной системы и их характеристика. Цитокины: общая характеристика, общие свойства, биологический эффект цитокина, основные функциональные группы, хемокины