Иммунная система организма человека

  Введение. Иммунная система — подсистема, существующая у позвоночных животных и объединяющая органы и ткани, которые защищают организм от заболеваний, идентифицируя и уничтожая опухолевые клетки и патогены. Иммунная система распознает множество разнообразных возбудителей, от вирусов до паразитических червей, и отличает их от биомолекул собственных клеток. Распознавание возбудителей усложняется их адаптацией и эволюционным развитием новых методов успешного инфицирования организма-хозяина.

  Конечной  целью иммунной системы является уничтожение чужеродного агента, которым может оказаться болезнетворный микроорганизм, инородное тело, ядовитое вещество или переродившаяся клетка самого организма. Этим достигается  биологическая индивидуальность организма.

  Органы  иммунной системы  делят на первичные (центральные) и вторичные (периферические).

• К первичным центральным органам относят вилочковую железу и сумку Фабрициуса (bursa of Fabricius), обнаруженную только у птиц. У человека (и других млекопитающих) роль сумки Фабрициуса выполняет, очевидно, костный мозг, поставляющий стволовые клетки-предшественники лимфоцитов. Оба центральных органа иммунной системы являются местами дифференцировки популяций лимфоцитов. Вилочковая железа поставляет Т-лимфоциты (тимусзависимые лимфоциты), а в костном мозге (сумке Фабрициуса) образуются В-лимфоциты.
• Периферические органы иммунной системы содержат зрелые лимфоциты. Здесь после антигенного воздействия происходит их дальнейшая пролиферация и дифференцировка, продуцируются антитела и лимфоциты. К периферическим органам относятся селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани под слизистыми поверхностями желудочно-кишечного, дыхательного, мочеполового трактов (групповые лимфатические фолликулы, тонзиллы, пейеровы бляшки).

  Вилочковая  железа (тимус). Тимусу принадлежит ведущая роль в регуляции популяции Т-лимфоцитов. Тимус поставляет лимфоциты, в которых нуждается эмбрион для роста и развития лимфоидных органов и клеточных популяций в различных тканях. Дифференцируясь, лимфоциты благодаря освобождению гуморальных веществ, получают на свою мембрану антигенные маркеры.

  Железа  состоит из множества мелких долек, в каждой из которых можно различить  корковый и мозговой слои. Корковый слой густо заполнен лимфоцитами, на которые воздействуют "тимические факторы", выделяемые эпителиальными клетками этого слоя – факторы, играющие важную роль в дифференцировке Т-лимфоцитов. Лимфоциты коркового слоя характеризуются выраженным анизоцитозом. Большие лимфоциты находятся преимущественно во внешней зоне коры (куда приходят и стволовые клетки), где они продолжают пролиферировать. Во внутренней зоне коры находится большой количество малых лимфоцитов, несущих Т-клеточные антигены. Большая часть из них погибает еще в вилочковой железе.

  В мозговом слое находится небольшое  количество, но уже зрелых Т-лимфоцитов, покидающих вилочковую железу и включающихся в циркуляцию в качестве Т-хелперов, Т-киллеров, Т-супрессоров.

  В вилочковой железе существует барьер между циркулирующей кровью и  корковым слоем аналогичный гематоэнцефалическому  барьеру, вследствие чего контакт с  антигеном вступают только клетки мозгового  слоя.

  Абсолютная  масса и размеры тимуса возрастают до периода половой зрелости. От детского возраста к половой зрелости в тимусе увеличивается число  малых лимфоцитов, а содержание в  органе всех других клеток (макрофагов, миоидных клеток Лангерганса, эозинофилов, тучных, плазматический и нейроэндокринных) -уменьшается. Возрастная инволюция  железы начинается в период полового созревания. Атрофия начинается с  корковой зоны с последующим зарастанием  паренхимы жировой тканью, а активность в паренхиматозных островках (мозговой слой) сохраняется до глубокой старости. 

  Костный мозг не является непосредственно лимфоидным органом, однако его следует рассматривать как орган иммунной системы. С одной стороны, он поставляет все клетки-предшественники для различных популяций лимфоцитов и макрофагов, а с другой, - в костном мозге протекают специфические иммунные реакции, связанные, например, с синтезом антител. Это происходит следующим образом. Через несколько дней после начала вторичного иммунного ответа обнаруживается миграция активированных В-клеток памяти в костный мозг, где они и созревают в плазматические клетки. Хотя костному мозгу и не придают большого значения как месту синтеза антител, тем не менее он служит основным источником сывороточных иммуноглобулинов. Костный мозг, в отличие от периферической лимфоидной ткани, на антиген реагирует медленно, однако ответ более продолжительный и сопровождается более эффективной продукцией антител при последующем контакте с антигеном. Лимфоциты составляют примерно 20% всех клеток костного мозга (80% - это клетки-предшественники эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, мегакариоцитов).

  В период внутриутробной жизни в костном  мозге преобладают недифференцированные клетки. Они обычно присутствуют у  недоношенных детей, а также в  первые месяцы жизни и значительно  уменьшаются в числе с возрастом. Костный мозг детей содержит больше В- и пре-В-клеток, чем мозг взрослых; процент этих клеток с возрастом  снижается. 

  Селезенка заселяется лимфоцитами в позднем эмбриональном периоде м после рождения. Они накапливаются в периваскулярных пространствах и являются предшественниками белой пульпы селезенки. В белой пульпе имеются тимусзависимые и тимуснезависимые зоны, которые заселяются, соответственно, Т - и В-лимфоцитами. Т-клетки располагаются преимущественно в периартериальных областях, В-клетки – в лимфоидных муфтах и фолликулах. Антигены с током крови достигают селезенки, фиксируются в дендритных клетках и в маргинальной зоне (иммунные реакции приводят к существенным морфологическим изменениям селезенки), откуда они транспортируются в белую пульпу и расположенные в ней центры размножения. Эти антигены индуцируют образование лимфобластов в тимусзависимой зоне селезенки, а в тимуснезависимой зоне отмечается пролиферация лимфоцитов и образование плазматических клеток.

  Селезенка осуществляет контроль за цитологическим составом крови, удаляя из кровотока  утратившую функциональную активность эритроциты и лейкоциты, а также  образует новые лимфоциты в ответ  на попавшие из кровотока чужеродные антигены, особенно корпускулярные.

  Лимфатические узлы - скопления лимфоидной ткани, расположенные по ходу лимфатических и кровеносных сосудов. У человека имеется 500-1000 лимфатических узлов, а также более мелкие скопления лимфоидной ткани под слизистыми поверхностями и в коже. Лимфатические узлы обеспечивают неспецифическую резистентность организма, выполняя функции барьеров и фильтров, удаляющих из лимфы и крови чужеродные частицы. Вместе с тем лимфатические узлы служат местом формирования антител и клеток, осуществляющих клеточные иммунные реакции.

  Пути  миграции лимфоцитов. Лимфоциты поступают в ЛУ по афферентным лимфатическим сосудам, проникая через стенки посткапиллярных венул с так называемым высоким эндотелием. На эндотелиальных клетках, выстилающих эти венулы, располагаются специальные рецепторы, которые направляют соответствующую популяцию лимфоцитов в ЛУ. Перемещение лимфоцитов между тканями, кровеносным руслом и ЛУ позволяет антигенчувствительным клеткам обнаруживать антиген и скапливаться в тех местах, где происходит иммунная реакция, а распространение по организму клеток памяти и их потомков позволяет лимфоидной системе организовать генерализованный иммунный ответ. Уже через 24 часа после поступления антигена в ЛУ или селезенку, реагирующие на него клетки из циркулирующего пула лимфоцитов скапливаются в месте локализации антигена, интенсивно пролиферируют, и из ЛУ через 3 суток выходят активированные бластные клетки.

  Лимфатические фолликулы пищеварительного и дыхательной  системы трактов служат "главными "входными воротами" для антигенов. Они содержат многочисленные лимфатические фолликулы, сходные построению с таковыми селезенки и ЛУ. Лимфатическими элементами этих трактов являются миндалины (их 6: небные, язычная, глоточная, трубные), лимфоидная ткань дыхательного тракта и кишечника, включая пейеровы бляшки и аппендикс. Во всех этих органах наблюдается тесная связь между лимфоидными клетками и эндотелием, как и в центральных органах иммунной системы.

  Полагают, что лимфоидная ткань, ассоциированная  со слизистыми оболочками, образует особую секреторную систему, в которой  циркулируют клетки, синтезирующие IgA и IgG. Например, попадая в кишечник антиген проникает в пейеровы бляшки через специализированные эпителиальные  клетки и стимулирует антиген-реактивные лимфоциты. После активации эти лимфоциты с током лимфы проходят через мезентеральные ЛУ, попадают в грудной лимфатический проток, затем в кровь и в lamina propria, где превращаются в клетки, продуцирующие IgA, и в результате такой широкой распространенности защищают обширный участок кишечника, синтезируя протективные антитела. Аналогичные клетки сосредотачиваются также в лимфоидной ткани легкого, мочевыделительных путей, защищая подобным образом организм от инфекции.

  Клетки  иммунной системы (иммуноциты) могут  быть разделены на три группы:

• Иммунокомпетентные клетки, способные к специфическому ответу на действие антигенов. Этими свойствами обладают исключительно лимфоциты, каждый из которых изначально обладает рецепторами для какого-либо антигена.
• Вспомогательные (антиген-представляющие) клетки, способные отличать собственные антигены от чужеродных и представлять их иммунокомпетентным клеткам, без чего невозможен иммунный ответ на большинство чужеродных антигенов.
• Клетки антиген-неспецифической защиты, отличающие компоненты собственного организма от чужеродных частиц, в первую очередь от микроорганизмов, и уничтожающих последние путем фагоцитоза или цитотоксического воздействия.

  Лимфоциты, как и другие клетки иммунной системы, являются производными полипотентной стволовой клетки костного мозга. В результате пролиферации и дифференцировки стволовых клеток формируются две основные группы лимфоцитов, именуемые В- и Т-лимфоцитами, которые морфологически не отличимы друг от друга. В ходе дифференцировки лимфоциты приобретают рецепторный аппарат, определяющий их способность взаимодействовать с другими клетками организма и отвечать на антигенные воздействия, формировать клоны клеток - потомков, реализующих конечный эффект иммунологической реакции (образование антител или цитолитических лимфоцитов).

  Морфологически  лимфоцит - клетка шаровидной формы  с большим ядром и узким  слоем базофильной цитоплазмы. В  процессе дифференцировки последовательно  формируются большие, средние и  малые лимфоциты. В лимфе и  периферической крови большинство  составляют наиболее зрелые малые лимфоциты, которые обладают амебовидной подвижностью. Они постоянно перемещаются с током лимфы или крови, накапливаясь в лимфоидных органах и тканях, где осуществляются иммунологические реакции. Две основные популяции лимфоцитов Т- и В-клетки при световой микроскопии не различаются, но четко дифференцируются по поверхностным структурам и функциональным свойствам.

  Основные  функциональные отличия Т- и В-лимфоцитов состоят в том, что В-лимфоциты  осуществляют гуморальный иммунный ответ, а Т-лимфоциты - клеточный, а  также участвуют в регуляции  обеих форм иммунного ответа.

  Т-лимфоциты получили обозначение потому, что созревают и дифференцируются в тимусе. Они составляют около 80% всех лимфоцитов крови и лимфатических узлов, содержатся во всех тканях организма. Они осуществляют две основные функции - регуляторную и эффекторную. Регуляторные клетки обеспечивают развитие иммунного ответа другими клетками, регулируют его дальнейшее течение. Эффекторные Т-лимфоциты осуществляют эффект иммунологической реакции чаще всего в форме цитолиза клеточных структур, к антигенам которых возникла иммунологическая реакция.  

  Все Т-лимфоциты обладают поверхностными молекулами CD2 и CD3, определяющими ряд  функций этих клеток и служащими  маркерами для выявления их с  помощью моноклональных антител  или другими способами. Кроме  того, СD2-молекулы адгезии обуславливают  контакт Т-лимфоцитов с другими  клетками. Эту способность использовали для выявления данных лимфоцитов с помощью эритроцитов барана, которые способны in vitro прилипать  к поверхности лимфоцитов, образуя  «розетки», хорошо видимые при микроскопии. Молекулы CD3 входят в состав рецепторов лимфоцита для антигенов, определяя  способность клеток к контакту со специфическим антигеном. На поверхности  каждого Т-лимфоцита имеется несколько  сотен таких молекул.

  Созревающие в тимусе Т-лимфоциты дифференцируются на две популяции, маркерами которых служат поверхностные антигены CD4 и CD8. Первые составляют более половины всех лимфоцитов крови и через продуцируемые лимфокины стимулируют другие клетки иммунной системы. Поэтому их назвали клетками-хелперами (англ. Help - помощь), которые относятся к основным клеткам иммунной системы, осуществляющих иммунные реакции. Без их помощи не может реализоваться большинство функций В-лимфоцитов.

  Иммунологические  функции CD4+-лимфоцитов начинаются с  представления им антигена антигенпредставляющими клетками (АПК). Представление состоит  в том, что АПК, распознавшая антиген  как чужеродный субстрат, входит в  контакт с лимфоцитом. Рецепторы  последнего воспринимают антиген только в том случае, если одновременно на поверхности АПК находится  и собственный антиген этой клетки. Таким антигеном для стимуляции CD4+- лимфоцита должен быть антиген  главного комплекса тканевой совместимости (МНС) II класса. Такое «двойное распознавание» служит дополнительной гарантией, что  лимфоцит не будет активирован одним  из собственных антигенов организма, что может привести к развитию аутоиммунной реакции.

  CD8+-лимфоциты  - основные клетки, оказывающие цитотоксическое действие. Они составляют 22-24% всех лимфоцитов крови и их соотношение с СD4+-лимфоцитами равны 1:1,9-1:2,4. Обе эти разновидности Т-лимфоцитов дифференцируются из общих предшественников в мозговом слое тимуса и обладают одинаковыми рецепторами для антигенов, с той лишь разницей, что рецептор CD4+-лимфоцита воспринимает антиген от представляющей клетки в комплексе с антигеном МНС II класса, а рецептор СD8+-лимфоцита - в комплексе с антигеном МНС I класса. Поскольку антигены МНС (главного комплекса тканевой совместимости) II класса имеются лишь на ДНК, а антигены I класса практически на всех клетках, CD8+-лимфофоциты вступают во взаимодействие с любыми клетками организма. Основной функцией СD8+-лимфоцитов является цитотоксичность, вследствие чего они играют ведущую роль в противовирусном, противоопухолевом и трансплантационном иммунитете. Вместе с тем CD8+-лимфоциты могут играть роль супрессорных клеток, подавляющих активность других клеток иммунной системы. Однако в последнее время установлено, что супрессорный эффект свойствен многим видам клеток. Поэтому СD8+-клетки перестали называть супрессорными клетками, и они получили название цитотоксических, несмотря на то, что цитотоксическими свойствами могут обладать и СD4+-лимфоциты. Цитотоксические свойства СD8+-лимфоциты приобретают в ходе дифференцировки после контакта с антигеном. В результате активации синтеза ДНК и митозов формируется два вида СD8+-лимфоцитов - клетки памяти и цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ). Цитотоксическое действие начинается с контакта ЦТЛ с клеткой-«мишенью» и последующего поступления в мембрану клетки белков - перфоринов или цитолизинов.