Специфические формы иммунного ответа.

План занятия:

1. Органы иммунной системы: центральные и периферические. Лим-фоидные и вспомогательные клетки: Т- и В-лимфоциты, субпопуляции Т- и В-лимфоцитов, макрофаги (А-клетки).

2. Специфические формы иммунного ответа: синтез антител, клето­чный иммунитет, реакции гиперчувствительности, иммунологическая память и толерантность.

3. Понятие о межклеточной кооперации в иммуногенезе. Медиаторы, иммунного ответа (цитокины, лимфокины, интерлейкины).

4. Антигены: полноценные, неполноценные (гаптены). Антигены бактерий и вирусов. Антигены групп крови, аутоантигены, опухолевые, эмбриоспецифические, трансплантационные антигены человека.

5. Антитела (иммуноглобулины). Химическая структура, функция. Классы иммуноглобулинов. Неполные антитела. Динамика и механизм образования антител.

6. Феноменология взаимодействия антигена с антителом. Практическое значение реакций антиген-антитело в лабораторной аналитике.

ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Система иммунитета - это совокупность клеток, органов и тканей, осуществляющих иммунные реакции. Главный элемент системы иммунитета лимфоциты - популяция клеток, морфологически относительно однородны, но гетерологичны в функциональном отношении и по своим поверхностным маркерам. Они способны отличать собственные структуры организма от генетически чужеродных и элиминировать последние, включая для этого механизмы иммунного ответа.

В лимфоидной системе различают центральные и периферические органы. В центральных органах начинается процесс созревания лимфоцитов (в основном без влияния антигенов), в периферических, напротив, - дозревание лимфоцитов зависит от присутствия антигенов. К центральным органам относят тимус и сумку Фабрициуса (у птиц, у млекопитающих ее аналогом является красный костный мозг). Периферическими лимфоидными органами следует считать селезенку, лимфоузлы, миндалины, пейеровы бляшки, циркулирующие лимфоциты крови. Все клетки крови, в том числе и лимфоциты, возникают из единой гемопоэтической стволовой клетки, которая находится у эмбрионов в костном мозге и печени, а у взрослых-только в костном мозге. Развитие и созревание лимфоидной ткани у новорожденных происходит под влиянием микроорганизмов нормальной микрофлоры, заселяющей слизистые оболочки. У экспериментальных животных - гнотобионтов, выращенных в стерильных, безмикробных условиях, тимус и другие лимфоидные органы остаются недоразвитыми.

Существует два класса лимфоцитов: Т-лимфоциты, прошедшие диф-ференцировку в тимусе, и В-лимфоциты - созревающие в костном мозге. Т-лимфоциты осуществляют реакции клеточного типа, обеспечивая защиту от внутриклеточных и грибковых инфекций, внутриклеточных паразитов, опухолевых клеток и чужеродных трансплантатов. В-лимфоциты осуществляют гуморальный иммунитет, вырабатывая антитела, направленные чаще всего против внеклеточных бактерий, вирусов и чужеродных белков.

Помимо лимфоцитов, в иммунных реакциях участвуют и другие типы клеток, в частности макрофаги, выполняющие вспомогательные функции. Они захватывают попавший в организм антиген, перерабатывают его, подготавливая таким образом для контакта с лимфоцитами.

Т-лимфоциты подразделяются на ряд подклассов. Часть из них выполняют регуляторные функции: Т-хелперы помогают, а Т - супрессоры -подавляют развитие иммунного ответа, в том числе образование антител. Другие Т-лимфоциты выполняют эффекторные функции: Т-киллеры осуществляют прямое разрушение мишеней, другие Тгзт- осуществляют реакции замедленной гиперчувствительности в результате выделения растворимых веществ (цитокинов), запускающих воспалительные реакции. К реакциям клеточного типа относятся также реакция «трансплантат против хозяина» (РТПХ) и отторжение трансплантатов.

В процессе первичного ответа эффекторов клеточного и гуморальног­о ответа образуются также Т- и В-лимфоциты памяти, которые при повторной встрече с этим же антигеном более быстро и эффективно, также превращаясь в эффекторные к лимфоциты, реализуют вторичный иммунный ответ. На практике принцип повторной или неоднократной иммунизации (гипериммунизации) позволяет получать высокие титры антител в сывороточных иммунных препаратах или высокий защитный эффект при вакцинации.

Иногда при повторном введении антигенов могут развиться вторичные иммунные реакции повышенной интенсивности, сопровождающиеся повреждением тканей. Такое явление получило название аллергии. Развитие гиперчувствительности имеет иммунную природу и характеризуется необычной реактивностью клеток на антиген. В 1975 г. Гелл и Кумбс предложили классификацию ракций гиперчувствительности, которая состоит из четырех типов. Первые три осуществляются с помощью антител, четвертый опосредуется Т-лимфоцитами.

К первому типу относится гиперчувствительность немедленного типа, при котором комплекс антиген-антитело (иммуноглобулин класса Е) связывается посредством Fс-рецепторов с мембраной тучных клеток или базофилов (специфическая фаза) и приводит к секреции и выбросу медиаторов: гистамина, ацетилхолина, хемотаксических факторов, простагландинов, лейкотриенов (фармакологическая фаза). В результате их действия происходит увеличение дилятации капилляров и усиление их проницаемости. Плазма крови из сосудистого русла попадает в ткани, что приводит к отеку. Вместе с тем развивается спазм гладкой мускулатуры бронхов, мочевого пузыря, матки. Реакция развивается быстро (около 30 минут), что и отражается в названии реакций. В зависимости от локализации органа, в котором происходит реакция, исход ее различен. При легочной локализации в отсутствии своевременного лечения возможен летальный исход (анафилаксия при введении гетерологичных сывороточных препаратов, пенициллина). Чаще встречаются локальные анафилактические реакции (атопии): сенная лихорадка, аллергическая астма, крапивница, пищевая аллергия.

Второй тип гиперчувствительности опосредуется антителами IgМ и IgG, направленными против антигенов собственных клеток. Цитолитический эффект осуществляется путем фиксации комплемента с указанными выше иммуноглобулинами с образованием либо комплекса литической атаки, либо опсонизации клетки IgG и СЗ для поглощения ее макрофагами или нейтрофилами, либо антитело - зависимой цитотоксичности К-клетками. Эти механизмы могут быть основными при резус-несовместимости, аутоиммунной гемолитической анемии, лекарственной гемолитической анемии, агранулоцитозе, при переливании несовместимой крови.

Третий тип гиперчувствительности опосредуется иммунными комплексами, которые представляют собой комплексы IgG и IgG с антигенами. Иммунные комплексы могут сохраняться в тканях или циркулировать в крови. В норме иммунные комплексы поглощаются макрофагами или лизируются комплементом. Активация комплемента приводит к повреждению тканей. Образовавшиеся в процессе активации комплемента его активные фракции (СЗ и С5) могут участвовать в выбросе гистамина из базофилов, что приводит к расширению капилляров, поступлению плазмы в ткани, агрегации тромбоцитов сосудов и последующему некрозу тканей.

Клеточно-опосредованная реакция, лежащая в основе гиперчувствительности четвертого типа, развивается не ранее чем через 24 - 48 часов после внедрения антигена и поэтому имеет название гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Суть этой реакции состоит во взаимодействии Т-лимфоцитов (эффекторов ГЗТ), которые были предварительно сенсибилизированы антигеном, с тем же антигеном. В результате происходит активация Т-лимфоцитов и секреция ими лимфокинов. Последние в свою очередь локально увеличивают проницаемость сосудов и способствуют инфильтрации тканей лейкоцитами в месте проникновения антигена. Моноциты, макрофаги и гранулоциты, активированные лимфокинами, освобождают в окружающие ткани ферменты, медиаторы, повреждая тем самым окружающие ткани. В этих же условиях могут активироваться также Т-киллеры, которые связываются с антигенами на поверхности клеток-мишеней и, выделяя цитокин (белок перфорин), разрушают их. Примером гиперчувствительности замедленного типа может служить инфекционная аллергия при туберкулезе, туляремии, бруцеллезе и др. инфекциях (в том числе, кожные реакции с соответствующими бактериальными аллергенами), контактная чувствительность (контактные дерматиты на косметические и туалетные средства, лекарственные препараты, химические вещества и т. д.).

В некоторых случаях иммунная система реагирует на антигены особой реакцией, обратной иммунному ответу специфической неотвечаемостью (иммунологическая толерантность). Такое состояние в ряде случаев возникает в результате элиминации специфического клона, в других - в результате гиперфункции супрессорных клеток, в-третьих - защиты соответствующих мишеней (иногда это опухолевые клетки) с помощью блокирующих антител. В тех случаях, когда ткани сформировались после созревания системы иммунитета, иммунологическая инертность может быть обусловлена наличием тканевого барьера (гематоэнцефалического, гематоофтальмического и т.д.). Изменение такого рода взаимоотно­шений (угнетение функции супрессоров, нарушение тканевого барьера, изменение антигенности тканей под воздействием различных факторов, появление в лимфоидной ткани чужеродных клонов лимфоцитов) может приводить к восстановлению или возникновению иммунологической реактивности, а вместе с тем - к развитию аутоиммунного процесса. В то же время усиление иммунологической реактивности к опухолевым антигенам в аналогичных условиях, сопровождающееся исчезновением блокирующих антител и появлением цитотоксических лимфоцитов или снижением функции супрессоров, может привести к уничтожению злокаче­ственных клеток.

Дифференцировка и взаимодействие клеток системы иммунитета, а также с клетками других систем организма осуществляется в результате прямого контакта посредством большой группы рецепторов, получивших название адгезинов, а также с помощью регуляторных молекул - цитокинов. Цитокины, выделяемые преимущественно клетками системы иммунитета, получили название интерлейкинов (ИЛ). На лейкоцитах для них также имеются соответствующие рецепторы.

В процессе дифференцировки на мембранах системы иммунитета появляются макромолекулы, соответствующие определенной стадии развития. СD-антигенов (от английского – clusterb of differention- кластер дифференциации). В настоящее время их известно более 200. СD-антигены, а также различные рецепторы на поверхности лимфоцитов используются в качестве маркеров для их идентификации.

На многие антигены оптимальный иммунный ответ реализуется только при кооперативном взаимодействии клеточных элементов разных типов, что может осуществляться с помощью непосредственного контакта клеток между собой и/или выделяемых ими медиаторов (цитокинов). Реализация и регуляция иммунного ответа осуществляется по следующей схеме: А - клетки (макрофаги) перерабатывают антиген и презентируют его в иммуногенной форме лимфоцитам; одновременно макрофаги вырабатывают лимфокин ИЛ-1, активируя с его помощью Т-хелперы, которые в свою очередь вырабатывают ИЛ - 2. Он оказывает неспецифическое стимулирующее действие на предшественники эффекторных клеток. После­дние под воздействием антигена превращаются в эффекторные Т-лимфоциты (Т-киллеры, Тгзт) и в антителообразующие В-лимфоциты. По мере развития иммунного ответа по типу обратной связи включаются Т-супрессоры, ингибирующие функцию хелперов и эффекторных клеток.

Антигены (полноценные) - это вещества (белки), которые при парентеральном введении в организм вызывают иммунную реакцию, а также взаимодействуют с продуктами этой реакции - антителами или активированными лимфоцитами. Неполноценные антигены (гаптены) - вещества, которые самостоятельно не вызывают иммунный ответ, но приобретают эту способность после соединения с высокомолекулярными белковыми носителями.

Бактериальные клетки, вирусные частицы, клетки животных организмов представляют собой сложные в химическом отношении образования, содержащие обычно несколько видов антигенов. Например, у бактерий это жгутиковый (Н), соматический (О), капсульный (К) и др. антигены. Антигены тканей, которые при трансплантации индуцируют развитие иммунологических реакций, приводящих к отторжению трансплантата, называют трансплантационными.

Некоторые микроорганизмы могут иметь в своем составе антигены, входящие в состав антигенов человека и животных. Это может обусловить с одной стороны, ослабление эффективности системы иммунитета, с другой - развитие перекрестных реакций, приводящих к повреждению тканей хозяина, содержащих эти антигены. Аутоантигены - антигены против которых развивается аутоиммунный ответ. В качестве аутоантигенов могут быть антигены (нормальные) забарьерных органов (хрусталик, нервная ткань), а также антигены, модифицированные физическими, химическими или микробными агентами.

Антитела - это гамма - глобулины, способные специфически соединяться с антигеном, под воздействием которого они образовались. Кроме того, антитела могут лизировать клетки, оказывать опсонизирующее действие, активировать систему комплемента, реализовывать аллергические реакции немедленного типа. Существует пять классов иммуноглобулинов: IgМ, IgG, IgA , IgЕ, IgD. Молекула антитела (класса IgG) состоит из двух тяжелых и двух легких полипептидных цепей и имеют два активных центра, что позволяет им взаимодействовать одновременно с двумя антигенными детерминантами (полные антитела). Неполное антитело имеет лишь один активный центр.

При первичном иммунном ответе вырабатываются тяжелые иммуно-глобулины (IgМ), при вторичном - легкие (IgG). При дисфункции иммунного ответа, что может зависеть от конституционных особенностей индивидуума и/или особенностей антигена (аллергена), продуцируется повышенное количество иммуноглобулинов класса Е, способствующих возникновению аллергических реакций немедленного (первого) типа.

Процессы, лежащие в основе механизма образования антител, а также взаимодействия с антителом in vivo и in vitro, характеризуются высокой специфичностью, что предопределило их широкое применение для диагностики инфекционных заболеваний, для определения групп крови, видовой специфичности белка, подбора донора при трансплантации тканей и т.д. Серологические реакции, применяемые для выявления специфических антител или идентификации антигена (смотри занятия № 14 и 15), могут быть поставлены в жидкой (физиологическом растворе: реакции агглютинации, лизиса, РСК), или полужидкой (в геле: реакция преципитации), или на твердой основе (иммуноферментный анализ, иммуноблотинг, радиоиммунный анализ).

Цели занятия:

1. Изучить развитие, становление, анатомию, клеточный состав и функционирование системы иммунитета.

2. Изучить специфические формы иммунного ответа: клеточный и гуморальный ответы, иммунологическая память, иммунологическая толерантность.

3. Иметь представление о роли гиперчувствительности и аутоиммунных реакций в возникновении иммунопатологических нарушений.

4. Выработать четкое преставление об антигенах и антителах, их роли в иммунном ответе.

Учебно-целевые задачи:

Знать:

1. Иммунная система организма человека и ее функции. Клетки иммунной системы: Т- и В-лимфоциты, макрофаги (А-клетки). Субпопуляции Т- и В-клеток. Клеточные маркеры. Клеточная кооперация. Цитокины.

2. Формы иммунного ответа: клеточный и гуморальный иммунный ответ, иммунологическая толерантность, иммунологическая память.

3. Иммунопатология. Гиперчувствительность. Аллергия немедленного и замедленного типа. Аутоиммунитет.

4. Антигены, их свойства, классификация.

5. Антитела, их свойства, механизм образования, первичный и вто­ричный иммунный ответ Биологическая роль различных классов иммуноглобулинов в противоинфекционной защите организма, в возникновении аллергии немедленного типа.

Уметь:

1. Обосновать практические мероприятия, предпринимаемые при им-мунологической диагностике, специфической профилактике и специфической терапии инфекционных и неинфекционных заболеваний.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗАНЯТИЯ

Таблицы и схемы по иммунологии.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое система иммунитета, каково ее значение? Какие органы относят к центральным и периферическим?

2. Назовите основные классы и субклассы клеток иммунной системы. Каковы их основные функции и маркеры?

3. Назовите основные проявления клеточного и гуморального иммунитета.

4. Что такое иммунологическая память и иммунологическая толерантность? Какова их роль?

5. Что такое цитокины, какова их роль в иммунной системе? ,

6. Каков механизм межклеточной кооперации в реализации первичного иммунного ответа? Какие клетки при этом участвуют?

7. Что лежит в основе возникновения иммунопатологическихреакций?Какова их роль в возникновении заболеваний?

8. Что такое гиперчувствительность немедленного и замедленного типов, каков механизм из развития?

9. Что такое аутоиммунитет, какова его роль в возникновении заболеваний?

10. Что такое антигены: (полноценные, неполноценные)?

11. Каково антигенное строение бактерий и вирусных частиц? Каково их практическое значение?

12. Что такое трансплантационные антигены?

13. Что такое аутоантигены? В каких случаях они могут появляться и проявлять себя?

14. Что такое антитела (иммуноглобулины)? Какие бывают классы и виды антител?

15. Каково химическое строение антител? Где они образуются?

16. Что такое неполные антитела, как их обнаружить?

17. Что такое первичный и вторичный иммунный ответ, каковы их отличия?

18. Каковы принципиальные основы серодиагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний?

19. Какие методические приемы используются для выявления специфичности антигенов и антител?

ЗАНЯТИЕ №13

Темы: