ГЛАВА XII Клетки и молекули на имунната защита Имунитетът е най-ясно проявен и най-добре проучен при бозайниците, въпреки че някои негови прояви могат да се наблюдават при просто организирани животни. При гръбначните, особено при топлокръвните животни, имунитет

8. Фактори на еволюцията Запомнете!Какви са причините за изменението на броя на индивидите в популацията?Каква е ролята на мутациите в еволюционния процес?Наследствена изменчивост. Фактор, който осигурява появата на нов генетичен материал в популация и

22. Абиотични фактори на околната среда Запомнете! Какво е местообитание? Кои фактори се класифицират като фактори на неживата природа? В процеса на историческо развитие организмите се адаптират към определен набор от абиотични фактори, които стават задължителни

23. Биотични фактори на околната среда Запомнете!Какво е местообитание?Кои фактори се класифицират като фактори на дивата природа?В природата съществуването на всеки жив организъм зависи не само от абиотичните фактори, но и от други организми, живеещи наблизо. Целият комплект

Еволюционни фактори Процесите, които променят честотата на алелите в популациите, се наричат ​​елементарни еволюционни фактори. В популационната генетика има четири основни еволюционни фактора Процес на мутация. Мутациите са единственият процес, чрез който нови

11.3. Фактори на околната среда Факторите, които обуславят съществуването на организмите в дадена среда, се наричат ​​фактори на околната среда. Те се определят както от външните условия на дадената среда, така и от влиянието на други организми, които съществуват в средата.

НЕСПЕЦИФИЧНИ ЗАЩИТНИ ФАКТОРИ (ГЕНИТАЛНИ)

Под неспецифичен имунитет се разбира система от предварително съществуващи защитни фактори на организма, присъщи на този вид като наследствено определено свойство. И така, кучетата никога не се разболяват от човешка чума, а кокошките никога не се разболяват от антракс. Имунитетът, създаден от анатомични, физиологични, клетъчни и молекулярни фактори, които са естествените съставни елементи на тялото, иначе се нарича конституционен. Такива фактори предпазват организма от различни екзогенни и ендогенни агресии, те са наследени, техните защитни функции са лишени от селективност и не са в състояние да запазят паметта от първичния контакт с чуждото.

Условно неспецифичните защитни фактори могат да бъдат разделени на четири вида: физически (анатомични); физиологичен; клетъчни, извършващи ендоцитоза или директен лизис на чужди клетки; молекулярни (фактори на възпалението).

Физически (анатомични) бариери

Кожа. Ненарушената кожа обикновено е непроницаема бариера за микроорганизмите. Само при някои инфекциозни заболявания, като лептоспироза, директното проникване на патогена през непокътната кожа може да бъде основният път на инфекция. Здравата и непокътната кожа има изразена бактерицидна активност срещу онези микроорганизми, които не са представители на нормалната й микрофлора.

Лигавици. На нивото на лигавиците има много различни механизми за защита на вътрешната среда на тялото, включително от проникването на микроорганизми в него (слуз, реснички на ресничестия епител, лизозим, пероксидази, секреторни антитела, фагоцитни клетки, лимфоцити) .

Нормална микрофлора на тялото. Микроорганизмите, обитаващи кожата и лигавиците, които комуникират с външната среда, съставляват нормалната микрофлора на тялото. Тези микроорганизми са в състояние да устоят на действието на патогенни микроорганизми и да имат вредно въздействие върху тях, като по този начин участват в защитата на тялото.

Физиологични бариери

Този тип защита включва телесна температура, pH и кислородно напрежение в зоната на колонизация от микроорганизми, както и различни разтворими фактори, възпаление.

Клетъчни фактори

Клетъчните неспецифични защитни фактори включват фагоцитни клетки и естествени убийци.

фагоцитни клетки. Един от мощните резистентни фактори е фагоцитозата. И. И. Мечников установява, че гранулираните левкоцити на кръвта и лимфата, главно полиморфонуклеарни неутрофили (микрофаги - неутрофили, еозинофили и базофили) имат фагоцитни свойства и се наричат ​​по друг начин полиморфонуклеарни левкоцити или гранулоцити, както и моноцити и различни клетки на ретикулоендотелната система, които той нарече макрофаги. Понастоящем макрофагите се разбират като клетки, които имат висока фагоцитна активност. Те варират по форма и размер в зависимост от тъканите, в които се намират. Според класификацията на СЗО всички макрофаги са обединени в система от мононуклеарни фагоцити (MPS).

Фагоцитите имат три функции:

Защитен. Чуждите предмети се унищожават чрез фагоцитоза, т.е. тялото се пречиства от инфекциозни агенти, продукти на гниене, умиращи клетки, неподлежащи на метаболизъм органични вещества.

Секреторна. Взаимодействието на обекта на фагоцитозата с фагоцита стимулира бактерицидните системи на последния. Основните системи на бактерицидна активност включват окислителна (O2-зависима) и неокислителна (ензимна). Окислителната бактерицидна система убива микроба поради директното действие на O2, OH и H2O2, произведени от фагоцита или халогенирането. От ензимните системи най-силен бактериологичен потенциал имат лизозимът и катепсинът.

В допълнение, фагоцитите синтезират и отделят много цитокини - биологично активни вещества, необходими за поддържане на имунния отговор на организма към чуждо вещество.

Представяне. Обработка на антигена (обработка) и представянето му на имунокомпетентни клетки, участващи във формирането на имунния отговор.

Ориз. 1. Фагоцитна клетка улавя бактерии (електронна микроснимка).

Процесът на фагоцитоза се състои от следните етапи:

Хемотаксис - движението на фагоцита към обекта на фагоцитоза, се осъществява с помощта на псевдоподии.

Адхезия (закрепване). На мембраната на фагоцитите има различни рецептори за улавяне на микроорганизми.

Ендоцитоза (абсорбция). Принципите на абсорбция на бактериите са идентични с тези на амебите: уловените частици се потапят в протоплазмата и в резултат на това се образува фагозома с обект, затворен вътре.

вътреклетъчно храносмилане. Лизозомите се втурват към фагозомата, след което мембраните на фагозомата и лизозомата се сливат и ензимите на лизозомите се изливат във фаголизозомата. Фагоцитираните микроорганизми се атакуват от комплекс от различни микробицидни фактори.

Ориз. 2. Последователност на фагоцитоза.

Ориз. 3. Незавършена фагоцитоза. Менингококите (малки диплококи) се намират в големи количества във фагоцитите в жизнеспособно състояние.

За пълноценна фагоцитоза е необходим фагоцитен стимул с определена сила:

А. Микробни фактори. При ниско съотношение микроби/фагоцити (1:1) почти няма реакция. Увеличаването на съотношението до 25: 1 до известна степен стимулира процеса, при съотношение до 60: 1 около 80% от микробите се фагоцитират, но по-нататъшното увеличаване на съотношението рязко потиска фагоцитозата.

Б. Универсални стимулатори на фагоцитите са опсонизирани частици и имунни комплекси.

Опсонизацията е процес, който улеснява фагоцитозата. Причинява се от свързването на опсонини (антитела и компонент C3b на комплемента) към бактериални повърхностни антигени.

B. Лимфокини, гама-интерферон - медиатори, произведени от активирани Т-лимфоцити в локалния клетъчно-медииран имунен отговор, активират макрофагите и привличат други провъзпалителни клетки.

За характеризиране на активността на фагоцитозата се въвежда фагоцитен индекс. За да се определи, броят на бактериите, абсорбирани от един фагоцит, се преброява под микроскоп.

Естествени убийци.

Естествените убийци (NK или NK) или естествените убийци (NK) са популация от лимфоидни клетки, лишени от характеристиките на Т и В лимфоцитите. Тяхното участие в неспецифичния имунен отговор се състои в способността да упражняват директен цитотоксичен ефект върху злокачествено трансформирани и инфектирани с вируси клетки, както и клетки, които са абсорбирали някои вътреклетъчни бактериални патогени. . В процеса на цитолиза се разграничават три основни етапа: разпознаване, освобождаване на цитотоксини („смъртоносен удар“) и лизиране на целевата клетка.

Ориз. 4. Клетката убиец (по-малката клетка в долната част) атакува туморната клетка.

Хуморални (молекулярни) фактори на неспецифична защита

Протеините на острата фаза на възпаление участват в неспецифичния имунитет срещу микроби: С-реактивен протеин (протеин), серумен амилоид, алфа2-макроглобулин, фибриноген, b-лизини, интерферони, система на комплемента, лизозим и др.

комплементна система.

Системата на комплемента е комплекс от разтворими протеини и протеини на клетъчната повърхност, чието взаимодействие медиира различни биологични ефекти:

разрушаване (лизис) на клетки,

привличане на левкоцити към мястото на инфекция или възпаление (хемотаксис),

улесняват фагоцитозата (опсонизация),

стимулиране на възпаление и реакции на свръхчувствителност (анафилотоксини).

Повечето компоненти на комплемента се синтезират от хепатоцити и мононуклеарни фагоцити. Компонентите на комплемента циркулират в кръвта в неактивна форма. При определени условия спонтанна каскада от ензимни реакции води до последователно активиране на всеки от компонентите на системата на комплемента. Компонентите на комплемента се обозначават с латинската буква C и арабски цифри (C1, C2 .... C9).

Има два взаимносвързани пътя на активиране на комплемента: класически и алтернативен. В резултат на това се образува мембранно атакуващ комплекс, който е способен да проникне (образуване на пори) през клетъчната мембрана и да причини лизис на микроорганизми.

Ориз. 5. Активиране на белтъците на комплемента (схема).

Интерферони.

Интерфероните (IFN или IFN) са вид специфични гликопротеини, които имат много широкоспектърни биологични ефекти, произвеждат се от много клетки в отговор на въвеждането на вирус или сложни биополимери. Интерферонът, образуван от човешките клетки, е функционално активен само в човешкото тяло, но не и при животните, и обратното, т.е. има видова специфика.

Има три основни класа интерферони: алфа-интерферонът се произвежда от В-лимфоцити, получава се от кръвни левкоцити (левкоцитни); бета-интерферонът се получава чрез заразяване на човешки фибробластни клетъчни култури с вируси (фибробласти), а гама-интерферонът се получава от имунни Т-лимфоцити, сенсибилизирани с антигени (имунни).

Действието на интерферона не е свързано с директен ефект върху вируси или клетки, т.е. интерферонът не действа извън клетката. Адсорбиран на повърхността на клетката или прониквайки в клетката, той засяга процесите на вирусна репродукция или клетъчна пролиферация през клетъчния геном (активира синтеза на ензими и инхибитори, които блокират транслацията на вирусна иРНК, като по този начин предпазва съседните клетки от вирусна инфекция ).

Стойността на интерфероните. Интерфероните играят голяма роля в поддържането на резистентност към вируси, така че се използват за предотвратяване и лечение на много вирусни инфекции. Антипролиферативният ефект, особено гама-интерферонът, се използва за лечение на злокачествени тумори, а имуномодулиращият ефект се използва за коригиране на функционирането на имунната система, за да се нормализира при различни имунодефицити.

Лизозимът е термостабилен протеин от типа на муколитичния ензим. Намира се в тъканните течности на животни и растения, при хората - в сълзи, слюнка, перитонеална течност, плазма и кръвен серум, в левкоцити, майчино мляко и др. Лизозимът се произвежда от кръвни моноцити и тъканни макрофаги. Той причинява лизис на много сапрофитни бактерии, има по-слабо изразен литичен ефект върху редица патогенни микроорганизми и е неактивен срещу вируси.

И други хуморални фактори.

В хода на еволюцията хората са развили множество защитни механизми срещу патогенни микроорганизми. Някои от тях се появяват само при тези, които преди това са били изложени на патогенен микроб или негови метаболитни продукти, други присъстват и при хора, които не са преживели пряко такова излагане. Като последното може да има такива явления като фагоцитоза (фагоцитите са клетки, които абсорбират и усвояват чужди за тялото частици), наличието на антимикробни вещества в тъканите и циркулиращите течности - лизозим, лизин, комплемент, интерферон и др. като определена последователност от реакции, наречени възпаление.

Тъй като не са адаптирани за борба с определени патогенни микроорганизми, тези защитни механизми все пак представляват един от най-успешните „защитни кордони“ срещу инфекция. Ако тялото все още не е развило антитела, които да циркулират в кръвта, или защитните механизми не са „програмирани“ да се борят с този вид микроорганизми, тези фактори са единствената бариера по пътя му. Тъй като такива фактори нямат тясна специализация в борбата срещу конкретен инфекциозен агент, те се наричат ​​неспецифични фактори на резистентност.

Известно е, че непокътнатата кожа сама по себе си е бариера, а киселинността на потта и наличието на мастни киселини в секрета на мастните жлези пречат на размножаването на микробите. Киселинната реакция на замърсената кожа се губи или намалява и това насърчава растежа на микробите.

Сълзите и слюнката осигуряват много важен, чисто механичен ефект - зачервяване. Но освен това те съдържат протеиновото вещество лизозим, което има антибактериални свойства.

В слюнката на кучетата има много лизозим, което е причината за бързото зарастване на рани при тях след облизване.

Горните дихателни пътища съдържат секрети, съдържащи лизозим и антитела. В допълнение, ресничките, покриващи дихателните пътища, премахват слой слуз нагоре към трахеята и натрупването му в излишък стимулира кашлица - рязко издишване. Така бактериите и другите чужди вещества се изтласкват от бронхите нагоре към устата, където се изплюват или поглъщат.

В стомаха защитният фактор е солната киселина, която допълва механичната способност на стомаха да изхвърли нежелан продукт с помощта на повръщане.

Червата имат подобно свойство да изхвърлят съдържанието си в обратна посока. Освен това микробите, които го обитават постоянно (постоянна флора), произвеждат подобните на антибиотици вещества колицин, които предотвратяват натрупването на болестотворни микроби.

Защитата на пикочните пътища се постига предимно чрез промиването им с урина. При жените вагината е защитена от инфекция от бактерии, които произвеждат млечна киселина, което предотвратява размножаването на повечето патогени.

По-вирулентните микроорганизми успяват да „пробият” тези изброени бариери, да проникнат през кожата и лигавиците. В този случай фагоцитозата и възпалението започват да изпълняват защитна функция в тъканите.

Фагоцити, макрофаги и други левкоцити (бели кръвни клетки) се намират както в кръвта, така и в тъканите. Те включват 2 вида клетки: моноцити и гранулоцити. Гранулоцитите са получили името си поради факта, че в тяхната цитоплазма има гранули. Последните имат способността да се оцветяват, така че гранулоцитите се разделят на еозинофили (гранулите се оцветяват с кисела боя - еозин), базофили (основното багрило е метиленово синьо) и неутрофили (смес от кисели и основни багрила). Всички гранулирани левкоцити са способни на фагоцитоза, но неутрофилите са по-активни и играят водеща роля в защитните механизми на гостоприемника.

Когато инфекциозен агент навлезе в тъканта, в нея се отделят вещества, които привличат неутрофили и моноцити към мястото на нараняване (хемотаксис). По време на този процес моноцитите увеличават размера си и се превръщат в клетки, наречени макрофаги с повишена фагоцитна активност. Макрофагите също се намират като клетки в покой в ​​някои органи (черен дроб, далак, костен мозък и лимфни възли). Те играят в тези органи най-вече ролята на ендотелни (покриващи кухината) клетки. Макрофаго-ендотелната система е „защитната линия“ на тялото, където активно се унищожават микроорганизмите, които „пробиват“ външните бариери.

Процесът на фагоцитоза се състои от 2 етапа. На първия етап микроорганизмите се прикрепват към мембраната на макрофага, което води до тяхното усвояване: псевдоподиите (протрузия на протоплазмата) се издърпват от всички страни към микроорганизмите от клетката и се сливат един с друг. Микроорганизмите в крайна сметка се затварят във вакуола, ограничена от мембрана. Вакуолата, образувана във фагоцита, се слива с лизозоми (вакуола, съдържаща различни ензими). Обвита във вакуола, бактерията се усвоява от сложна смес от вещества, които се отделят от лизозомите. Те включват някои бактерицидни вещества: 2 ензима - лизозим и миелопероксидаза. Макромолекулните компоненти на убитите бактериални клетки се усвояват от различни лизозомни хидролази в кисела среда. Сред тези ензими миелопероксидазата изглежда играе особено важна роля. Фагоцитите с дефектна миелопероксидазна система са по-малко ефективни при унищожаването на погълнати микроби и организъм, надарен с такъв дефект, е силно податлив на инфекциозни заболявания.

Вирулентността на много патогенни микроорганизми се дължи на тяхната резистентност към фагоцитоза или вътреклетъчно разрушаване. В някои случаи тази устойчивост се дължи на факта, че микроорганизмите отделят вещества, които блокират процеса на фагоцитоза, а именно някои от тях потискат реакцията на хемотаксис на кръвните фагоцити, други (по-специално тяхната капсула) предотвратяват прикрепването и абсорбцията на бактериални клетки, а други инхибират вътреклетъчното смилане на абсорбираните от фагоцитите клетки, четвъртите имат вредно въздействие върху фагоцитите. Тези вещества, заедно с други бактериални продукти, допринасят за разпространението на патогенни микроби в тялото.

Ако човешката тъкан е изложена на определен стимул, в нея възниква възпаление. Характерните признаци на възпаление са зачервяване, подуване, треска, болка. Причините за температурата и болката не са напълно ясни, но зачервяването и подуването се дължат на разширяване на кръвоносните съдове (капиляри), което води до повишен кръвен поток през тази област и следователно до зачервяване. В допълнение, пропускливостта на капилярните стени се увеличава, разтворимите протеини напускат съдовете, което причинява движение на течност в тъканта и следователно оток. Възпалението се причинява от голямо разнообразие от стимули (температурен фактор, механично увреждане, проникване на микроорганизми и др.). Възпалителните симптоми се предизвикват от вещества, освободени от увредени клетки или активирани в телесни течности. От многото различни съединения, изолирани от клетки или серум, които причиняват възпаление в експерименти, хистаминът и серотонинът са най-изследваните. Тези вещества присъстват в слабо свързано състояние в тромбоцитите, както и в клетките на много тъкани, откъдето се освобождават под въздействието на различни стимули. С развитието на възпалителния отговор настъпват резки промени в поведението на гранулоцитите. Първо се прикрепват към вътрешните стени на капилярите, след което си проправят път между клетките на съдовата стена, навлизайки в тъканите, като целият този процес може да отнеме само 2 минути.

Ако причината за възпалението е бактериална инфекция, тогава гранулоцитите се придвижват до мястото на инфекцията, реагирайки на вещества, секретирани от бактерии (хемотаксис). С напредването на възпалението фагоцитите освобождават лизозомни ензими, които увреждат и в крайна сметка унищожават близките тъканни клетки.

В по-късните стадии на възпаление гранулоцитите, натрупани във фокуса на възпалението, се заменят с моноцити. Лимфоцитите - клетките, които образуват антитела - също напускат кръвния поток и се натрупват на мястото на нараняване.

Как може възпалението (само по себе си патологично явление) да действа като защитен механизъм? Първо, тъканите на мястото на инфекцията се обогатяват с фагоцити. Второ, достъпът на плазмата до тъканите се увеличава и по този начин се увеличава локалната концентрация на серумни бактерицидни фактори и антитела. На трето място, развитието на възпаление води до натрупване на мъртви клетки-гостоприемници, от които се освобождават бактерицидни тъканни вещества. В центъра на зоната на некроза парциалното налягане на кислорода намалява и се натрупва млечна киселина. Тези условия са неблагоприятни за развитието на много патогенни бактерии. И накрая, повишената температура, характерна за трескаво състояние, забавя размножаването на някои вируси и бактерии.

Самият кръвен серум, съдържащ лизозим, лизин, комплемент и други биологично активни вещества, също има бактерицидни свойства.

Лизозимът присъства не само в секретите на лигавиците, кръвния серум, но и в левкоцитите, биологичните течности (мляко и др.). Това вещество разтваря сапрофитната флора. Има активно действие върху редица патогенни микроби. И така, сълзите действат литично на някои микроби дори при концентрация 1: 10 000 000. Този ензим разгражда веществата, които изграждат бактериалната стена. Намаляването на титрите на лизозима води до инхибиране на храносмилателния капацитет на фагоцитите. Лизозимът участва в алергичните реакции. Цереброспиналната течност обикновено не съдържа лизозим, но при менингит се появява в нея.

Лизинът, биологично активно, хормоноподобно вещество, което има вредно въздействие върху грам-положителната микрофлора, се намира не само в кръвния серум, но и в предната камера на окото и слюнката. Най-малко количество е установено при новородено. До 1-вата година от живота нивото на лизин се удвоява, оставайки същото до 3 години, след това намалява и се запазва до 30-годишна възраст и след това постепенно се увеличава до 75-годишна възраст (2 пъти по-високо, отколкото на 30 години). Съдържанието на лизин се увеличава в сравнение с нормата при ревматизъм, хроничен тонзилит, заболявания на средното ухо, изгаряния, измръзване, травми, включително психични, инфекции, при бременни жени със заплаха от спонтанен аборт, при физическо натоварване и други състояния. При хирургични пациенти повишаването на нивото на лизин се определя 2 седмици преди появата на гнойни усложнения. Повишаването на нивото на лизин в организма е "сигнал за тревога".

Хората се характеризират с колебания в нивото на лизин в зависимост от сезона на годината. Така че през пролетта съдържа повече, отколкото през зимата. Лизинът се натрупва в тромбоцитите. Намира се в задния дял на хипофизата, гушата, щитовидната жлеза и костния мозък.

Неспецифичните защитни фактори също включват протеинови вещества като комплемент (комбиниращ 11 различни протеинови вещества), пропердин или фактор Р, които заедно с други вещества осигуряват бактерицидни свойства на кръвния серум. Тези неспецифични серумни компоненти са необходими при специфични реакции като бактериален лизис, когато пропердин или комплемент, чрез свързване с антитела и бактериална клетка, прави този комплекс податлив на фагоцитоза с последващо унищожаване на бактериалната клетка. Тези вещества също участват във възпалителни реакции.

Когато вирусът навлезе в клетките на тялото в тъканната течност, на това място се натрупват вещества от протеинова природа - интерферони. Това е цяла група вещества, които имат подобен биологичен ефект (въпреки че всяко от тях има малко по-различни физико-химични свойства). Терминът "интерферон" е въведен като общо име за цялата група от тези вещества. На мястото на въвеждане на вируса интерфероните се концентрират поради повишена капилярна пропускливост по време на възпалителна реакция. Те могат да се появят и в близост до засегнатата област, но само след първите цикли на възпроизвеждане на вируса. Повишаването на общата или локалната телесна температура има благоприятен ефект върху клетките, които произвеждат интерферон (увеличават производството им).

Интерферонът, който се образува в клетки, заразени с вирус, действа и върху съседни, все още здрави клетки и ограничава разпространението на вируса.

Механизмът на действие на интерферона не зависи от ензими и протеини, специфични за конкретен вирус. Интерферонът се синтезира и освобождава от клетките малко след първия им контакт с вируса. Заразените клетки са способни да секретират интерферон за относително дълго време.

Клетките също произвеждат интерферон под действието на някои токсични вещества, секретирани от бактерии (особено тези, които проникват в клетките), при контакт с отделни вещества от растителен произход, както и с различни синтетични съединения. По този начин интерферонът, секретиран от клетката под въздействието на различни вещества, е продукт на нейния метаболизъм.

При повечето деца под 1 година и при лица над 60 години е установена неспособност или намалена способност за образуване на интерферон, поради което е повишена чувствителността им към вирусни инфекции. Бебетата, хранени с адаптирано мляко, произвеждат по-малко интерферон от бебетата, хранени по естествен начин. Охлаждането, облъчването, големите дози витамин А, стероидните хормони и консумацията на алкохол също намаляват образуването на интерферон.

Повечето вируси не могат да причинят инфекция в тези клетки, където се образува интерферон, независимо от това, което е причинило появата му. Интерферонът, който навлиза в клетките отвън, свободно се разпространява между клетките или се пренася с кръвта в различни части на тялото, отдалечени от основния си източник, също предотвратява развитието на вирусна инфекция. Интерферонът не действа директно върху вируса, а прониква през клетъчната мембрана и след това чрез сложни биохимични процеси стимулира образуването на специален комплекс от антивирусни протеини, които предотвратяват размножаването на вируса в клетката на молекулярно ниво. Действието на интерферона се проявява главно при навлизането му в здрави клетки, поради което се счита за вещество с превантивно свойство.

Интерферонът има не само антивирусен ефект, но и влияе върху метаболитните процеси, възпроизводството на клетките и дори до известна степен контролира явленията на имунния отговор на организма.

Изброените данни за неспецифичната резистентност не покриват пълния им обхват, но са основни и насочват към сложната структура на защитните фактори още на първия етап от срещата на човешкото тяло с микроорганизми.