Імунітет
Імунітет,
здатність
організму людини і тварин специфічно реагувати на присутність в ньому
якоїсь речовини, зазвичай чужорідного. Ця реакція на чужорідні речовини забезпечує
опірність організму, а тому надзвичайно важлива для його виживання. У
основі реакції лежить синтез спеціальних білків, т.зв. антитіл, здатних
вступати в сполучення з чужорідними речовинами - антигенами. Наука, що вивчає
механізми імунітету, називається імунологією.
Минулого термін «імунітет» ставився лише
до реакцій, спрямованим проти мікроорганізмів. В даний час він
застосовується для позначення реакцій організму на будь-які антигени. Антиген - це
звичайно велика молекула або комбінація молекул, індукує утворення
антитіл. Антигенними властивостями володіють білки (особливо, якщо вони містять
певні амінокислоти типу тирозину) і полісахариди (великий молекулярної
маси) всіх живих організмів. Молекули, які не викликають освіти
антитіл, але тим не менш здатні зв'язуватися з ними, називають гаптенів або
неповними антигенами.
Не всі тварини, навіть одного виду,
виробляють антитіла у відповідь на введення певних антигенів: деякі
антигени викликають таку відповідь лише у групи особин. Тільки теплокровні
хребетні, включаючи людину, здатні утворювати преципітуючих (тобто
облягати, антиген) антитіла; проте ряд холоднокровних хребетних
виробляють в чомусь схожі речовини, які називаються аглютиніни. Освіта
антитіл у безхребетних остаточно не встановлено.
Взаємодія
антиген - антитіло.
Антитіла
реагують тільки з тими антигенами, які індукувати їх синтез. Зміни
хімічної або фізичної структури антигенів призводять до утворення інших,
видозмінених антитіл. Таке пряме відповідність між антигенами й антитілами
відоме під назвою специфічності.
Пауль Ерліх (1854-1915) одним із перших
вказав на значення специфічності. Він припустив, що бічні ланцюги молекули
антигену підходять до рецепторних ділянок в молекулі антитіла, як ключ до замка.
Пізніше К. Ландштейнера (1868-1943) вдалося показати, що в антисироватки
імунного тварини (тобто в сироватці крові, що містить антитіла)
виявляються антитіла, здатні розрізняти молекули антигенів з однаковою
молекулярною масою і однаковим набором атомів, але відрізняються один від одного
просторовою структурою. В даний час уявлення про те, що
комплементарність структури певної ділянки антигену і активного центру
антитіла визначає специфічність їх взаємодії, є загальновизнаним.
Імунна
реакція.
Основними
елементами імунної системи організму є білі клітини крові - лімфоцити,
що існують у двох формах. Обидві форми походять з клітин-попередників у
кістковому мозку, т.зв. стовбурових клітин. Незрілі лімфоцити залишають кістковий мозок
і потрапляють в кров `яне русло. Деякі з них направляються до тимусу (вилочкової
залозі), розташованому біля основи шиї, де відбувається їх дозрівання.
Минулі через тимус лімфоцити відомі як Т-лімфоцити, або Т-клітини (Т від
«Тимус»). В експериментах на курчатах було показано, що інша частина незрілих
лімфоцитів закріплюється і дозріває в сумці Фабриціуса - лімфоїдному органі
близько клоаки. Такі лімфоцити відомі як В-лімфоцити, або В-клітини (B від
bursa - сумка). У людини та інших ссавців В-клітини дозрівають у
лімфатичних вузлах і лімфоїдної тканини всього організму, еквівалентних сумці
Фабриціуса у птахів.
Обидва типи зрілих лімфоцитів мають на своїй
поверхні рецептори, які можуть «впізнавати» специфічний антиген і
зв'язуватися з ним. Контакт В-клітинних рецепторів із специфічним антигеном і
зв'язування певного його кількості стимулюють ріст цих клітин і
подальше багаторазове розподіл; в результаті утворюються численні клітини
двох різновидів: плазматичні і «клітки пам'яті». Плазматичні клітини
синтезують антитіла, що виділяються в кров. Клітини пам'яті є копіями
вихідних В-клітин; вони відрізняються великою тривалістю життя, і їх
накопичення забезпечує можливість швидкого імунної відповіді у разі
повторного попадання в організм даного антигену.
Що стосується Т-клітин, то при зв'язуванні їх
рецепторами значної кількості певного антигену вони починають
секретувати групу речовин, які називаються лімфокінами. Деякі лімфокіни
викликають звичайні ознаки запалення: почервоніння ділянок шкіри, місцеве
підвищення температури і набряк за рахунок збільшення кровотоку і просочування плазми
крові в тканини. Інші лімфокіни залучають фагоцитуючі макрофаги - клітини,
які можуть захоплювати і поглинати антиген (разом зі структурою, наприклад
бактеріальною клітиною, на поверхні якої він знаходиться). На відміну від Т-і
В-клітин ці макрофаги не володіють специфічністю і атакують широкий спектр
різних антигенів. Ще одна група лімфокінів сприяє руйнуванню
інфікованих клітин. Нарешті, ряд лімфокінів стимулює додатковий
кількість Т-клітин до поділу, що забезпечує швидке зростання числа клітин,
які відповідають на той самий антиген і виділяють ще більше лімфокінів.
Антитіла, що виробляються В-клітинами і
що надходять в кров та інші рідини організму, відносять до факторів
гуморального імунітету (від лат. humor - рідина). Захист організму, що здійснюється
за допомогою Т-клітин, називається клітинним імунітетом, оскільки в її основі лежить
взаємодія окремих клітин з антигенами. Т-клітини не тільки активують
інші клітини шляхом виділення лімфокінів, але й атакують антигени за допомогою
містять антитіла структур на поверхні клітини.
Антиген може індукувати обидва типи
імунної відповіді. Більш того, в організмі відбувається певне
взаємодію між Т-і В-клітинами, причому Т-клітини здійснюють контроль над
В-клітинами. Т-клітини можуть пригнічувати B-клітинну відповідь на нешкідливі для
організму чужорідні речовини або, навпаки, спонукати В-клітини виробляти
антитіла у відповідь на шкідливі речовини з антигенними властивостями. Пошкодження або
недостатність даної контролюючої системи може виявлятися у вигляді
алергічних реакцій на речовини, зазвичай безпечні для організму.
Селекція
антитіл.
Цей процес
визначає, які саме антитіла повинні утворитися, щоб боротися зі
специфічним антигеном, виділяючи його з мільярдів інших антигенів,
потенційно загрожують організму. Механізм такої селекції залишається ще не до
кінця зрозумілим. Міркуючи логічно, важко припустити, що в кожному лімфоцит
міститься інформація для синтезу мільярдів різних антитіл, більшість з яких
ніколи не знадобиться. Одна з ранніх теорій, що отримала назву
«Інструктивно», стверджував, що антитіла синтезуються в незавершеному
вигляді. Коли ж антиген потрапляє в організм, він діє як матриця, на
якої відбувається остаточне формування дізнався ділянки антитіл; іншими
словами, сам антиген служить «інструкцією» для створення специфічних саме до
нього антитіл.
В даний час відомо, що структура
білкової молекули антитіла залежить від послідовності та взаємного
розташування складових її «цеглинок» - амінокислот і що зовнішні причини,
в тому числі антигени, не можуть викликати істотних структурних перебудов.
Тому була висунута нова теорія - «клонального селекції». Згідно з цією
теорії, в організмі людини міститься близько 10 млрд. злегка відрізняються один
від одного різновидів лімфоцитів, причому кожна з них досить
нечисленна. Коли антиген потрапляє в організм, він зв'язується тільки тими
лімфоцитами, які здатні впізнавати його. Зв'язування з антигеном створює
стимул для їх розподілу; в результаті утворюється велика кількість однакових клітин
- Клон, і чисельність відібраного варіанта клітин швидко досягає необхідного
рівня.
Теорія клонального селекції не давала
пояснення, яким чином початково виникає колосальна різноманітність
лімфоцитів або їх попередників. Проте нещодавно механізм такої
диверсифікації як ніби роз'яснився. Показано, що гени клітин, що беруть участь в
імунної реакції і продукції специфічних антитіл, зазнають часті
випадкові зміни за рахунок перегрупувань їх окремих ділянок;
відповідно змінюється закодована в них інформація, тобто з'являються нові,
різноманітно змінені за цією ознакою клітини, а в цілому вся популяція
лімфоцитів набуває здатності реагувати з різними антигенами. Крім
того, протягом багатьох клітинних поколінь, потрібних для перетворення
стовбурових клітин в зрілі лімфоцити, відбуваються випадкові мутації в генах,
кодують антитіла. Ці мутації додатково збільшують різноманітність
лімфоцитів. Примітно, що ті молекули на поверхні Т-лімфоцитів, яким
вони зобов'язані своєю специфічністю, мають багато в чому ту ж структуру, що й
циркулюють у крові антитіла, що виробляються В-лімфоцитами.
Пасивний
імунітет.
Імунітет,
що виникає в результаті ін'єкції готових антитіл, а не роботи клітин самого
організму, називають пасивним. Такий імунітет, однак, зберігається недовго --
поки в організмі циркулюють введені антитіла (гамма-глобуліни). У людини
це становить кілька тижнів. Навпаки, активний імунітет, коли в
організмі продукуються власні антитіла, часто буває довічним.
Ізоантітела.
Антитіла в крові виявляються не тільки після
активної або пасивної імунізації. У багатьох біологічних видів, включаючи
людини, яка постійно йде (у всіх представників виду) синтез антитіл
певної специфічності, який не пов'язаний з імунізацією. Такі антитіла --
їх називають ізоантітеламі - специфічно спрямовані проти антигенів інших особин
того ж виду, тобто проти ізоантігенов. Синтез ізоантітел забезпечує
природний (вроджений) імунітет (на відміну від придбаного імунітету,
що виникає в результаті імунізації).
Групи крові.
Кращим прикладом ізоантігенов служить система
антигенів, що позначається АВ0. Антигени А і В виявляються на поверхні
еритроцитів і в багатьох тканинах. Вони були виділені в очищеному вигляді, і аналіз
показав, що це складні за структурою молекули, що складаються з ланцюжків
амінокислот і вуглеводів. У кожної людини, еритроцити якого несуть антиген
А або В (але не обидва антигени разом) або ж не містять їх зовсім (група крові
0), в кров'яному руслі циркулюють ізоантітела, аглютинативна (склеюючі)
еритроцити інших груп крові, крім групи 0.
Після відкриття Ландштейнером системи
AB0-антигенів були виявлені і інші антигени еритроцитів. Такі, наприклад,
розрізняються між собою підгрупи A-антигену і MN-антигени; невідповідність по
кожному з них у донора та реципієнта може призвести до реакцій несумісності
при переливанні крові. З відкриттям нових, рідкісних типів несумісності
виявляють і нові антигени груп крові, число яких постійно
збільшується. Однак на відміну від ситуації з AB0-антигенами антитіла до цих
додатковим антигенів в звичайних умовах не виробляються, а з'являються
тільки після попереднього контакту, наприклад попереднього переливання
крові.
Пересадка
тканин.
Ще один
важливий імунологічний феномен, пов'язаний з ізоантітеламі, спостерігається при
трансплантації тканин. Гомотрансплантати, тобто тканини одного і того ж організму
або однояйцевих близнюків (наприклад, при пересадці шкіри або пластичних
операції), звичайно добре приживляється на новому місці. Імунологічна реакція
не розвивається, тому що гени і закодовані ними білки в пересадженою тканини і
клітинах реципієнта абсолютно однакові. Якщо ж тканина взята від донора, не
пов'язаного з реципієнтом родинними зв'язками, вона може зберігатися на місці
пересадки деякий час, але потім відривається. Наступний трансплантат від нового донора відторгається
ще швидше. Таке відторгнення має імунологічну природу - про це
свідчить успіх трансплантації в разі подібної антигенної специфічності
тканин донора та реципієнта. Підбір донора по тканинної сумісності з
реципієнтом має життєво важливе значення при пересадки серця, нирок і
інших органів.
Гени, відповідальні за пріжівляемость або
відторгнення пересадженою тканини, утворюють т.зв. «Головний комплекс
гістосумісності ». Вони кодують синтез не тільки тканинних антигенів,
визначають успіх або неуспіх трансплантації, а й деяких рецепторів на
поверхні T-клітин. Визначення продуктів цих генів допомагає заздалегідь
визначити, чи буде організм реагувати на специфічні антигени
пересадженою тканини.
У деяких умов, зокрема після
контакту з яким-небудь антигеном в період внутрішньоутробного розвитку, розвивається
толерантність, тобто нездатність реагувати на цей антиген протягом
наступного життя
Синдром набутого
імунодефіциту (СНІД).
Про
це особливо небезпечний для людини вірусному захворювання, пов'язане з пошкодженням
імунної системи,.
Аутоімунні
захворювання.
Багато
хвороби, наприклад аутоіммунна гемолітична анемія, розвиваються в результаті
імунологічних реакцій, спрямованих проти антигенів власних тканин. При
цих захворюваннях, які називаються також аутоімунними, в організмі утворюються
антитіла, що руйнують власні клітини.
Список
літератури
Ройт А. Основи імунології. М., 1991
Для підготовки даної роботи були
використані матеріали з сайту http://bio.freehostia.com
