Вы здесь

Иммунная система и иммунодефициты

Особенности и функции иммунной системы

Ученые, изучавшие первые случаи заболевания СПИДом, пришли к выводу, что основная его особенность — преимущественное поражение системы иммунитета, проявляющееся в полной беззащитности организма больных перед сравнительно безобидными микроорганизмами, а также злокачественными опухолями.

Каковы же особенности системы иммунитета и почему новое заболевание было названо синдромом приобретенного иммунодефицита?

Мы знаем, что в организме есть много систем: нервная, эндокринная и другие. Есть и система иммунитета. Однако ее нельзя рассматривать как обособленную, подобно, например, пищеварительной, ибо входящие в нее клетки постоянно циркулируют в различных органах и тканях.



Иммунная система — это в основном лимфоидная система. Ведь главная клетка иммунной системы — лимфоцит, являющийся разновидностью белых кровяных шариков — лейкоцитов, которые, как и красные кровяные шарики — эритроциты, вырабатываются в кроветворной ткани, преимущественно в костном мозге. В одном кубическом микролитре крови содержится до 5 миллионов эритроцитов и 5 тысяч лейкоцитов. Лимфоцитов — около 1/3 общего количества белых кровяных шариков. От остальных они отличаются формой: вокруг крупного круглого ядра расположен узкий ободок клеточной жидкости — цитоплазмы, тогда как у значительной части других лейкоцитов ядро дольчатое, к тому же объем цитоплазмы больше. Лимфоциты находятся не только в крови, они еще и главные клетки тканевой жидкости — лимфы. Кроме того, они входят в состав массы так называемых лимфоид-ных органов — лимфатических узлов, вилочковой железы (тимуса), селезенки и лимфоидных органов желудочно-кишечного тракта (миндалин, лимфоидных образований тонкого кишечника). Лимфоциты составляют около 1 процента массы тела.

Существуют коротко живущие и долго живущие лимфоциты. Последние — продолжительность их жизни у человека 10 лет и более — постоянно путешествуют между капиллярами кровеносной и лимфатической систем; причем они пролагают пути и между клетками капилляров, и через сами эти клетки.

Почему же лимфоциты считают основными клетками иммунной системы? Прежде всего потому, что на их поверхности имеются особые молекулы — рецепторы, способные соединяться с соответствующим иммунологи-чески активным веществом — антигеном (подробнее мы расскажем о нем далее) и превращаться в клетки, вырабатывающие антитела — то есть белки,- реагирующие с антигеном или убивающие попавшие в организм чужеродные клетки.

В 1961 году было сделано открытие чрезвычайной важности. Оно касалось «строения» иммунной системы: выяснилось, что, подобно нервной, она состоит из двух частей — центральной и периферической.

Очередной переворот в науке был связан главным образом с изучением роли тимуса в иммунитете.

У человека, как у всех млекопитающих, за грудиной расположена своеобразная железа из двух долей, напоминающая по форме вилку, что и определило ее название — вилочковая. Другое ее название — зобная. Врачи же чаще применяют латинское обозначение — тимус.

У железы немало любопытных особенностей, но до сих пор она во многих отношениях остается загадкой для ученых.

Ее первое удивительное свойство заключается в том, что лучше всего она выражена у новорожденных и деятельность ее в этот период жизни человека наиболее интенсивна. В дальнейшем, однако, размеры ее постепенно уменьшаются и большая часть органа замещается жировой тканью. Если у новорожденного ребенка вес тимуса равен 0,5 процента веса тела, то у 40-летнего человека эта величина сокращается в 100 раз (0,005 процента).

Вторая особенность — чрезвычайная изменчивость тимуса под воздействием самых разнообразных факторов. В неблагоприятных условиях, например при стрессе, ее клетки могут быстро разрушаться и исчезать, а при ликвидации этих условий орган способен вновь быстро восстанавливать свою первоначальную структуру.

Третья особенность — своеобразие строения. Тимус «сложен» из двух основных видов клеток — лимфоид-ных, а именно лимфоцитов, и эпителиальных. Последние служат как бы его скелетом. Подобно железам внутренней секреции, они «умеют» вырабатывать гормоны, которые способствуют созреванию остальной лимфоидной ткани организма.

Прежде иммунологи не обращали особого внимания на этот орган. Однако австралийский иммунолог Джек Миллер установил, что при удалении тимуса у новорожденных мышей резко падало количество лимфоцитов в крови и лимфоидных органах, причем не сразу после операции, а через несколько недель или месяцев. Состояние же лимфоидного опустошения длилось месяцы. У трех — четырехмесячных грызунов, лишенных тимуса, количество лимфоцитов, циркулирующих в крови, было на 90 процентов ниже, чем у нормальных мышей того же возраста. Отмечалось также резкое снижение количества лимфоидных клеток в определенных участках селезенки и лимфатических узлов. Эти участки были названы тимус-зависимыми полями.

История появления и распространения СПИДа

В экспериментах обнаружилось еще одно немаловажное для науки и медицинской практики обстоятельство: у животных, у которых тимус удаляли непосредственно пос ле рождения, резко замедлялась реакция отторжения трансплантатов — чужой пересаженной почки или кожи.

В дальнейшем оказалось, что вилочковая железа играет существенную роль в формировании иммунологической реактивности не только у новорожденных, но и у взрослых организмов. Выявить же это удавалось в тех случаях, когда у животных удаляли тимус, подвергали их облучению в смертельной дозе, а затем пересаживали им костный мозг. В этих условиях у подопытных мышей чужеродные трансплантаты не отторгались более 6 месяцев.

Результаты исследований, расширенные и подтвержденные другими экспериментаторами, заставили в корне пересмотреть прежние представления об иммунной системе.

В настоящее время ученые не сомневаются, что центральный орган иммунной системы — именно вилочковая железа, в которой формируются клетки, ответственные за различные проявления клеточного иммунитета (например, за отторжение пересаженных чужеродных тканей трансплантатов), что клеточный иммунитет осуществляется не антителами (т. е. белками крови, возникающими в ответ на введение в организм вирусов, бактерий), а непосредственно лимфоцитами.

Все остальные лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, лимфоциты крови и лимфы, миндалины и другие лимфоидные образования кишечника) относятся к периферической иммунной системе.

Если тимус — главный орган клеточного иммунитета, то каков у млекопитающих центральный орган, ответственный за выработку антител?

Большинство иммунологов считают, что это костный мозг, где продуцируются клетки, называемые Б-лимфоци-тами,— предшественники клеток, ответственных за выработку антител.

Родоначальники клеток иммунной системы — незрелые клетки костного мозга. Попадая из костного мозга в тимус, они созревают и превращаются в Т-лимфоциты (тимус-зависимые лимфоциты), участвующие в различных проявлениях клеточного иммунитета.

Т-лимфоциты созревают в тимусе под влиянием гормонов, которые вырабатываются в его эпителиальном скелете. Они осуществляют чрезвычайно важную функцию: удаляют и обезвреживают все чужеродные клетки.

Различают несколько классов Т-лимфоцитов. Одна их разновидность способна разрушать чужеродные клетки, умерщвлять их. Отсюда и название их — киллеры (по-английски «киллер» — убийца). Другая регулирует активность Б-клеток и Т.-киллеров, угнетая ее (Т-супрессоры). В последнее время внимание иммунологов привлекает один из лимфокинов (особых растворимых веществ)— ин-терлейкин-2, вызывающий размножение Т-лимфоцитов.

Наиболее важная разновидность Т-лимфоцитов — так называемые Т-хелперы (от английского «хелпер»—помощник). Они первыми распознают чужеродные вещества и помогают другим лимфоцитам выполнять их функции.



После созревания в периферических лимфоидных органах Б-лимфоциты превращаются в плазматические клетки, способные вырабатывать антитела и выделять их в жидкости тела — лимфу И кровь.

Помимо основных клеток — Т- и Б-лимфоцитов, иммунная система содержит также вспомогательные, к которым относятся прежде всего макрофаги — большие клетки, поглощающие и переваривающие микробы и погибшие клетки.

Иммунный ответ — результат содружественного взаимодействия Т-клеток, Б-клеток и макрофагов. Макрофаги перерабатывают антиген таким образом, что он распознается Т-лимфоцитами. Активированные антигеном Т-лим-фоциты передают о нем информацию Б-клеткам.

В чем же состоят основные функции системы иммунитета?

Первая заключается в способности опознавать любые чужеродные агенты, попавшие в святая святых организма — его внутреннюю среду, и отторгать их.

Вторая функция — способность отторгать чужеродные клетки, возникшие в самом организме вследствие мутаций — изменений наследственности клеток. Если мутация повредила гены, ведающие размножением клеток, то эти измененные клетки могут вести себя как анархисты: они выходят из-под контроля организма и начинают неограниченно размножаться, проникая в окружающие ткани и повреждая их. Так может появиться злокачественная опухоль. Предполагают, что клетки иммунной системы в состоянии разрушать изменившиеся клетки.

Еще одна важная функция обусловлена наличием иммунологической памяти. Клетки иммунной системы при контакте с чужеродным антигеном запоминают его и при повторной встрече дают обычно более сильную реакцию. Иммунологическая память «закрепляется» на годы, нередко — на всю жизнь. Она или сохраняется в долго-живущих лимфоцитах, или передается по наследству потомкам «обученных» лимфоцитов.

Система иммунитета реагирует на присутствие в организме микробов, различных чужеродных клеток, веществ и т. д., являющихся антигенами или состоящих из них.

Заметим, что термин «антиген» крайне неудачен. Приставка «анти» означает «против», и непосвященный читатель вправе подумать, что антиген — агент, действующий против генов.

Но на самом деле это не так.

Прежде антигенами называли вещества, провоцирующие возникновение антител и могущие реагировать с ними. Для раннего этапа развития иммунологии такое определение было правильным: тогда знали, что иммунный ответ на антиген сопровождается выработкой сугубо специфических антител. Теперь же доказано, что введение антигена приводит к образованию не только антител, но и иммунных лимфоцитов, которые также могут реагировать с антигеном. Антигенами ныне принято называть чужеродные вещества, которые, попав в организм, вызывают те или иные иммунологические реакции.

Какие же вещества бывают антигенами?

Наиболее сильные из них — белки. Отчетливыми антигенными свойствами обладают полисахариды. Однако сами по себе аминокислоты и простые сахара, входящие в состав этих веществ,— не антигены. Большое количество антигенов содержат микроорганизмы и клетки животных.

В чем же проявляется специфичность действия антигенов?

Прежде всего укажем, что ученые подразделяют эту специфичность на видовую, групповую, индивидуальную и органную.

Антигены, входящие в состав тканей различных биологических видов, отличаются друг от друга. Например, если ввести кролику белки человеческой сыворотки, то полученные антитела будут реагировать лишь с человеческим белком, но не с куриным, лошадиным или другим. Это и есть видовая специфичность.

Но антигены индивидуумов, относящихся к одному и тому же биологическому виду, тоже неодинаковы. Различны, например, антигены эритроцитов у людей с разными группами крови.

Кроме того, в лейкоцитах и других ядерных клетках есть так называемые трансплантационные антигены, и они индивидуальны. Поэтому' трансплантаты, взятые от особей одного и того же вида, как правило, отторгаются.

Органная специфичность заключается в том, что антигены одного органа отличаются от антигенов других органов того же индивидуума.



Что же происходит в организме, когда в него попадает антиген? На подобную агрессию он отвечает вполне воинственно — вырабатывает антитела. Они способны вступать с антигеном в специфическую связь, содержатся только в гамма-глобулиновой фракции сыворотки. При этом речь идет о пяти основных классах иммуноглобулинов: А, Г, Д, Е, М. Наиболее важным оказалось изучение иммуноглобулина Г. Установлено, что он «складывается» из двух легких (молекулярная масса 25 000) и двух тяжелых (молекулярная масса 50 000) полипептидных цепей. Каждая цепь состоит из двух частей: одна половина ее у разных антител имеет одинаковое строение (константная часть цепи), тогда как строение второй половины у различных антител меняется (вариабельный участок).

Специфичность антител зависит от их активного центра, который находится в вариабельных участках легких и тяжелых цепей.

В электронном микроскопе антитела по своему виду напоминают рогатку.

Как же протекает процесс выработки антител?

После введения антигена первыми возникают иммуноглобулины М — это пять молекул иммуноглобулина Г. Оба вида антител обладают аналогичной специфичностью. Например, после иммунизации яичным альбумином сначала «в бой идут» иммуноглобулины М, потом Г, но они равно способны специфически реагировать только против этого альбумина. Если же ввести тот же антиген повторно, то на него сразу вырабатываются преимущественно иммуноглобулины Г. Все эти антитела — в сыворотке крови.

Иммуноглобулины А образуются на различных слизистых оболочках и входят в состав тех или иных секретов, скажем, молока. Они состоят из двух или трех молекул иммуноглобулина Г. Иммуноглобулины Е появляются при аллергических заболеваниях. Что касается иммуноглобулинов Д, то их биологическая роль пока недостаточно ясна.

Иммунологические реакции основаны на взаимодействии антител с антигенами, что может выражаться в склеивании микробов друг с другом (агглютинации), растворении клеток и т. д. Их широко используют во многих областях медицины: хирургии, терапии, судебной медицине и т. д. Но прежде всего они важны потому, что позволяют диагностировать инфекционные болезни.