Клеточные механизмы иммунного ответа

Лимфоидные клетки организма выполняют основную функцию в развитии иммунитета - невосприимчивости, не только по отношению к микроорганизмам, но и ко всем генетически чужеродным клеткам, например при пересадке тканей. Лимфоидные клетки обладают способностью отличать " свое" от " чужого" и устранять " чужое" (элиминировать).

Родоначальницей всех клеток иммунной системы является кроветворная стволовая клетка. В дальнейшем происходит развитие двух типов лимфоцитов: Т и В (тимусзависимых и бурсазависимых). Эти названия клетки получили в связи с их происхождением. Т-клетки развиваются в тимусе (зобной, или вилочковой железе) и под влиянием веществ, выделяемых тимусом, в периферической лимфоидной ткани.

Название В-лимфоциты (бурсазависимые) произошло от слова " бурса" - сумка. В сумке Фабрициуса у птиц развиваются клетки, сходные с В-лимфоцитами человека. Хотя у человека не найдено органа, аналогичного сумке Фабрициуса, название связано с этой сумкой.

При развитии В-лимфоцитов из стволовой клетки они проходят несколько стадий и преобразуются в лимфоциты, способные образовывать плазматические клетки. Плазматические клетки в свою очередь образуют антитела и на их поверхности имеются иммуноглобулины трех классов: IgG, IgM и IgA (рис. 32).

Рис. 32. Сокращенная схема развития иммуноцитов

Иммунный ответе виде продукции специфических антител происходит следующим образом: чужеродный антиген, проникнув в организм, прежде всего фагоцитируется макрофагами. Макрофаги, перерабатывая и концентрируя антиген на своей поверхности, передают информацию о нем Т-клеткам, которые начинают делиться, " созревают" и выделяют гуморальный фактор, включающий в антителопродукцию В-лимфоциты. Последние также " созревают", развиваются в плазматические клетки, которые и синтезируют антитела заданной специфичности.

Так, соединенными усилиями макрофаги, Т- и В-лимфоциты осуществляют иммунные функции организма - защиту от всего генетически чужеродного, в том числе и от возбудителей инфекционных болезней. Защита с помощью антител осуществляется таким образом, что синтезированные к данному антигену иммуноглобулины, соединяясь с ним (антигеном), подготавливают его, делают чувствительным к разрушению, обезвреживанию различными естественными механизмами: фагоцитами, комплементом и пр.

Контрольные вопросы

1. Какова роль макрофагов в иммунном ответе?

2. Какова роль Т-лимфоцитов в иммунном ответе?

3. Какова роль В-лимфоцитов в иммунном ответе?

Теории иммунитета. Значение антител в развитии иммунитета неоспоримо. Каков же механизм их образования? Этот вопрос в течение длительного времени является предметом споров и обсуждений.

Создано несколько теорий антителообразования, которые можно разделить на две группы: селективные (селекция - отбор) и инструктивные (инструктировать - наставлять, направлять).

Селективные теории предполагают существование в организме уже готовых антител к каждому антигену или клеток, способных синтезировать эти антитела.

Так, Эрлих (1898) предполагал, что клетка имеет готовые " рецепторы" (антитела), которые соединяются с антигеном. После соединения с антигеном, антитела образуются еще в большем количестве.

Такого же мнения придерживались создатели других селективных теорий: Н. Ерне (1955) и Ф. Бернет (1957). Они утверждали, что уже в организме плода, а затем и во взрослом организме имеются клетки, способные к взаимодействию с любым антигеном, но под влиянием определенных антигенов определенные клетки вырабатывают " нужные" антитела.

Инструктивные теории [Гауровитц Ф., Полинг Л., Ландштейнер К., 1937-1940] рассматривают антиген, как " матрицу", штамп, на котором формируются специфические группировки молекулы антител.

Однако эти теории не объясняли всех явлений иммунитета и в настоящее время наиболее принятой является клонально-селекционная теория Ф. Бернета (1964). Согласно этой теории в эмбриональном периоде в организме плода имеется множество лимфоцитов - клеток-предшественников, которые при встрече с собственными антигенами разрушаются. Поэтому во взрослом организме уже нет клеток для выработки антител к собственным антигенам. Однако, когда взрослый организм встречается с чужеродным антигеном, происходит селекция (отбор) клона иммунологически активных клеток и они вырабатывают специфические антитела, направленные против данного " чужого" антигена. При повторной встрече с этим антигеном клеток " отобранного" клона уже больше и они быстрее образуют большее количество антител. Эта теория наиболее полно объясняет основные явления иммунитета.

Механизм взаимодействия антигена и антител имеет различные объяснения. Так, Эрлих уподоблял их соединение реакции между сильной кислотой и сильным основанием с образованием нового вещества типа соли.

Бордэ считал, что антиген и антитела взаимно адсорбируют друг друга подобно краске и фильтровальной бумаге или йоду и крахмалу. Однако эти теории не объясняли главного - специфичности иммунных реакций.

Наиболее полно механизм соединения антигена и антитела объяснен гипотезой Маррека (теория " решетки") и Полинга (теория " фермы") (рис. 33). Маррек рассматривает соединение антигена и антител в виде решетки, в которой антиген чередуется с антителом, образуя решетчатые конгломераты. Согласно гипотизе Полинга (см. рис. 33) антитела имеют две валентности (две специфические детерминанты), а антиген несколько валентностей - он поливалентен. При соединении антигена и антител образуются агломераты, напоминающие " фермы" построек.

Рис. 33. Схематическое изображение взаимодействия антител и антигена. А - по схеме Маррска: Б - по схеме Полинга. Структура комплекса: а - при оптимальных соотношениях; б - при избытке антигена; в - при избытке антител

При оптимальном соотношении антигена и антител образуются большие прочные комплексы, видимые простым глазом. При избытке антигена каждый активный центр антител заполнен молекулой антигена, не хватает антител для соединения с другими молекулами антигена и образуются мелкие, невидимые глазом комплексы. При избытке антител, для образования решетки не хватает антигена, детерминанты антител отсутствуют и видимого проявления реакции нет.

На основании изложенных теорий специфичность реакции антиген - антитело сегодня представляют как взаимодействие детерминантной группы антигена и активных центров антитела. Так как антитела формируются под воздействием антигена, их структура соответствует детерминантным группам антигена. Детерминантная группа антигена и фрагменты активных центров антитела имеют противоположные электрические заряды и, соединяясь, образуют комплекс, прочность которого зависит от соотношения компонентов и среды, в которой они взаимодействуют.

Учение об иммунитете - иммунология - достигло за последние десятилетия больших успехов. Раскрытие закономерностей иммунного процесса позволило решить различные задачи во многих областях медицины. Разработаны и совершенствуются методы предупреждения многих инфекционных заболеваний; лечения инфекционных и ряда других (аутоиммунных, иммунодефицитных) болезней; предупреждения гибели плода при резус-конфликтных ситуациях; трансплантации тканей и органов; борьбы со злокачественными новообразованиями; иммунодиагностики - использования реакций иммунитета в диагностических целях.

Реакции иммунитета - это реакции между антигеном и антителом или между антигеном и сенсибилизированными^* лимфоцитами, которые происходят в живом организме и могут быть воспроизведены в лабораторных условиях.

^* (Сенсибилизированные - повышенно чувствительные.)

Реакции иммунитета вошли в практику диагностики инфекционных болезней в конце XIX - начале XX века. В силу высокой чувствительности (улавливают антигены в очень больших разведениях) и, главное, строгой специфичности (позволяют отличить близкие по составу антигены) они нашли широкое применение в решении теоретических и практических вопросов медицины и биологии. Этими реакциями пользуются иммунологи, микробиологи, инфекционисты, биохимики, генетики, молекулярные биологи, экспериментальные онкологи и врачи других специальностей.

Реакции антигена с антителом называются серологическими (от лат. serum - сыворотка) или гуморальными (от лат. humor - жидкость), потому что участвующие в них антитела (иммуноглобулины) всегда находятся в сыворотке крови.

Реакции антигена с сенсибилизированными лимфоцитами называются клеточными.

Контрольные вопросы

1. Как образуются антитела?

2. Какие Вы знаете теории образования антител?

3. Каков механизм взаимодействия антигена с антителом?