Факторы неспецифической резистентности организма

В неспецифической защите от микробов и антигенов важную роль, как указывалось выше, играют три барьера: механический, фи­зико-химический и иммунобиологический. Основными защитными факторами этих ба­рьеров являются кожа и слизистые оболочки, ферменты, фагоцитирующие клетки, комп­лемент, интерферон, ингибиторы сыворотки крови.

9.2.1. Кожа и слизистые оболочки

Многослойный эпителий здоровой кожи и слизистых оболочек обычно непроница­ем для микробов и макромолекул. Однако при малозаметных микроповреждениях, вос­палительных изменениях, укусах насекомых, ожогах и травмах через кожу и слизистые могут проникать микробы и макромолекулы. Вирусы и некоторые бактерии могут прони­кать в макроорганизм межклеточно, чреск-леточно и с помощью фагоцитов, перенося­щих поглощенных микробов через эпителий слизистых оболочек. Свидетельством этому является инфицирование в естественных ус­ловиях через слизистые верхних дыхательных путей, легких, желудочно-кишечного тракта и урогенитального тракта, а также возможность пероральной и ингаляционной иммунизации живыми вакцинами, когда вакцинный штамм бактерий и вирусов проникает через слизис­тые оболочки желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей.

9.2.2. Физико-химическая защита

На чистой и неповрежденной коже обычно содержится мало микробов, так как потовые и сальные железы постоянно выделяют на ее поверхность вещества, обладающие бактери­цидным действием (уксусная, муравьиная, молочная кислоты).

Желудок также является барьером для про­никающих перорально бактерий, вирусов, ан­тигенов, так как последние инактивируются и разрушаются под влиянием кислого содер­жимого желудка (рН 1, 5—2, 5) и ферментов. В кишечнике инактивирующими факторами служат ферменты и бактериоцины, образуе­мые нормальной микробной флорой кишеч­ника, а также трипсин, панкреатин, липаза, амилазы и желчь.

9.2.3. Иммунобиологическая защита

9.2.3.1. Фагоцитоз

Фагоцитоз (от греч. phages — пожираю, cytos — клетка), открытый и изученный И. И. Мечниковым, является одним из ос­новных мощных факторов, обеспечивающих резистентность организма, защиту от ино­родных веществ, в том числе микробов. Это наиболее древняя форма иммунной защиты, которая появилась уже у кишечнополостных.

Механизм фагоцитоза состоит в поглоще-• нии, переваривании, инактивации инород­ных для организма веществ специализиро­ванными клетками — фагоцитами.

И. И. Мечников к фагоцитирующим клет­кам отнес макрофаги и микрофаги. В на­стоящее время все фагоциты объединены в единую мононуклеарную фагоцитирующую систему. В нее включены тканевые макрофаги (альвеолярные, перитонеальные и др.), клет­ки Лангерганса и Гренстейна (эпидермоциты кожи), клетки Купфера (звездчатые ретику-лоэндотелиоциты), эпителиоидные клетки, нейтрофилы и эозинофилы крови и некото­рые другие.

Основные функции фагоцитов. Функции фа­гоцитов очень обширны: 1) удаляют из ор­ганизма отмирающие клетки и их структуры

(эритроциты, раковые клетки); 2) удаляют не-метабилизируемые неорганические вещества, попадающие во внутреннюю среду организма тем или иным путем (например, частички угля, минеральную и другую пыль, проника­ющую в дыхательные пути); 3) поглощают и инактивируют микробы (бактерии, вирусы, грибы), их останки и продукты; 4) синтези­руют разнообразные биологически активные вещества, необходимые для обеспечения ре­зистентности организма (некоторые компо­ненты комплемента, лизоцим, интерферон, интерлейкины и др.); 5) участвуют в регу­ляции иммунной системы; 6) осуществляют «ознакомление» Т-хелперов с антигенами, т. е. участвуют в кооперации иммунокомпе-тентных клеток.

Следовательно, фагоциты являются, с од­ной стороны, своеобразными «мусорщика­ми», очищающими организм от всех ино­родных частиц независимо от их природы и происхождения (неспецифическая функ­ция), а с другой стороны, участвуют в про­цессе специфического иммунитета путем представления антигена иммунокомпетент-ным клеткам (Т- лимфоцитам) и регуляции их активности.

Стадии фагоцитоза. Процесс фагоцитоза, т. е. поглощения инородного вещества клетка-ми, имеет несколько стадий: 1) приближение фагоцита к объекту поглощения (хемотаксис); 2) адсорбция поглощаемого вещества на по­верхности фагоцита; 3) поглощение вещества путем инвагинации клеточной мембраны с об­разованием в протоплазме фагосомы (вакуоли, пузырьки), содержащей поглощенное вещест­во; 4) слияние фагосомы с лизосомой клетки с образованием фаголизосомы; 5) активация лизосомальных ферментов и переваривание вещества в фаголизосоме с их помощью.

Особенности физиологии фагоцита. Для осу­ществления своих функций (рис. 9.2) фаго­циты располагают обширным набором ли-тических ферментов, а также продуцируют перекисные и NO ион-радикалы, которые могут поражать мембрану (или стенку) клетки на расстоянии или после фагоцитирования. На цитоплазматической мембране находятся

рецепторы к компонентам комплемента, Fc-фрагментам иммуноглобулинов, гистамину, а также антигены гистосовместимости I и II класса. Внутриклеточные лизосомы содержат до 100 различных ферментов, способных «пе­реварить» практически любое органическое вещество.

Фагоциты имеют развитую поверхность и очень подвижны. Они способны активно пе­ремещаться к объекту фагоцитоза по гради­енту концентрации особых биологически ак­тивных веществ — хемоаттрактантов. Такое передвижение получило название хемотаксис (от греч. chymeia — искусство сплавления

металлов и taxis — расположение, построе­ние). Это АТФ-зависимый процесс, в кото­ром участвуют сократительные белки актин и миозин. К числу хемоаттрактантов относятся, например, фрагменты компонентов компле­мента (СЗа и С5а), лимфокины ИЛ-8 и др.. продукты распада клеток и бактерий.

Адсорбция вещества на поверхности фа­гоцита осуществляется за счет слабых хи­мических взаимодействий и происходит ли­бо спонтанно, неспецифически, либо путем связывания со специфическими рецепторами (к иммуноглобулинам, компонентам компле­мента). «Захват» фагоцитом вещества вызыва­ет выработку большого количества перекис-ных радикалов («кислородный взрыв) и N0'. которые вызывают необратимые, летальные повреждения как цельных клеток, так и отде­льных молекул.

Поглощение адсорбированного на фаго­ците вещества происходит путем эндоцито-за. Это энергозависимый процесс, связан­ный с преобразованием энергии химических связей молекулы АТФ в сократительную ак­тивность внутриклеточного актина и мио­зина. Окружение фагоцитируемого вещества бислойной цитоплазматической мембраной и образование изолированного внутриклеточ­ного пузырька — фагосомы напоминает «за­стегивание молнии». Внутри фагосомы про­должается атака поглощенного вещества активными радикалами. После слияния фа­госомы и лизосомы и образования в цитоп­лазме фаголизосомы происходит активация лизосомальных ферментов, которые разру­шают поглощенное вещество до элементар­ных составляющих, пригодных для дальней­шей утилизации для нужд самого фагоцита. Непереваренные остатки вещества «хоронят­ся» вместе с погибшим от старости фагоци­том. Ферментативное расщепление вещества может также происходить внеклеточно при выходе ферментов за пределы фагоцита.

Фагоциты, как правило, «переваривают» за­хваченные бактерии, грибы, вирусы, осущест­вляя таким образом завершенный фагоцитоз. Однако в ряде случаев фагоцитоз носит неза­вершенный характер: поглощенные бактерии (например, иерсинии) или вирусы (например, возбудитель ВИЧ-инфекции, натуральной ос-

пы) блокируют ферментативную активность фагоцита, не погибают, не разрушаются и да­же размножаются в фагоцитах. Такой процесс получил название незавершенный фагоцитоз.

Небольшой олигопептид может быть эндо-цитирован фагоцитом и после процессинга (т. е. ограниченного протеолиза) включен в состав молекулы антигена гистосовметимос-ти II класса. В составе сложного макромоле-кулярного комплекса олигопептид выставля­ется (экспрессируется) на поверхности клетки для «ознакомления» с ним Т-хелперов.

Фагоцитоз активируется под влиянием антител-опсонинов, адъювантами, компле­ментом, иммуноцитокинами (ИЛ-2) и дру­гими факторами. Механизм активирующего действия опсонинов основан на связывании комплекса антиген-антитело с рецепторами к Fc-фрагментам иммуноглобулинов на по­верхности фагоцитов. Аналогичным образом действует комплемент, который способствует связыванию на специфических для него ре­цепторах фагоцита (С-рецепторах) комплекса антиген-антитело. Адъюванты укрупняют мо­лекулы антигена и таким образом облегчают процесс его поглощения, так как интенсив­ность фагоцитоза зависит от величины погло­щаемой частицы.

Активность фагоцитов характеризуется фа­гоцитарными показателями и опсоно-фагоци-тарным индексом. Фагоцитарные показатели оцениваются числом бактерий, поглощенных или «переваренных» одним фагоцитом в еди­ницу времени, а опсонофагоцитарный индекс представляет отношение фагоцитарных пока­зателей, полученных с иммунной, т. е. содер­жащей опсонины, и неиммунной сывороткой. Эти показатели используются в клинической практике для определения иммунного статуса индивидуума.

9.2.3.2. Тромбоциты

Тромбоциты также играют важную роль в иммунитете. Они возникают из мегакариоци-тов, пролиферацию которых усиливает ИЛ-11. Тромбоциты имеют на своей поверхности ре­цепторы к IgG и IgE, к компонентам компле­мента (С1 и СЗ), атакже антигены гистосовмес-тимости I класса. На тромбоциты оказывают влияние образующиеся в организме иммунные

комплексы антиген + антитело (АГ+АТ), акти­вированный комплемент. В результате такого воздействия тромбоциты выделяют биологи­чески активные вещества (гистамин, лизоцим, |3-лизины, лейкоплакины, простагландины и др.), которые принимают участие в процессах иммунитета и воспаления.

9.2.3.3. Комплемент

Природа и характеристика комплемента. Комплемент является одним из важных фак­торов гуморального иммунитета, играющим роль в защите организма от антигенов. Он был открыт в 1899 г. французским имму­нологом Ж. Борде, назвавшим его «алекси­ном». Современное название комплементу дал П. Эрлих. Комплемент представляет со­бой сложный комплекс белков сыворотки крови, находящийся обычно в неактивном состоянии и активирующийся при соедине­нии антигена с антителом или при агрега­ции антигена. В состав комплемента входят 20 взаимодействующих между собой белков, девять из которых являются основными ком­понентами комплемента; их обозначают циф­рами: С1, С2, СЗ, С4... С9. Важную роль играют также факторы В, D и Р (пропердин). Белки комплемента относятся к глобулинам и отличаются между собой по ряду физико-химических свойств. В частности, они сущес­твенно различаются по молекулярной массе, а также имеют сложный субъединичный состав: C1-C1q, C1r, Cls; СЗ-СЗа, СЗb; С5-С5а, С5b и т. д. Компоненты комплемента синтези­руются в большом количестве (составляют 5—10 % от всех белков крови), часть из них образуют фагоциты.

Функции комплемента многообразны: а) участвует в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие); б) обладает хемо-таксической активностью; в) принимает учас­тие в анафилаксии; г) участвует в фагоцитозе. Следовательно, комплемент является компонен­том многих иммунолитических реакций, направ­ленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных клеток и антигенов (на­пример, опухолевых клеток, трансплантата).

Механизм активации комплемента очень сложен и представляет собой каскад фер­ментативных протеолитических реакций, в

результате которого образуется активный ци-толитический комплекс, разрушающий стен­ку бактерии и других клеток. Известны три пути активации комплемента: классический, альтернативный и лектиновый (рис. 9.3). По классическому пути комплемент активирует­ся комплексом антиген-антитело. Для этого достаточно участия в связывании антигена одной молекулы IgM или двух молекул IgG. Процесс начинается с присоединения к ком­плексу АГ+АТ компонента С1, который рас­падается на субъединицы Clq, Clr и Cls. Далее в реакции участвуют последовательно активированные «ранние» компоненты ком-

племента в такой последовательности: С4, С2, СЗ. Эта реакция имеет характер усиливающе­гося каскада, т. е. когда одна молекула пре­дыдущего компонента активирует несколько молекул последующего. «Ранний» компонент комплемента СЗ активирует компонент С5, который обладает свойством прикрепляться к мембране клетки. На компоненте С5 путем последовательного присоединения «поздних» компонентов С6, С7, С8, С9 образуется лити-ческий или мембраноатакующий комплекс, который нарушает целостность мембраны (образует в ней отверстие), и клетка погибает в результате осмотического лизиса.

Альтернативный путь активации комплемен­та проходит без участия антител. Этот путь характерен для защиты от грамотрицательных микробов. Каскадная цепная реакция при аль­тернативном пути начинается с взаимодействия антигена (например, полисахарида) с протеи­нами В, D и пропердином (Р) с последующей активацией компонента СЗ. Далее реакция идет так же, как и при классическом пути — образу­ется мембраноатакующий комплекс.

Пектиновый путь активации комплемента также происходит без участия антител. Он ини­циируется особым маннозосвязывающим белком сыворотки крови, который после взаимодейс­твия с остатками маннозы на поверхности мик­робных клеток катализирует С4. Дальнейший каскад реакций сходен с классическим путем.

В процессе активации комплемента обра­зуются продукты протеолиза его компонен­тов — субъединицы СЗа и СЗЬ, С5а и С5Ь и дру­гие, которые обладают высокой биологической активностью. Например, СЗа и С5а принимают участие в анафилактических реакциях, являют­ся хемоаттрактантами, СЗЬ — играет роль в оп-сонизации объектов фагоцитоза, и т. д. Сложная каскадная реакция комплемента происходит с участием ионов Са²⁺ и Mg²⁺.

9.2.3.4. Лизоцим

Особая и немаловажная роль в естествен­ной резистентности принадлежит лизоциму, открытому в 1909 г. П. Л. Лащенко и выделен­ному и изученному в 1922 г. А. Флемингом.

Лизоцим — это протеолитический фермент мурамидаза (от лат. mums — стенка) с моле­кулярной массой 14-16 кДа, синтезируемый макрофагами, нейтрофилами и другими фаго­цитирующими клетками и постоянно поступа­ющий в жидкости и ткани организма. Фермент содержится в крови, лимфе, слезах, молоке, сперме, урогенитальном тракте, на слизистых оболочках дыхательных путей, ЖКТ, в мозге. Отсутствует лизоцим лишь только в спинно­мозговой жидкости и передней камере гла­за. В сутки синтезируется несколько десятков граммов фермента. Механизм действия лизо-цима сводится к разрушению гликопротеидов (мурамилдипептида) клеточной стенки бакте­рий, что ведет к их лизису и способствует фаго­цитозу поврежденных клеток. Следовательно,

лизоцим обладает бактерицидным и бактери-остатическим действием. Кроме того, он акти­вирует фагоцитоз и образование антител.

Нарушение синтеза лизоцима ведет к сни­жению резистентности организма, возник­новению воспалительных и инфекционных заболеваний; в таких случаях используют для лечения препарат лизоцима, получаемый из яичного белка или путем биосинтеза, так как он продуцируется некоторыми бактериями (например, Bacillus subtilis), растениям семейс­тва крестоцветных (редис, репа, хрен, капуста и т. д.). Химическая структура лизоцима извес­тна, и он синтезирован химическим способом.

9.2.3.5. Интерферон

Интерферон относится к важным защитным белкам иммунной системы. Открыт в 1957 г. А. Айзексом и Ж. Линдеманом при изучении интерференции вирусов (лат. inter — меж­ду и ferens — несущий), т. е. явления, когда животные или культуры клеток, инфициро­ванные одним вирусом, становились нечувс­твительными к заражению другим вирусом. Оказалось, что интерференция обусловлена образующимся при этом белком, обладаю­щим защитным противовирусным свойством. Этот белок назвали интерфероном. В насто­ящее время интерферон достаточно хорошо изучен, известны его структура и свойства, и он широко используется в медицине как ле­чебное и профилактическое средство.

Интерферон представляет собой семейство белков-гликопротеидов с молекулярной мас­сой от 15 до 70 кДа, которые синтезируются клетками иммунной системы и соединитель­ной ткани. В зависимости от того, какими клетками синтезируется интерферон, выделя­ют три типа: а, beta и gama-интерфероны.

Альфа-интерферон вырабатывается лейко­цитами и он получил название лейкоцитар­ного; бета- интерферон называют фиброблас-тным, поскольку он синтезируется фиброб-ластами — клетками соединительной ткани, а гамма-интерферон — иммунным, так как он вырабатывается активированными Т-лимфо-цитами, макрофагами, естественными килле­рами, т. е. иммунными клетками.

Интерферон синтезируется в организме постоянно, и его концентрация в крови де­ржится на уровне примерно 2 МЕ/мл (1 меж­дународная единица — ME — это количество интерферона, защищающее культуру клеток от 1 ЦПД₅₀ вируса). Выработка интерферона резко возрастает при инфицировании виру­сами, а также при воздействии индукторов интерферона, например РНК, ДНК, сложных полимеров. Такие индукторы интерферона получили название интерфероногенов.

Помимо противовирусного действия интер­ферон обладает противоопухолевой защитой, так как задерживает пролиферацию (размноже­ние) опухолевых клеток, а также иммуномоду-лирующей активностью, стимулируя фагоцитоз, естественные киллеры, регулируя антителооб-разование В-клетками, активируя экспрессию главного комплекса гистосовместимости.

Механизм действия интерферона сложен. Интерферон непосредственно на вирус вне клетки не действует, а связывается со спе­циальными рецепторами клеток и оказыва­ет влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки на стадии синтеза белков.

Действие интерферона тем эффективнее, чем раньше он начинает синтезироваться или пос­тупать в организм извне. Поэтому его использу­ют с профилактической целью при многих ви­русных инфекциях, например гриппе, а также с лечебной целью при хронических вирусных инфекциях, таких как парентеральные гепати­ты (В, С, D), герпес, рассеянный склероз и др. Интерферон дает положительные результаты при лечении злокачественных опухолей и забо­леваний, связанных с иммунодефицитами.

Интерфероны обладают видоспецифичнос-тью, т. е. интерферон человека менее эффек­тивен для животных и наоборот. Однако эта видоспецифичность относительна. Получают интерферон двумя способами: а) путем инфи­цирования лейкоцитов или лимфоцитов кро­ви человека безопасным вирусом, в результате чего инфицированные клетки синтезируют интерферон, который затем выделяют и конс­труируют из него препараты интерферона; б) генно-инженерным способом — путем выра­щивания в производственных условиях ре-комбинантных штаммов бактерий, способных продуцировать интерферон. Обычно исполь-

зуют рекомбинантные штаммы псевдомонад, кишечной палочки со встроенными в их ДНК генами интерферона. Интерферон, получен­ный генно-инженерным способом, носит на­звание рекомбинантного. В нашей стране ре-комбинантный интерферон получил офици­альное название «Реаферон». Производство этого препарата во многом эффективнее и дешевле, чем лейкоцитарного.

Рекомбинантный интерферон нашел ши­рокое применение в медицине как профилак­тическое и лечебное средство при вирусных инфекциях, новообразованиях и при имму-нодефицитах.

9.2.3.6. Защитные белки сыворотки крови

К защитным белкам сыворотки крови отно­сится ряд протеинов, принимающих участие в защите организма от микробов и других анти­генов: белки острой фазы, опсонины, пропер-дин, бета-лизин, фибронектин и др.

К белкам острой фазы относятся С-реактив-ный белок, противовоспалительные и другие белки, которые вырабатываются в печени в ответ на повреждение тканей и клеток. С-реактивный белок способствует опсонизации бактерий и является индикатором воспаления.

Маннозосвязывающий белок — нормальный протеин сыворотки крови. Способен прочно связываться с остатками маннозы, находя­щимися на поверхности микробных клеток, и опсонизировать их. Способствует фагоцитозу, активирует систему комплемента по лектино-вому пути.

Пропердин — представляет собой гамма-глобулин нормальной сыворотки крови. Способствует активации комплемента по аль­тернативному пути и таким образом участвует во многих иммунологических реакциях,

Фибронектин — универсальный белок плаз­мы и тканевых жидкостей, синтезируемый макрофагами. Обеспечивает опсонизацию ан­тигенов и связывание клеток с чужеродными веществами, например фагоцитов с антигенами и микробами, экранирует дефекты эндотелия сосудов, препятствуя тромбообразованию.

Бета-лизины — белки сыворотки крови, синтезируемые тромбоцитами. Оказывают повреждающее действие на цитоплазматичес-кую мембрану бактерий.