§ 33. Специфическая иммунная защита организма

Биология, 10 класс (Лисов, 2014)

[ Содержание ]

Понятие о специфической иммунной защите. Если неспецифическим механизмам защиты не удается обезвредить возбудителя болезни или чужеродное вещество, то в действие включается специфическая защита — иммунный ответ организма. Его отличительной особенностью является распознавание чужеродного объекта — антигена — и выработка факторов защиты, направленных специально против него. Иммунный ответ организма осуществляется благодаря функционированию и взаимодействию особых групп лейкоцитов.

Как вы помните из курса биологии 9-го класса, различают зернистые и незернистые лейкоциты, к незернистым относятся моноциты и лимфоциты. Именно лимфоциты играют главную роль в осуществлении специфической защиты организма. Их принято делить на две группы — Т -лимфоциты и В - л и м ф о ци т ы. Через некоторое время после проникновения в организм антигена среди Т- и В-лим-фоцитов появляются особые клетки, предназначенные для защиты от данного чужеродного агента, — формируется специфический (приобретенный) иммунитет.

Образование и созревание лимфоцитов происходит в органах иммунной системы.

Различают центральные и периферические органы иммунной системы (рис. 74).

К центральным относятся красный костный мозг и тимус.

Красный костный мозг содержит стволовые клетки, из которых образуются все форменные элементы крови, в том числе и лимфоциты. Образовавшиеся лимфоциты перемещаются в тимус или в периферические органы иммунной системы, где происходит их дифференцировка (созревание).

Тимус (вплочковая железа) — один из самых загадочных и малоизученных органов нашего тела. Вилочковая железа расположена в верхней части грудной клетки, за грудиной. Тимус максимально развит в раннем детском возрасте, а у подростков начинается его инволюция, т. е. обратное развитие органа. В тимусе созревают Т-лимфоциты. Зрелые Т-лимфоциты обеспечивают распознавание и уничтожение антигенов, а также регулируют работу некоторых других клеток иммунной системы.

К периферическим органам иммунной системы относятся селезенка, лимфатические узлы, м и н да л и н ы, а также с к оп л е н и я лимфоидной ткани в стенках кишечника и других органов. Здесь происходит созревание В-лимфоцитов, главной функцией которых является выработка антител (иммуноглобулинов).

Иммунный ответ. Попадая в организм, возбудитель размножается и привлекает к себе внимание клеток иммунной системы. Иммунокомпетентные клетки отличаются тем, что умеют распознавать различные типы антигенов и использовать наиболее эффективные методы защиты против каждого.

Допустим, в организме происходит размножение болезнетворных бактерий. Их обнаруживают крупные фагоциты — макрофаги (от греч. макрос — большой, фагос — пожиратель). Макрофаги не просто поглощают и переваривают чужеродные объекты. Они особым образом расщепляют их, а затем размещают антигенные фрагменты на собственной мембране и представляют для распознавания Т-лимфоцитам.

Т-лимфоциты неоднородны, в зависимости от выполняемых функций выделяют три основных класса: Т - хелперы (в переводе с английского — помощники), Т- киллеры (убийцы) и Т- супрессоры (подавители). Итак, макрофаг встречается с Т-хелперами и «демонстрирует» им антигены. Т-хелперы способны не только распознавать антигены, но и определять, встречался ли с ними организм раньше. Распознав определенный антиген, Т-хелперы начинают стимулировать В - л и м ф о ц и т ы к выработке соответствующих антител — «оружия» против данного антигена.

Весь процесс, приводящий к иммунному ответу организма, обычно развивается 7—14 дней. Именно через этот срок плазмоциты (активированные В-лимфоциты) начинают интенсивно выделять антитела, которые поступают в кровь, лимфу, тканевую жидкость и распространяются по организму. Антитела (иммуноглобулины) — это специфические белки, способные связываться с определенным антигеном (рис. 75). Различные антитела выполняют разные функции: способствуют уничтожению определенных микроорганизмов или подавляют их жизнедеятельность, обезвреживают чужеродные клетки, нейтрализуют токсичные вещества и т. п. Поскольку антитела выделяются в жидкие среды ор-

ганизма, транспортируются ими и сам процесс связывания антител с антигенами также происходит в жидкой среде, данную форму защиты относят к гуморальным (от лат. гумор — жидкость) механизмам иммунитета.

Антитела вырабатываются именно против того антигена, который попал в организм. Они по-разному действуют на ч.враговх одни склеивают антигены (агглютинины), другие осаядают (преципитины), третьи активируют систему комплемента и тем самым приводят чужеродные клетки к разрушению (лизины). А такие антитела, как опсонины, играют ч.рекламную:/ роль — они прикрепляются к чужеродным клеткам, делая их более привлекательными для поглощения фагоцитами. В любом случае антигены обезвреживаются.

Проследим всю цепочку взаимодействий, которая приводит к иммунному ответу: антигены —> макрофаги —> Т-хелперы —> В-лимфоциты —> антитела —> обезвреживание антигенов.

Однако не все чужеродные агенты можно распознать и уничтожить с помощью фагоцитоза и антител. Такие способы годятся, например, для борьбы с бактериями, однако они неэффективны в отношении вирусов. Дело в том, что вирусы проникают в клетки организма, где и протекает их цикл развития. Антитела и фагоциты не могут обезвредить вирусы, «спрятавшиеся» внутри клеток. Чтобы справиться с вирусами, зачастую приходится уничтожать собственные клетки, зараженные ими.

Эту функцию успешно выполняют Т-киллеры. Они специфически распознают и уничтожают клетки, зараженные вирусами. Т-киллеры эффективно разрушают и другие «дефектные» клетки, например опухолевые (рис. 76). При этом происходит непосредственный контакт иммунокомпетентной клетки (Т-кил-лера) с антигеном, поэтому функционирование Т-киллеров относят к клеточным механизмам иммунитета.

Итак, в течение определенного времени иммунный ответ развивается, набирая силу. И вот «враг» уже отступает. Организм не должен тратить силы зря — иммунную реакцию нужно остановить. Это осуществляется с помощью Т -супрессоров. Если бы Т-супрессоров не было, иммунная реакция постоянно нарастала бы и становилась неуправляемой.

Некоторые клетки, обеспечивающие специфическую защиту организма, способны не только распознавать, но и «запоминать» конкретные антигены. Это клетки иммунной памяти, которые могут существовать 20 и более лет, а иногда в течение всей жизни организма. Благодаря им при повторной встрече с антигеном иммунный ответ развивается быстрее, во многих случаях еще до того, как чужеродный объект успевает причинить вред организму. Такой иммунный ответ называется вторичным.

Активация приобретенного иммунитета сопровождается повышением температуры и общей слабостью, т. к. организм направляет основные силы на борьбу с антигенами. Повышенная температура тела губительно действует на возбудителей многих заболеваний, стимулирует процессы обмена веществ и повышает активность клеток иммунной системы. Поэтому нежелательно сбивать температуру, если во время болезни она ниже 38 °С.

Врожденный (неспецифический) и приобретенный (специфический) иммунитет тесно связаны, однако постоянно активен только врожденный иммунитет. Благодаря ему организм быстро реагирует на любое чужеродное вмешательство. Специфический иммунный ответ — это второй этап защитной реакции организма, он развивается сравнительно медленнее.

Как неспецифический, так и специфический иммунитет опираются на клеточные и гуморальные факторы, которые обобщены в таблице 5. Клеточные и гуморальные механизмы иммунитета взаимосвязаны и действуют согласованно.

Таблица 5. Основные механизмы неспецифического и специфического иммунитета

Механизмы

иммунитета

Несп ещ I ф114 ес ки й (врожденный) иммунитет

Специфический (приобретенный) иммунитет

Гуморальные

Функционирование лизоцима, системы комплемента, интерферонов, других веществ

Функционирование антител (иммуноглобулинов)

Клеточные

Фагоцитоз

Деятельность Т-киллеров

Аллергия. Иногда иммунная система может давать сбои. Например, у некоторых людей наблюдается повышенная чувствительность к определенным веществам. Обычно эти вещества не представляют угрозы для организма, но в случае их проникновения развивается мощный, неадекватный иммунный ответ. Такая реакция организма называется аллергией, а вызывающие ее вещества — аллергенами.

Аллергенами могут быть компоненты домашней пыли, шерсть животных, пыльца растений, пищевые продукты (цитрусовые, орехи, мед, шоколад, яйца, рыба и др.), а также лекарственные препараты, вещества, входящие в состав средств бытовой химии, косметики, парфюмерии и др.

Аллергия нередко сопровождается насморком, слезотечением, сильным кашлем, расстройством пищеварения, различными кожными высыпаниями. В некоторых случаях аллергическая реакция может представлять опасность для организма и даже приводить к смерти. Многие симптомы аллергии сходны с ранними признаками инфекционных заболеваний, поэтому заключение о наличии у человека аллергии на то или иное вещество может дать только врач.

В последние десятилетия наблюдается рост заболеваемости различными формами аллергии. Его связывают с загрязнением окружающей среды, использованием продуктов химической промышленности в быту, сельском хозяйстве и другими факторами. Однако причины и механизмы развития аллергии еще недостаточно изучены, что затрудняет лечение аллергических заболеваний.

Решение этой и многих других актуальных проблем иммунологии (противоопухолевая защита, трансплантация органов и тканей, СПИД, создание эффективной иммунной защиты против возбудителей опасных инфекций) является задачей медицины XXI в.

1. Ответ организма на определенный антиген, осуществляемый с помощью иммунной ' системы, следует относить к специфическому или неспецифическому иммунитету? Чем отличаются специфические механизмы защиты от неспецифических?

2.  Какие виды иммунокомпетентных клеток образуются в организме? Каковы их функции?

3.  Что такое вторичный иммунный ответ? Почему он развивается быстрее первичного? Чем обусловлена устойчивость к ветряной оспе у людей, переболевших этой болезнью?

4.  Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) поражает Т-хелперы и способствует их гибели. К каким последствиям для организма это может приводить?

5.  В чем состоит различие между гуморальными и клеточными механизмами иммунитета? Приведите примеры.

6.  Какие вещества могут вызывать аллергию? Почему аллергию называют «неадекватным иммунным ответом»?

7.  Лимфоциты в ходе созревания приобретают специфические мембранные рецепторы, позволяющие этим клеткам взаимодействовать друг с другом и распознавать определенные антигены. По химической природе рецепторы лимфоцитов представляют собой сложные белки. Синтезу рецепторов предшествуют многократные случайные перестановки участков генов, кодирующих данные белки. Как вы думаете, в чем заключается биологическое значение таких перестановок?