Механізми, визначення аналізів гуморального імунітету. Що таке імунітет

У людини два типи імунітету - клітинний та гуморальний імунітет. Обидва види імунітету виконують різні функції, проте щільно пов'язані між собою. Тому поділ обох видів відносний. Гуморальний імунітет – здатність виключити інфікування завдяки антитілам. Вони присутні у плазмі крові, слизовій оболонці, слині.

Цей вид імунітету виробляється в утробі матері, що переходить плоду через плаценту. Антитіла надходять дитині протягом перших місяців життя через молоко матері. Молоко оберігає дитину від інтенсивного впливу багатьох типів мікробів і мікроорганізмів. Вигодовування грудьми – ключова обставина розвитку імунної системи дитини.

Виготовляється захисна функція організму від інфекційних захворювань таким чином: Коли антиген запам'ятовується при конкретному захворюванні. Якщо інфекція знову потрапить до організму, то антитіла впізнають її та винищують патогенні організми. Під час щеплень вводиться препарат, щоб надалі дізнатися антиген та поглинути його.

Гуморальний та клітинний імунітет: особливості функцій

Імунітет клітинний оберігає від вірусних хвороб, спричинених патогенними грибами, пухлин. Саме цей вид бере участь у відторгненні різних чужорідних тканин, алергічних відгуків і виробляється фагоцитами. Ці клітини оберігають організм шляхом поглинання (фагоцитозу) чужорідних речовин, частинок, мікроорганізмів. У крові присутні більшою мірою гранулоцити та моноцити.

Перші вважаються різновидом лейкоцитів, що забезпечують захисні сили організму. Вони першими помічають запальний процес.

Другий різновид лейкоцитів відноситься до великих кров'яних клітин. Моноцити захищають від вірусів та інфекцій, поглинають згустки крові, оберігають від формування тромбозу, бореться з пухлинами. Для імунного захисту потрібний процес фагоцитозу (поглинання), коли чужорідна речовина поглинається фагоцитами.

Обидва імунітети не можуть існувати і функціонувати один без одного. Різниця їх полягає у функціональності. Коли гуморальний імунітет бореться безпосередньо з мікроорганізмами, то клітинний із грибком, раком та різними мікробами. Для нормальної роботи імунної системи важливі 2 типи імунітету.

Для збільшення захисту слід постійно пити вітаміни, вести здоровий спосіб життя. Також зниження імунітету характеризується постійними недосипаннями та навантаженнями на організм. В останніх випадках знадобиться прийняття препаратів, що регулюють імунну систему. Імунітет – один із факторів самопочуття. Якщо не підтримувати діяльність імунної системи в нормі, всі мікроби, інфекції будуть атакувати організм постійно.

Відновлення імунітету

Для регенерації слабкого імунного захисту спочатку необхідно з'ясувати першопричину збоїв. Порушення конкретних ланок імунної системи є джерелом певних хвороб. Слабкий опір організму інфекціям може також вказувати на проблеми з імунітетом. Лікування захворювань, що знизили імунітет, сприяють його швидкому відновленню. До таких хвороб належать діабет, а також хронічні захворювання.

Зміна способу життя вважається одним із кращих способів у вирішенні питання про те, як підвищити гуморальний імунітет.

Метод охоплює:

• відмова від куріння та алкоголю;
• дотримання режиму сну та неспання;
• заняття спортом та прогулянки на свіжому повітрі;
• загартовування організму;
• збалансоване харчування із вітамінами.

Гуморальний імунітет результативно відновлювати за допомогою прийому вітамінів, засобів народної медицини та спеціальних ліків. Будь-які засоби відновлення імунної системи призначаються імунологом в точному дозуванні, за інструкцією. Прийом вітамінів та мінералів особливо корисно навесні. Ягідні морси, мед, шипшина, алое можуть відновити імунітет.

Прийняття лікарських речовин та вітамінів для підвищення будь-якого виду імунітету не дасть результатів, коли не виявлено, чи не ліквідовано головний фактор його зниження. Фармацевтичні засоби виписує лікар. Самолікування заборонено.

Механізм гуморального імунітету

У основі реалізації гуморального імунітету перебуває механізм впливу речовин, що винищують патогенні бактерії через кров. Подібні елементи ділять на групи – специфічні (допомагає Енджерікс) та неспецифічні. До умов неспецифічної природи відносять клітини вродженого імунітету, що пригнічують мікроорганізми.

До групи відносять:

• Сироватка крові;
• Секрети залоз, що пригнічують формування бактерій;
• Фермент лізоциму. Антибактеріальний агент знищує хім. взаємозв'язки у структурі стіни патогенних організмів;
• Муцин входить у залози, що виділяють слину. Це вуглеводи та білки, які називають глікопротеїнами. Незвичайний склад дає можливість основним глікопротеїнам слизу захищати клітинні шари від впливу токсичних речовин;
• Пропердин – білок сироватки крові із групи глобулінів, відповідає за згортання крові;
• Цитокіни – невеликі пептидні сигнальні (керуючі) молекули. Вони передають сигнали між цими клітинами. Виділяють пару груп, основний у тому числі вважається інтерферони;
• Інтерферони (аутогенні глікопротеїни) - речовини білкової природи, що мають загальні захисні властивості. Якщо починається запальний процес, вони подають сигнал. Крім цієї здібності вони пригнічують збудників хвороб. Виділяють низку видів аутогенних глікопротеїнів. Альфа та Бета виникають при вірусному інфікуванні, а Гамма утворюється завдяки клітинам імунітету.

Варто розглянути поняття система комплементу - білкові комплекси, які виконують функцію знешкодження бактерій. Система комплементу включає до двадцяти білків зі своїм порядковим номером (C1, C2, C3 та інші).

Імунологія

Специфічний відгук – поодинокий чинник. Наприклад, у дитинстві дитина перехворіла на віспу. Будучи дорослим, він не більше хворітиме на дане захворювання, оскільки вже виробився імунітет. Також це стосується всіх тих щеплень, які людині зробили у ранньому віці.

Неспецифічна форма передбачає багатоцільовий захист, вроджений, включаючи відгук організму потрапляння у тіло інфекції.

Гуморальна імунна відповідь - синтез антитіл В-клітинами у відповідь на появу в тілі людини патогенних організмів. У міру розвитку гуморальної імунної відповіді з етапу визначення антигену до більш інтенсивної продукції антитіл відбуваються дві основні дії:

• перехід синтезу антитіл з одного різновиду до іншого;
• збільшення міцності зв'язування активних зон антитіл із реакційноздатними групами антигену.

Місцем формування є фолікули з додатковою оболонкою або місця концентрації В-лімфоцитів в лімфоїдної тканини. На периферії фолікул відбувається визначення антигену. У процес вступає субпопуляція Т-лімфоцитів, що надає допомогу у продукції антитіл. В-лімфоцити починають посилено ділитися.

Здійснюється перемикання імуноглобулінових генів, збільшується кількість можливих мутацій. На площині лімфоцитів виникають різні типи імуноглобулінів класу G. В-клітини клонів у місцях розмноження відбираються за ознакою високого ступеня спорідненості їх рецепторів. Клітини, що мають підвищений ступінь афінності, диференціюються в:

• плазматичні клітини;
• клітини, що зберігають інформацію про антигени, що раніше діяли.

Участь антитіл, що утворилися, виражається в 3 формах:

1. реакція нейтралізації мікроорганізмів;
2. посилена фагоцитарна активність;
3. активації комплексу складних білків

Збудники хвороб під час існування в організмі господаря потрапляють у позаклітинне середовище. Присутність у рідинах організму буває тривалим (якщо говорити про позаклітинні патогенні бактерії) або меншим, коли організм уражений внутрішньоклітинними мікроорганізмами.

При звичайній імунній діяльності збудники інфекцій, токсичні речовини, які є за межами клітин господаря, піддаються впливу таких імуноглобулінів:

• Ефективна молекула — невелика молекула, концентрація якої регулює активність молекули білка;
• В-лімфоцити здатні продукувати антитіла у двох формах — мембранозв'язаної та секретованої (розчинної).

Чому знижується імунітет

Зниження роботи імунної системи має конкретні передумови, які свідчать про проблеми зі здоров'ям. Їх щодо ділять на низку груп:

Неправильний спосіб життя:

• бідне харчування;
• хворобливий стан, що виникає при недостатньому надходженні до організму вітамінів у порівнянні з їх витрачанням;
• стан, що характеризується низьким вмістом гемоглобіну або червоних кров'яних клітин у крові;
• надлишок або нестача фізичних навантажень;
• порушень режиму сну;
• вживання спиртного, куріння;
• погана екологія;
• отруєння організму викидами.

Імунітет може знижуватися через захворювання:

• патології кровоносної системи;
• діарея через порушене всмоктування (порушення травно-транспортної функції тонкої кишки);
• швидке та різке зниження функції нирок та печінки;
• самоотруєння організму азотистими сполуками, такими як сечовина, сечова кислота, креатинін та індикан;
• ВІЛ інфекція;
• імунодефіцити вродженого та набутого характеру;
• онкологічне захворювання;
• тривале антибактеріальне лікування;
• хіміотерапія;
• гельмінти.

Не потрібно займатися самолікуванням, оскільки підвищення імунітету - справа не просто. У зв'язку з цим потрібний медичний контроль.

Комплексне дослідження гуморального імунітету

Імунограма – перелік показників, які розшифровують за наслідками аналізу крові. Таким чином можна дізнатися про роботу імунної системи. Однак із процедурою неможливо дізнатися фактор захворювання. З'ясувати, чи є імунітет до якогось конкретного захворювання теж не вийде.

У імунної системи складний механізм. Тому показники оцінюються як за числу, проте, з їхньої відповідності та динаміці. Як правило, в імунограмі вказуються такі характеристики:

• Чисельність лімфоцитів;
• Т-лімфоцити (розпізнають антиген і повідомляють В-лімфоцитів);
• Т-хелпери (головною функцією яких є посилення адаптивної імунної відповіді);
• Природні кілери (великі гранулярні лімфоцити, що є частиною вродженого імунітету);
• В-лімфоцити (отримавши інформацію, виділяють антитіла);
• Рівень імуноглобулінів, що винищують патогенні мікроорганізми;
• Маркер загибелі клітин.

Захоплені антитілами чужорідні елементи, що незабаром мають розчинитись. Коли їх накопичується дуже багато, то це критерій аутоімунних хвороб. Тобто організм не розпізнає свої клітини, формує антитіла для атаки (підвищений рівень цукру в крові, ураження мієлінової оболонки нервових волокон головного та спинного мозку, запальне захворювання сполучної тканини суглобів).

Наприкінці XIX століття між двома великими вченими Іллею Мечниковим та Паулем Ерліхом протягом кількох років велася серйозна суперечка про влаштування імунної системи. Мечников стверджував, що боротьба організму ведеться на клітинному рівні, а Ерліх - вся справа в захисних властивостях плазми крові. Відстоюючи свої позиції, вчені відкрили дві складові внутрішнього захисту організму – клітинний та гуморальний імунітет, за що й були удостоєні Нобелівської премії.

Гуморальний імунітет - один із механізмів реалізації захисних властивостей організму в рідинному середовищі. На відміну від , гуморальний захищає позаклітинні простори.

Поділ на клітинний та гуморальний імунітет дуже умовний, оскільки це взаємопов'язана система.

Принцип дії гуморального імунітету

Гуморальний імунітет діє через різні речовини, які здатні пригнічувати розмноження бактерій.

Ці речовини, які називають гуморальними факторами імунітету, поділяються на дві великі категорії: специфічні та неспецифічні фактори.

Неспецифічні фактори гуморального імунітету

Неспецифічні фактори - це такі речовини, які не мають чіткої спеціалізації, а діють пригнічуючи мікробів загалом.

До них відносяться:

• екстракти із тканин тіла;
• сироватка крові та циркулюючі в ній білки (інтерферони підвищують опір клітин дії вірусів, С-реактивний білок викликає імунні реакції, маркуючи чужорідні об'єкти для їх подальшого знищення, білки системи комплементу активізуються під впливом учасників імунної реакції);
• секрети залоз можуть пригнічувати зростання мікробів;
• лізоцим - фермент з антибактеріальними властивостями, що розчиняє стінки мікроорганізмів.

Специфічні фактори гуморального імунітету

Специфічні чинники – це антитіла чи, інакше, імуноглобуліни. Їх виробляють В-лімфоцити.

Лімфоцити – це білі клітини крові. В-лімфоцити утворюються у дорослих ссавців, у тому числі й у людини, у червоному кістковому мозку, у селезінці, лімфатичних вузлах, пейєрових бляшках.

Вони реагують на антигени — чужорідні речовини, які в цьому випадку потрапили в кров або інші рідини всередині тіла, які наш організм вважав небезпечними, блокують їх, а фагоцити, клітини-вбивці, поглинають їх. Антитіла спеціалізуються на конкретних антигенах.

Антитіла з'являються в організмі різними шляхами. Перша частина переходить дитині внутрішньоутробно від матері, це спадок еволюції людського вигляду та її боротьби за виживання. Друга частина вже після народження передається через грудне молоко, це деякі з тих антитіл, які зуміла накопичити матір за своє життя.

Згодом організм починає виробляти антитіла самостійно зі стовбурових клітин або після вакцинації. Антитіла можуть потрапити шляхом ін'єкційного введення хворій людині. До цього вдаються, якщо виникає гостра необхідність, тому що на вироблення антитіл потрібен певний час.

Причому під час хвороби утворення антитіл триває часом нерівномірно. Виділяють дві фази:

• індуктивна (латентна) фаза - перша доба, антитіла виділяються в незначній кількості;
• продуктивна фаза - 10-15 днів з піком на 4-й день, відбувається хвилеподібне збільшення їх синтезу з поступовим зменшенням.

Організм має імунну пам'ять. Одні антигени запам'ятовуються протягом усього життя, інші — деякий час. При повторному появі знайомого антигену антитіла з'являються у великій кількості вже в перші два дні, і людина або не хворіє зовсім, або переносить хворобу швидше і легше, ніж уперше.

Саме на феномені імунної пам'яті побудовано систему та ревакцинацію з певними відрізками часу між щепленнями.

Гуморальний імунітет - це засіб, за допомогою якого організм захищає себе від інфекції шляхом продукування антитіл, які націлені на чужорідний матеріал у кровотоку, що вважається потенційно небезпечним.
Це частина адаптивного імунітету, що активується у відповідь на конкретну загрозу, на відміну від вродженого імунітету, який постійно активний, але менш ефективний.
Інша частина адаптивної системи — це клітинний чи опосередкований клітинами імунітет, у якому клітини виділяють токсини знищення загарбників чи нападають безпосередньо, без участі антитіл. Водночас гуморальний та клітинний імунітет покликані захищати організм від багатьох загроз, які можуть скомпрометувати його.

Механізми роботи

Ця форма імунітету починається у спеціалізованих лейкоцитах, відомих як B-клітини, що продукуються кістковим мозком. Вони розпізнають антигени, які є певними молекулами, такими, як деякі білки, на поверхні вірусу або бактерії.
Існують різні В-клітини, що призначаються для відповіді на певний антиген.
B-клітина буде розмножуватися, створюючи величезну кількість індивідуумів, які вивільняють антитіла, призначені для прикріплення до антигену на організмі, що заражається; вони, по суті, перетворюються на маленькі фабрики антитіл у крові, що плавають навколо, щоб охопити якнайбільше загарбників.
Як тільки ці антитіла будуть відмічені, загарбники будуть знищені іншими імунними клітинами.
Коли загарбник буде видалений, багато хто з B-клітин, створених для боротьби з цією конкретною загрозою, помруть, але деякі залишаться в кістковому мозку і діятимуть як «пам'ять» цієї атаки.
Люди народжуються з набором вроджених імунних реакцій, призначених для розпізнавання широких типів клітин та організмів, але гуморальний імунітет набувається шляхом на віруси, бактерії. Згодом тіло накопичує більше «спогадів» про попередні напади шкідливих мікроорганізмів.

Довгостроковий захист організму від шкідливих впливів

Гуморальний імунітет може забезпечити тривалий імунітет багатьох інфекційних агентів. Коли організм зазнає атаки за допомогою агента, такого як вірус, який він не зустрічав раніше, він повинен починатися з нуля і зазвичай займає кілька днів, щоб встановити ефективну імунну відповідь. Протягом цього часу вірус може розмножуватися безперешкодно, викликаючи інфекцію, яка може спричинити неприємні та, можливо, небезпечні симптоми. Тільки коли організм зробив велику кількість відповідних антитіл, він може боротися з інфекцією.
Якщо, однак, він знову зустрінеться з цим вірусом, він, як правило, буде набагато краще підготовлений завдяки збереженню B-клітин, створених у відповідь на попередню атаку, і він зможе негайно працювати над усуненням загарбника.
Щеплення.
Людям можна вводити мертві чи інактивовані форми небезпечного вірусу чи бактерії, які стимулюватимуть гуморальний імунітет, не створюючи жодної загрози для організму.
Якщо в якийсь момент у майбутньому ця людина зазнає дії агента, має наслідувати негайну імунну відповідь, яка усуває її, перш ніж вона зможе завдати серйозної шкоди.
Вакцинація ефективніша для деяких видів інфекції. На жаль, деякі віруси швидко мутують, викликаючи зміни сполук на їх поверхнях, які гуморальна імунна система використовує для їх розпізнавання. Саме тому необхідно постійно розробляти нові вакцини. Люди, вакциновані від вірусу, що стрімко мутує, можуть бути несприйнятливими до нового штаму, який з'являється наступного року, тому що хімічні речовини на його поверхні змінилися і не будуть визнані антигенами B-клітин організму.

ФГОУ ВПО «Московська Державна Академія Ветеринарної Медицини та Біотехнології ім. К.І. Скрябіна»

на тему: «Гуморальний імунітет»

Виконала:

Москва 2004

Вступ

АНТИГЕНИ

антитіла, будова та функції імуноглобулінів

СИСТЕМА КОМПОНЕНТІВ КОМПЛЕМЕНТУ

альтернативний шлях активації

класичний шлях активації

цитокіни

інтерлейкіни

інтерферони

фактори некрозу пухлин

колонієстимулюючі фактори

інші біологічно активні речовини

білки гострої фази

• нормальні (природні) антитіла

бактеріолізини

інгібітори ферментативної активності бактерій та вірусів

пропердін

інші речовини…

ГУМОРАЛЬНА ІМУННА ВІДПОВІДЬ

Список використаної літератури

Вступ

До гуморальних імунних компонентів відносяться найрізноманітніші імунологічно активні молекули, від простих, до дуже складних, які продукуються імунокомпетентними та іншими клітинами та беруть участь у захисті організму від чужорідного або свого дефектного:

імуноглобуліни,

цитокіни,

система компонентів комплементу,

білки гострої фази,

інгібітори ферментів, що пригнічують ферментативну активність бактерій,

інгібітори вірусів,

численні низькомолекулярні речовини, які є медіаторами імунних реакцій (гістамін, серотонін, простагландини та інші).

Велике значення для ефективного захисту організму мають також насиченість тканин киснем, рН середовища, наявність Са 2+ та Mg 2+ та інших іонів, мікроелементи, вітаміни та ін.

Всі ці фактори функціонують взаємопов'язано один з одним та з клітинними факторами імунної системи. Завдяки цьому підтримується точна спрямованість імунних процесів і зрештою генетична сталість внутрішнього середовища організму.

Антигени

А нтиген – генетично чужорідна речовина (білок, полісахарид, ліпополісахарид, нуклеопротеїн), здатна, при введенні в організм або при утворенні в організмі, викликати специфічну імунну відповідь та взаємодіяти з антитілами та антигенрозпізнаючими клітинами.

Антиген містить кілька різних або повторюваних епітопів. Епітоп (антигенна детермінанта) – відмінна частина молекули антигену, що зумовлює специфічність антитіл та ефекторних Т-лімфоцитів при імунній відповіді. Епітоп комплементарний активному центру антитіл або Т-клітинному рецептору.

Антигенні властивості пов'язані з величиною молекулярної маси, яка має бути не менше десяти тисяч. Гаптен – неповноцінний антиген як невеликий хімічної групи. Самостійно гаптен не викликає утворення антитіл, але може взаємодіяти з антитілами. Коли гаптен з'єднується з великомолекулярним білком або полісахаридом, то ця комплексна сполука набуває властивостей повноцінного антигену. Ця нова комплексна речовина отримала назву кон'югованого антигену.

Антитіла, будова та функції імуноглобулінів

А
нтитела – імуноглобуліни, що продукуються В-лімфоцитами (плазматичними клітинами). Мономери імуноглобулінів складаються з двох важких (Н-ланцюга) і двох легких (L-ланцюга) поліпептидних ланцюгів, пов'язаних дисульфідним зв'язком. Ці ланцюги мають константні (С) та варіабельні (V) ділянки. Папаїн розщеплює молекули імуноглобуліну на два однакові антигензв'язуючі фрагменти – Fab (Fragment antigen binding) та Fc (Fragment cristallizable). Активний центр антитіл – антигензв'язувальна ділянка Fab-фрагменту імуноглобуліну, утворена гіперваріабельними ділянками Н- та L-ланцюгів; пов'язує епітоп антигену. В активному центрі є специфічні комплементарні ділянки до певних антигенних епітопів. Fc-фрагмент може пов'язувати комплемент, взаємодіє з мембранами клітин та бере участь у перенесенні IgG через плаценту.

Домени антитіл – компактні структури, скріплені дисульфідним зв'язком. Так, у IgG розрізняють: V – домени легких (V L) та важких (V H) ланцюгів антитіла, розташовані в N-кінцевій частині Fab-фрагменту; С-домени константних ділянок легких ланцюгів (C L); С-домени константних ділянок важких ланцюгів (CH 1, CH 2, CH 3). Комплементзв'язувальна ділянка знаходиться в C H 2-домені.

Моноклональні антитіла є однорідними та високо специфічними. Їх продукує гібридома – популяція гібридної клітини, отриманої злиттям антитілоутворюючої клітини певної специфічності з «безсмертною» клітиною мієломи.

Виділяють такі властивості антитіл як:

афінність (афінітет) - спорідненість антитіл до антигенів;

авидність – міцність зв'язку антитіла з антигеном та кількість зв'язаного антигену антитілами.

Молекули антитіл відрізняються винятковою різноманітністю, пов'язаною, в першу чергу, з варіабельними областями, розташованими в N-кінцевих ділянках легких та важких ланцюгів молекули імуноглобуліну. Інші ділянки відносно незмінні. Це дозволяє виділити в молекулі імуноглобуліну варіабельні та константні області важких та легких ланцюгів. Окремі ділянки варіабельних областей (так звані гіперваріабельні ділянки) відрізняються особливою різноманітністю. Залежно від будови константних та варіабельних областей імуноглобуліни можуть бути поділені на ізотипи, алотипи та ідіотипи.

Ізотип антитіл (клас, підклас імуноглобулінів – IgM, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgD, IgE) визначається С-доменами важких ланцюгів. Ізотипи відбивають різноманітність імуноглобулінів лише на рівні біологічного виду. При імунізації тварин одного виду сироватки крові особини іншого виду утворюються антитіла, що розпізнають ізотипічні специфічності молекули імуноглобуліну. Кожен клас імуноглобулінів має свою ізотипічну специфічність, проти якої можуть бути отримані специфічні антитіла, наприклад, кролячі антитіла проти IgG миші.

Наявність алотипівобумовлено генетичним розмаїттям усередині виду та стосується особливостей будови константних областей молекул імуноглобулінів в окремих осіб чи сімей. Ця різноманітність має таку саму природу, як і відмінності людей за групами крові системи АВО.

Ідіотип антитіл визначається антигензв'язуючими центрами Fab-фрагментів антитіл, тобто антигенними властивостями варіабельних ділянок (V-областей). Ідіотип складається з набору ідіотопів – антигенних детермінантів V-областей антитіла. Ідіотипи є ділянки варіабельної частини молекули імуноглобуліну, які є антигенними детермінантами. Антитіла, одержані проти таких антигенних детермінант (антіїдіотипові антитіла), здатні розрізняти антитіла різної специфічності. За допомогою антиідіотипічних сироваток можна виявити ту саму варіабельну область на різних важких ланцюгах і в різних клітинах.

За типом важкого ланцюга розрізняють 5 класів імуноглобулінів: IgG, IgM, IgA, IgD, IgE. Антитіла, що належать до різних класів, відрізняються один від одного в багатьох відношеннях за періодом напіврозпаду, розподілом в організмі, здатністю фіксувати комплемент і зв'язуватися з поверхневими Fc-рецепторами імунокомпетентних клітин. Оскільки імуноглобуліни всіх класів містять одні й ті ж важкі та легкі ланцюги, а також однакові варіабельні домени важких та легких ланцюгів, зазначені вище відмінності мають бути обумовлені константними областями важких ланцюгів.

IgG - основний клас імуноглобулінів, що знаходяться в сироватці крові (80% всіх імуноглобулінів) та тканинних рідинах. Має мономірну будову. Виробляється у великій кількості при вторинній імунній відповіді. Антитіла цього класу здатні активувати систему комплементу та зв'язуватися з рецепторами на нейтрофілах та макрофагах. IgG є головним опсонізуючим імуноглобуліном при фагоцитозі. Оскільки IgG здатний долати плацентарний бар'єр, йому належить головна роль захисту від інфекцій протягом перших тижнів життя. Імунітет новонароджених посилюється також завдяки проникненню IgG в кров через слизову оболонку кишки після надходження туди молозива, що містить велику кількість цього імуноглобуліну. Зміст IgG у крові залежить від антигенної стимуляції: рівень його надзвичайно низький у тварин, які у стерильних умовах. Він швидко підвищується при поміщенні тварини у нормальні умови.

IgM становить приблизно 6% імуноглобулінів сироватки крові. Молекула утворена комплексом із п'яти пов'язаних мономерних субодиниць (пентамер). Синтез IgM починається до народження. Це перші антитіла, що продукуються В-лімфоцитами, що розвиваються. Крім того, вони першими з'являються в мембранозв'язаної мономерної формі на поверхні В-лімфоцитів. Вважають, що IgM у філогенезі імунної відповіді хребетних з'явився раніше, ніж IgG. Антитіла цього класу виділяються у кров на ранніх стадіях первинної імунної відповіді. Зв'язування антигену з IgM викликає приєднання Clq-компонента комплементу та його активацію, що призводить до загибелі мікроорганізмів. Антитіла цього класу відіграють провідну роль у виведенні мікроорганізмів із кровотоку. Якщо у новонароджених у крові виявляється високий рівень IgM, це зазвичай вказує на внутрішньоутробне зараження плода. У ссавців, птахів та плазунів IgM є пентамером, у земноводних – гексамером, а у більшості кісткових риб – тетрамером. При цьому в амінокислотному складі константних ділянок легких та важких ланцюгів IgM різних класів хребетних не виявлено суттєвих відмінностей.

IgA існує у двох формах: у сироватці крові та в секретах екзокринних залоз. Сироватковий IgA становить приблизно 13% загального вмісту імуноглобулінів у крові. Представлені димерні (переважають), а також три-і тетрамерні форми. IgA в крові має здатність зв'язувати та активувати комплемент. Секреторний IgA (slgA) – основний клас антитіл у секретах екзокринних залоз та на поверхні слизових оболонок. Він представлений двома мономерними субодиницями, пов'язаними з особливим глікопротеїном – секреторним компонентом. Останній виробляється клітинами залозистого епітелію та забезпечує зв'язування та транспорт IgA у секрети екзокринних залоз. Секреторний IgA блокує прикріплення (адгезію) мікроорганізмів до поверхні слизових оболонок та її заселення ними. slgA може також грати роль опсоніну. Високі рівні секреторного IgA в молоці матері захищають слизові оболонки травного тракту дитини від кишкових інфекцій. При зіставленні різних секретів виявилося, що максимальний рівень slgA виявлено сльозах, а найбільші концентрації секреторного компонента - у слізних залозах.

IgD становить менше 1% загального вмісту імуноглобулінів у сироватці крові. Антитіла цього класу мають мономерну будову. Вони містять велику кількість вуглеводів (9-18%). Цей імуноглобулін відрізняється надзвичайно високою чутливістю до протеолізу та невеликим періодом напіврозпаду у плазмі крові (близько 2,8 діб). Останнє, можливо, обумовлено великою довжиною шарнірної області молекули. Майже весь IgD разом із IgM знаходиться на поверхні лімфоцитів крові. Вважають, що ці антигенні рецептори можуть взаємодіяти між собою, контролюючи активацію та супресію лімфоцитів. Відомо, що чутливість IgD до протеолізу зростає після зв'язування антигеном.

Плазматичні клітини, що секретують IgD, було знайдено у мигдаликах. Вони рідко зустрічаються в селезінці, лімфатичних вузлах та лімфоїдних тканинах кишки. Імуноглобуліни цього класу є головною мембранною фракцією на поверхні В-лімфоцитів, виділених із крові хворих на лейкози. На підставі цих спостережень було висунуто гіпотезу про те, що молекули IgD є рецепторами лімфоцитів і, можливо, беруть участь в індукції імунологічної толерантності.

IgE присутній у крові у слідових кількостях, становлячи лише 0,002% всіх імуноглобулінів у сироватці крові. Подібно до IgG і IgD, має мономерну будову. Виробляється переважно плазмоцитами у слизових оболонках травного тракту та респіраторних шляхів. Вміст вуглеводів у молекулі IgE становить 12%. При підшкірній ін'єкції цей імуноглобулін затримується у шкірі на тривалий час, зв'язуючись із опасистими клітинами. У подальшому взаємодія антигену з такою сенсибілізованою опасистою клітиною призводить до її дегрануляції з вивільненням вазоактивних амінів. Основною фізіологічною функцією IgE є, очевидно, захист слизових оболонок організму шляхом локальної активації факторів плазми крові та ефекторних клітин завдяки індукції гострої запальної реакції. Боліснотворні мікроби, здатні прорвати лінію оборони, утворену IgA, будуть зв'язуватися зі специфічними IgE на поверхні опасистих клітин, в результаті чого останні отримають сигнал до вивільнення вазоактивних амінів і хемотаксичних факторів, а це в свою чергу викличе приплив циркулюючих в крові IgG, комплементу, та еозинофілів. Можливо, локальне вироблення IgE сприяє захисту від гельмінтів, оскільки цей імуноглобулін стимулює цитотоксичну дію еозинофілів та макрофагів.

Система компонентів комплементу

Комплементом називають складний комплекс білків і глікопротеїнів (близько 20), які, як і білки, що у процесах згортання крові, фібринолізу, формують каскадні системи ефективного захисту організму від чужорідних клітин. Для цієї системи характерна швидка, багаторазово посилена відповідь на первинний антигенний сигнал за рахунок каскадного процесу. При цьому продукт однієї реакції є каталізатором наступної. Перші дані про існування системи комплементу було отримано наприкінці ХІХ ст. щодо механізмів захисту організму від проникають у нього бактерій і знищення чужорідних клітин, введених у кров. Ці дослідження показали, що на проникнення мікроорганізмів і чужорідних клітин організм відповідає утворенням антитіл, здатних аглютинувати ці клітини, не викликаючи їх загибелі. Додавання цієї суміші свіжої сироватки викликало загибель (цитоліз) об'єктів імунізації. Зроблене спостереження стало поштовхом для інтенсивних досліджень, спрямованих на з'ясування механізмів лізису чужорідних клітин.

Ряд компонентів системи комплементу позначають символом «С» та цифрою, що відповідає хронології їх відкриття. Існує два шляхи активації компонента:

без участі антитіл - альтернативний

за участю антитіл - класичний

Альтернативний шлях активації комплемент

Перший шлях активації комплементу, що викликається чужорідними клітинами, з філогенетичної точки зору є більш давнім. Ключову роль в активації комплементу у такий спосіб грає СЗ, який є глікопротеїном, що складається з двох поліпептидних ланцюгів. За нормальних умов внутрішній тіоефірний зв'язок у СЗ повільно активується в результаті взаємодії з водою та слідовими кількостями протеолітичних ферментів плазми крові, призводячи до утворення С3b та С3а (фрагменти СЗ). У присутності іонів Mg 2+ СЗb може утворювати комплекс з іншим компонентом системи комплементу фактором; потім останній фактор розщеплюється одним із ферментів плазми крові - фактором D. Утворений комплекс СЗbВb являє собою СЗ-конвертазу - фермент, що розщеплює СЗ на С3а та СЗb.

Деякі мікроорганізми можуть активувати СЗЬВb-конвертазу з утворенням великої кількості продуктів розщеплення СЗ шляхом зв'язування ферменту на вуглеводних ділянках своєї поверхневої мембрани та захисту її тим самим від дії фактора Н. Потім інший білок пропердінвзаємодіє з конвертазою, підвищуючи стабільність її зв'язування. Як тільки СЗ розщеплюється за допомогою конвертази, його внутрішній тіоефірний зв'язок активується і реакційноздатне похідне СЗb ковалентно зв'язується з мембраною мікроорганізму. Один активний центр СЗbВb дозволяє зв'язатися з мікроорганізмом велику кількість молекул СЗb. Існує і механізм, що стримує цей процес у нормальних умовах: у присутності факторів I та Н СЗb перетворюється на СЗbI, останній під впливом протеолітичних ферментів розщеплюється до кінцевих неактивних пептидів С3с та C3d. Наступний активований компонент - С5, взаємодіючи з мембранозв'язаним СЗb стає субстратом для СЗbВb і розщеплюється з утворенням короткого пептиду С5а, причому фрагмент С5b залишається фіксованим на мембрані. Потім С5b послідовно приєднує С6, С7 та С8 з утворенням комплексу, що сприяє орієнтації на мембрані молекул останнього компонента С9. Це призводить до розгортання молекул С9, проникнення їх усередину біліпідного шару і полімеризації в кільцеподібний «мембраноатакувальний комплекс» (МАК). Комплекс С5b-С7, що вклинився в мембрану, дозволяє С8 увійти в безпосередній контакт з мембраною, викликати дезорганізацію її регулярних структур і, нарешті, призвести до утворення спіралеподібних трансмембранних каналів. Трансмембранний канал, що формується, повністю проникний для електролітів і води. За рахунок високого колоїдно-осмотичного тиску всередині клітини до неї надходять іони Na ​​+ і води, що призводить до лізису чужорідної клітини або мікроорганізму.

Крім здатності лізувати клітини з чужорідною інформацією комплемент має також інші важливі функції:

а) за рахунок присутності на поверхні фагоцитуючих клітин рецепторів до СЗb та СЗИ полегшується адгезія мікроорганізмів;

б) невеликі пептиди С3а і С5а («анафілатоксини»), що утворюються в процесі активації комплементу:

стимулюють хемотаксис нейтрофілів до місця накопичення об'єктів фагоцитозу,

активують кисень залежні механізми фагоцитозу та цитотоксичності,

викликають викид медіаторів запалення з опасистих клітин та базофілів,

викликають розширення кровоносних капілярів та підвищення їх проникності;

в) протеїнази, що з'являються при активації комплементу, незважаючи на їх субстратну специфічність, здатні активувати інші ферментні системи крові: систему згортання та систему кініноутворення;

г) компоненти комплементу, взаємодіючи з нерозчинними комплексами антиген-антитіло, зменшують ступінь їхньої агрегації.

Класичний шлях активації комплементу

Ініціація класичного шляху відбувається в той момент, коли антитіло, з'єднане з мікробом або іншою клітиною, що несе чужорідну інформацію, пов'язує та активує перший компонент каскаду Clq. Ця молекула полівалентна щодо зв'язування антитіл. Вона складається з центрального колагеноподібного стрижня, що розгалужується на шість пептидних ланцюжків, кожен з яких закінчується сполучною антитіло субодиницею. За даними електронної мікроскопії, вся молекула нагадує тюльпан. Його шість пелюсток утворені С-кінцевими глобулярними ділянками поліпептидних ланцюгів, колагеноподібні ділянки скручені в кожній субодиниці в триспіральну структуру. Всі разом вони утворюють структуру, подібну до стебла, за рахунок об'єднання в районі N-кінцевої ділянки дисульфідними зв'язками. Глобулярні ділянки відповідають за взаємодію з антитілами, а колагеноподібну ділянку - за зв'язування з двома іншими субодиницями С1. Для об'єднання трьох субодиниць в єдиний комплекс необхідні іони Са2+. Комплекс активується, набуває протеолітичних властивостей і бере участь у формуванні центрів зв'язування інших компонентів каскаду. Завершується процес утворенням МАК.

Специфічні антитіла до антигену можуть доповнювати та посилювати здатність механізмів природного імунітету ініціювати гострі запальні реакції. Менша частина комплементу в організмі активується альтернативним шляхом, який може здійснюватися в відсутність антитіл.Цей неспецифічний шлях активації комплементу є важливим при знищенні фагоцитами старіючих або пошкоджених клітин організму, коли атака починається з неспецифічної сорбції імуноглобулінів та комплементу на пошкодженій клітинній мембрані. Проте класичний шлях активації комплементу в організмі ссавців є превалюючим.

Цитокіни

Цитокіни – білки переважно активованих клітин імунної системи, які забезпечують міжклітинні взаємодії. До цитокінів належать інтерферони (ІНФ), інтерлейкіни (ІЛ), хемокіни, фактори некрозу пухлини (ФНП), колонієстимулюючі фактори (КСФ), фактори росту. Цитокіни діють за естафетним принципом: вплив цитокіну на клітину викликає утворення нею інших цитокінів (цитокіновий каскад).

Розрізняють такі механізми дії цитокінів:

Інтракринний механізм – дія цитокінів усередині клітини-продуцента; зв'язування цитокінів із специфічними внутрішньоклітинними рецепторами.

Аутокринний механізм - дія секретованого цитокіну на саму клітину, що секретує. Наприклад ІЛ-1, -6, -18, ФНП є аутокринними активуючими факторами для моноцитів/макрофагів.

Паракринний механізм - дія цитокінів на близькі клітини і тканини. Наприклад, ІЛ-1, -6, -12, -18, ФНПα, що продукуються макрофагом, активують Т-хелпери (Th0), що розпізнає антиген і МНС макрофагу (Схема аутокринно-паракринної регуляції імунної відповіді).

Ендокринний механізм – дія цитокінів на відстані від клітин-продуцентів. Наприклад, ІЛ-1, -6 та ФНПα, крім ауто та паракринних впливів, можуть надавати дистантну імунорегуляторну дію, пірогенний ефект, індукцію вироблення білків гострої фази гепатоцитами, симптоми інтоксикації та мультиорганні ураження при токсико-септичних станах.

Інтерлейкіни

В даний час виділено, вивчено структуру та функції 16 інтерлейкінів, їх порядкові номери – у порядку отримання:

Інтерлейкін-1.Продукується макрофагами, а також АГП клітинами. Запускає імунну відповідь, активуючи Т-хелпери, відіграє ключову роль у розвитку запалення, стимулює мієлопоез та ранні етапи еритропоезу (пізніше – пригнічує, будучи антагоністом еритропоетину), є медіатором взаємодії між імунною та нервовою системами. Інгібіторами синтезу ІЛ-1 є простагландин Е2, глюкокортикоїди.

Інтерлейкін-2.Продукують активовані Т-хелпери. Являє собою фактор росту та диференціювання Т-лімфоцитів та NK-клітин. Бере участь у реалізації протипухлинної резистентності. Інгібітори – глюкокортикоїди.

Інтерлейкін-3.Продукують активовані Т-хелпери типу Th1 і Th2, а також В-лімфоцити, стромальні клітини кісткового мозку, астроцити головного мозку, кератиноцити. Ростовий фактор для опасистих клітин слизових оболонок та посилює виділення ними гістаміну, регулятор ранніх стадій гемопоезу, при стресі пригнічує формування NK-клітин.

Інтерлейкін-4.Стимулює проліферацію В-лімфоцитів, активованих антитілами до IgM. Продукується Т-хелперами типу Th2, на які надає стимулюючу диференціювання дію, впливає на розвиток кровотворних клітин, макрофаги, NK-клітини, базофіли. Сприяє розвитку алергічних реакцій, має протизапальну та протипухлинну дію.

Інтерлейкін-6.Продукується лімфоцитами, моноцитами/макрофагами, фібробластами, гепатоцитами, кератиноцитами, мезангліальними, ендотоліальними та кровотворними клітинами. За спектром біологічної дії близький ІЛ-1 та ФНПα, бере участь у розвитку запальних, імунних реакцій, служить ростовим фактором плазматичних клітин.

Інтерлейкін-7. Продукується стромальними клітинами кісткового мозку та тимусу (фібробластами, ендотеліальними клітинами), макрофагами. Є основним лімфопоетином. Сприяє виживаності преТ-клітин, зумовлює антигензалежне розмноження т-лімфоцитів поза тимусом. Видалення у тварин гена ІЛ-7 призводить до спустошення тимусу, розвитку тотальної лімфопенії та тяжкого імунодефіциту.

Інтерлейкін-8. Утворюють макрофаги, фібробласти, гепатоцити, Т-лімфоцити. Основна мета ІЛ-8 - нейтрофіли, на які він діє як хемоаттрактант.

Інтерлейкін-9.Продукується Т-хелперами типу Th2. Підтримує проліферацію активованих Т-хелперів, впливає на еритропоез, активність опасистих клітин.

Інтерлейкін-10.Продукується Т-хелперами типу Th2, Т-цитотоксичними та моноцитами. Пригнічує синтез цитокінів Т-клітинами типу Th1, знижує активність макрофагів та вироблення ними запальних цитокінів.

Інтерлейкін-11.Утворюється фібробластами. Зумовлює проліферацію ранніх кровотворних попередників, готує стовбурові клітини до сприйняття дії ІЛ-3, стимулює імунну відповідь та розвиток запалення, сприяє диференціюванню нейтрофілів, виробленню білків гострої фази.

Відповідає збереження та нормальне функціонування органів та систем, оберігаючи їх від небезпечних агентів.

Фото 1. Імунітет відповідає за здатність організму протистояти загрозам. Джерело: Flickr (Danielle Scruggs).

Що таке гуморальний імунітет

При гуморальній імунній відповіді задіяні молекули, які знаходяться в крові. Найважливішу роль у його функціонуванні відіграють B-лімфоцити. Цим він відрізняється від клітинного імунітету, робота якого залежить від T-лімфоцитів.

Зверніть увагу! Гуморальний імунітет спрямований на знищення патогенів, які знаходяться в крові та позаклітинному просторі.

B-лімфоцити- це клітини імунної системи, які виробляються печінкою плода, що знаходиться в утробі матері, а після народження - у червоному кістковому мозку, що міститься у трубчастих кістках.

На поверхні кожного B-лімфоциту знаходиться антиген-розпізнавальний рецептор. Антигени – це будь-які речовини, які організм розглядає як потенційно небезпечні. Зокрема, вони входять до складу хвороботворних вірусів та бактерій. Після контакту з антигеном B-лімфоцити можуть перетворюватися на плазматичні клітини, здатні виробляти імуноглобуліни..

Імуноглобуліни (антитіла, Ig) - це білкові сполуки, які перешкоджають розмноженню патогенних мікроорганізмів і нейтралізують токсини, що виділяються.

Розрізняють 5 класів імуноглобулінів:

Вони різняться за складом, будовою та виконуваними функціями.

Як діє гуморальний імунітет

B-лімфоцити утворюються із стовбурових клітин у кістковому мозку. Після дозрівання вони потрапляють у кровоносне русло. На їх поверхні знаходяться , які можуть відокремлюватися від лімфоцитів і циркулювати в крові незалежно від них.

Коли в організм потрапляє антиген, імуноглобулін M зв'язується з ним та інактивує його. Антитіла запускають схему активації комплементу (комплексу складних білків у крові, протеїнові ферменти, що захищають від чужорідних агентів), що призводить до знищення патогену.

Після того, як це відбувається, B-лімфоцити перетворюються на плазматичні клітини. Вони починають виробляти імуноглобуліни різних класів, які розраховані на боротьбу з аналогічними антигенами.

Антитіла пов'язують патогени та позбавляють їх можливості пошкоджувати тканини організму.

Гуморальна імунна відповідь

Імунну реакцію, яка полягає в активації B-лімфоцитів та виробленні ними імуноглобулінів, називають гуморальною імунною відповіддю.

Зверніть увагу! Утворення специфічних антитіл, розрахованих на боротьбу з певними антигенами, є основною метою імунної відповіді. Після потрапляння в кров імуноглобуліни забезпечують надійний захист від патогенних речовин та мікроорганізмів.

Виділяють два етапи гуморальної імунної відповіді:

• індуктивну – на цій стадії відбувається розпізнавання антигену;
• продуктивну - на цьому етапі B-лімфоцити перетворюються на плазматичні клітини та виділяють антитіла, потім імунні реакції уповільнюються аж до повного припинення.

У продуктивній фазі гуморальної імунної відповіді утворюються клітини пам'яті, які активуються, якщо відбувається повторна зустріч із антигеном.

Фото 2. Антитіла, що виробляються в крові, здатні протистояти патогенній мікрофлорі. Джерело: Flickr (NavySoul).

І тут виникає вторинна імунна реакція. Вона розвивається так само, як первинна, але протікає набагато швидше.

Клітинний імунітет

При роботі цього імунітету активуються клітини імунної системи. Головними з них є T-кілери, натуральні кілери та макрофаги.

• T-кілери- це клітини, які борються з вірусами, внутрішньоклітинними бактеріями та раковими клітинами. Вони є різновидом лімфоцитів. Натуральні кілери – ще один вид лімфоцитів. Вони відповідають за боротьбу з вірусами та раковими клітинами.
• Макрофаги- це клітини імунної системи, які здатні поглинати та перетравлювати бактерій, залишки загиблих клітин та інші патогенні частинки. Цей процес називають фагоцитозом, а клітини, які здатні його здійснювати – фагоцитами. Макрофаги є одним з різновидів фагоцитів.
• Цитокіни- це білкові молекули, які забезпечують передачу інформації від одних клітин імунітету іншим. Таким чином здійснюється координація їхньої активності. Ці молекули відповідають і за узгодження роботи імунної системи з діяльністю нервової та ендокринної систем. Крім того, цитокіни можуть самостійно пригнічувати віруси.

Зверніть увагу! Клітинний імунітет відповідає за знищення внутрішньоклітинних бактерій, патогенних грибків, чужорідних клітин та тканин, а також ракових клітин. Він бореться з патогенами, які недоступні для гуморальної імунної відповіді.

Як діє клітинний імунітет

Розрізняють неспецифічний та специфічний клітинний імунітет.

Перший передбачає захоплення, поглинання та перетравлення патогенів фагоцитами. Вони поступово обволікають чужорідний агент, а потім руйнують його за допомогою спеціальних ферментів.

За специфічний клітинний імунітет відповідають T-кілери, натуральні кілери та інші лімфоцити.

Першими у справу вступають Т-хелпери, які запускають імунну реакцію. Т-кілери в ході імунної відповіді вступають у взаємодію з клітинами, зараженими вірусами та внутрішньоклітинними бактеріями, а також раковими клітинами, і знищують їх.

Натуральні кілери, у свою чергу, борються із клітинами, які недоступні для дії T-кілерів.

Після того, як патогени знищені, у справу вступають T-супресори, що пригнічують імунну реакцію.