РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ОРГАНИЗМА М. Р. Карпова

РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ОРГАНИЗМА М. Р. Карпова

Защита организма от антигенов (поддержание n Понятие о резистентности организма гомеостаза): факторы неспецифической резистентности; специфические факторы иммунитета. Факторы резистентности Внешние Внутренние Клеточные Гуморальные барьеры факторы Нормальная Лимфоузлы Фагоциты Комплемент микрофлора Тканевые, Естественные Лизоцим Кожа Клеточные киллеры Интерфероны Слизистые барьеры Белки острой фазы Цитокины

Нормальная микрофлора n Антагонизм к патогенам: конкуренция за питательные вещества, изменение р. Н среды, продукция бактериоцинов. n Колонизационная резистентность. n Созревание и поддержание функциональной активности иммунной системы.

Кожа и слизистые оболочки Слизистые оболочки: кожного типа – полости рта, глотки, пищевода, мочевыводящих путей, влагалища; кишечного типа – просветы желудка, кишечника, воздухоносных путей, матки и маточных труб.

Лимфатические узлы Лимфоузел: n В-клеточная корковая область (кортекс), n Т-клеточная (паракортикальная) область, n центральная «мозговая» область (содержит Т- и В- лимфоциты, плазматические клетки и макрофаги).

Лимфатическая система n Лимфатические узлы – барьер проникновения возбудителя во внутреннюю среду организма. n Гисто-гематические барьеры, препятствующие проникновению возбудителей и чужеродных субстратов из крови в головной мозг, репродуктивную систему, глаз. n Мембрана каждой клетки – барьер для проникновения в клетку.

Воспаление n Воспаление – это реакция организма, обеспечивающая привлечение лейкоцитов и растворимых компонентов плазмы в очаги инфекции или повреждения ткани. n Три основные проявления: увеличение кровоснабжения инфицированной области; повышение проницаемости кровеносных капилляров благодаря сокращению эндотелиальных клеток; усиление мигрирации лейкоцитов из венул в окружающие ткани в направлении воспалительного очага.

Воспаление n Адгезия к сосудистому эндотелию воспаленных тканей. n Хемотаксис – миграция в направлении очага инфекции под влиянием химического притяжения. n Хемотаксические молекулы (С 5 а) определяют направление миграции лейкоцитов.

Воспаление n Диапедез. n Ранний период – нейтрофилы, позднее – моноциты и лимфоциты.

Медиаторы воспаления Медиатор Происхождение Эффекты Гистамин Тучные клетки, Повышение проницаемости базофилы сосудов, сокращение гладких мышц, хемокинез Серотонин Тромбоциты, тучные Повышение проницаемости клетки сосудов, сокращение гладких мышц Хемотаксический Тучные клетки Хемотаксис нейтрофилов фактор для нейтрофилов ИЛ-8 Моноциты, лимфоциты Привлечение полиморфноядерных гранулоцитов и моноцитов С 3 а Компонент комплемента Дегрануляция тучных клеток, сокращение гладких мышц

Воспаление

Клеточные факторы резистентности: Фагоциты Естественные киллеры

Фагоцитоз n Фагоцитоз (от греч. phagos – пожираю, cytos – клетка) открыт и изучен И. И. Мечниковым. n 1908 г. И. И. Мечникову и П. Эрлиху присудили Нобелевскую премию за исследования по иммунитету.

Фагоциты n нейтрофилы и эозинофилы крови, n тканевые макрофаги (альвеолярные, перитонеальные и др. ), n клетки Лангерганса (белые отростчатые эпидермоциты) и Гренштайна (эпидермоциты кожи), n клетки Купфера (звездчатые ретикулоэндотелиоциты), n эпителиоидные клетки и др.

Нейтрофилы n Нейтрофилы обладают гранулами двух типов: первичные (азурофильные) гранулы – лизосомы, содержащие кислые гидролазы, миелопероксидазу и мурамидазу (лизоцим); вторичные (специфические) гранулы содержат лизоцим, лактоферрин, антибиотические белки – дефензины, белок, индуцирующий проницаемость бактериальных клеток. n Хемоаттрактанты: ЛПС, фракции комплемента, ИЛ 1, ИЛ 8 и др.

Мононуклеарные фагоциты: n Макрофаги – устранение корпускулярных антигенов; n Антиген- презентирующие клетки (АПК) – поглощение, процессинг и представление антигенов Т-клеткам.

Фагоциты Свойства Нейтрофилы Моноциты Содержание в от 60 до 70% от 1 до 6% перифери- ческой крови Полупериод 22 ч 6, 5 ч циркуляции в крови Степень зрелые созревают в зрелости тканевые макрофаги

Функции фагоцитов: n защитная; n представляющая; n секреторная (ИЛ-1, простагландины, лейкотриены, циклические нуклеотиды, кислородные радикалы, компоненты комплемента, лизоцим, интерферон). Фагоциты участвуют как в неспецифических механизмах, так и в специфических.

Стадии фагоцитоза: n хемотаксис; n адсорбция поглощаемого вещества на поверхности фагоцита; n поглощение вещества путем инвагинации клеточной мембраны с образованием в цитоплазме фагосомы; n слияние фагосомы с лизосомой клетки с образованием фаголизосомы; n переваривание вещества в фагосоме с помощью ферментов.

Виды фагоцитоза n Завершенный фагоцитоз, n незавершенный (гонококки, ВИЧ, вирус натуральной оспы). n Механизмы выживания фагоцитированных микроорганизмов: препятствие слияния лизосом с фагосомами (токсоплазмы, микобактерии туберкулеза); устойчивость к действию лизосомных ферментов (гонококки, стафилококки, стрептококки группы А и др. ); могут покидать фагосому, избегая действие микробицидных факторов (риккетсии и др. ).

Механизмы микробицидности фагоцитов n Кислород зависимые механизмы: «Респираторный взрыв» –усиление потребления кислорода и глюкозы с одновременным выбросом нестабильных продуктов восстановления кислорода: пероксида водорода Н 2 О 2, супероксиданионов О 2, гидроксильных радикалов ОН–. Система миелопераксидаз. n Кислород независимые – через лизоцим, лактоферрин, гидролазы. n Цикл оксида азота (NO–) – промежуточный продукт превращения L-аргинина, токсичен в отношении микробов. Это основной микробицидный фактор при макрофагальном фагоцитозе. n Антиоксидная защита тканей (каталаза, витамин С, Е, ненасыщенные жирные кислоты).

Опсонизация

Итак, мы пришли к заключению, что фагоцитоз является основополагающим моментом, определяющим характер взаимодействия патогена с макроорганизмом, за что И. И. Мечников 99 лет тому назад получил Нобелевскую премию. За это время мы узнали ряд ценных деталей, позволяющих уже сейчас управлять процессом фагоцитоза. Что же происходит с патогенами, которым удалось избежать фагоцитоза, каковы их шансы в отношении становления хронической инфекции?

Первой линией борьбы с инфекционными агентами служит врожденный иммунитет, основу которого составляют различные фагоцитирующие клетки, на поверхности которых располагаются различного класса рецепторы Toll-4 Toll-2 My. D 88 NFk. B фагосома IFN-γ TNF-α Ядро IL-1 IL-2 IL-6 Транскрипционная активация генов провоспалительных цитокинов

Специфичность Толл-подобных рецепторов (TLRs) Бактериальные компоненты Вирусные компоненты Неизвестные компоненты Немети- Липопротеины T. gondi лирован- Липоарабидоманнан Профилин ная Липотейхоевые кислоты Cp. G ДНК ? ? Зимозан (дрожжи) ЛПС Флагеллин дц. РНК оц. РНК TLR 1 CD 14 TLR 4 TLR 5 TLR 11 TLR 9 TLR 3 TLR 7 TLR 8 TLR 10 TLR 6 TLR 2

Сигнальные пути Толл-подобных рецепторов (TLRs) TLR My. D 88 IRAK TRAF 6 NF-k. B Индукция экспрессии провоспалительных и антимикробных факторов

Благодаря взаимодействию с цитоскелетом, только Toll-содержащие фагосомы попадают в секреторную часть клетки – аппарат Гольджи TLR фагосома GP 1 лизососома МНС деградация

Наиболее универсальной и эффективной системой, позволяющей остаться на свободе» , не быть фагоцитированной, является наличие у бактерии так называемой третьей транспортной системы. Цитоплазма Клеточная мембрана Внешняя мембрана Периплазма Внутренняя мембрана APTase Inner membrane components (Inv. C) (Inv. A, Spa. P, Spa. Q, Spa. R, Spa. S) Это кластер генов, примерно около 20. Эти гены включаются при контакте бактерии с наружной мембраной. Синтезирующиеся белки, образуют фактически молекулярный шприц, соединяющий цитоплазму бактериальной и эукариотической клеток. Через этот шприц бактерия вводит в клетку различные белки, в том числе и белки разрушающие цитоскелет, тем самым блокируя подвижность и образование псевдоподий у фагоцита.

Методы изучения фагоцитарной активности клеток n Фагоцитарные показатели оценивают по числу бактерий, поглощенных или переваренных одним фагоцитом в единицу времени. n Опсоно-фагоцитарный индекс представляет собой отношение фагоцитарных показателей, полученных с сывороткой, содержащей опсонины, и контролем. Эти показатели используют в клинической практике для определения иммунного статуса пациента.

Естественные киллеры n Нормальные (естественные) киллеры (ЕК) – популяция лимфоцитов, обладающих естественной цитотоксичностью к клеткам- «мишеням» , эффекторной противоопухолевой, противовирусной и противопаразитарной активностью. n Основная функция – противоопухолевый «надзор» . n Морфологически ЕК – большие гранулосодержащие лимфоциты, их азурофильные цитоплазматические гранулы являются аналогами лизосом фагоцитирующих клеток, но фагоцитарной функцией ЕК не обладают. n ЕК составляют до 15% лимфоцитов крови человека.

Тромбоциты n Тромбоциты образуются из мегакариоцитов, пролиферацию которых усиливает ИЛ-11. n Тромбоциты имеют на своей поверхности рецепторы для Ig. G и Ig. E, компонентов комплемента (С 1 и С 3), а также антигены гистосовместимости I класса. n На тромбоциты влияют образующиеся в организме иммунные комплексы антиген-антитело и активированный комплемент. В результате тромбоциты выделяют биологически активные вещества (гистамин, лизоцим, β-лизины, лейкоплакины, простагландины и др. ), которые участвуют в процессах иммунитета и воспаления. n В случае повреждения эндотелия тромбоциты прилипают к субэпителиальной поверхности поврежденной сосудистой стенки, образуя агрегаты. При этом из тромбоцитарных гранул двух типов высвобождается их содержимое, в том числе серотонин и фибриноген, что приводит к повышению проницаемости капилляров, активации комплемента и к привлечению лейкоцитов.

Гуморальные факторы резистентности n Нормальные антитела; n комплемент; n лизоцим; n интерферон; n цитокины; n защитные белки сыворотки крови и др.

Комплемент n Комплемент был открыт в 1899 г. французским иммунологом Ж. Барде, назвавшим его «алексином» . Современное название комплементу дал П. Эрлих. n Система комплемента – одна из основных систем врожденного иммунитета, функция которой состоит в том, чтобы отличать «свое» от «не-своего» , благодаря присутствию на собственных клетках организма регуляторных молекул, подавляющих активацию комплемента. n Система комплемента – многокомпонентная самособирающаяся система белков сыворотки крови, которая играет важную роль в поддержании гомеостаза. n Комплемент – сложный комплекс белков сыворотки крови, активирующийся при образовании комплекса АГ-АТ или при агрегации АГ, т. е. в начале иммунного процесса. В состав комплемента входят 20 взаимодействующих между собой белков, 9 из которых являются основными компонентами (фракциями) комплемента, их обозначают как С 1, С 2, С 3 … С 9. Белки комплемента относятся к глобулинам и различаются по ряду физико-химических свойств. Компоненты комплемента синтезируются в большом количестве (составляют 5 -10% всех белков крови), часть из них образуют фагоциты, часть клетки печени.

Функции комплемента n Комплемент участвует в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие); n обладает хемотаксической активностью; n участвует в анафилаксии; n участвует в фагоцитозе. n 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 n Это каскад ферментативных протеолитических реакций, в результате которых образуется активный цитотоксический комплекс, разрушающий стенку бактерии и других клеток. n Существуют три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный. Конвертаза→C 3: C 3 a+C 3 b n Порядок вступления белков комплемента при активации по классическому пути : С 1 q→C 1 r → C 1 s → C 4 → C 2 → C 3 → C 5 → C 6 → C 7 → C 8 → C 9 По классическому пути комплемент активируется комплексом АГ-АТ (иммунным комплексом). Fc-фрагменты Ig. G и Ig. M в составе иммунных комплексов связываются с С 1, который распадается на субъединицы С 1 q, C 1 r и C 1 s. Далее последовательно активируютс «ранние» компоненты комплемента: С 4→С 2→С 3. С 3 b активирует компонент С 5, который прикрепляется к мембране клетки. На компоненте С 5 путем последовательного присоединения «поздних» компонентов С 6, С 7, С 8 и С 9 образуется литический или мембранатакующий комплекс, в результате чего клетка погибает.

Механизм активации комплемента n Лектиновый путь идентичен классическому, но запускается независимо от антител. Сывороточные маннан- связывающие лектины (МСЛ), аналоги С 1 q активируют комплемент по классическому пути. n Альтернативный путь активации комплемента начинается с взаимодействия АГ микроорганизмов (например, полисахарида) с протеинами B и D и пропердином (Р), происходит активация С 3 с образованием С 3 b минуя первые три компонента: С 1, С 4 и С 2. Затем, как при классическом пути образуется МАК.

Роль комплемента n Регуляция комплемента осуществляется за счет короткого срока жизни фрагментов и регуляторных белков. n В плазме крови постоянно происходит «холостая» активация С 3, приводящая к фиксации небольшого числа его молекул на поверхности как «своего» , так и «не -своего» . n На поверхности собственных клеток регуляторные белки вызывают разрушение связавшихся молекул С 3 и подавляют дальнейшую активацию комплемента. На чужеродных структурах, лишенных регуляторных белков, начинается альтернативная активация комплемента.

Биологические эффекты компонентов комплемента

Участие комплемента в патологических процессах n Системная активация комплемента приводит к образованию больших количеств анафилатоксинов (шок при бактериемии). n Тканевый некроз активирует комплемент. n Активация комплемента вследствие образования иммунных комплексов приводит к повреждениям тканей.

Лизоцим n Лизоцим открыт в 1909 г. П. Л. Лащенко и выделен и изучен в 1922 г. А. Флемингом. n Лизоцим – это протеолитический фермент мурамидаза (от лат. murus – стенка) с молекулярной массой 14000 - 16000, синтезируется макрофагами, нейтрафилами и другими фагоцитирующими клетками, содержится в крови, лимфе, слезах, молоке, сперме, в урогенитальном тракте, на слизистых оболочках дыхательных путей, в ЖКТ. Лизоцим отсутствует лишь только в СМЖ и передней камере глаза. Лизоцим содержится в гранулах нейтрофилов и макрофагов. n Механизм действия: разрушение гликопротеинов (мурамилдипептида) клеточной стенки бактерий, что приводит к их лизису; способствует фагоцитозу поврежденных клеток. Лизоцим активирует фагоцитоз и образование антител.

Интерферон n Открыт в 1957 г. А. Айзексом и Ж. Линдеманом при изучении интерференции вирусов (от лат. inter – между и ferens – несущий). n Гликопротеины молекулярной массой от 15000 до 70000. В зависимости от того, какими клетками синтезируется интерферон, различают его три типа: α, β и γ. Интерфероны α и β относятся к I типу, γ – ко II.

Интерфероны n ИНФ – индуцибельные белки клеток позвоночных; как цитокины в организме они выполняют контрольно-регуляторные функции, направленные на сохранение клеточного гомеостаза; важнейшие из них – антивирусная, противоопухолевая, иммуномодулирующая и радиопротекторная активности. n α-ИФН синтезируют лейкоциты периферической крови (лейкоцитарный ИНФ); n β-ИНФ синтезируют фибробласты (фибробластный ИНФ); n γ-ИНФ – продукт стимулированных Т-лимфоцитов, NK-клеток и макрофагов (иммунный ИНФ). Интерферон-γ – полифункциональный иммуномодулирующий лимфокин, влияющий на рост и дифференцировку клеток разных типов, напротив вызывает активацию макрофагов и лимфоцитов. На макрофагах усиливается адгезия молекул, усиливаются иммунные реакции. Лимфоциты начинаю активно экспрессировать молекулы специфического иммунного ответа. Интерферон-γ обладает провоспалительной активностью.

Механизм антивирусного действия интерферона n ИНФ индуцирует антивирусное состояние клетки. ИНФ не действует непосредственно на вирионы или их нуклеиновые кислоты и активны лишь после проникновения их в клетку, угнетая трансляцию вирусной м. РНК. n ИНФ не обладает вирусспецифичностью, что объясняет их универсально широкий спектр антивирусной активности. Образующийся ИНФ взаимодействует с интактными клетками, блокируя репродуктивный цикл вирусов за счет активации клеточных ферментов, экспрессия которых регулируется ИНФ. n Основной биологический эффект ИНФ – подавление синтеза вирусных белков, возможны также действия на другие этапы репродукции, включая отпочковывание дочерних популяций.

Клиническое применение ИФН n Существующие медицинские препараты ИФН делятся по составу на α- и γ-ИФН, а по времени создания и применения – на природные человеческие лейкоцитарные, или ИФН I поколения, и рекомбинантные, или ИФН II поколения. n Заболевания, при которых применяют ИФН можно подразделить на – вирусные инфекции, болезни злокачественного роста и прочие заболевания. Препараты ИФН наиболее перспективны для профилактики и лечения ОРВИ, корь, гепатит, хламидиозы, кандидозы и др. n В России разрешены для применения : ● препараты природного происхождения: интерферон лейкоцитарный человеческий сухой, локферон (глазные капли), интерферон лейкоцитарный человеческий для инъекций, лейкинферон для инъекций и интерферон лейкоцитарный человеческий в свечах. ● препараты генно-инженерных ИНФ: реаферон, виферон, гриппферон и интерген.

Индукторы ИФН n Индукторы ИНФ представляют весьма разнородную по составу группу высоко- и низкомолекулярных природных и синтетических соединений, объединенных способностью вызывать в организме образование собственного эндогенного ИФН. n Наиболее изучены препараты: амиксин, циклоферон, неовир, ларифан, ридостин).

Цитокины n Цитокины – гормоноподобные медиаторы межклеточных взаимодействий, продуцируемые разными клетками организма и способные повлиять на функции других или же этих клеток. n Цитокины объединены в группы в зависимости от их происхождения (лимфокины, монокины), от характера эффекта (противовоспалительные, провоспалительные). n Цитокины, регулирующие взаимодействия лейкоцитов между собой и другими клетками, называют интерлейкинами (ИЛ). n Факторы роста – большая группа гликопротеинов, контролирующих пролиферацию и созревание потомков стволовой кроветворной клетки. Они продуцируются разными видами клеток и действуют на разные этапы их развития. Колониестимулирующие факторы (КСФ) способствуют дифференцировке клеток костного мозга в зрелые гранулоциты и/или моноциты (гранулоцитарный КСФ, моноцитарный КСФ). n Трансформирующий ростовой фактор (ТРФ) действует как «анти-цитокин» , подавляющий активность провоспалительных цитокинов.

Цитокины В механизмах иммунитета участвуют две группы противоположно действующих цитокинов. Одна группа – провоспалительные цитокины (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8 и другие лимфокины, ФНО-α, ИФНγ), стимулируя разные клетки и механизмы, усиливают врожденную неспецифическую защиту, воспаление, способствуют развитию специфических иммунных реакций. Вторая функциональная группа – противовоспалительные цитокины (ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13, ТРФ) подавляет развитие как неспецифических, так и специфических иммунных реакций.

Защитные белки сыворотки крови n Это протеины, участвующие в защите организма от микробов и других антигенов: белки острой фазы, опсонины, пропердин, β- лизин, фибронектин и др. n «Острофазная» реакция – это ранняя (первые часы) реакция, при которой повышается концентрация белков плазмы. Макрофаги секретируют ИЛ-1, который инициирует воспалительную реакцию, может вызывать системные реакции: лихорадку, гипотонию, шок, инициирует синтез остальных белков острой. n Белки острой фазы – большая группа белков, обладающих антимикробным действием, способствующих фагоцитозу, активации комплемента, формированию и ликвидации воспалительного очага. Белки острой фазы продуцируются в печени при действии цитокинов, в основном ИЛ-1, ФНО-α и ИЛ-6. Основную массу белков острой фазы составляют С-реактивный белок и сывороточные амилоиды А и Р, а также – факторы свертывания крови, металлосвязывающие белки, ингибиторы протеаз, компоненты комплемента и некоторые другие.

Защитные белки сыворотки крови С-реактивный белок (СРБ): n присоединяет и преципитирует С-полисахарид Str. Pneumoniae; n присоединяется к фосфатидилхолину – компоненту клеточной мембраны любых клеток; n способен присоединяться к микроорганизмам, активированным лимфоцитам, поврежденным клеткам разных тканей, активируя при этом комплемент; n присоединяясь к нейтрофильным фагоцитам, усиливает фагоцитоз и элиминацию объектов фагоцитоза; n подавляет продукцию супероксида и освобождения из гранул фагоцитов ферментов, защищая тем самым ткани от повреждения. Пропердин n представляет собой γ-глобулин нормальной сыворотки крови, способствует активации комплемента по альтернативному пути. β-лизины n белки сыворотки крови, синтезируемые тромбоцитами, повреждают ЦПМ бактерий.

Защитные белки сыворотки крови n Сывороточный амилоидный белок А – липопротеин, обладающий способностью к хематтракции нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов, вызывает временную репарацию повреждений клетки и тканей при воспалении. n Сывороточный амилоид Р близок по структуре к СРБ, обладает способностью к активации комплемента. n Фибронектин – белок плазмы крови и тканевых жидкостей, синтезируемый макрофагами, обеспечивает опсонизацию антигенов и связывание фагоцитов с антигенами и микробами, «экранирует» дефекты эндотелия сосудов, препятствуя тромбообразованию. n Белки, связывающие железо – гаптоглобин, гемопексин, трансферрин – препятствуют размножению микроорганизмов, нуждающихся в железе. n Ингибиторы протеаз (антитрипсин, антихимотрипсин, церулоплазмин и макроглобулин) препятствуют разрушению тканей протеазами нейтрофилов в очагах воспаления.