Тема лекции: «Механизмы защиты организма

Тема лекции: «Механизмы защиты организма человека. Врожденный иммунитет: наследственный иммунитет и неспецифическая резистентность»

Иммунитет – это способ защиты организма от генетически чужеродных веществ – антигенов экзогенного и эндо- генного происхождения, направленный на поддержание и сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целост- ности организма, биологической (анти- генной) индивидуальности организма и вида в целом.

Виды иммунитета: 1. Врожденный: 1 -видовой или конституци- ональный иммунитет 2 -неспецифическая резис- тентность 2. Адаптивный или специфический.

Врожденный иммунитет: Приобретенный (адаптивный, (видовой иммунитет и специфический) иммунитет и неспецифическая резистентность) формы иммунного реагирования - Анатомо-физиологические механизмы: - Клеточные и гуморальные кожа и слизистые оболочки: сальные факторы защиты: В-лимфоциты, и потовые железы, мерцательный Т-хелперы (Thl, Th 2), эпителий слизистых оболочек, Цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ), иммунный фагоцитоз, пищеварительные ферменты антитела (иммуноглобулины) - Нормальная микрофлора тела - Гуморальные и клеточные - Формы иммунного реагирования: факторы защиты: лизоцим, секреты 1. Антителообразование кожи и слизистых оболочек, 2. Иммунный фагоцитоз комплемент, фибронектин, 3. Киллерная функция лимфоцитов интерфероны, белки острой фазы, 4. Аллергические реакции (ГНТ, естественные антитела, фагоциты ГЗТ) (неспецифический фагоцитоз), NK- 5. Иммунологическая память клетки, 6. Иммунологическая толерантность

Видовой (конституциональный) им- мунитет – это состояние устойчивости к патогенному действию микроорганиз- мов, обусловленное молекулярными особенностями строения организма.

Характеризуется следующими признаками: 1. Видовой иммунитет генетически детерми-нирован и передается по наследству. 2. Обладает специфичностью (устойчивость к одним инфекциям и чувствительность – к другим).

3. В основе защиты лежит принцип моле- кулярной некомплементарности. При этом устойчивость к инфекции определяется: отсутствием рецепторов на поверхности клеток организма человека для адгезии и колонизации отсутствием структур-мишеней, на кото- рые действуют микробы и их токсины наличием специальных ферментов, раз- рушающих микроорганизмов (протеазы, ДНК-азы, РНК-азы и др. )

Механизмы неспецифической резистентности 1. Анатомо-физиологические механизмы (барьерная и выделительная функции, воспаление и т. д. ) 2. Нормальная микрофлора 3. Гуморальные факторы неспецифической резис- тентности (лизоцим, секреты кожи и слизистых оболочек, комплимент, интерфероны, фибро- нектин, белки острой фазы, естественные анти- тела) 4. Клеточные факторы (фагоцитоз)

Анатомо-физиологические механизмы: 1. Защитная функция кожы. 2. Защитная функция слизистых оболочек. 3. Барьерная функция органов и тканей. Пищеварительные ферменты. 4. Выделительная функция. 5. Температурная реакция.

Нормальная микрофлора Функции нормальной микрофлоры кишечника: 1. Колонизационная резистентность, 2. Иммуномодулирующая функция, 3. Детоксикационная деятельность, 4. Витаминообразующая функция, 5. Переваривание и всасывание пищи, 6. Регуляция моторной деятельности кишечника.

Гуморальные механизмы 1. Лизоцим 2. Нормальные антитела 3. Бета-лизин 4. Система интерферонов 5. Система комплемента

Система интерферонов: Виды: α-интерферон (α-ИФН), продуценты – макрофаги, В-лимфоциты; β-интерферон (β-ИФН), продуценты – фибробласты; γ- интерферон, продуценты – Th. I-лимфо- циты, нормальные киллеры, активирован- ные макрофаги.

Особенности интерферонов • Универсальность действия, • Видовая специфичность, • Наличие эффекта последействия, • Отсутствие токсичности, • Высокая эффективность (для противо- вирусного действия достаточно нес- колько десятков молекул).

Эффекты действия: Противовирусный (αИФН, βИФН) Антибактериальный Иммуномодулирующий (повышение активности нормальных киллеров, ЦТЛ, системы фагоцитов) – γИФН Противоопухолевый (αИФН, βИФН) Радиопротективный

Пропердин или фактор Р (от латинского слова pro perdere – подготавливать разрушение) Свойства: 1. Фактор Р – это γ -глобулин с молекулярным весом 190. 000 -220000 Д, термолабильное вещество. 2. Способен вступать во взаимодействие с высо- комолекулярными полисахаридами (полисаха- риды - ПС и ЛПС клеточной стенки микробов, муцин и др. ) 3. Фактор Р в комплексе с ионами Mg 2+ и ПС активирует СЗ-компонент комплемента – образу- ется фермент СЗ конвертаза – активация сис- темы комплемента по альтернативному пути

Система комплемента

Система комплемента – сложная эффекторная система белков крови, играет важную роль в регуляции иммун- ного ответа и поддержании гомеостаза. Функции: 1 -распознование 2 -лизис 3 -элиминация генетически чужеродного материала из организма

В систему комплемента входят более 25 белков: 11 белков образуют основную эффек- торную структуру, состоящую из 9 компо- нентов комплемента остальные – белки-регуляторы: актива- торы и ингибиторы.

Компоненты комплемента обозна- чаются буквой С ( “complementen”- до- полнение) и цифрой: С 1, С 2, С 3……С 9 С 1 – компонент состоит из 3 белков – q, r, s. При активации компоненты С 2, С 3, С 4, С 5 распадаются на 2 фрагмента – а и в (С 2 а и С 2 в, С 3 а и С 3 в, С 4 а и С 4 в, С 5 а и С 5 в)

Продуценты компонентов комплемента – моноциты и макрофаги: костного мозга, печени, легких, лимфоидных образований кишечника Свойства: 1 - термолабильные вещества разрушаются при температуре 560 С в течении 30 мин. , 2 - инактивируются при встряхивании крови, при хранении более 3 дней, при действии солнечного света, УФ-лучей, химических веществ, 3 - не проходят через плаценту

Каждый компонент комплемента обладает 3 эффектами действия: 1 – активируется и присоединяется к преды- дущему компоненту комплемента, 2 – активирует последующий компонент, 3 – обладает собственной биологической ак- тивностью Система комплемента действует по принципу «каскада» .

Механизмы активации системы комплемента: 1 -классический, 2 -альтернативный, 3 -лектиновый или механизм С 1 -шунта

Классический путь активации системы комплемента (иммунный механизм разрушения чужеродных клеток) Активаторы: 1 - иммунные комплексы (чужеродная клетка – АГ, на которой адсорбированы специфические антитела –АТ): АГ+АТ 2 - агрегированные Ig 3 - С-реактивный белок как пентамер связывается с фосфорилхолином (ФХ) оболочек микроорганизмов, образуется комплекс СРБ+ФХ, который активирует систему комплемента по классическому пути.

При соединении терминальных компо- нентов С 6, С 7, С 8 и С 9 в присутствии ионов Са 2+ и М g 2+ на клеточной оболочке образу- ется кольцеобразный мембранатакующий комплекс (МАК). МАК : обладает липофильными свойствами, глубоко проникает в клеточную оболочку и ЦПМ, полимеризуется, образует трансмембранный белковый канал. Внутрь клетки поступают вода и ионы Na+ и за счет сил осмоса чужеродные клетки лизируются.

Альтернативный механизм активации системы комплемента: неимунный механизм разрушения чужеродных клеток без участия С 1, С 4 и С 2 -компонентов комплемента активация начинается с СЗ-компонента Активаторы: 1 - ЛПС клеточной стенки грамотрицательных микробов 2 - мембраны измененных клеток (вирусинфициро- ванные клетки, опухолевые клетки) 3 - оболочка грибов 4 - другие факторы Принимают участие пропердин, факторы В и Д, регулирующие белки Н и I (сывороточные протеазы, расщепляющие С 3 в)

Лектиновый механизм активации системы комплемента (механизм С 1 -шунта): происходит без участия С 1 компонента комплемента начинается с С 4 -компонента комплемента играет роль маннано- (или маннозо-) связывающий лектин – МСЛ.

МСЛ: 1 -синтезируется в печени при воспалительном процессе, является белком 2 -по строению похож на С 1 q -компонент компл мента 3 -обладает способностью соединяться с углево- дами (маннозой, маннаном, N -ацетилглюкоз амином) поверхностных структур различных микроорганизмов (сальмонеллы, микобактерии, грибы и др. ) 4 - образует комплекс на поверхности клетки : МСЛ+ поверхность клетки, который активирует сыво- роточные протеазы, действующие на С 4 и С 2 - компоненты комплемента. Происходит каскад реакций как при клас- сическом механизме с образованием мембран- атакующего комплекса.

Система комплемента выполняет следующие функции: 1 -лизис чужеродных клеток. 2 -опсонизация чужеродных клеток , в т. ч. бактерий, которые становятся более доступными для макрофагов благодаря «феномену иммунного прилипания» (он обусловлен фиксацией на клетках С 3 в, в меньшей степени – С 4 в, С 5 в, С 2 -компо- нентов и фрагментов С).

3 -стимуляция хемотаксиса (за счет С 5 а, С 3 в, комплекса С 5 в 6 7). 4 -стимуляция фагоцитоза – обусловлена присоединением к иммунному комплексу С 1 q или С 3 в. 5 -повышение сосудистой проницаемости – С 5 а, С 3 а, С 1. 6 -стимуляция анафилотоксинами (С 5 а, С 3 а) внутриклеточных процессов, в результате которых из тучных клеток выбрасываются биологически активные соединения (гис- тамин, брадикинин, лейкотриены, серото- нин и др. ), которые обусловливают разви- тие воспаления.

Белки острой фазы - появляются в крови при тяжелых воспалительных процессах. Они синтезируются в печени по сигналу, подаваемому цитокинами - ТNF-α, ИЛ-1, ИЛ-6. Они появляются в крови уже в течение первых 2 дней острого воспалительного процесса. К ним относятся: 1. С-реактивный протеин (СРП) относится к пентраксинам – это белки, состоящие из пяти одинаковых субъединиц. СРП имеет химическое сродство к фосфохолину. Последний входит в состав клеточных стенок ряда бактерий и одноклеточных грибов.

СРП связывается с соответсвующими микробными клетками и осуществляет 2 эффекта действия: 1) опсонизирует бактерии для фагоцитов; 2) активирует систему комплемента, т. к. связывает С 1 q – первый инициирующий компонент классического пути (СРП свя- зывает С 1 q за коллагенподобную часть) → идет активация с последующим лизисом микробной клеток.

2. Маннансвязывающий или маннозосвя зывающий лектин (МСЛ) – кальцийзави- симый сахарсвязывающий протеин (лектины – это белки, способные с высокой активностью связывать углеводы). МСЛ относится к семейству коллектинов. МСЛ связывает остатки маннозы, которые находятся на поверхности многих микроб- ных клеток (сальмонелла, микобактерии и др. ). МСЛ опсонизирует микробные клетки для фагоцитоза моноцитами.

Клеточные факторы неспецифической резистентности Фагоцитоз – это процесс активного поглощения клетками организма различных чужеродных структур с последующим их разрушением с помощью внутриклеточных литических систем. «Профессиональные» фагоциты: I гр. – микрофаги: полиморфноядерные лейкоциты – нейтрофилы, эозинофилы, базофилы; II гр. – макрофаги: моноциты крови, тканевые макрофаги. По подвижности выделяют: 1 -свободные, подвижные фагоциты 2 -фиксированные (тканевые макрофаги).

Стадии фагоцитоза: I стадия – хемотаксис – направленное дви- жение фагоцита к объекту фагоцитоза. На данный процесс влияют хемотак- сические вещества – хемоатрактанты: компо- ненты комплемента, хемокины и др. Происходит ослабление сцепления между молекулами ЦПМ фагоцита – обра- зуются псевдоподии – наблюдается движе- ние фагоцита к объекту фагоцитоза.

II стадия – адсорбция чужеродных клеток на поверхности фагоцита. Осуществляется в результате: 1 -электростатического взаимодействия ЦПМ фагоцита с гидрофобными частицами или положительно заряженной поверхностью чуже- родной клетки; 2 -рецептор (лиганд) – рецепторного взаимодействия фагоцита с чужеродными клетками (микро- организмы). Этот процесс происходит при участии опсонинов – веществ, облегчающих адсорбцию и поглощение чужеродных клеток: компоненты комплемента, антитела – Ig. G и Ig. M.

Рецепторы на поверхности фагоцитов: 1 - рецепторы к С 3 в-компоненту комплемента – СR 3 в: за счет химического сродства связывают через С 3 в (опсонин) липополисахариды грамотрица- тельных микробов, липопротеиды простейших, поверхностные структуры грибов; 2 - рецепторы для связывания маннозы (лектина) на поверхности сальмонелл, микобактерий и др. клеток; 3 - рецепторы для Fc -фрагментов Ig. G – через Ig. G (опсонин) адсорбция различных чужеродных клеток; 4 - скавенджер – рецепторы для производных лигандов сиаловых кислот, находящихся на клетках (деградирующие и погибающие собст- венные клетки) – это рецепторы для «уборки мусора» (“scavenger receptor”).

Чужеродные клетки за счет опсонинов и рецепторов взаимо- действуют с мембраной фагоцита по принципу «замка молнии» . В фагоцитах активируются метаболи- ческие процессы.

III стадия – поглощение чужеродных клеток фагоцитом и образование фаголизосом ЦПМ обтекает чужеродную клетку – образуется фагосома – мембрана фагосомы сливается с мембраной лизосомы – образуется фаголизосма. У макрофагов поглотительная способ- ность выражена в большой степени, чем у нейтрофилов.

IV стадия – внутриклеточное разрушение поглощенных чужеродных клеток (цитотоксичность фагоцитов) Выделяют 2 системы цитотоксичности фагоцитов: 1 -кислородзависимая 2 -кислороднезависимая

В процессе фагоцитоза в фагоцитах происходит серия метаболических изменений – «дыхательный» или «кислородный взрыв» . Это сопровождается образованием и накоп- лением различных веществ: I. Образование и накопление АФК: 1 -увеличение содержания О 2 за счет его интенсивного поглощения (в 2 -10 раз);

2 -образование супероксидного аниона О-2: под действием НАДФ-оксидазы ЦПМ фагоцита и цитохрома b О 2 трансформируется в – О (НАДФН + 2 О 2 НАДФ+ + 2 О-2 + Н+); 3 -образование перекиси водорода – Н 2 О 2 : под действием фермента супероксиддисмутазы супероксидный анион трансформируется в Н 2 О 2 (2 О-2 + Н 2 О фермент Н 2 О 2 + О 2) 4 -образование гидроксильного радикала – ОН- в присутствии ионов Fe 2+ супероксид и перекись водорода вступают в реакцию Хабер-Вайса с образованием ОН- (Н 2 О 2 + О 2 - Fe О 2 + ОН-);

5 -образование гипохлорита – Н Cl. O - : фермент миелопероксидаза в присутствии Н 2 О трансформирует ионы Cl - в ионы гипо хлорита (Cl- + Н 2 О 2 фермент 2 НCl. О-). Миелопероксидаза (МПО) является маркерным белком азурофильных гранул нейтрофилов. Она входит в состав микробицидной миелопероксидазной систе- мы, которая включает в себя окислитель - Н 2 О 2 и кофакторы ( I - , Cl - , Br - , SCN - ). МП система подавляет жизнедеятельность бактерий, грибов, микоплазм и вирусов – универсальный антимикробный фактор.

МПО-система вызывает: Галогенирование биополимеров (белков, полисахаридов, ненасыщенных жирных кислот): биополимер+Н 2 О 2+I-+ МПО ОН-+Н 2 О 2+ галогенированный биополимер Свободный йод переводится в органи- ческисвязанное состояние. Происходит опосредованное I -окисление сульфгидриль- ных групп белков, что снижает жизне- способность бактерий.

6 -образование синглетного кислорода – 1 О 2 : при взаимодействии гипохлорита с пере- кисью водорода (Н 2 О 2 +О Cl - +Н 2 О 2 + 1 О 2 ) Синглентный кислород взаимодействует с полиненасыщенными жирными кислотами фосфолипидов, инициирует их перекисное окисление, что приводит к нарушению целостности ЦПМ; 7 -образование радикала оксида азота – NO- за счет активации фермента NO-синтазы.

II. Образование хлораминов за счет взаимодействия гипохлорита с пептидами фагоцита. МПО-система при использовании хлорида окисляет сначала ионы Cl - до катиона в составе гипохлоритного аниона (ОCl-) Н 2 О 2+Cl- +Н+ МПО НОCl-+Н 2 О хлорноватистая кислота НО Cl взаимодействует в кислой среде с амино- кислотами (аспарагиновой, аланином, серенином, лизином) с образованием соответствующих хлораминов. Хлорноватистая кислота способна реагировать с пептидными связями в микробных белках в результате чего образуются хлорамиды.

Хлорамиды в свою очередь гидролизуются с разрушением пептидной связи и формированием NCl - пептидов, которые окисляют компоненты микроба и усиливают их структурные нарушения. Хлорамины аминокислот под действием воды разлагаются до альдегидов, которые являются «когтями и клыками» (А. Сент-Дьердьи, 1971) макроорганизма в защите от инфекционных агентов, так как они активно реагируют с функционально важными группами чужеродных молекул ( -SH, -NH 2 , - OH), лишая их биологической активности: гипохлорит блокирует функционирование дыхательной цепи бактерий.

III. Образование молочной кислоты и снижение р. Н от 6, 5 до 3, 0 внутри фагосом в результате активизации гликолитического пути метаболиз- ма углеводов в фагоците.

Данные процессы обусловливают следую- щие эффекты в поглощенных чужеродных клетках: перекисное окисление мембранных липи- дов; инактивация ферментов и деградация белков за счет разрушения пептидных связей; подавление синтеза РНК и ДНК. Нарушается структурная целостность чу- жеродных клеток, разрушаются основные их биомолекулы (ДНК, РНК, белки, липиды, полисахариды), что в конечном итоге приводит к их лизису.

Кислороднезависимая система цитотоксичности связана с образованием большого количества биологически активных веществ. При слиянии лизосом с фагосомами первыми сливаются гранулы, содержащие лактоферрин и лизоцим; Затем к фагосоме присоединяются азуро- фильные гранулы, содержащие катионные белки, протеиназы (эластазу, коллагеназу и др. ), катепсин G, дефензины и др. В гранулах нейтрофилов содержатся литические ферменты, которые активированный нейтрофил в очаге выбрасывает в межклеточное вещество, где они оказывают повреждающее действие (колла- геназа, катепсин G , желатиназа, эластаза, фосфолипаза А 2 и sp. ).

Кислороднезависимый механизм связан с разными белками. Лактоферрин (ЛФ) содержится в н/ф и в различных жидкостях организма. Лактоферрин выполняет транспортную, комплексообразующую, детоксицирующую, микробостатическую и микробицидную функ- ции. Последний эффект связан со связыва- нием микроэлементов. ЛФ действует вместе с МПО. Все эти вещества наносят первый удар по м/о. К факторам «второй очереди» относятся Гидролитические ферменты - протеинозы, коллагеназа, эластаза, лизоцим.

Различают: 1. Завершенный фагоцитоз, когда погло- щение заканчивается полным разрушением чужеродных частиц; 2. Незавершенный фагоцитоз, когда погло- щенные частицы сохраняются в фагосомах.

Персистирование связано с 3 механизмами: 1. блокада фаголизосомального слияния (вирусы, микобактерии, простейшие). 2. резистентность к лизосомальным фермен- там (гонококки, стафилококки) 3. способность м/о покидать фагосомы после поглощения и сохраняться в цитоплазме (риккетсии).

Функции фагоцитов Удаление из организма отмирающих и поврежденных клеток Поглощение и инактивирование микробов Презентация АГ Т-хелперам (антигенпрезентирующая функция) Участие в регуляции иммунной системы, синтез биологически активных веществ Удаление неметабилизируемых неоргани- ческих веществ (частички угля, пыли и др. )