Морфофункциональная характеристика иммунной системы

                                                                             Морфофункциональная характеристика иммунной системы. 

Иммунная система (от лат. immunitas — освобождаться от чего-либо)-это система органов и клеток, деятельность которых обеспечивает иммунитет, т. е. способность организма защищаться от генетически чужеродных тел и веществ, сохранять генетический гомеостаз.

Поскольку генетически чужеродные тела и вещества могут поступать  как из внешней среды (бактерии, вирусы, простейшие, токсины, белки), и из внутренней (собственные клетки с искаженной генетической информацией), иммунитет рассматривают еще как способность организма различать «свое» и «не свое», сохранять свою биологическую индивидуальность.

Морфологически иммунная система представляет собой совокупность всех лимфоидных органов и скоплений  лимфоидных клеток тела, коммуникация между которыми осуществляется через кровоток и лимфоток. Главной клеточной формой иммунной системы является лимфоцит.

Лимфоидные органы принято  разделять на центральные (первичные) и периферические (вторичные). К центральным  относят тимус (вилочковую железу), фабрициеву бурсу (у птиц), костный мозг; к периферическим-лимфатические узлы, миндалины, селезенку, пейеровы бляшки тонкого кишечника, фолликулы аппендикса.

В центральных лимфоидных органах образуются исходные стволовые  клетки, осуществляется пролиферация и первичная дифференцировка  иммунокомпетентных (ответственных  за иммунитет) клеток - лимфоцитов.

В периферических лимфоидных органах происходит созревание лимфоцитов, их пролиферация в ответ на антигенную стимуляцию.

Первичные лимфоидные органы. В красном костном мозгу и печени (у плодов) находятся Стволовые клетки, дающие начало всем типам клеток крови. Некоторые из стволовых клеток, запрограммированные как лимфоцитарные, мигрируют с током крови в тимус, где размножаются и дифференцируются в лимфоциты (Т-лимфоциты, или тимусзависимые). Дифференцировка происходит, видимо, под влиянием особого гуморального фактора, вырабатываемого эпителием тимуса. Другая группа стволовых клеток поселяется и дифференцируется в фабрициевой бурсе птиц – дивертикул клоаки (В-лимфоциты, или бурсозависимые). У млекопитающих эквивалента фабрициевой бурсы не найден.

Предполагают, что ее функцию выполняет  либо сама кроветворная| ткань костного мозга, либо лимфатические пейеровы бляшки» расположенные в стенке тонкого кишечника.

С наступлением половой зрелости тимус  и фабрициева бурса уменьшаются в размерах и затем подвергаются инволюции.

Вторичные лимфоидные органы. Часть лимфоцитов, прошедших «курс обучения» в тимусе и фабрициевой бурсе и обладающих полной им- мунокомпетентностью, переносится (еще в эмбриональный период) в периферические лимфоидные органы — лимфатические узлы, селезенку, миндалины, лимфоэпителиальные образования в слизистой желудочно- кишечного тракта, дыхательных и мочеполовых путей, В лимфатических фолликулах этих образовании различают тимусзависимые и тимуснезави- симые зоны. В первых селятся Т-лимфоциты, во вторых — В-лимфоциты.

Циркуляция лимфоцитов. Лимфоциты постоянно циркулируют в составе крови или лимфы по сосудам кровеносной N лимфатической систем. Лимфатическая система у животных, являющаяся частью микроциркуля-

торного русла включает в себя лимфатические капилляры, лимфатические сосуды, поверхностные и глубокие лимфатические узлы, правый лимфатический ствол и грудной лимфатический проток, через которые лимфа попадает в венозное русло.

Лимфатические капилляры в отличие от кровеносных слепо заканчиваются в межклеточных пространствах, имеют тонкие, податливые стенки и больший просвет, содержат клапаны. Капилляры заполнены лимфой, ток которой направлен в одну сторону -от тканей к венозному руслу.

Лимфатические капилляры переходят  в лимфатические сосуды, по ходу которых расположены лимфатические  узлы. Обычно в лимфатический узел входит несколько протоков, выходят  же 1—2, но более крупных. Таким образом, лимфатические узлы выполняют роль фильтров для лимфы.

Постоянный ток лимфы обеспечивается непрерывным образован тканевой жидкости (переходящей из межклеточных пространств в лимфатические  капилляры), а также сократительной способностью сосудов наличием клапанов. Вспомогательными факторами являются двигательная активность мышц, отрицательное  давление в грудной полости,увеличение ее объема при вдохе; Средняя скорость движения лимфы составляет 300 мм в 1 мин.

Лимфа (дат. lymph а — чистая вода, влага) — жидкость щелочной реакции (pH 7,3-9,0), по составу близкая к плазме крови, но содержащая меньше белков (2,5—4,0 %). При голодании лимфа прозрачная, бесцветная или слегка желтоватая; после приема корма становится непрозрачной, с повышенным содержанием эмульгированного жира (хиломикронов, липопротеидов низкой плотности).Лимфа содержит очень мало эритроцитов и много лимфоцитов (до 20 гыс. в 1 мкл). Лимфоциты мигрируют из крови в межтканевое пространство, затем через системы малых лимфатических сосудов попадают в лимфатические узлы, снова возвращаются в грудной лимфатический проток и через него в кровяное русло. Постоянная циркуляция лимфоцитов обеспечивает их контакт с антигенами и друг с другом,а также распределение активированных Т- и В-клеток по периферическим лимфоидным тканям.Из общего количества лимфоцитов, циркулирующих в крови и лимфе, примерно 75 % приходится на долю Т-лимфоцитов,15 % — на долю В- лимфоцитов и 10 % — на клетки, не относящиеся ни к той, ни к другой группе (нуль-клетки, или К-клетки).

антигеном.Иммуногенность антигена, т. е. способность вызывать иммунный ответ, зависит не только от его чужеродности, но и от молекулярной массы (молекулы массой менее 5000 обычно не иммуногенны), структурной гетерогенности, устойчивости к разрушению ферментами, вида животных.

В природе существует громадное  множество антигенов животного, растительного и микробного происхождения. Они могут быть классифицированы по разным признакам, в том числе  и по характеру специфичности (видовые, групповые, гетерогенные, стадиоспецифические  в онтогенезе и др.). Примерами  антигенов могут служить, в частности, антигены гисто- совместимости, участвующие  в распознании и устранении аномальных клеток организма или траеплантированных тканей: аллергены животного и  растительного происхождения (пыльца, чешуйки кожи, волосы, перья и  др.), вызывающие повышенную чувствительность организма; групповые антигены крови  — глюкопротеиды, которые хотя и  не вызывают образования антител в организме, но реагируют с ними in vitro.

Известны два основных типа иммунных ответов организма  на антиген гуморальный и клеточный. Ответ гуморального типа состоит в выработке антител, которые циркулируют в крови и специфически связываются с чужеродными организму молекулами. Иммунный ответ клеточного типа включает образование специализированных клеток, реагирующих с антигеном посредством его связывания и последующего разрушения. Клеточный иммунитет обращен в основном против клеточных антигенов — бактерий, патогенных грибов, чужеродных клеток и тканей (пересаженных или опухолевых).

Два основных типа иммунных реакций  опосредуются разными классами лимфоцитов: за гуморальный иммунитет ответственны В-лимфоциты, за клеточный — Т-лимфоциты. У животных с удаленным в раннем возрасте тимусом нарушаются, однако, не только клеточные иммунные реакции, но и понижается способность к выработке антител. Это связано с тем, что некоторые Т-клетки «кооперируются» с В-клетками в процессе формирования гуморального иммунитета.

Антитела. Их взаимодействие с антигеном.Структура и свойства антител. Антитела — это сложные белки (глюкопротеиды), которые образуются в организме теплокровных животных в ответ на парентеральное поступление антигена и способные специфически взаимодействовать с этим антигеном. Являются главными эффекторными молекулами гуморального иммунитета у животных.

Антитела содержатся в гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови и лимфе (циркулирующие антигела), в молозиве и секретах (секретирующие антитела)* на поверхности клеток, например эпителия слизистых оболочек (связанные с мембраной антитела).

В настоящее время антитела принято  называть иммуноглобулинами. В сумме они составляют около 1/5 массы всех сывороточных белков.

Схематично молекула иммуноглобулинов состоит из четырех поли- пептидных цепей, соединенных между собой дисульфидными мостиками. По молекулярной массе различают две одинаковые легкие цепи(L-цепи, примерно по 220 аминокислот) и две одинаковые тяжелые цепи (H-цепи,примерно по 440 аминокислот).В молекуле имеются два антиген- связывающих участка, в построение которых легкие и тяжелые цепи вносят равный вклад. Антигенные

свойства иммуноглобулина определяет "хвостовая" область, которая образуется только Н-цепями.

В крови человека обнаружены 5 разных классов иммуноглобулинов: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM. Каждый класс антител имеет Н-цепь соответствующего типа, придающую «хвосту» определенную конформацию. Поскольку иммунная система может специфически реагировать на бесчисленное множество разных антигенов, естественным является вопрос: как возникает такое многообразие антител?

Согласно принятой клонально-селекционной теории клеточная популяция иммунной системы неоднородна:, имеется столько В-лимфоцитов(точнее, семейств, или клонов В-клеток) сколько имеется типов антител, а число последних соответствует числу возможных антигенов. Иначе говоря, лимфоциты — это заранее запрограммированные клетки, специфичность которых возникает без участия антигена. Такой отбор ведет к пролиферации отобранных клеток. Все их потомки дают антитела одной специфичности, связывающие только тот антиген, который вызвал их размножение. Отсюда очевидно,что и иммуноглобулины многовариантны. Каждый их класс содержит миллионы разных антител, отличающихся друг от друга антигенсвязывающим участком и аминокислотной последовательностью.

С точки зрения генетики разнообразие антител — это результат перемещений  и рекомбинаций в процессе образования генов, ответственных за синтез различных антител.

Для кодирования каждой молекулы антитела используется, по крайней мере, один ген; однако это не значит, что организм должен содержать многие миллионы разных генов для каждого из возможных антител в отдельности. В ядрах клеток просто нет такого количества ДНК.Таким образом,проблема образования множества специфических антител из области физико-биохимической переходит в область чисто генетическую Очевидно что перемещение генов и образование рекомбинантных ДНК эффективный и воспроизводящийся механизм,с помощью которого иммуноциты способны вырабатывать антитела против любой макромолекулы обладающей антигенными свойствами.

Предполагают, что клональная теория справедлива и по отношению к Т-лимфоцитам.

Взаимодействие антиген-антитело. Комплиментарные, т е взаимно соответствующие друг другу антигены и антитела, образуют иммунный комплекс антиген —антитело Прочность таких структур определяется высокой избирательностью и большой площадью взаимодействия на уровне атомных группировок или зарядов по принципу «ключ-Замок». Взаимодействие осуществляется благодаря гидрофобным водородным электростатическим связям и силам Ван-дер-Вадервальса.Антиген при этом соединяется своей антигенной детерминантой (см. ниже), антитело — своим активным центром. При избытке антигенов или антител образуются растворимые комплексы/при их эквивалентном соотношении нерастворимый преципитат.

Антиген, как правило, больше по размерам чем молекула антитела, поэтому последняя может распознавать только отдельные участки антигена Эти участки называются детерминантами.

Большинство антигенов имеет на поверхности целый набор различных антигенных детерминант, каждая из которых стимулирует иммунный ответ.

Использование достижений иммунологии в животноводстве и ветеринарии. Деятельность иммунной системы направлена на поддержание генетического гомеостаза организма, поэтому стимуляция механизмов специфической и неспецифической защиты способствует сохранению функциональной целостности организма, повышению его устойчивости неблагоприятным факторам среды.

Активная иммунизация. По времени проявления в онтогенезе различают иммунитет врожденный и приобретенный, а по способу возникновения -активный и пассивный. Приобретенный активный иммунитет может возникнуть при переболевании животного или при его активной иммунизации (вакцинации). Последняя заключается в парентеральном введении препарата из живых, ослабленных или убитых микроорганизмов. В ответ на это у животных образуется иммунитет гуморального или клеточнонго типа, специфичный по отношению к данному возбудителю. Массовая вакцинация животных проводится либо в обязательном порядке (против особо опасных инфекций), либо при угрожающей эпизоотологической ситуации.Метод генной инженерии позволяет получать синтетические вакцины против вирусных болезней животных, которые состоят из коротких полипептидов, соответствующих антигеннам детерминантам вирусов.Такие вакцины свободны oт балласного материала, эффективны и не обладают побочным действием.

Пассивная иммунизация. В отличие от вакцинации, связанной с введением в организм антигена, пассивная иммунизация осуществляется путем введения животному специфических антибактериальных, антитоксических антивирусных сывороток, содержащих готовые антитела. Продолжимость возникающего пассивного гуморального иммунитета обычно невелика, она определяется периодом биологической полужизни антител (10—30 дн.).

В аспекте пассивной иммунизации представляется перспективным такое направление исследований, как получение и использование антител против пептидных гермонов гипофиза или гипоталамических рилизинг-гормонов —статинов,либеринов. Это позволило бы модулировать в известных пределах активность периферических эндокринных желез, регулируемых тропными гормонами гипофиза.

Данный вопрос имеет отношение  к более общей проблеме получения моноклональных антител, т. е. однотипных специфических глобулинов, зарабатываемых одним клоном В-лимфоцитов. В настоящее время разработан in vitro метод создания так называемых гибридом путем слияния В-лимфоцитов, продуцирующих определенный клон антител, с опухолевыми миелоидными клетками. Гибридомы обладают способностью к безграничному размножению, сохраняя в то же время специфику образования иммуноглобулинов.