Иммунная морфология и паталогия

Введение

Жизнедеятельность организма, как человека, так и животных представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих обмен веществ и поддержание гомеостаза. Но для нормального функционирования всех систем организма необходима защита от чужеродных агентов, попавших в организм. Этой защитой является иммунитет организма.
Иммунная система (от лат. Immunitas – невосприимчивость, освобожденность) животных и человека развилась в процессе эволюции, благодаря ей обеспечивается специфическая защита организма от генетически чужеродных антигенов и изменившихся собственных клеток.
Основной функцией иммунной системы является сохранение фенотипического антигенного гомеостаза, т.е. постоянства внутренней среды организма, при проникновении в него экзогенных антигенов или в случае возникновения в ней эндогенных, чужеродных антигенов.
Структура и функция органов, тканей и клеток иммунной системы отличаются большим разнообразием, генерализованным распределением и рециркуляцией клеток с кровью, лимфой и тканевой жидкостью по всему организму. Иммунная система тесно взаимодействует с другими физическими и физиологическими системами неспецифической защиты и вместе с ними обеспечивает нормальную (физиологическую) жизнедеятельность организма, его гомеостаз, самообновление и приспособление (адаптацию) к различным условиям существования.
Иммунитет как защитно – приспособительное свойство, реагирует на чужие антигены, распознавая и элиминируя их при отличии всего по одному гену гистосовместимости. Механизмы физической и физиологической защиты связаны с естественной резистентностью организма и с иммунобиологической реактивностью.
Однако процесс формирования иммунного гомеостаза может сопровождаться качественными изменениями наследственных и приобретенных генотипических и фенотипических признаков, классифицируемых как иммунные синдромы и болезни. По существу, нет такого патологического процесса или болезни, при которых иммунная система не вовлекалась бы в болезненный или защитный процесс, но, кроме того, она сама может «болеть».
Чтобы лучше понять иммунопатологические процессы и связанные с ними болезни, рассмотрим структуру и функции иммунной системы.


Функциональная морфология иммунной системы
Основным органом иммунитета является лимфоидная система, в которой различают центральные и периферические образования лимфоидного происхождения [6].
К центральным лимфоидным органам относят: тимус, фабрициева сумка (у птиц), пейровы бляшки, миндалины, костный мозг.
Периферические лимфоидные образования представлены: лимфатическими узлами, селезенкой, кровью.
Тимус – (зобная, грудная, вилочковая железа) формируется из двух больших долей, каждая из которых имеет более мелкие дольки, состоящие из 2 слоев (корковый и мозговой). Весь корковый слой заполнен малыми лимфоцитами (тимоцитами), характеризующиеся высокой митотической активностью. Кроме этого, в тимусе формируются гормоноподобные вещества, способствующие созреванию тимоцитов [6].
Сумка Фабрициуса у птиц состоит из лимфоидного узелка с двумя зонами: корковой (в которой располагаются лимфоциты) и центральной (здесь находятся малые лимфоциты) [6].
Пейровы бляшки – групповые лимфатические фолликулы, локализованные в стенке тонкого отдела кишечника [6]
Костный мозг является одним из центральных органов иммунной системы, где формируются популяции стволовых клеток, из которых образуются все остальные клеточные элементы крови [6].
Лимфатические узлы представлены структурной единицей – лимфатическим фолликулом, в корковом веществе которого содержатся лимфоциты различной степени зрелости, а также ретикулярные клетки [6]
Селезенка выполняет главную роль в образовании антител при внутривенной инъекции антигенов [6].
Стволовые кроветворные клетки костного мозга являются предшественниками всех иммунокомпетентых клеток, и при поступлении в кровоток они расселяются в лимфоидных органах, где из них формируются лимфоидные клетки. Такие лимфоидные клетки, иммунологически созревшие в тимусе, превращаются в Т-лимфоциты, а в Фабрициевой сумке (или эквивалентном органе) – в В-лимфоциты [6].
Иммунокомпетентные клетки: к ним относятся микрофаги, макрофаги, лимфоциты [1].
Микрофаги: нейтрофилы и эозинофилы, они обладают высокой фагоцитарной активностью[1].
Макрофаги: моноциты крови, гистиоциты соединительной ткани, свободные и фиксированные макрофаги лимфоузлов, костного мозга и селезенки, альвеолярные макрофаги легких, купферовские клетки печени, перитонеальные и плевральные макрофаги, остеокласты костной ткани, клетки микроглии нервной системы, макрофаги синовиальных оболочек суставов, эпителиоидные и гигантские клетки воспалительных очагов. Они относятся к системе мононуклеарных фагоцитов (СМФ), переводят бактериальный антиген в иммуногенную форму в виде комплексов РНК+ антиген и передают информацию об антигене Т- и В-лимфоцитам[1].
Лимфоциты (Т- и В-клетки). Т-лимфоциты (хелперы, киллеры, супрессоры, усилители, Т-дифференцирующие) участвуют в клеточном иммунитете, аллергии замедленного типа, трансплантационном иммунитете и в развитии ряда аутоиммунных синдромов и болезней. Морфологически они небольших размеров (6,5 мкм), с круглым интенсивно окрашенным ядром, узким ободком цитоплазмы, слабо выраженной перинуклеарной зоной, содержат кислую фосфатазу, на поверхности мало рецепторов. Содержатся в тимусе, Т-зависимых зонах периферических органов иммунитета. При иммунном ответе они превращаются в иммунные лимфоциты (киллеры), которые разрушают антигены и чужеродные клетки с участием цитолитических факторов, и лимфоциты памяти[1].
В-лимфоциты размером 8,5 мкм, ядро более светлое, имеется широкий ободок цитоплазмы и хорошо выраженная перинуклеарная зона. На поверхности много рецепторов, содержат щелочную фосфатазу. Они обеспечивают гуморальный иммунитет, участвуют в развитии аллергии немедленного типа и некоторых аутоиммунных синдромов и болезней. В периферических органах иммунитета содержатся в Т-независимых зонах[1].
При иммунном ответе В-лимфоциты трансформируются в плазматические клетки, синтезирующие антитела, и лимфоциты памяти[1].
Плазматические клетки (плазмоциты) имеют размер 20 - 30 мкм, продолговатой или округлой формы, ядро располагается по периферии, хроматин ядра в виде спиц колеса. Вокруг ядра хорошо выражена светлая перинуклеарная зона[1].
Плазматические клетки синтезируют 5 классов антител (иммуноглобулинов): G, A, М, D, Е, которые играют основную роль в борьбе с бактериями и вирусами (IgG), создают условия для фагоцитоза антигена микро- и макрофагами (IgМ), играют важную роль в патогенезе аллергических реакций (IgЕ) и создании местного секреторного иммунитета в кишечнике и легких (IgА) [1].

Иммунный ответ и взаимодействие клеток. Регуляция иммунного ответа

Иммуногенез — процесс взаимодействия антигена и организма. Протекает он как в физиологических условиях, так и при болезнях и иммунизации против них. В первую очередь возникают неспецифические, в основном воспалительные, реакции фагоцитоза: вначале проявляется микрофагальная, преимущественно нейтрофильная, а затем и макрофагальная реакция. В зависимости от вида антигена, путей его проникновения и состояния резистентности организма микро- и макрофагальная реакции проявляются по разному. Микрофаги и макрофаги способны переваривать захваченные чужеродные вещества белковой и небелковой природы экзогенного и эндогенного происхождения до простых соединений, не обладающих антигенными свойствами, но не всегда этот процесс имеет завершенный исход [2].
Иммунологическая реактивность, обеспечивающая иммунный гомеостаз организма, проявляется в виде инфекционного (против микробов, вирусов, паразитов, грибов и других патогенных агентов) и неинфекционного иммунитета. Иммунный барьер организма определяет биологическую несовместимость тканей, а также образование антител на собственные генетически измененные клетки. В связи с этим возникает специфический иммунный ответ. Он проявляется в виде каскада реакций взаимодействия иммунокомпетентных клеток с чужеродным материалом (антигеном), протекающих в три стадии [2].
1. Распознавание антигена, освобожденного при фагоцитозе макрофагами чужеродных веществ, Т- и В-лимфоцитами. В инердигитальных и дендритных клетках органов и тканей иммунной системы происходит процессинг антигена, его перевод в иммунологически активную форму с высвобождением пептидных фрагментов — эпитопов, экспрессия на мембрану макрофагов комплексов пептидов с MHC-I и МНС-II и необходимых корецепторных молекул, с помощью которых они способны взаимодействовать с Т- или В-лимфоцитами (индуктивная стадия иммуногенеза). Этот процесс взаимодействия чужеродного антигена с антигенами MHC-I и МНС-II происходит под генетическим контролем. [1].
2. Ответная реакция Т- и В-клеток на антиген, образованный при взаимодействии с макрофагами, в виде миграции, пролиферации и дифференцировки клоноспецифических эффекторных Т- или В-лимфоцитов. [1].
3. Эффекторная стадия включает секреторный, гуморальный и клеточный ответ. Она характеризуется нейтрализацией и уничтожением антигена специфическими антителами с участием мембраноатакующего комплекса системы комплемента С5–С9 (гуморальный иммунитет) или с разрушением чужеродных или поврежденных в организме клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами с участием перфоринов — цитолизинов белковой природы, образующих поры в клеточных мембранах. [1].
В последующем происходят неспецифический фагоцитоз иммунных комплексов или антигенного материала и их разрушение. Эффективность захвата и разрушения антигенов зависит и от системы комплемента, а при вирусных болезнях и от системы интерферона. Специфический иммунный ответ завершается после первичного взаимодействия иммунокомпетентных клеток с антигеном формированием нового клона лимфоидных Т- и В-клеток памяти. [1].
Вторичная иммунная реакция на антиген с участием Т- и В-клеток памяти возникает быстро в виде клеточного или гуморального ответа с размножением и дифференциацией иммунокомпетентных клеток. [1].
Неспецифические вспомогательные реакции в морфофункциональном отношении особенно ярко выражены при инфекционных, инвазионных и неинфекционных болезнях, а также в связи с поствакцинальными осложнениями. Они характеризуются в виде реакции сосудов микроциркуляторного русла с развитием гиперемии, альтеративных (мукоидного и фибриноидного набухания стенок сосудов и др.), экссудативных, эмиграционных клеточных и пролиферативных процессов

. При этом микро- или макрофагальная реакция с увеличением нейтрофилов и макрофагов, особенно на бактериальный антиген, непосредственно взаимодействует со специфическими иммуноморфологическими процессами. [1].
Бласттрансформация Т-лимфоцитов происходит в тимусе и тимусзависимых зонах периферических органов иммунной системы (паракортикальной зоне лимфоузлов и периартериальной зоне лимфофолликулов селезенки). Происходит расширение этих слоев в результате интенсивной пролиферации Т-лимфобластов. Реакция ярко проявляется на бактериальный и вирусный антиген. Бласттрансформация В-лимфоцитов происходит в крупных реактивных центрах вторичных узелков лимфоидных органов и тканей с увеличением количества В-лимфобластов. [1].
Реакция плазмобластов, проплазмоцитов и плазмоцитов ярко проявляется в корковом слое и мозговых тяжах лимфоузлов, в красной пульпе селезенки, в костном мозге, миндалинах, пейеровых бляшках и солитарных фолликулах, в фабрициевой сумке у птиц, в диффузной лимфоидной ткани. Степень накопления плазматических клеток в органах иммунной системы (плазматизация) отражает напряженность иммуногенеза и прежде всего выработки ими иммуноглобулинов (антител) [1].
Регуляция сложных защитных функций иммунной системы организма осуществляется нервной, гормональной системами и межклеточными взаимодействиями, особенно со стороны гемопоэтической ткани и клеток крови [2].
Центральная нервная система через гипоталамус влияет на функциональную деятельность гипофиза, надпочечников, тимуса, костного мозга и других центральных и периферических органов иммунной системы по принципу прямых и обратных связей, обеспечивая регуляцию их роста, развития и дифференцировку. В свою очередь, гормоны нейроэндокринной системы, гормоны и медиаторы самой иммунной системы (иммуноглобулины, комплемент, тимозин, лимфокины и др.) как молекулярные сигналы обеспечивают обмен информацией, влияют на нервную и гормональную иммунную системы, регулируют пролиферацию и морфофункциональную дифференцировку и разрушение клеток иммунной системы, особенно в тимусе, селезенке и лимфоузлах [2].
Гормоны коры надпочечников влияют на морфогенез органов центральной и периферической иммунной системы и интенсивность иммунного ответа [2].

Патология иммунной системы. Классификация иммунопатологий
Раздел иммунологии изучающий иммунопатологические процессы и болезни, возникающие в результате иммунологического конфликта и нарушений иммунного гомеостаза, называется иммунопатологией.
Классификация типовых нарушений иммунологической реактивности [7]:
- иммунодефициты;
- аллергия;
- аутоиммунные заболевания;
- патологическая толерантность;
- реакция «трансплантат против хозяина».

Аллергия
Аллергия (от греч. alios — другой, ergon — действие) — иммунная реакция повышенной чувствительности организма в ответ на сенсибилизацию его повторным введением веществ внешней среды с антигенными свойствами. Эти соединения называются аллергенами [2].
По механизму развития к антигенам разного происхождения различают реакции гиперчувствительности немедленного (развивается в пределах 30 мин от момента воздействия) — ГНТ и замедленного типов (развивается спустя 24– 48 ч или позже — до нескольких десятков суток — после воздействия) — ГЗТ [2].
Аллергия немедленного типа (ГНТ) связана с иммунопатологическими механизмами гуморального иммунитета, цитолитическим действием на антиген и клетки аллергических антител или реагинов (Ig E), других антител, комплемента или иммунных комплексов. В сенсибилизированном организме под их влиянием происходят дегрануляция и выброс тучными клетками и базофилами ряда медиаторов. К ним относятся вазоактивные амины и протеогликаны (гистамин, серотонин, гепарин), липидные медиаторы (лейкотриены, простогландины), цитокины (интерлейкины и др.) [2].
Имеются иммунорецепторы, в частности рецепторы для Fc-фрагментов иммуноглобулинов. Медиаторы вызывают острое иммунное (гиперергическое) воспаление альтеративно-экссудативного типа с серозно-лейкоцитарной инфильтрацией и медленным развитием репаративных процессов [2].
Яркое проявление реакции гиперчувствительности — системные реакции в виде мукоидного и фибриноидного набухания соединительной ткани сосудов и стромы органов, крапивного высыпания на коже, серозно-геморрагического гломерулонефрита, артрита, крупозной пневмонии [2].
Аллергия немедленного типа лежит в основе анафилаксии, бронхиальной астмы, сывороточной (иммунокомплексной) болезни, впервые описанной у лошадей при получении антидифтерийной и антистолбнячной сывороток с лечебной целью [2].
Аллергические реакции определяют патогенез инфекционных и инвазионных болезней [2].
Иммунокомплексная болезнь. Одним из механизмов осуществления иммунного контроля за постоянством внутренней среды здорового животного является удаление из него экзо- и эндогенных токсинов комплексов (антиген + антитело). Ими могут быть белки, вирусы, бактерии клетки [2].
Растворимые иммунные комплексы фильтруются через почки, крупные нерастворимые подвергаются фагоцитозу [2].
В условиях патологии они депонируются на стенках сосудов лимфоцитарного русла и тканевых мембранах, имеющих Fe-рецепторы к иммуноглобулинам, вызывают развитие иммунного воспаления (иммунокоплексную болезнь). В частности, функциональная недостаточность Т-супрессоров у взрослых животных индуцирует чрезвычайно высокую продукцию антител и формирование большого количества иммунных комплексов, вызывающих повреждение тканей почек (аллергический нефрит), сосудов (васкулит), внутренних органов (маститы, абсцессы, эндометриты, гепатиты, энтериты) в зависимости от подъема и спада уровня циркулирующих в крови иммунных комплексов, их взаимосвязи со стадией воспалительного процесса и клиническим течением заболевания [2].
Аллергические реакции определяют патогенез многих инфекционных, инвазионных и аутоиммунных болезней (алеутская болезнь норок, инфекционная анемия лошадей, лейкозы и др.) [2].
Аллергия замедленного типа (ГЗТ) связана с иммунопатологическими механизмами клеточного иммунитета, обусловленными действием на клетки организма сенсибилизированных Т-лимфоцитов и макрофагов, вызывающих цитолиз и воспалительную реакцию замедленного типа. В пораженном органе обнаруживают дистрофические, некротические процессы и лимфоцитарно-макрофагальные инфильтраты, характерные для иммунного (гиперергического) воспаления замедленного типа[2].
Аллергия такого типа в виде специфического пролиферативного воспаления с образованием гранулем с наличием лимфоидных (Т- и В-лимфоцитов), эпителиоидных и гигантских (многоядерных) клеток моноцитарного происхождения характерна для многих хронически протекающих инфекционных, микотических и инвазионных болезней человека и животных (туберкулез, паратуберкулез, сап, бруцеллез, актиномикоз, гельминтозы и др.) [2].
Аллергические реакции с использованием специфических аллергенов широко применяются в диагностической практике[2].

2.2 Иммунные дефициты
Иммунные дефициты (недостаточность иммунной системы) представляют собой патологическое состояние организма, при котором отмечается пониженный иммунный ответ его на действие различных антигенов или его отсутствие [2]..
Они возникают в результате генетически обусловленных врожденных и приобретенных недостаточностей или дефекта одного или нескольких механизмов нормального иммунного ответа, а также тесно связанных с ним каких-либо неспецифических факторов защиты (фагоцитоза, системы комплемента, С-реактивного белка и др.) [2].
Первичные, или наследственные, иммунные дефициты могут проявляться недостаточностью или дефектами стволовой кроветворной клетки, Т-клеточного, В-гуморального иммунитета или комбинированным иммунодефицитным синдромом, а также сниженной функциональной активностью нейтрофилов, других факторов неспецифической защиты. Они наследуются по аутосомно-доминантному типу и наиболее часто встречаются у новорожденных и молодых животных, иммунная система которых находится в состоянии роста и развития. Наличие первичного иммунного дефицита у них снижает их резистентность и повышает чувствительность к инфекционным (острым желудочно-кишечным и респираторным, а также лимфопролиферативным) заболеваниям [2].
При недостаточности В-клеточного иммунитета возрастает восприимчивость к бактериальным инфекциям, а при недостаточности Т-клеточного — к вирусным, протозойным и грибным болезням [2].
Дефицит стволовой кроветворной клетки, или синдром ретикулярной дисгенезии, проявляется нарушением образования предшественников Т- и В-клеток, моноцитов при сохраняющемся грануло- и эритропоэзе [4].
Такие животные в самом раннем возрасте нежизнеспособны или погибают от инфекционных болезней, в том числе с тяжелым септическим течением. Тимус у здорового молодняка к моменту рождения является физиологически зрелым органом, а затем постепенно, по мере роста молодых животных до полового созревания, тимоциты мигрируют в периферические органы иммунной системы, а тимус подвергается физиологической инволюции с замещением жировой тканью [2].
Дефицит системы Т-лимфоцитов. При неонатальной и постнатальной тимэктомии у инбредной линии лабораторных мышей и крыс с мутантной атимией развиваются дефицит или отсутствие клеточного иммунитета, лимфоидная делеция в тимусзависимых зонах лимфоузлов и селезенки с высокой смертностью. Особенно ярко иммунодефицит тимусного происхождения проявляется при гипотрофии телят, поросят, ягнят, щенков собак, пушных зверей, котят и других новорожденных [2].
Гипотрофия (незрелость, недоразвитие) новорожденных и молодняка — широко распространенное заболевание, связанное с нарушением роста и развития их во внутриутробный период [2].
Гипотрофия может быть генетически обусловленной или чаще всего возникает в результате недостаточного или неполноценного кормления и неудовлетворительного содержания животных в период беременности. Это приводит к нарушению обмена веществ у матерей, снижению энергии роста и развития плодов и новорожденных и предрасположенности молодняка к различным болезням в связи с наличием у них комбинированного Т-клеточного и В-гуморального иммунного дефицита [2].
При гипотрофии тимус у новорожденных и молодых животных, начиная с шейных его долей, находится в состоянии разной степени гипоплазии вплоть до анаплазии (аплазии) и агенезии (полного отсутствия)