Иммунная система

Введение

Иммунитет, если он определен в широком смысле, охватывает все механизмы и ответы, используемые организмом для восстановления себя против инородных веществ, микроорганизмов, токсинов и несовместимых живых клеток. Такой иммунитет может быть обеспечен самой иммунной системой или защитной ролью других генерализованных защитных механизмов хозяина. Каждый аспект иммунитета и защита хозяев зависят от правильного питания и баланса питательных веществ (Chandra, 1988; Cunningham-Rundles, 1993; Forse, 1994; Gershwin et al., 1985; Watson, 1984). Обобщенные первичные формы защиты хозяина называются «врожденным», «врожденным» или «неспецифическим» иммунитетом (Abbas et al., 1995; Brostoff et al., 1991), которые эффективны против множества угроз. Неспецифические защитные механизмы могут быть активными или пассивными (Beisel, 1991). Вторая или последующая форма защиты хозяина называется «адаптивным», «приобретенным» или «антигенспецифическим» иммунитетом. Эта форма защиты обеспечивается самой иммунной системой, с ее сложной и высокоинтерактивной сетью видов лимфоцитов и их продуктов. Иммунная система характеризуется антигенной специфичностью и антигенсвязанной памятью. Начинается с рождения и продолжается на протяжении всей жизни, иммунная система, иммунологический репертуар, расширяется, поскольку встречается множество новых и разных антигенов.


1. Неспецифическая защита
Неспецифическая защита обеспечивается как пассивными, так и активными механизмами. Эти механизмы участвуют в определении восприимчивости хозяина или устойчивости к инфекции, травме или других угрозах заболевания, и они могут быть резко нарушены различными формами недоедания.
1.1 Пассивная защиты
Пассивная защита включает анатомические барьеры и пути (кожа и слизистые оболочки, фасциальные плоскости); экзогенные выделения органов (муцин, слюна, бронхиальные жидкости, желудочная HCI т. д.); физико-химические среды в нормальных тканях; нормальная цилиарная активность; нормальные физиологические факторы (возраст, пол, раса, циркадные ритмы); нормальная микробиологическая флора в разных местах; и даже профессиональные и экологические факторы. Пассивная защита может быть скомпрометирована из-за недоедания, ранения или травмы, усталости, конкретных заболеваний ( диабета, лейкемии ), прописаными лекарственными препаратами ( кортикостероидов, противомикробных препаратов) и физически имплантированные инородные тела ( сосудистые протезы, катетеры, стоки).
1.2 Активная неспецифицеская защита
Неспецифические активные защитные меры включают разнообразные физиологические реакции (повышенная температура тела тахикардия, рвота и диарея), активация фагоцитарных клеток, создание воспалительных реакций, образование оксида азота из аргинина и стереотипная картина (включая лихорадку, миалгию, артралгии, головную боль и сонливость, анорексию и заметно измененную картину синтеза белка и распада печени и мышц соответственно). В отличие от синтеза антигенспецифических антител иммунной системой, неспецифические активные гуморальные защитные механизмы включают продуцирование цитокинов, гормонов, белков плазмы острой фазы и иногда активацию белковых компонентов системы комплемента, кинина и коагуляции.
1.3 Цитокины
Цитокины представляют собой небольшие пептиды, которые функционируют как межклеточные сигналы и медиаторы. Цитокины продуцируются многими различными типами клеток по всему телу. Большинство цитокинов имеют разнообразные действия, в зависимости от клеток, которые они стимулируют. Цитокины, участвующие в иммунной функции, включают интерлейкины, интерфероны, колониестимулирующие факторы и множество других тесно связанных медиаторов. Более того, некоторые цитокины могут стимулировать синтез и высвобождение других цитокинов. В своей роли активных участников неспецифического иммунитета группа «провоспалительных цитокинов» (то есть интерлейкин-1 [IL-1], IL-6, IL-8, фактор некроза опухоли [TNF] и интерферон-гамма [ INF-γ]) инициируют реакции острой фазы, запускают деятельность иммунной системы, вызывают реакцию центральной нервной системы (ЦНС) и стимулируют высвобождение (или подавление) гормонов. Провоспалительные цитокины также участвуют в воспалительных реакциях. Интерфероны обладают как противовирусными, так и иммунологическими свойствами. INF-γ (продуцируемый лимфоцитами) также участвует в воспалительных и острой фазовых процессах. Еще одна категория цитокинов, колониестимулирующих факторов, основные функции которых являются гематопоэтическими факторами, также может играть роль в воспалении в отдельных ответах (Aggarwal and Puri, 1995). В качестве примера биологии цитокинов, когда активируются макрофаги или моноциты (микроорганизмами, комплексами антиген-антитело, токсинами, химическими веществами и т. Д.), они быстро реагируют, производя IL-1, TNF и другие цитокины. Эти цитокины перемещаются через кровь или интерстициальную жидкость между клетками для взаимодействия с конкретными рецепторными белками, расположенными на стенках многих разных клеток-мишеней по всему телу. Объединение цитокина с его специфическим клеточным рецептором приводит к активации ферментов фосфолипазы в клеточной стенке мишени и последующему высвобождению в клетку арахидоновой кислоты (из n-6 полиненасыщенных жирных кислот [ПНЖК] в плазматической мембране) или эйкозапентаеновой кислоты (из n-3 ПНЖК). Затем, в зависимости от ферментов (циклооксигеназ или липоксигеназ), содержащихся в клетке-мишени, арахидоновые и эйкозапентаеновые кислоты (ЭПК) превращаются в эйкозаноиды (например, простагландины, лейкотриены, тромбоксаны, липоксины). Эти эйкозаноидные мессенджер-эффекторные молекулы, в свою очередь, инициируют целевые клеточные ответы (некоторые из которых могут быть блокированы глюкокортикоидами, аспирином или ибупрофеном) (Beisel, 1995). Эффекты цитокинов могут быть ингибированы с помощью ряда различных механизмов. Цитокины с ингибирующими действиями могут блокировать синтез и высвобождение других цитокинов. Кроме того, клетки-мишени высвобождают цитокиновые рецепторы в плазме, и эти растворимые свободные рецепторы могут перехватывать и инактивировать цитокин до того, как он достигнет клетки-мишени

. Блокирующие белки могут препятствовать рецепторам клеточной стенки, так что цитокины не могут оказывать клеточные эффекты. Наконец, гормоны, такие как глюкокортикоиды, могут ингибировать внутриклеточные эффекты определенных цитокинов. (Beisel, 1995; Cunningham-Rundles, 1993; Jeng et al., 1995; см. Джеффри Россио, глава 8).
1.4 Реакция острой фазы
Реакции острой фазы представляют собой взаимосвязанную группу физиологических и метаболических изменений, которые возникают в ответ на генерализованные острые инфекционные заболевания, травмы, тяжелые воспалительные процессы, повреждение тканей и другие медицинские и хирургические заболевания (Beisel, 1995; Cunningham-Rundles, 1993; Forse , 1994). Реакции острой фазы инициируются провоспалительными цитокинами и обычно имеют острое начало. Острые фазовые реакции включают лихорадку, генерализованное недомогание, сонливость, анорексию, артралгию или миалгию, протеолиз скелетных мышц, участие эндокринной системы, сохранение воды и соли и кахексию, сопровождающуюся отрицательным балансом тела азота, фосфата, магния и цинка (Beisel, 1991). Реакции с острой фазой сопровождаются стимулированным образованием лейкоцитов и активацией иммунной системы и характеризуются метаболически переходной непереносимостью к глюкозе, гипертриглицеридемией, секвестрацией железа и цинка и уменьшением производства гемоглобина. Многочисленные другие метаболические реакции включают в себя массивную переритизацию функций гепатоцитов, которая включает синтез гликопротеинов активной фазы, печеночных ферментов и металлотионеинов, сопровождающихся депрессией продуцирования плазменного альбумина (Beisel, 1991). Белки острой фазы синтезируются в течение нескольких часов; они включают C-реактивный белок (CRP), гаптоглобин, церулоплазмин, оросомукоид, α1-антитрипсин, сывороточный амилоидный белок A, фибриноген и другие. Провоспалительные цитокины, особенно IL-1 и TNF, вызывают все эти физиологические и клеточные события. Действие цитокинов в ЦНС вызывает начало лихорадки (вызывая высвобождение простагландинов в температурно-регулирующем центре), анорексию, сонливость и высвобождение (или подавление) гормонов, вырабатываемых в ЦНС и гипофизе.
1.5 Воспалительная реакция
Локализованные воспалительные реакции служат для контроля и ограничения инфекционных микроорганизмов, для привлечения клеток и их продуктов в локализованные области травмы и для инициирования процесса заживления. Воспалительные реакции включают в себя многие патофизиологические процессы и типы клеток. Воспалительные реакции характеризуются лихорадкой, покраснением, отеком и болью. Несмотря на эти вредные симптомы, воспалительные реакции служат для локализации процесса заболевания и предотвращения его обобщения. Воспалительные реакции первоначально включают расширение локальных кровеносных сосудов, застой сосудов и связывание лейкоцитов с эндотелием. В то же время молекулы иммуноглобулина G (IgG) присоединяются к тучным клеткам и базофилам, активируя их для высвобождения гистамина и других вспомогательных активирующих воспаление вспомогательных средств в этом процессе. Полиморфноядерные (PMN) лейкоциты, моноциты и другие клетки проникают в эндотелий сосудов, чтобы попасть в область воспаления; это проникновение подкрепляется выпуском хемоаттрактантов. Процесс заживления включает в себя пролиферацию фибробластов, синтез коллагена и глюкозаминогликанов, фагоцитарное удаление воспалительных обломков и возможное исчезновение сосудистых заторов и отеков.
1.6 Система коплимент
В качестве одного из основных медиаторов воспалительной реакции система комплемента участвует как в адаптивных, так и в клеточно-опосредованных иммунологических ответах. Он помогает в фагоцитозе, хемотаксисе, клеточной активации, респираторном всплеске фагоцитов, анафилаксии, повышенной проницаемости капилляров и повреждении поверхностей микроорганизмов (Abbas et al., 1994; Brostoff et al., 1991). Система комплемента состоит из группы из 17 белков плазмы, которые, расщепляются и / или связаны последовательно (называются комплементарным каскадом). В классическом пути активации комплемента агрегированные комплексы антиген-антитело связываются с С1 (первый компонент комплемента), превращая его в фермент протеазы, который активирует С4 и С2, в свою очередь, для получения фрагментов С4b и С2а. Эти фрагменты образуют комплекс, который активирует С3. Каждый путь комплемента приводит к активации C3, который, в свою очередь, расщепляется на биологически активные молекулы C3a (анафилатоксин) и C3b. Эффекторная молекула C3b является исходной точкой литического пути, который протекает через участие C5, C6, C7, C8 и C9. Литические компоненты могут стимулировать хемотаксис или производить поражения в клеточных мембранах.


2.Антиген специфическая защита
Помогая неспецифической защите хозяина, иммунная система обеспечивает дополнительные защитные меры, фокусируясь на высокоспецифичных молекулярных структурах антигенов (уникальные молекулярные компоненты микроорганизмов, пищи, тканей, инертных веществ, химикатов и т. Д.) и реагируя на них. Иммунная система разделена на две основные ветви, которые обеспечивают (1) антигенспецифический клеточный иммунитет (КИ) и (2) гуморальный иммунитет. КИ контролируется тимусной железой и обеспечивается Т-лимфоцитами и естественными киллерами (NK). Гуморальный иммунитет генерируется В-лимфоцитами. При стимуляции соответствующим образом антигеном плюс IL-2 и другими цитокинами B-клетки подвергаются клональному расширению и / или превращаются в плазматические клетки, клеточные факторы, которые продуцируют антигенспецифические антитела. Способность иммунной системы распознавать и реагировать на чужеродные антигены имеет пять основных характеристик (Abbas et al., 1995):
специфичность, способность лимфоцитов распознавать детерминантные конфигурации, на антигенных молекулах;
разнообразие (> 109) различных антигенных детерминант, распознаваемых в репертуаре лимфоцитов человека;
память, первичное и вторичное распознавание специфического антигена лимфоцитами: после первой лимфоцитарной идентификации нового чужеродного антигена происходит пролиферация клона, клетки памяти в конечном итоге выживают как запрограммированные лимфоциты, которые будут реагировать на ту же самую антигенную детерминанту для неопределенного будущего;
самоограничение, ослабление иммунного ответа после начальных взаимодействий с чужеродным антигеном;
дискриминация самого себя от самого себя, способность лимфоцитов отличать чужеродные антигены от самоантигенов, содержащихся в тканях организма