Какие клетки и вещества являются компонентами иммунной системы и какие функции они выполняют.
Основными клетками иммунной системы являются лейкоциты, среди них – макрофаги, нейтрофилы и лимфоциты. Растворимые вещества – это молекулы, содержащиеся не в клетках, а в жидкости, например, в плазме крови. К ним относятся антитела, белки комплемента и цитокины. Некоторые растворимые вещества действуют как посредники, привлекая и активируя другие клетки. Молекулы главного комплекса гистосовместимости позволяют отличить «свое» от «чужого».
Макрофаги
Макрофаги – это находящиеся в тканях большие лейкоциты, которые захватывают антигены. Антигенами называют вещества, способные стимулировать иммунный ответ. Ими могут быть бактерии, вирусы, белки, углеводы, злокачественные клетки и токсичные вещества.
В цитоплазме макрофагов есть гранулы, окруженные мембраной. Они содержат множество различных ферментов, которые позволяют макрофагам убивать поглощенные ими микроорганизмы и в дальнейшем разрушать их.
Макрофагов нет в крови, но они занимают «стратегические позиции» в местах, где органы соприкасаются с кровью или внешним миром. Например, макрофагов больше всего в участках легких, непосредственно контактирующих с воздухом, и там, где клетки печени соприкасаются с кровеносными сосудами. Клетки крови, похожие на макрофагов, называются моноцитами.
Нейтрофилы
Нейтрофилы – это большие лейкоциты, которые, подобно макрофагам, захватывают микроорганизмы или другие антигены. Нейтрофилы имеют гранулы, содержащие ферменты для разрушения поглощенных антигенов. В отличие от макрофагов, нейтрофилы циркулируют в крови. Чтобы выйти из нее и проникнуть в ткани, нейтрофилы нуждаются в специфическом стимуле.
Макрофаги и нейтрофилы обычно работают вместе: макрофаги начинают иммунный ответ и посылают сигналы, мобилизующие нейтрофилы, которые должны помочь им в борьбе с инфекцией. Привлеченные нейтрофилы вместе с макрофагами разрушают чужеродные агенты, переваривая их. Накопление нейтрофилов и разрушение микроорганизмов ведет к образованию гноя.
Лимфоциты
Лимфоциты – главные клетки иммунной системы – относительно невелики по сравнению с макрофагами и нейтрофилами. В отличие от нейтрофилов, которые живут не дольше 7-10 дней, лимфоциты могут жить несколько лет или даже десятилетий. Лимфоциты разделяют на три основные группы:
• B-лимфоциты образуются из стволовых клеток в костном мозге и превращаются в клетки, вырабатывающие антитела, которые называются плазматическими.
• T-лимфоциты образуются из стволовых клеток, которые мигрировали из костного мозга в вилочковую железу (тимус). Здесь они делятся и созревают. В тимусе T-лимфоциты учатся отличать «свое» от «чужого». Зрелые T-лимфоциты покидают тимус и поступают в лимфатическую систему, где они выполняют контролирующую функцию.
• Естественные киллеры немного превышают по размеру T- и B-лимфоциты. Они названы так потому, что уничтожают некоторые микроорганизмы и злокачественные клетки. Слово «естественный» в их названии указывает на то, что они изначально готовы уничтожать чужеродные клетки, а не нуждаются в обучении, как B- и T-лимфоциты. Естественные киллеры вырабатывают цитокины – вещества-посредники, регулирующие некоторые функции Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов и макрофагов.
Антитела
После контакта с антигеном B-лимфоциты превращаются в клетки, синтезирующие антитела. Антитела – это особые белки, взаимодействующие с антигеном. Каждое антитело имеет специфическую часть, которая связывается с соответствующим антигеном, и часть, строение которой характерно для большой группы антител – иммуноглобулинов.
Выделяют пять классов иммуноглобулинов:
• IgM – антитела, которые первыми производятся в ответ на воздействие антигена. Например, когда ребенок получает первую прививку от столбняка, через 10-14 дней у него образуются антитела класса IgM. Таких антител много в крови, и в норме они не встречаются в органах и тканях.
• IgG – самый многочисленный класс антител. Они производятся в ответ на повторное воздействие антигена. Например, после получения второй прививки от столбняка у ребенка в течение 5-7 дней вырабатываются антитела IgG. Этот вторичный ответ антител развивается быстрее и активнее, чем первичный ответ. IgG присутствуют и в крови, и в тканях. Это единственные антитела, которые могут переходить через плаценту от матери к плоду и защищают младенца, пока его иммунная система не начнет вырабатывать собственные антитела.
• IgA – антитела, которые играют важную роль в защите организма от вторжения микроорганизмов через слизистые оболочки. IgA имеется в крови и в различных секретах желудочно-кишечного тракта, носа, глаз, легких, а также в грудном молоке.
• IgE – антитела, которые вызывают немедленные аллергические реакции. В этом отношении они единственные из антител, которые, по-видимому, приносят больше вреда, чем пользы. Однако IgE очень важны в борьбе против паразитарных заболеваний, например, онхоцеркоза и шистосомоза, которые распространены в развивающихся странах.
• IgD – антитела, присутствующие в очень небольшом количестве в циркулирующей крови. Их функция до конца не понятна.
Система комплемента
Система комплемента включает более 18 белков. Они действуют по принципу каскада: один белок активирует следующий. Система комплемента может быть «запущена» двумя путями. Один путь называется альтернативным (активация происходит микробными агентами или антигенами), а другой – классическим (активация происходит иммунными комплексами – специфическими антителами, связанными с антигеном). Система комплемента призвана разрушать чужеродные вещества самостоятельно или объединяясь с другими компонентами иммунной системы.
Цитокины
Цитокины – это молекулы-посредники, обеспечивающие успешное функционирование иммунной системы. Они вырабатываются ее клетками в ответ на стимуляцию антигеном. Цитокины усиливают одни реакции иммунной системы и уменьшают другие. В настоящее время описано много цитокинов, и их список продолжает расти.
Цитокины можно вводить в организм путем инъекций для лечения некоторых болезней. Так, альфаинтерферон эффективен в лечении ряда онкологических заболеваний, например, волосатоклеточного лейкоза. Другой цитокин, бетаинтерферон, помогает при рассеянном склерозе. Третий цитокин, интерлейкин2, может быть полезен в лечении злокачественной меланомы и злокачественных опухолей почек, хотя он имеет побочные эффекты. Еще один цитокин, колониестимулирующий фактор гранулоцитов, ускоряющий образование нейтрофилов, можно вводить пациентам со злокачественными опухолями, у которых в результате химиотерапии снизилось количество этих клеток.
Главный комплекс гистосовместимости
На поверхности всех клеток находятся молекулы, которые являются уникальными для данного человека. Они называются молекулами главного комплекса гистосовместимости. С их помощью организм способен отличать «свое» от «чужого». Иммунная система игнорирует клетки, имеющие идентичные молекулы главного комплекса гистосовместимости, а любую другую клетку атакует.
Молекулы главного комплекса гистосовместимости делят на два класса. Молекулы, относящиеся к классу I, присутствуют на поверхности всех клеток организма, кроме эритроцитов, а молекулы, относящиеся к классу II, – только на поверхности макрофагов и B-лимфоцитов, а также на Т-лимфоцитах, которые контактировали с антигеном. Для каждого человека набор этих молекул уникален.
Клетки иммунной системы учатся отличать «свое» от «чужого» в вилочковой железе (тимусе). При развитии иммунной системы у плода стволовые клетки мигрируют в тимус, делятся там и образуют T-лимфоциты. В ходе своего созревания в тимусе те Т-лимфоциты, которые реагируют на молекулы главного комплекса гистосовместимости, разрушаются, а те, которые игнорируют их и учатся взаимодействовать с несущими их клетками, продолжают созревать и затем покидают тимус.
В результате зрелые T-лимфоциты не атакуют собственные клетки и органы и могут «сотрудничать» с другими клетками, когда необходимо защитить организм.
