М. В. Бадлеева Краткий курс лекций по микробиологии

врежденных клеток, обладает бактерицидным и бактериостатическим действием.

Активация фагоцитоза и образование антител.

Нарушение синтеза лизоцима ведет к снижению резистентности организма, возникновению воспалительных и инфекционных заболеваний.

Для лечения используют препарат лизоцим, получаемый из яичного белка или путем биосинтеза, т.к. он продуцируется некоторыми бактериями.

Интерферон. Важный защитный белок иммунной системы. Открыт в 1957 г. А. Айзексом и Ж. Линдеманом; интерферон – семейство белков-гликопротеидов – синтезируется клетками иммунной системы и соединительной тканью. В зависимости от того, какими клетками синтезируется интерферон, выделяют три типа: α, β, γ- интерфероны (ИФН).

Интерфероны:

α-ИФН – лейкоцитарный (лейкоцитами);

β-ИФН – фибробластный (фибробластами – клетками соединительной ткани);

γ-ИФН – иммунный (активированными Т-лимфоцитами, макрофагами, естественными киллерами).

ИФН синтезируются постоянно. Выработка ИФН резко возрастает при инфицировании вирусами, при воздействии индукторов интерферона (РНК, ДНК, сложные полимеры) – интерфероногенов.

Механизм действия интерферона. ИФН непосредственно на ви-

рус вне клетки не действует, а связывается с рецепторами клеток и оказывает влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки на стадии синтеза белков. Действие ИФН тем эффективнее, чем раньше он начинает синтезироваться или поступать в организм извне. ИФН дает положительные результаты при лечении злокачественных опухолей и заболеваний, связанных с иммунодефицитами.

Защитные белки сыворотки крови. Белки острой фазы, опсони-

ны, пропердин, β-лизин и др. Белки острой фазы: С-реактивный белок (СРБ), противовоспалительные и другие белки, вырабатываются в печени в ответ на повреждение тканей и клеток. СРБ способствует опсонизации бактерий и является индикатором воспаления. Маннозосвязывающий белок – нормальный протеин сыворотки крови, который прочно связывается с остатками маннозы, находящимися на поверхности микроорганизмов, опсонирует их. Способст-

71

вует фагоцитозу, активирует систему комплемента по лектиновому пути.

Защитные белки сыворотки крови. Пропердин – γ-глобулин нормальной сыворотки крови. Активирует комплемент по альтернативному пути и участвует в иммунологических реакциях. Фибронектин – универсальный белок плазмы и тканевых жидкостей, синтезируемый макрофагами. Обеспечивает опсонизацию антигена и связывание клеток с чужеродными веществами, экранирует дефекты эндотелия сосудов, препятствуя тромбообразованию. β-лизины – белки сыворотки крови, синтезируемые тромбоцитами. Оказывают повреждающее действие на ЦПМ бактерий.

Киллерные клетки. В обеспечении видового иммунитета сущест-

венная роль принадлежит Т-цитотоксическим лимфоцитам (Т- киллерам), а также главной системе гистосовместимости.

Т-киллеры по представлению антигенов главной системы гистосовместимости I класса распознают любые чужеродные антигены (включая мутантные, например, раковые клетки), атакуют и уничтожают их.

Клетки NK (natural killerи – натуральные киллеры) имеют важное значение в поддержании генетического гомеостаза и противоопухолевой защите, их функции распознавания не зависят от представле-

ния антигенов МНС (major histocompatibility complex) I класса.

Системы неспецифической резистентности и видового иммунитета способствуют поддержанию структурной и функциональной целостности организма и являются основой для формирования приобретенного (специфического) иммунитета.

Лекция 14

ИММУННАЯ СИСТЕМА ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

Функции иммунной системы сводятся к распознаванию антигена; устранению влияния антигена на биопроцессы организма с целью сохранения гомеостаза; сохранению специфической памяти об антигене в определенном промежутке времени; охрана и поддержка антигенной индивидуальности собственных биополимеров организма.

72

Органы иммунной системы. Центральные – костный мозг и тимус; периферические органы – лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани (групповые фолликулы, миндалины), селезенка, печень, кровь и лимфа.

Функции органов иммунной системы. Органы воспроизводства и селекции клеток иммунной системы (костный мозг, тимус); контроля внешней среды (лимфоидные системы кожи и слизистых); контроля генетического постоянства внутренней среды (селезенка, лимфатические узлы, печень, кровь, лимфа).

Центральные органы иммунной системы. Костный мозг и ти-

мус. Костный мозг распологается в строме, где происходит дифференциация и размножение популяции В-лимфоцитов, Т- лимфоцитов, фагоцитов, дендритных клеток, плазматических клеток.

Тимус, или зобная железа. Тимус имеет дольчатое строение, различают мозговой и корковый слои. Размножение предшественников Т-лимфоцитов (Т-л), поступивших из костного мозга; созревание Т- лимфоцитов; обучение Т-л распознаванию чужеродных антигенов.

Процесс «обучения» состоит из 2-х этапов:

«Положительная» селекция: клоны Т-л активизируются эпителиоцитами коры, от которых получают сигнал на выживание и размножение (ростовые факторы тимуса). Нежизнеспособные или ареактивные клетки погибают.

«Отрицательная» селекция – дендритные клетки в корковомозговой зоне тимуса проводят «выбраковку» аутореактивных клонов Т-л. В итоге селекции 99% Т-л погибают. Оставшийся 1% клеток превращается в зрелые формы.

Периферические органы иммунной системы. Лимфатические уз-

лы, скопления лимфоидной ткани, селезенка, печень, аппендикс, кровь и лимфа. Их функции:

локализация иммунокомпетентных клеток, осуществляющих иммунный надзор;

размножение и окончательная дифференцировка их предшественников.

Функции периферической иммунной системы:

контроль жидких сред организма (лимфатические узлы, селезенка);

контроль кожных и слизистых покровов (лимфатические фолликулы);

73

контроль внутренней среды (тканевые мигрирующие клетки). Клетки-предшественники иммунокомпетентных клеток продуцируются костным мозгом. Некоторые потомки стволовых клеток становятся лимфоцитами. Лимфоциты подразделяют на два класса: Т и В. Предшественники Т-лимфоцитов мигрируют в тимус, где созревают в клетки, способные участвовать в иммунном ответе. У человека В-лимфоциты созревают в костном мозге. У птиц незрелые В-клетки мигрируют в сумку (бурсу) Фабрициуса, где достигают зрелости. Зрелые В- и Т-лимфоциты заселяют периферические лимфоузлы. Таким образом, центральные органы иммунной системы осуществляют образование и созревание иммунокомпетентных клеток, периферические органы обеспечивают адекватный иммунный ответ на антигенную стимуляцию – «обработку» антигена, его распознавание и клональную пролиферацию лимфоцитов – антиген-

зависимую дифференцировку.

Классификация клеток иммунного ответа. По функциональной активности клетки иммунной системы подразделяют на регуляторные, эффекторные, антигенпрезентирующие клетки (АПК).

Классификация клеток иммунного ответа. Лимфоциты – под-

вижные мононуклеарные клетки, обеспечивают приобретенный иммунитет. Функции: специфическое распознавание антигена; индукция клеточного и гуморального иммунного ответов; различные формы иммунного реагирования.

Лекция 15

АНТИГЕНЫ, ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА. АНТИГЕНЫ ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ

Антигены – это биополимеры органической природы, генетически чужеродные для макроорганизма, при попадании в организм распознаются иммунной системой, вызывают иммунные реакции, направленные на его устранение.

Антигенами могут быть белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты в комбинации между собой или липидами. Антигенами являются любые структуры, несущие признаки генетической чужеродности и распознаваемые в этом качестве иммунной системой.

74

Наибольшей иммуногенностью обладают белковые антигены, в том числе бактериальные экзотоксины, вирусная нейраминидаза.

Антигены разделены на полные (иммуногенные), всегда проявляющие иммуногенные и антигенные свойства, и неполные (гаптены), не способные самостоятельно вызывать иммунный ответ.

Гаптены обладают антигенностью, что обусловливает их специфичность, способностью избирательно взаимодействовать с антителами или рецепторами лимфоцитов, определяться иммунологическими реакциями. Гаптены могут стать иммуногенными при связывании с иммуногенным носителем (например, белком), т.е. становятся полными.

За специфичность антигена отвечает гаптенная часть, за иммуногенность – носитель (чаще белок).

Свойства антигенов: антигенность, специфичность, иммуногенность.

Антигенность – потенциальная способность антигена активировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с факторами иммунитета. Взаимодействие с компонентами иммунной системы происходит не со всей молекулой одновременно, а только с ее небольшим участком – «антигенной детерминан-

той», или «эпитопом».

Эпитопы качественно могут отличаться, к каждому могут образовываться свои антитела. Антигены, содержащие одну антигенную детерминанту, называют моновалентными, ряд эпитопов – полива-

лентными. Полимерные антигены содержат в большом количестве идентичные эпитопы (флагеллины, ЛПС).

Специфичность – способность антигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу. Рецепторы иммунокомпетентных клеток должны быть комплементарны к конкретному антигену. На отдельные антигенные детерминанты одновременно реагирует до 100 разных клонов эффекторных лимфоцитов. Этим обусловливается широкий спектр варьирования аффинности специфических иммуноглобулинов (поликлональные).

Основные типы антигенной специфичности (зависят от специ-

фичности эпитопов).

1.Видовая – характерна для всех особей одного вида (общие эпитопы).

2.Групповая – внутри вида (изоантигены, которые характерны для отдельных групп) (например, группы крови (АВО и др.).

75

3. Гетероспецифичность – наличие общих антигенных детерминант у организмов различных таксономических групп. Имеются перекрестно-реагирующие антигены у бактерий и тканей макроорганизма.

Антиген Форсмана – типичный перекрестно-реагирующий антиген, выявлен в эритроцитах кошек, собак, овец, почке морской свинки.

Rh-система эритроцитов. У человека Rh-антигены агглютинируют антитела к эритроцитам обезьян Macacus rhesus, т.е. являются перекрестными.

Известны общие антигенные детерминанты эритроцитов человека и палочки чумы, вирусов оспы и гриппа.

Белок А стрептококка и ткани миокарда (клапанный аппарат). Подобная антигенная мимикрия обманывает иммунную систему, защищает от ее воздействия микроорганизмы. Наличие перекрестных антигенов способно блокировать системы, распознающие

чужеродные структуры.

4.Патологическая. При различных патологических изменениях тканей происходят изменения химических соединений, что может изменять нормальную антигенную специфичность. Появляются «ожоговые», «лучевые», «раковые» антигены с измененной видовой специфичностью. Существует понятие аутоантигенов – веществ организма, к которым могут возникать иммунные реакции ( так называемые аутоиммунные реакции), направленные против определенных тканей организма. Чаще всего это относится к органам и тканям, в норме не подвергающихся воздействию иммунной системы в связи с наличием барьеров (мозг, хрусталик, паращитовидные железы и др.).

5.Стадиоспецифичность. Имеются антигены, характерные для определенных стадий развития, связанные с морфогенезом. Альфафетопротеин характерен для эмбрионального развития, синтез во взрослом состоянии резко увеличивается при раковых заболеваниях печени.

Иммуногенность – потенциальная способность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую защитную реакцию. Степень иммуногенности зависит от молекулярных особенностей антигена (природа, химический состав, молекулярный вес, структура); клиренса антигена в организме (поступление антигена в организм и его выведение); реактивность макроор-

76

ганизма (генетическая предрасположенность, психоэмоциональный, гормональный фон, интенсивность обменных процессов и пр.).

Классификация антигенов. Неоантигены возникают в организме

врезультате мутаций. После модификации молекулы приобретают черты чужеродности. По природе: биополимеры белковой (протеиды) и небелковой природы (полисахариды, липиды и пр.). По молекулярной структуре: глобулярные (шаровидная форма) и фибриллярные (форма нити). По степени иммуногенности: полноценные и неполноценные. Полноценные а/г обладают выраженной антигенностью и иммуногенностью. Неполноценные антигены, или гаптены, не способны при введении индуцировать в организме иммунный ответ (низкая иммуногенность). Свойство антигенности они не утратили и могут специфически взаимодействовать с уже готовыми факторами иммунитета (антителами, лимфоцитами).

Антигены групп крови человека. Антигены групп крови человека определяются на мембране эритроцитов – «эритроцитарные антигены» системы АВО и Rh (резус-фактор); учитываются при проведении гемотрансфузионной терапии, пересадке органов и тканей, предупреждении и лечении иммуноконфликтных осложнений беременности и т.д. Антигены системы АВО – высокогликозилированные пептиды: 85 % – углеводная, 15 % – полипептидная часть. Пептидный компонент состоит из 15-ти аминокислотных остатков, постоянен для всех групп крови АВО и иммунологически инертен.

Выделяют 3 варианта антигенов: Н, А и В. А/г системы АВО имеют независимое аллельное наследование: 4 группы крови: 0(1),

А (II), В (III) и АВ (IV). Система резус (Rh) – резус-а/г или резус-

факторы. Обнаруживаются на эритроцитах, т.к. они не растворимы

вбиологических жидкостях. По химической структуре Rh-а/г – термолабильный липопротеид. Выделяют 6 разновидностей этого антигена. В зависимости от наличия или отсутствия Rh-а/г, в популяции людей различают две группы: Rh(+) и Rh(-) индивидуумы.

Антигены гистосовместимости. На цитоплазматической мем-

бране всех клеток организма находятся антигены гистосовместимости. Большая часть из них относится к системе главного ком-

плекса гистосовместимости, или МНС. Антигены МНС осуществ-

ляют специфическое распознавание «свой-чужой» и индукцию приобретенного иммунного ответа. Они определяют совместимость органов и тканей при трансплантации в пределах одного вида, гене-

77

тическую рестрикцию (ограничение) иммунного реагирования и другие эффекты.

СD-антигены. На мембране клеток имеются групповые антигены. СD- антигены используют для выявления отличий в группах клеток. Наиболее распространенные – маркеры иммунокомпетентных клеток: СDЗ, СD4, СD8, СD11а, СD11b, СD19-22. Маркеры иммунокомпетентных клеток: СDЗ экспрессируется на популяции Т-л, СD4 – субпопуляции Т-хелперов, СD8 – цитотоксических Т-л, Т-киллеров, СD11а – на ЦПМ моно- и гранулоцитов, СD11b – на естественных киллерах, СD19-22 – маркеры В-лимфоцитов.

Антигены бактерий. В структуре бактериальной клетки различают: соматические (ЛПС, термостабильный); жгутиковые (эпитопы сократительного белка флагеллина); капсульные антигены (кислые полисахариды (уроновые кислоты).

Антигены вирусов. В структуре вируса различают группы антигенов: ядерные, капсидные, суперкапсидные. Некоторые вирусы имеют особые V-а/г – гемагглютинин и фермент нейраминидаза. Антигенный состав зависит от строения самой вирусной частицы. Антигены у простых вирусов (РНпротеины и ДНпротеины) хорошо растворяются в воде и обозначаются как S- антигены. У сложных вирусов часть антигенов связана с нуклеокапсидом, а другая – с суперкапсидом.

Лекция 16

ФОРМЫ ИММУННОГО ОТВЕТА

Основные формы иммунного реагирования: антителообразова-

ние, иммунный фагоцитоз, опосредованный клетками киллинг, реакции гиперчувствительности, формирование иммунологической памяти, формирование иммунологической толерантности.

Антитела – это γ-глобулины, вырабатываемые в ответ на введение антигена, способные специфически связываться с ним и участвовать в иммунологических реакциях.

Антитела синтезируются В-лимфоцитами – плазмацитами.

Особенности контакта антитела с антигеном. При контакте с антигеном иммуноглобулин взаимодействует ограниченным участ-

ком – антиген-связывающим центром, а антиген – антигенной де-

78

терминантой. Антитела специфичны, т.е. способны связываться строго с определенной антигенной детерминантой. Для антител характерны такие понятия, как аффинность и авидность.

Аффинность – сила специфического взаимодействия антитела с антигеном – зависит от степени комплементарности структуры антигенсвязывающего центра и антигенной детерминанты. Чем выше комплементарность, тем больше образуется межмолекулярных связей, и тем выше устойчивость и продолжительность существования образовавшегося иммунного комплекса.

Авидность – это прочность связывания антитела и антигена. Авидность зависит от аффинности и числа антигенсвязывающе-

го центра. При равной степени аффинности наибольшей авидностью обладают антитела класса М, т.к. они имеют 10 антигенсвязывающих центров.

Молекулярное строение антител. Иммуноглобулины – глико-

протеиды. Молекула Ig состоит из нескольких соединенных вместе полипептидных цепей, стабилизированных сахаридными остатками. Ig различаются по структуре, антигенному составу, по выполняемым функциям. Молекулы Ig имеют универсальное строение – 2 пары полипептидных цепей: 2 тяжелых (Н-) и 2 легких (L-). Цепи связаны между собой попарно дисульфидными связями (-S-S-). Варианты структур легких и тяжелых цепей зависят от их первичной аминокислотной последовательности и степени гликозилирования. Легкие цепи бывают 2-х типов: κ и λ (каппа и лямбда). Тяжелых цепей известно 5 типов: α, γ, μ, ε и δ (альфа, гамма, мю, эпсилон и дельта). Типы тяжелых цепей имеют внутреннее подразделение. Отдельные участки цепи Ig свернуты в глобулы – домены, соединенные линейными фрагментами. Домены стабилизированы внутренней дисульфидной связью. Таких доменов в составе тяжелой цепи Ig – 4-5, в легких – 2. Каждый домен состоит примерно из 110ти аминокислотных остатков.

Различают 5 классов, или изотипов Ig: G, М, А, Е, D.

Иммуноглобулины класса G. Составляют основную массу Ig сыворотки крови: 70-80 % всех сывороточных Ig; при этом 50% – в тканевой жидкости. Среднее содержание IgG в сыворотке крови здорового человека 12 г/л. IgG – мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра, различают подтипы G1, G2, G3, G4. Синтезируются зрелыми В-л. Участвуют в развитии аллергической реакции I типа.

79

Легко проходит через плацентарный барьер. Обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3-4 месяца жизни;

Иммуноглобулины класса М. IgМ – наиболее крупная молекула, составляет около 5-10 % всех сывороточных Ig. Синтезируется плазмоцитами. Участвует в формировании сывороточного и секреторного гуморального иммунитета. Не проходит через плаценту. IgМ обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена. Запускает комплемент-опосредованный цитолиз и антителозависимую клеточно-опосредованную цитотоксичность.

Иммуноглобулины класса А. IgА – крупная молекула. Обладают способностью проникать в секреты слизистых (молозиво, слюна, содержимое бронхов и др.). Они играют роль в защите слизистых оболочек дыхательного и пищеварительного трактов от микроорганизмов.

Ig класса Е и D. Ig класса Е или реагины ответственны за аллергические реакции. Играют роль в развитии местного иммунитета. Ig класса D обнаружены в небольшом количестве в сыворотке крови. Не связывают комплемент. Не проходят через плацентарный барьер. Являются рецептором предшественников В-л.

Существуют другие антитела: рецепторные иммуноглобулины, нормальные антитела, моноклональные антитела, полные и неполные антитела.

Рецепторные иммуноглобулины. Локализуются на ЦПМ В-

лимфоцитов. Выполняют функции антигенспецифических рецепторов. Имеют те же изотип и специфичность, что и синтезируемые в межклеточную среду антитела. Отличие от обычных антител: имеют М-пептид, с помощью которого фиксируется в ЦПМ В-л.

Нормальные антитела. В сыворотке крови человека всегда определяется базальный уровень Ig – нормальные, или естественные, антитела. Это антитела против эритроцитарных антигенов групп крови (система АВО), бактерий кишечной группы, кокков и некоторых вирусов. Они постоянно образуются в организме без антигенной стимуляции и отражают готовность макроорганизма к иммунному реагированию, свидетельствуют об отдаленном контакте с антигеном.

Моноклональные антитела. В-л и его потомки-клоны способны синтезировать антитела с паратопом строго определенной специфичности – это моноклональные антитела. Получены гибридные клетки путем слияния иммунных В-л с миеломной (опухолевой) клеткой. Полученные гибриды обладали свойствами антителопро-

80