Взаємодія антигену з антитілом
Процес розпізнавання визначається слабкими міжмолекулярними (вандерваальсовими) взаємодіями, які виявляються на дуже малих відстанях між молекулами. А останнє можливе лише за повної відповідності розпізнавальної частини антитіла детермінантам антигену. Специфічний імунітет полягає в тому, що кожній антигенній детермінанті відповідає певне і лише одне антитіло, що продукується групою (клоном) лімфоцитів. Внаслідок контакту антитіла з відповідним антигеном утворюється міцний комплекс антиген–антитіло, в якому антиген втрачає свої патогенні властивості, нейтралізується або знищується. В результаті можливі різні наслідки, що насамперед залежить від валентності взаємодіючих молекул, тобто від кількості детермінантних груп антигену та рецепторних груп антитіла; у антигену їх може бути багато, тоді як антитіло має одну або дві рецепторні групи. У разі коли реагуючі компоненти мають по одній контактній групі (мал. 13, а), об'єднання комплексу антиген–антитіло у групи не відбувається і зовнішніх проявів імунної реакції немає. За наявності двох рецепторних груп у антитіла і кількох детермінант на антигені можуть утворюватись великі групи молекул: відбувається їх склеювання, осадження тощо (мал. 13, 6 –г).
Мал. 13
Форми комплексів антиген-антитіло 1 –антиген; 2 – антитіло; антитіло має одну контактну групу (рецептор) (а); антиген – дві (б), три (в), шість (г) детермінантних груп
Серед імунних реакцій найбільш вивченими є такі.
Реакція преципітації – осадження комплексу антиген–антитіло внаслідок агрегації окремих комплексів у більші часточки та випадання їх в осад. Розчин при цьому мутніє.
Реакція аглютинації – склеювання часточок (бактерій, клітин або їхніх частин) відповідним антитілом. У результаті утворюються великі скупчення – грудки часточок, помітні неозброєним оком, як, наприклад, при аглютинації еритроцитів у плазмі несумісної групи крові. Реакція аглютинації, як і попередня, здійснюється за участю бівалентних (повних) антитіл.
Реакція лізису – розчинення клітин або їхніх компонентів під впливом специфічних антитіл. Ця реакція, як правило, виникає після аглютинації клітин і відбувається за обов'язкової участікомплементу – сукупності багатьох неспецифічних білкових факторів сироватки крові, здатних підсилювати імунні реакції.
У макроорганізмі описані вище імунні реакції відбуваються в певній послідовності й тісному взаємозв'язку. Внаслідок здійснення складного комплексу цих та інших реакцій розвивається імунна відповідь, що призводить до знищення (елімінації)антигену.
За нормальних умов в організмі немає антитіл до власних антигенів. Неприродним є явище вироблення таких антитіл – аутоантитіл. Воно спостерігається найчастіше у відповідь на появу власних антигенів, змінених під впливом різних чинників: токсинів, вірусів, бактерій, хімічних чи фізичних (лікарських засобів, опромінювання, опіку тощо), або після деяких захворювань, наприклад антикардіальні антитіла у хворих після повторного інфаркту міокарда. Такі антитіла провокують або посилюють патологічний процес і таким чином втрачають свою захисну спрямованість. Ще одним відхиленням у функції імунної системи є алергічна реакція.
Біологічне значення реакцій антиген-антитіло полягає у знешкодженні патогенного агента і підтриманні нормального функціонування макроорганізму. Проте в деяких випадках розвивається надмірна чутливість (гіперсенсибілізація) організму до якогось антигену, іноді навіть біологічно нейтрального – запаху якоїсь рослини, розчину нешкідливої речовини тощо. І тоді вторинна імунна відповідь може бути настільки інтенсивною, що може завдавати шкоди цьому організмові. Розвивається алергічна реакція: утруднення дихання внаслідок бронхоспазму, почервоніння й висипання на шкірі, відчуття свербіння тощо. У таких випадках вдаються до пригнічення імунної системи організму лікарськими засобами. Цей самий прийом використовують також, щоб запобігти відторгненню пересадженого людині органа, адже повної імунної сумісності органів донора й реципієнта практично досягти не вдається.
Нині поняття імунітету означає здатність організму розпізнавати і знищувати чуже.При цьому під чужим розуміють не тільки патогенні мікроорганізми, токсини, перелиту кров чи трансплантат, а й мутантні клітини власного організму.
Таким чином, імунітет – це система захисних реакцій організму, спрямованих на підтримання генетичної сталості індивідуума.
Тромбоцити
Тромбоцити – третя група клітин крові, які відрізняються від еритроцитів і лейкоцитів за формою та розмірами. Це круглі двоопуклі утвори заввишки до 0,7 мкм і діаметром 1-4 мкм. На відміну від лейкоцитів, тромбоцити ссавців не мають ядра. Крім того, вони позбавлені будь-яких пігментів, чим істотно відрізняються від інших без'ядерних клітин крові ссавців – еритроцитів. Кількість тромбоцитів у людини в нормі становить 200 – 400 тис. в 1 мкл крові. Вони утворюються в кістковому мозку відщепленням невеликих часточок цитоплазми від великих кровотворних клітин –мегакаріоцитів. З однієї такої клітини може утворитись близько 4000 тромбоцитів. Мембрана тромбоцитів нестійка до механічних впливів, вона легко руйнується, і тому тривалість їхнього життя в крові не перевищує 10-12 діб. Тромбоцити виявляють здатність скупчуватись у групи (агрегація) й прилипати до чужорідних агентів чи ушкоджених поверхонь судин (адгезія), внаслідок чого утворюється тромбоцитарний (пластинчастий) тромб.
У цитоплазмі тромбоцитів містяться гранули, заповнені фізіологічно активними речовинами: адреналіном, гістаміном, а також ферментами гліколізу, дихального циклу, АТФазою, АТФ тощо. Тут містяться також тромбоцитарні фактори згортання крові. Тромбоцити здійснюють також фагоцитоз небіологічних часточок, вірусів, комплексів антиген – антитіло і таким чином беруть участь у підтриманні неспецифічного клітинного імунітету.
Система згортання крові.
Згортання (коагуляція) крові є проявом захисної реакції організму – гемостазу, спрямованої на збереження об'єму циркулюючих рідин тіла: крові, лімфи чи гемолімфи, зокрема на запобігання крововтратам.
Згортання крові у хребетних є складним процесом, в основі якого, за теорією Шмідта–Моравиця, лежать ферментативні реакції. Згідно з поширеною каскадною концепцією більшість факторів згортання крові перебувають у стані неактивних проферментів і послідовно під впливом своїх попередників перетворюються на активні ферменти: профермент А, перетворившись на фермент А, діє на профермент Б, перетворюючи його на фермент Б, а той, у свою чергу, активує профермент В і т. д. У процесі багатоступінчастих перетворень, у яких бере участь близько двох десятків речовин –факторів згортання крові, утворюється згусток фібрину. Цей згусток виникає в місці ушкодження судини, закриваючи отвір, через який витікає кров.
Розрізняють два механізми гемостазу: судинно-тромбоцитарний (первинний) і коагуляційний (вторинний). Ці механізми вмикаються за різних умов, у різних ділянках судинної системи і здійснюються за участю різних факторів згортання крові.
Судинно-тромбоцитарний (первинний) гемостаз відбувається після незначних травм, ушкоджень дрібних кровоносних судин з низьким тиском крові. При цьому руйнуються не тільки тканини, а й тромбоцити, з яких у кров виходять серотонін (тромбоцитарний фактор 10), а також адреналін і норадреналін, які звужують судини, зумовлюючи короткочасне зменшення чи навіть зупинення кровотоку в ушкодженій судині. Одночасно відбувається адгезія й агрегація тромбоцитів і утворення тромбоцитної пробки, що закриває ушкоджену мікросудину. Ці процеси активуються тромбоцитарними факторами F5, F6 та F11. Фактор F6 – тромбостенін – за рахунок енергії АТФ, який виходить зі зруйнованих тромбоцитів, спричинює скорочення ниток фібрину і в такий спосіб здійснює ретракцію згустку – ущільнює тромбоцитиий тромб. У ході агрегації та руйнування тромбоцитів відбувається також вивільнення F3 – тромбоцитарного тромбопластину, що є одним із факторів запуску коагуляційного гемостазу.
Коагуляційний (вторинний) гемостаз відбувається в більших артеріях, де високий тиск не дає змоги закріпитися тромбоцитарним тромбам. Тут утворюється міцніший фібриновий тромб. Коагуляційний гемостаз поділяють на три фази, кожна з яких складається з послідовних ферментативних реакцій, здійснюваних факторами згортання крові. Переважна більшість цих факторів синтезується в печінці.
Ми розглянули механізм згортання крові до утворення тромбу. Виділяють ще дві фази, які логічно завершують процес гемостазу і відновлюють кровопостачання ушкодженої тканини. Це четверта фаза – ретракції згустка, під час якої нитки фібрину скорочуються, що робить тромб щільнішим і меншим. При цьому краї рани за рахунок скорочення прикріплених до них ниток фібрину зближуються, що полегшує її загоєння.
Під час останньої, п'ятої фази – фібринолізу відбувається розчинення тромбу і відновлення кровотоку (якщо тромб перекривав просвіт судини).
Протизгортальна система крові
Оскільки всі фактори згортання містяться в крові, мікротравми судин і тканин трапляються досить часто, а руйнування та відмирання клітин крові – це нормальне фізіологічне явище, то цілком зрозуміло, що система згортання крові постійно активується і утворюється деяка кількість фібрину. Цей процес урівноважується утворенням відповідної кількості плазміну, який розчиняє мікрозгустки фібрину.
Крім того, в організмі існує й активно функціонує протизгортальна система, яка за нормальних умов добре врівноважена із системою згортання крові (коагуляційною) так, що ймовірність спонтанної коагуляції крові зведена до мінімуму. До протизгортальної системи входять ендотеліальиі клітини, що вистеляють внутрішню поверхню судин. Завдяки особливостям її будови та специфічним речовинам, що містяться на ній, тромбоцити відштовхуються від неї, що протидіє їх адгезії та агрегації. До речовин, які протидіють згортанню крові, можна віднести також гепарин, що синтезується в печінці, легенях, м'язах, базофільних гранулоцитах сполучної тканини (тучних клітинах) і гальмує утворення тромбіну; а також тромбомодулін та фібрин, що зв'язують тромбін. Порушення рівноваги між системами згортання крові і протизгортальною призводить до погіршення (гіпокоагуляція) або підвищення (гіперкоагуляція) згортання крові. Обидва відхилення небезпечні для організму: перше – значними крововтратами, а друге – можливістю утворення тромбів і закупорювання кровоносних судин – тромбоемболією. Гіпокоагуляція може виникати внаслідок захворювання печінки, яка синтезує більшість факторів гемостазу, або зниження тромбопоезу, зменшення кількості тромбоцитів у крові. Прикладом гострої гіпокоагуляції є гемофілія – спадкова хвороба, небезпечна великими крововтратами через відсутність у крові одного з факторів.Гіперкоагуляція виникає при запаленні внутрішньої стінки судин, коли порушується гладкість поверхні ендотеліальних клітин і тромбоцити починають скупчуватись у місцях запалення з подальшим їх руйнуванням; при погіршенні венозного відтоку, застою крові у розширених і звитих венах нижніх кінцівок. Гіперкоагуляція може бути і нормальним фізіологічним явищем, якщо вона виникає у випадках поведінкової захисної реакції, фізичного навантаження чи емоційного напруження. Ці факти свідчать про те, що процес згортання крові регулюється нейрогуморальними механізмами.
Кровотворення і його регуляція
Вище зазначалось, що еритроцити в крові людини живуть у середньому 120 днів, а тромбоцити і більшість лейкоцитів – ще менше і поступово відмирають. На зміну їм надходять нові клітини крові, утворення яких – кровотворення (гемопоез) безперервно відбувається в організмі. У дорослої людини в нормі щодоби утворюється і надходить у кров 25 · 1010 еритроцитів, 5 · 1010 лейкоцитів і 50 · 1010 тромбоцитів. Як видно, швидкість утворення різних форм клітин крові залежить насамперед не від їх кількості, а від тривалості їхнього життя. Місцями утворення клітин крові у дорослої людини є червоний кістковий мозок і лімфатичні вузли. На ембріональній стадії, а також у дорослих у разі патології кісткового мозку кровотворну функцію виконують селезінка і печінка.
У червоному кістковому мозку містяться стовбурові клітини, які за сучасною термінологією єплюрипотентними некомітованими клітинами, тобто такими, що несуть у собі задатки до утворення клітин – попередниць усіх клітин крові, але здатними у процесі поділу утворювати лише собі подібні клітини – здійснювати самооновлення і розмноження стовбурових клітин. На певній стадії цього процесу утворюються комітовані клітини. Вони також мультипотентні, однак під час їх поділу вже виникають диференційовані клітини-попередниці: одна з таких стовбурових кровотворних клітин кісткового мозку внаслідок поділу утворює дві клітини – мієлоїдну і лімфоїднустовбурові клітини, кожна з яких дає початок відповідним процесам: мієлопоезу – утворенню еритроцитів, гранулоцитів і тромбоцитів і лімфопоезу – утворенню і диференціації лімфоцитів.
Органічні компоненти крові. В еритроцитах міститься речовина, якої немає в жодній іншій клітині тіла хребетних. Це гемоглобін, який синтезується у кістковому мозку за участю вітамінів групи В та інших. Для синтезу гемоглобіну використовується залізо відпрацьованого гемоглобіну і лише невелика частка заліза (не більш як 1 мг на добу), що надходить з їжею.
Основна маса білків плазми крові синтезується в печінці, інші органічні компоненти надходять з травного каналу або з тканин тіла (метаболіти). Вуглеводи потрапляють у кров через печінку, де більша частина вуглеводів їжі депонується, а ліпіди надходять разом з лімфою. Білки, ліпіди і вуглеводи перебувають у крові переважно у вигляді ліпо- та глікопротеїдів.
Регуляція кровотворення. Відомо, що в умовах гіпоксії у людини різко зростає кількість еритроцитів у крові; після крововтрати швидко відновлюється клітинний склад крові. Ці факти свідчать про наявність в організмі людини регуляторних систем, які підтримують сталість складу крові. Основним чинним фактором таких систем є гемопоетини, зокрема, кількість еритроцитів контролює еритропоетин – високомолекулярний глікопротеїд, 85% якого утворюється в нирках, решта – в печінці. Він стимулює утворення і розмноження клітин-попередниць еритроїдної лінії.
Лейкопоетини– це група речовин, серед яких є фактори, що вибірково активують розмноження кожного виду лейкоцитів. Крім того, на проліферацію лейкоцитів впливають фактори, виділювані патогенними мікроорганізмами і чужорідними клітинами. Тромбоцитопоез регулюєтьсятромбопоетином, який стимулює продукування і дозрівання мегакаріоцитів. Процеси кровотворення перебувають також під контролем автономної нервової та ендокринної систем.
Лекція 5. Дихання
Posted on Серпень 26, 2014