Как работает иммунитет
Шрифт:
Работа лимфатической системы невозможна без соединительной ткани, которая циркулирует внутри системы. Лимфа – бесцветная прозрачная вязкая жидкость. Она движется по лимфатическим сосудам в сторону узлов системы за счет сокращения окружающих мышц. Лимфа содержит большое количество лимфоцитов, способных бороться с различными инфекциями. Здесь же B-лимфоциты секретируют антитела. Течение соединительной ткани внутри узла происходит достаточно медленно, и это дает лимфоцитам возможность взаимодействовать с другими лимфоцитами и дендритными клетками. Благодаря этому взаимодействию происходит запуск иммунного ответа со стороны приобретенного иммунитета.
Рисунок 1. Лимфатическая система
Селезенка – это самый крупный лимфоидный орган у позвоночных, который находится в брюшной полости. Его основная функция – быть фильтром для лимфы. В селезенке также происходит ее обогащение антителами. На ранних стадиях
Прежде, чем переходить к описанию иммунных клеток, вспомним, что такое живая клетка и как она устроена.
Клетка – это структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности живого. Все живые организмы состоят из клеток. В некоторых случаях весь организм может быть представлен одной клеткой. Так, например, любая бактерия или микроскопический грибок, водоросль или простейшее является самостоятельной единицей живого.
Схема строения клетки животного
Клетка животного представляет собой микроскопический пузырек, оболочка или цитоплазматическая мембрана которого служит барьером с ограниченной проницаемостью для воды и других веществ. Внутри клетки находится цитоплазма – вязкая субстанция, в котором плавают клеточные органеллы или органы клетки, выполняющие различные функции. У клеток животных присутствует оформленное ядро, которое хранит генетическую информацию в ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте). В ядре происходит синтез РНК (рибонуклеиновой кислоты), которая является посредником при передаче генетической информации. Согласно информации, переданной от ДНК в РНК, на рибосомах клетки вне ядра происходит синтез белка. Часто рибосомы могут находиться на стенках эндоплазматической сети – лабиринтообразного клеточного органа, необходимого для транспорта и синтеза не только белков, но и иных важных веществ – липидов, стероидов и многих других. При участии аппарата или комплекса Гольджи происходит процесс запасания нужных для клетки веществ и выведение остальных. Принцип работы аппарата Гольджи напоминает функционирование почтовой службы, которая упаковывает различное содержимое и может либо оставить «посылку» внутри клетки на хранение до более поздней отправки, либо направить в определенные органеллы немедленно. Некоторые «посылки» – лизосомы или внутриклеточные пузырьки, плавающие в цитоплазме – содержат ферменты, расщепляющие некоторые вещества. Эти биологические катализаторы нужны для осуществления внутриклеточного пищеварения, уничтожения ненужных продуктов жизнедеятельности клеток и вторгшихся в клетку патогенов. Для того, чтобы обеспечить все эти сложные процессы, в клетках работают «энергетические станции» – митохондрии. Эти органеллы запасают энергию в виде соединений благодаря процессам окисления, которые происходят на ее мембранах.
Клетка бактерии устроена проще, но вовсе не «примитивнее», чем клетка животного происхождения. Бактериальная клетка обладает всеми признаками живой системы. По сути, это самостоятельный организм. В отличие от клеток животных, у бактерий нет оформленного клеточного ядра, а ДНК находится в цитоплазме. Отсутствуют и эндоплазматическая сеть, и аппарат Гольджи, и митохондрии – бактерии «дышат» с помощью своей цитоплазматической мембраны и лизосом. В отличие от животных клеток, у бактерий упрощены системы транспортировки и хранения веществ. Возможно одной из причин количественного преобладания бактерий на Земле является наличие у них особенной защитной структуры – клеточной стенки, которая представляет из себя плотную оболочку из пептидогликана над цитоплазматической мембраной. Она защищает бактерию от неблагоприятных условий. В клетках животных клеточная стенка отсутствует.
Строение бактериальной клетки
Существует несколько видов клеток врожденного иммунитета человека – это базофилы, эозинофилы, натуральные киллеры, нейтрофилы, моноциты и их формы, мигрировавшие из кровотока в ткани – макрофаги. Последние два типа клеток иммунной системы известны также как фагоциты – клетки, способные к фагоцитозу, то есть к поглощению различных вредоносных организмов. Процесс захвата и переваривания частиц внутри клетки был впервые описан в 1875 году канадским врачом Уильямом Ослером. В своей работе «Патологии легких шахтеров» он рассказал о процессе накопления угольных частичек в клетках легких работников шахт. Однако то, что это явление имеет отношение к механизмам защиты организма, впервые предложил русский ученый, «отец» отечественной иммунологии Илья Мечников. Его фундаментальные труды по фагоцитарной теории иммунитета о том, что иммунные клетки способны поедать и переваривать чужеродные организмы, были признаны мировым сообществом. В своих работах 1883 года Мечников впервые систематизировал факты, предложив учение об иммунитете. В 1908 году Илья Мечников был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине «за труды в области иммунитета». Он получил эту награду совместно с другим великим ученым немецкого происхождения Паулем Эрлихом.
Клетки иммунитета.
Несмотря на различия клеток врожденного иммунитета, о которых речь пойдет позднее, все клетки врожденного иммунитета являются потомками стволовых клеток крови и представителями белых кровяных телец – лейкоцитов. У каждой такой иммунной клетки есть своя специализация. И, тем не менее, их объединяют несколько задач. Наиболее важные – это защита организма от потенциально опасных существ, уборка клеточного и молекулярного «мусора», а также подавление процессов аутовоспаления, при котором происходит нейтрализация неадекватных реакций других иммунных клеток.
В начале книги мы сравнивали защитную систему организма с многоступенчатой системой обороны замка. Метафорически каждый тип иммунных клеток можно сравнить с определенным родом войск.
Нейтрофилы – это «пехотинцы» иммунной системы. Этих иммунных клеток в организме намного больше, чем остальных лейкоцитов – до 50–70 % всей популяции белых кровяных телец. Нейтрофилы быстрее всех попадают в район очага воспаления и переходят к активным действиям. Эти клетки вооружены молекулами иммунитета, которые способны уничтожать патогены. Один из возможных результатов «баталий» нейтрофилов с возбудителями инфекций – возникновение гнойников. Гной – это мертвые нейтрофилы и другие клетки, которые попали в радиус «столкновения» представителей лейкоцитов и возбудителей инфекций. Помимо атак, последствия которых заметны человеческому глазу, нейтрофилы способны поглощать бактериальные клетки и переваривать их без выброса сигнальных молекул. Таким образом другие клетки иммунитета не подключаются к атаке патогенов, и воспаления не возникает. Интересно, что нейтрализация угрозы нейтрофилами «без шума и пыли» происходит гораздо чаще, чем образование условных гнойников. Воспаления организму невыгодны. В тех случаях, когда к нейтрофилам подключаются другие клетки иммунитета и в теле все-таки возникают воспалительные процессы, организму приходится тратить множество ресурсов для того, чтобы нейтрализовать и сам очаг воспаления, и неизбежные негативные последствия его присутствия.
Нейтрофил
Эозинофилы можно сравнить с артиллерийскими войсками. В эозинофилах сосредоточены огромные запасы сильнейших цитотоксических веществ, под действием которых клетки патогенов разрушаются. Эти вещества по своей силе воздействия напоминают крупнокалиберное оружие, которым эозинофилы «вооружены до зубов». Именно эозинофилы первыми реагируют на вторжение паразитических червей, которые в несколько тысяч раз крупнее любых иммунных клеток. Благодаря высокому содержанию цитотоксических веществ и численному превосходству, эозинофилы способны избавлять организм от паразитов. Эти клетки врожденного иммунитета также участвуют в борьбе с Mycobacterium tuberculosis – возбудителем туберкулеза. Забрасывая очаги скопления микобактерий «химическими бомбами», эозинофилы не только борются с ними, но и разрушают легочную ткань. К сожалению, это довольно серьезно осложняет течение заболевания.
Эозинофил
Натуральные киллеры – это «отряд бойцов» иммунной системы, который уничтожает собственные дефектные или поврежденные клетки, представляющие угрозу для организма. Например, раковые или зараженные вирусами клетки.
Натуральный киллер
Натуральные киллеры могут «расстреливать» дефектные клетки при помощи специальных молекул – перфоринов и гранулизинов. Эти «пули» образуют поры в оболочке клеток. Часто такие действия натуральных киллеров становятся смертельными для их мишеней. Кроме того, натуральные киллеры используют другие молекулы для сдерживания потенциальных опасностей. Помимо перфоринов и гранулизинов, это гранзимы, усиливающие разрушительные действия первых двух видов молекул. Функция гранзимов состоит в том, чтобы запустить апоптоз – процесс запрограммированной клеточной гибели. После этого клетки-мишени совершают самоубийство и прекращают свою жизнедеятельность.