Иммунитет что такое простым языком
Как работает иммунитет?
Наш иммунитет — это сложная защитная система организма. Рекламные сообщения предлагают нам “укрепить” иммунитет с помощью йогуртов, витаминов или волшебных пищевых добавок. Каждый год люди готовятся к сезону простуд, закупаясь аскорбиновой кислотой и заставляя детей есть больше фруктов. Действительно ли эти ухищрения могут помочь иммунитету? Вместе с кандидатом биологических наук Екатериной Умняковой мы попробовали разобраться, как устроена иммунная система, нужно ли укреплять иммунитет, и отчего возникают аллергические реакции.
Екатерина Умнякова – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института экспериментальной медицины, Санкт-Петербург. Автор книги «Как работает иммунитет».
— Что такое иммунитет, и где его искать в организме?
— Иммунитет — это защитная система нашего организма. Есть, конечно, конкретные иммунные органы, которые имеют конкретную локализацию, однако иммунные клетки в нашем организме существуют повсеместно. Ведь угроза может возникнуть в любой части организма, и в этой ситуации иммунитету нужно среагировать как можно скорее. Именно поэтому наш иммунитет не локализован в одном месте.
Мы привыкли, что конкретные системы органов находятся в определенных местах организма и выполняют свои функции. Например, мы знаем, где расположено сердце, разгоняющее кровь по нашим сосудам. С иммунитетом все обстоит немного иначе.
Существуют центральные (костный мозг и тимус) и периферические (миндалины, лимфоидные бляшки тонкой кишки, одиночные и групповые лимфоидные узелки, селезенка, лимфатические узлы) органы иммунитета, где созревают иммунные клетки. Основные клетки иммунной системы — фагоциты и лимфоциты (В- и Т-лимфоциты). Они циркулируют по кровеносной и лимфатической системе. А некоторые из них могут проникать в ткани.
Таким образом, у нас в организме функционирует целостная система: в иммунных органах созревают иммунные клетки, а клетки вырабатывают специальные молекулы.
— Какие типы иммунитета существуют?
— Ученые условно выделяют врожденный и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет характеризует определенные механизмы реагирования на угрозы извне, которые сформировались с рождения.
Приобретенный иммунитет вырабатывается позднее. При встрече с возбудителями заболеваний наш иммунитет, если можно так выразиться, «запоминает» патоген (например,бактерию или вирус), а также программу реагирования на случай повторной угрозы. Но на выработку приобретенного иммунитета неизбежно требуется время.
— Действительно ли иммунитет обладает памятью? Или процесс запоминания намного сложнее?
— Это, разумеется, не та память, которая формируется в нашем мозге. Речь идет скорее о механизме быстрого распознавания патогенов. Для этого иммунные клетки памяти вырабатывают определенные молекулы, чтобы отмечать нечто чужеродное как угрозу.
При попадании в организм патогена иммунная система через некоторое время вырабатывает антитела. После борьбы с патогеном они останутся вместе с клетками памяти, которые в следующий раз будут производить этот тип антител против конкретных бактерий, вирусов, грибков и т.д. Благодаря этому механизму «запоминания» обеспечивается быстрое реагирование на патоген и его ликвидация до того момента, когда он сможет быстро размножиться.
— Расскажите подробнее о реакции иммунитета при попадании вируса?
— В первую очередь иммунитет распознает угрозу как нечто чужеродное. Вирус, например, остается невидимым до тех пор, пока не проникнет в клетку. Только после этого запускается определенная программа. Первым на вторжение любого патогена реагирует звено врожденного иммунитета. И с большей долей вероятности врожденный иммунитет справится, и организм не будет инфицирован. Некоторые инфекции остаются нами незамеченными именно благодаря работе врожденного иммунитета.
Но так, к сожалению, происходит не всегда. В ряде случаев запускается дальнейший иммунный ответ. Иммунные клетки захватывают патогены, сигнализируя другим клеткам об угрозе. Иммунитет пытается как можно быстрее ее ликвидировать. В ряде случаев, чтобы помочь иммунной системе быстрее определить угрозу, проводится вакцинация.
Вакцина позволяет получить конкретные антитела против конкретного патогена. Для этого в организм вводится ослабленный патогенный организм, или разрушенный, или вовсе вводятся некоторые его фрагменты. На вакцине наш иммунитет «тренируется». Сама вакцина не вызывает заболевание. Она лишь показывает иммунитету, на какие части патогена нужно будет реагировать. В результате в организме формируются антитела против конкретного возбудителя.
— Эволюционирует ли иммунитет со временем?
— Конечно. В процессе эволюции у иммунитета появляются надстройки. Так, например, у беспозвоночных нет приобретенного иммунитета. А у человека он есть и зачастую отлично справляется. И этот тип иммунитета нельзя назвать заменой врожденному. Это эволюционная надстройка, которая обеспечивает наше выживание.
Если говорить о конкретном индивиде, то эволюцией как раз можно назвать встречи с патогенами, которые делают наш иммунитет более приспособленным.
Но есть и отрицательная сторона — регрессия. К сожалению, с возрастом иммунитет слабеет и не может эффективно выполнять свои функции.
— Правда ли, что иммунная и нервная системы схожи?
— Черты сходства есть. Но они достаточно условные. Можно сказать, что нервная и иммунная системы тесно связаны между собой. В мире уже давно активно развивается научная область нейроиммунология, которая изучает то, как нервная система влияет на иммунную и наоборот.
Между тем, у центральной нервной системы есть определенный барьер, который защищает нервные ткани от воспалений.
— Стресс влияет на иммунитет?
— Да. Ученые выделяют положительную (эустресс) и отрицательную (дистресс) формы стресса. Второй вид как раз может нарушать нормальную работу иммунитета. Хронический стресс в любом случае довольно сильно угнетает иммунную систему, поскольку гормоны стресса снижают защитную способность иммунитета.
— Когда врачи рекомендуют повышать иммунитет, что они имеют в виду? Можно ли его повысить?
— Это достаточно странная рекомендация. На мой взгляд, грамотнее было бы рекомендовать не мешать иммунитету работать. Наш иммунитет по умолчанию работает нормально. И если человек в течение года простужался пару-тройку раз, то иммунитет справляется.
Мне кажется, люди с проблемами иммунитета знают о них, и им действительно нелегко. Но все остальные люди должны просто соблюдать правила и следить за своим здоровьем.
— Только ли частота заболеваний может говорить о хорошем или плохом иммунитете?
— Важный показатель — заболевания, которые вызываются сразу несколькими инфекционными агентами. Когда сразу один за другим у человека появляются симптомы разных заболеваний. В таком случае, очевидно, что иммунитет работает неправильно. Помимо этого, сигналом могут стать, например, легкие простудные заболевания, которые вызывают осложнения.
Конечно, пока мы здоровы и чувствуем себя хорошо, вероятность, что иммунитет работает нормально, почти стопроцентная. Если нет никаких хронических заболеваний, а также тревожных симптомов, то можно надеяться, что все работает как надо. Но, к сожалению, точно проверить насколько наша защита эффективна, мы можем только, когда замечаем отклонения.
— Из-за чего иммунитет иногда реагирует на, казалось бы, безобидные вещи — вроде орехов, пыльцы растений и других вещей, вызывая аллергические реакции?
— Ученым до сих пор неизвестны причины возникновения аллергических реакций. В медицинской терминологии эти процессы называют реакциями гиперчувствительности и выделяют несколько типов. В зависимости от типа возникает разная иммунная реакция.
По сути реакция гиперчувствительности — это некая поломка, при которой наш иммунитет распознает достаточно безобидные вещества как угрожающие и пытается от них избавиться. И иногда явно перебарщивает. Из-за этого возникает ряд порой тяжелых состояний, которые могут привести к серьезным последствиям например, анафилактическому шоку, отеку Квинке и даже летальному исходу.
Из-за чего это происходит, в общем-то, не совсем понятно. При этом очень большой процент людей страдают от аллергических реакций. Есть несколько гипотез. Одна из них — гигиеническая. Современные поколения людей стали активно использовать моющие и дезинфицирующие средства, тем самым, сократив контакты с патогенами. Иммунитет расслабился. При этом ему все равно нужно на что-то реагировать, тренироваться. Поэтому в качестве патогенов он начал воспринимать довольно безобидные вещества.
Кстати, реакции гиперчувствительности особенно проявляются в детском возрасте. Это может быть связано, в том числе с тем, что родители слишком злоупотребляют гигиеническими процедурами. Контакт с патогенами все равно необходим. Только так наш иммунитет будет развиваться правильно.
— А как быть с внутренними реакциями человека, когда клетки перерастают в раковые опухоли?
— У нашего иммунитета есть еще одна замечательная функция. Он оберегает нас не только от внешних угроз: вирусов, бактерий, паразитов или грибков. Иммунитет также осуществляет иммунный надзор, отслеживая развитие опухолей. Иммунные клетки «сканируют» нашу внутреннюю среду на предмет злокачественных клеток. И практически всегда успешно с ними справляются.
Сложности возникают тогда, когда наш иммунитет по каким-то причинам «проспал» развитие опухоли. В результате, единичные мутировавшие клетки, которые образуются в нашем организме постоянно, начинают бесконтрольно делиться.
— Как в условиях пандемии поддержать свой иммунитет?
— К сожалению, мы переживаем сложное время. Мне кажется, вирус стал неожиданностью и для ученых, и для политиков и экономистов, и вообще для всего населения земного шара. В нашем организме есть несколько типов клеток, которые могут бороться с вирусами. Чтобы иммунная система работала правильно, и могла быстро реагировать, нужно соблюдать простые рекомендации — правильно питаться, спать не меньше 8 часов, не забывать о физической активности, по возможности избегать стрессовых ситуаций.
Рекомендации вроде бы простые, но их соблюдение позволит улучшить общее самочувствие. Помимо этого, конечно, необходимо соблюдать и дополнительные меры. Всемирная организация здравоохранения выпустила специальные бюллетени. Я рекомендую всем ознакомиться с этой информацией.
Сейчас нам остается только ждать. К сожалению, пандемии не редкость в человеческой истории. И мы не первое поколение, которое внезапно столкнулось с подобной напастью. Люди пережили эпидемии чумы, холеры, оспы, испанки. Эпидемии неизбежны, особенно сейчас в эпоху глобализации. Важно делать всё, что от вас зависит и поддерживать близких.
Как работает иммунитет. Основные понятия
Механизм иммунного ответа и иммунные клетки. Основные понятия.
Иммунитет: борьба с чужими и… своими
(краткий обзорный материал)
СОДЕРЖАНИЕ:
Цитокины
“Азбука Морзе” организма
Подробнее о цитокинах см. по кнопке-ссылке:
Упомянутая выше условность классификации означает, что цитокин, входящий в одну из перечисленных групп, при определенных условиях в организме может сыграть диаметрально противоположную роль — например, из провоспалительного превратиться в противовоспалительный.
Без налаженной связи между видами войск любая хитроумная военная операция обречена на провал, поэтому клеткам иммунной системы очень важно, принимая и отдавая приказы в виде цитокинов, правильно их интерпретировать и слаженно действовать. Если цитокиновые сигналы начинают вырабатываться в очень большом количестве, то в клеточных рядах наступает паника, что может привести к повреждению собственного организма. Это называется цитокиновым штормом: в ответ на поступающие цитокиновые сигналы клетки иммунной системы начинают продуцировать всё больше и больше собственных цитокинов, которые, в свою очередь, действуют на клетки и усиливают секрецию самих себя. Формируется замкнутый круг, который приводит к разрушению окружающих клеток, а позже и соседних тканей.
Иммунные клетки
По порядку расчитайсь!
Все клетки, относящиеся к иммунной системе и привлекаемые ею для обеспечения эффекторных реакций, в функциональном отношении условно разделяют на четыре группы.
Врожденный иммунитет
Клетки врожденного иммунитета распознают патоген по специфичным для него молекулярным маркерам — так называемым образам патогенности [4]. Эти маркеры не позволяют точно определить принадлежность патогена к тому или иному виду, а лишь сигнализируют о том, что иммунитет столкнулся с чужаками. Для нашего организма подобными маркерами могут служить фрагменты клеточной стенки и жгутиков бактерий, двухцепочечная РНК и одноцепочечная ДНК вирусов, и т.д. При помощи специальных рецепторов врожденного иммунитета, таких как TLR (Toll-like receptors, Толл-подобные рецепторы) и NLR (Nod-like receptors, Nod-подобные рецепторы), клетки взаимодействуют с образами патогенности и приступают к реализации своей защитной стратегии.
Теперь подробнее рассмотрим некоторые клетки врожденного иммунитета.
Адаптивный иммунитет
“спецподразделения вооруженных сил организма”
Видео 2. Кратковременные взаимодействия Т-клеток с дендритной клеткой ( ДК ) (обозначена зеленым ). Видео снято при помощи прижизненной двухфотонной микроскопии. →
T-лимфоциты
Видео 3. Движение Т-хелперов ( красные ) и Т-киллеров ( зеленые ) в лимфоузле. Видео снято при помощи прижизненной двухфотонной микроскопии. →
Всё вышесказанное относится к αβ-Т-лимфоцитам, однако существует еще один тип Т-клеток — γδ-T-лимфоциты (название определяет состав белковых молекул, образующих TCR) [7]. Они относительно малочисленны и в основном заселяют слизистую оболочку кишечника и другие барьерные ткани, играя важнейшую роль в регуляции состава обитающих там микробов. У γδ-T-клеток механизм распознавания антигенов отличается от αβ-Т-лимфоцитарного и не зависит от TCR [8].
B-лимфоциты
Схема иммунного ответа
Когда организм атакуют патогены, в бой в первую очередь вступают клетки врожденного иммунитета — нейтрофилы, базофилы и эозинофилы. Они выделяют вовне содержимое своих гранул, способное повредить клеточную стенку бактерий, а также, например, усилить кровоток, чтобы как можно больше клеток поспешило в очаг инфекции.
Одновременно с этим дендритная клетка, поглотившая патоген, спешит в ближайший лимфоузел, где передает информацию о нём находящимся там Т- и В-лимфоцитам. Те активируются и путешествуют до местонахождения патогена (рис. 2). Битва разгорается: Т-киллеры при контакте с зараженной клеткой убивают ее, Т-хелперы помогают макрофагам и В-лимфоцитам осуществлять их механизмы защиты. В итоге патоген гибнет, а победившие клетки отправляются на покой. Бόльшая их часть погибает, но некоторые становятся клетками памяти, которые поселяются в костном мозге и ждут, когда их помощь снова понадобится организму.
Так выглядит схема любого иммунного ответа, однако она может заметно видоизменяться в зависимости от того, какой именно патоген проник в организм. Если мы имеем дело с внеклеточными бактериями, грибами или, скажем, глистами, то основными вооруженными силами в этом случае будут эозинофилы, В-клетки, продуцирующие антитела, и Th2-лимфоциты, помогающие им в этом. Если же в организме поселились внутриклеточные бактерии, то на помощь в первую очередь спешат макрофаги, которые могут поглотить инфицированную клетку, и Th1-лимфоциты, помогающие им в этом. Ну а в случае вирусной инфекции в бой вступают NK-клетки и Т-киллеры, которые уничтожают зараженные клетки методом контактного киллинга.
Как мы видим, многообразие типов иммунный клеток и механизмов их действия неслучайно: на каждую разновидность патогена у организма припасен свой эффективный способ борьбы (рис. 3).
Рисунок 3. Основные типы патогенов и клетки, принимающие участие в их уничтожении.
А теперь все вышеописанные иммунные перипетии — в коротком видео.
Видео 5. Механизм иммунного ответа. →
Аутоиммунитет
громыхает “гражданская война”.
К сожалению, ни одна война не обходится без потерь среди гражданского населения. Долгая и интенсивная защита может дорого стоить организму, если агрессивные высокоспециализированные войска выйдут из-под контроля. Повреждение собственных органов и тканей организма иммунной системой называется аутоиммунным процессом [2]. Заболеваниями этого типа страдает около 5% человечества.
Селекция Т-лимфоцитов в тимусе, а также удаление аутореактивных клеток на периферии (центральная и периферическая иммунологическая толерантность), о которых мы говорили ранее, не могут полностью избавить организм от аутореактивных Т-лимфоцитов. Что же касается В-лимфоцитов, вопрос о том, насколько строго осуществляется их селекция, до сих пор остается открытым. Поэтому в организме каждого человека обязательно присутствует множество аутореактивных лимфоцитов, которые в случае развития аутоиммунной реакции могут повреждать собственные органы и ткани в соответствии со своей специфичностью.
За аутоиммунные поражения организма могут быть ответственны как Т-, так и В-клетки. Первые осуществляют непосредственное убийство безвинных клеток, несущих на себе соответствующий антиген, а также помогают аутореактивным В-клеткам в продукции антител. Т-клеточный аутоиммунитет хорошо изучен при ревматоидном артрите, сахарном диабете первого типа, рассеянном склерозе и многих других болезнях.
В-лимфоциты действуют куда более изощренно. Во-первых, аутоантитела могут вызывать гибель клеток, активируя на их поверхности систему комплемента или же привлекая макрофаги. Во-вторых, мишенями для антител могут стать рецепторы на поверхности клетки. При связывании такого антитела с рецептором тот может или блокироваться, или же активироваться без реального гормонального сигнала. Так происходит при болезни Грейвса : В-лимфоциты производят антитела против рецептора к ТТГ (тиреотропному гормону), мимикрируя действие гормона и, соответственно, усиливая продукцию тиреоидных гормонов. При миастении гравис антитела против рецептора к ацетилхолину блокируют его действие, что приводит к нарушению нейромышечной проводимости. В-третьих, аутоантитела вместе с растворимыми антигенами могут образовывать иммунные комплексы, которые оседают в различных органах и тканях (например, в почечных клубочках, суставах, на эндотелии сосудов), нарушая их работу и вызывая воспалительные процессы.
Как правило, аутоиммунное заболевание возникает внезапно, и невозможно точно определить, что стало его причиной. Считается, что триггером для запуска может послужить практически любая стрессовая ситуация, будь то перенесенная инфекция, травма или переохлаждение. Значительный вклад в вероятность возникновения аутоиммунного заболевания вносит как образ жизни человека, так и генетическая предрасположенность — наличие определенного варианта какого-либо гена.
Кроме того, на развитие болезни может влиять уровень экспрессии аутоантигена в тимусе. Например, продукция инсулина и, соответственно, частота презентации его антигенов Т-клеткам различается от человека к человеку. Чем она выше, тем ниже риск развития сахарного диабета первого типа, так как это позволяет удалить специфичные к инсулину Т-лимфоциты.
Заключение
Как мы уже убедились, иммунитет — это сложнейшая сеть взаимодействий как на клеточном, так и на молекулярном уровнях. Создать идеальную систему, надежно защищающую организм от атак патогенов и одновременно ни при каких условиях не повреждающую собственные органы, не смогла даже природа. Аутоиммунные заболевания — побочный эффект высокой специфичности работы системы адаптивного иммунитета, те издержки, которыми нам приходится платить за возможность успешно существовать в мире, кишащем бактериями, вирусами и другими патогенами.
Гемопоэтическая стволовая клетка
Кем быть? Как гемопоэтическая стволовая клетка “выбирает профессию “
Часть ГСК находится в состоянии покоя: такие клетки неактивны и не участвуют в клеточном цикле. Но проснувшись, гемопоэтическая стволовая клетка делает очень важный выбор. Уникальным свойством всех стволовых клеток является способность к самообновлению — так называют симметричное деление с образованием идентичных копий материнской клетки. Так гемопоэтическая стволовая клетка может практически бесконечно продлять свое детство.
* — По современным данным, гемопоэтическая стволовая клетка «взрослеет», постепенно теряя способность к самообновлению и приобретая способность к дифференцировке. А решение выбрать «рабочую специальность», то есть мегакариоцитарное и эритроцитарное направление дифференцировки, клетка принимает еще до того, как рассмотрит варианты с «учебой» и «армией» (миелоидным или лимфоидным ростками) [11].
Общие лимфоидные предшественники дают начало клеткам иммунной системы — NK-клеткам, T- и B-лимфоцитам, — которые защищают организм от вторжения. NK-клетки (большие гранулярные лимфоциты) убивают чужаков, T-лимфоциты могут распознавать эпитоп (участок антигена ) врага и организовывать наступление (T-хелперы) или атаковать самостоятельно (цитотоксические лимфоциты), а B-лимфоциты, тоже после знакомства с антигеном, могут превращаться в плазматические клетки, вырабатывать специфические антитела и поражать ими врага на расстоянии.
Каким же образом гемопоэтическая стволовая клетка решает, оставаться ей вечно юной или встать на путь дифференцировки и превратиться в зрелую клетку крови? И как она выбирает свою будущую профессию? Результаты большого количества исследований доказывают, что важную роль играет окружение гемопоэтической стволовой клетки*. В первую очередь, это различные виды клеток, формирующие гемопоэтическую нишу костного мозга.
Однако выбор профессии — непростой процесс. И огромную роль в нём, помимо внешнего воздействия, играют личные предпочтения и склонности. Как и у человека, у гемопоэтической стволовой клетки богатый и сложный внутренний мир, который представлен транскрипционными факторами. Именно их взаимодействия приводят в конечном итоге к принятию решения, кем же ей быть [17, 18].
Конечно, представление работы транскрипционных факторов в виде механических блоков — чрезвычайное упрощение. Кроме того, описанные взаимодействия — лишь малая часть огромной сети транскрипционных факторов. В настоящее время ведутся масштабные исследования, чтобы составить представление о внутренних факторах, участвующих в регуляции дифференцировки гемопоэтической стволовой клетки, и об их взаимосвязи с внешними факторами, такими как влияние других клеток и растворимых факторов. Все эти знания помогут лучше понять процессы, лежащие в основе кроветворения в норме и при различных заболеваниях, разработать подходы к лечению этих заболеваний, а также научиться управлять судьбой гемопоэтических стволовых клеток in vitro и in vivo.
Дополнительная информация:
К разделу:
Дополнительно см.:
Источник (по материалам): А. Боголюбова. Иммунитет: борьба с чужими и… своими. / Спецпроект: аутоиммунные заболевания / biomolecula 26.01.2017
Литература:
Будьте здоровы!
ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ