ИММУНОЛОГИЯ ПРОСТО

Начнём с загадочного иммунитета, про который люди любят рассуждать, когда заболеют. Это слово стало применяться по поводу и без такового, уступая только "экологии", которая, оказывается, бывает "плохой" и "хорошей", но это тема для отдельного поста.

В общем и целом, иммунитет - это совокупность механизмов, которые позволяют поддерживать СТАБИЛЬНОСТЬ внутренней среды организма. То есть, это не система защиты, и даже не загадочное биополе, отпугивающее абстрактную заразу, а вполне себе конкретная "организация", постоянно поддерживающая некие стандарты в нашем теле. Грубо говоря, её можно сравнить с отделом контроля качества на предприятии. Если внутри организма начинают происходить процессы, которых в техническом регламенте (ДНК) не прописаны, то иммунная система приложит все усилия, чтобы их устранить и вернуть предприятие в нормальный режим работы. Как же это происходит и какие элементы имеет иммунная система? Обо всём по порядку!

Есть такое понятие, как неспецифический иммунитет. Сюда входят все механизмы, помогающие организму поддерживать постоянство внутренней среды (гомеостаз, если по-научному), ограничивая проникновение ЛЮБЫХ агентов извне. Сюда можно отнести даже кожу! Ведь если бы её не было, то внутрь легко могла бы пробраться любая зараза или даже частички пыли или песка, физически повреждая ткани и сосуды. Получается, что иммунная система - это только и не столько борьба с микробами, как принято считать, но и с прочими факторами извне. К неспецифическому иммунитету относят также слёзы (в них содержится бактерицидное (убивающее бактерии) вещество - лизоцим), слизи (те же сопли, которые "вымывают" попавшие в нос ненужные вещества наружу), желудочный сок и ещё много других барьеров нашего организма (например, гематоэнцефалический барьер, отделяющий центральную нервную систему от основного кровотока, что позволяет обеспечить относительную безопасность головного мозга при заражении крови, давая нам драгоценные часы на спасение жизни. Также, сюда относят и огромную армию клеток крови.

Здесь необходимо сделать небольшое отступление. Помните, в школе нам говорили, что в крови есть три типа клеток? На самом деле, называть их клетками не совсем верно, потому что некоторые лишены ядер, так что они являются форменными элементами, но мы сюда пришли не занудствовать, так что плевать на формальности! Так вот, их в учебнике было три типа - эритроциты, тромбоциты и лейкоциты. Первые отвечают за перенос кислорода и углекислого газа, вторые - за свёртываемость крови, а третьи - за иммунитет. Так нам говорили в школе и в целом это верно, но сейчас не будем останавливаться на деталях. Нас интересуют лейкоциты. Они делятся на две большие группы - фагоциты и лимфоциты. Первые в основном отвечают за неспецифический иммунитет, а вторые - за специфический. Фагоциты (фагос - пожирать, цитос - клетка) так называются, потому что не особо разбираясь в оппоненте тупо сжирают его. При этом некоторые могут сделать это просто и быстро (как например огромные макрофаги поглощают бедных бактерий), так и долго и со вкусом (как некоторые гранулоциты облепляют глиста в кишечнике, выбрасывают из своих гранул ферменты и осуществляют процесс, напоминающий внешнее пищеварение у пауков, поэтому их тоже относят к фагоцитам).

На фото сверху - моноцит, справа снизу - лимфоцит, слева снизу - гранулоцит (Рис. 1).

Клетки специфического иммунитета гораздо интереснее, про каждый вид можно написать отдельный пост, поэтому я постараюсь дать лишь краткий обзор их функций.

Основных видов лимфоцитов (а именно так называются эти клетки, потому что живут в основном в лимфатической системе) всего 2 - Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Названы они так потому, что первые созревают в (Т)имусе, а вторые были открыты у птиц и у них они созревали в "сумке", которая по-латыни называется (B)ursa. T-клетки выполняют функцию непосредственного уничтожения захватчиков, распознавая их по особым меткам на поверхности. Среди них есть и "натуральные киллеры", роль которых схожа с ролью НКВД. Как только какая-то клетка начинает вести себя не так, как окружающие, так сразу же за ней выезжают NK-клетки и увозят в неизвестном направлении, потому что это может грозить развитием раковой опухоли. Таким образом, мы добавляем иммунной системе ещё одну очень важную функцию - борьба со злокачественными новообразованиями.

В-клетки выделают антитела, общее название которых нам всем хорошо известно - иммуноглобулины. Это белковые молекулы нескольких классов, каждый из которых играет свою важную роль в поддержании постоянства внутренней среды. А один из них (иммуноглобулин G) формирует иммунитет новорождённого ребёнка, поскольку рождается он практически беззащитный и первые месяцы самостоятельной жизни организм матери продолжает его опекать, дав свои антитела ещё в утробе.

Чуть подробнее про то, как же клетки иммунной системы узнают, что внутрь проникла инфекция, и почему они не атакуют клетки нашего организма (хотя, как раз-таки атакуют, но обо всём по порядку).

Для начала нам необходимо ввести парочку несложных терминов. Антиген – это любое вещество, которое является генетически чужеродным. Обычно под этим словом понимают нечто, попавшее извне, но иногда даже собственные белки организма изменяют свою конформацию и на них возникает иммунный ответ, то есть они становятся антигенами. Почти во всех источниках антигенами называют только белковые молекулы, но даже металлы могут иметь антигенную активность в некоторых ситуациях. Но это не так важно. В общем, чаще всего, антиген – это что-то, что неродственно нашему организму (пыльца, бактерия, кусочек мяса другого человека и т.д.), являющееся или когда-то бывшее живым. Если антиген попадает в организм, он с высокой долей вероятности встретится с моноцитом или гистоцитом (это макрофаги – крупные лейкоциты, которые могут поглощать довольно большие частицы целиком). Если эта встреча произойдёт, то бактерия (давайте допустим, что наш антиген – это именно бактерия, так будет проще) окажется внутри пожирателя, потому что на её поверхности нет особых сигнальных белков, которые имеются на мембране ВСЕХ клеток нашего организма. Эти белки уникальны и не повторяются ни у одного человека из живущих на Земле. Из-за этого, на самом деле, все клетки выглядят немного «волосатыми». Помимо этих белков, на их поверхности есть огромная куча других рецепторов, что и придаёт им специфический вид на микрофотографиях. Сигнальные белки называются очень красиво и сложно – главный комплекс гистосовместимости (ГКГ) I класса (или major histocompatibility complex (MHC) I, если по-английски. Я не просто так играю с языками. Дело в том, что иммунология, как и молекулярная биология – относительно молодая наука, поэтому вместо осточертевшей латыни в ней используется английский язык, что гораздо удобнее). Их-то и распознают клетки иммунной системы.

А у бактерии таких «документов» нет, поэтому макрофаг на неё накидывается и сжирает (Рис. 2).

Частично она в нём переваривается, но отдельные фрагменты её оболочки (например, жгутики, куски клеточной стенки или капсулы) макрофаг выставляет на поверхность (этот процесс называется презентацией антигена, поэтому клетки, подобные макрофагу, называются антигенпрезентирующими клетками или АПК) с помощью главного комплекса гистосовместимости, но уже II класса. «Второклассные» комплексы встречаются только на клетках иммунной системы. Зачем же он это делает? Не проще ли уничтожить заразу и дело с концом? Если бы мы были одноклеточным организмом, то это решение было бы самым правильным. Но наше тело – сложный биологический механизм, в котором присутствуют различные межклеточные взаимодействия или кооперации. Макрофагу на жизненном пути с большой долей вероятности встретится Т-лимфоцит с аналогичным рецептором. «Николаич, какие лимфоциты, уже мозг пухнет!» Потерпите ещё чуть-чуть, нам нужно поговорить про иммунные клетки-лимфоциты. Выше я слегка касался этого вопроса: «Основных видов лимфоцитов (а именно так называются эти клетки, потому что живут в основном в лимфатической системе) всего 2 - Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Названы они так потому, что первые созревают в (Т)имусе, а вторые были открыты у птиц и у них они созревали в "сумке", которая по-латыни называется (B)ursa. T-клетки выполняют функцию непосредственного уничтожения захватчиков, распознавая их по особым меткам на поверхности». Так вот, прежде чем они смогут уничтожать захватчиков, им надо созреть. Из тимуса выходят незрелые или так называемые «наивные» Т-лимфоциты, каждый со своим набором рецепторов к случайной заразе. Если одному из них повезёт и он встретит антигенпрезентирующую клетку, из которой будет торчать «знакомый» ему фрагмент антигена, то лимфоцит сразу же активируется, давая начало нескольким субпопуляциям Т-лимфоцитов (Рис. 3).

Обычно это клетка памяти, которая отправляется в тимус и остаётся там, чтобы в следующий раз при встрече с тем же антигеном иммунный ответ включился сразу же, без начальных стадий, вроде антигенной презентации. Другая субпопуляция – Т-киллеры, которые отвечают за антивирусный иммунитет, распознавая заражённые клетки собственного организма (это отдельная история). Одна из наиболее важных субпопуляций – Т-хелперы (помощники, в переводе с ангельского). Эти товарищи уже заточены под конкретный антиген. Они начинают активно размножаться и звать на помощь все клетки, которые могут справиться с бактериями (напомню, что бактерия взята для примера). Для этого у них есть огромный арсенал сигнальных белков, на которые, как мухи на г… в смысле, как пчёлы на цветок, начинают стягиваться передовые эшелоны клеток иммунной системы, давая отпор захватчику. Существуют и другие субпопуляции Т-клеток, например, Т-супрессоры, которые регулируют силу иммунного ответа, не давая вошедшим во вкус макрофагам начать пожирать собственные ткани.

Наверно, на этот раз достаточно информации, её лучше подавать небольшими порциями, чтоб всё усвоилось. Добавлю лишь, что иногда клетки иммунной системы «сходят с ума» и начинают атаковать свои здоровые клетки. Это называется аутоиммунным заболеванием – обширная тема, которая никак не поместится в этот пост. В одном из следующий постов поговорим про незатронутые В-лимфоциты и обеспечиваемый ими гуморальный иммунитет.

Теперь мы приблизительно представляем, как работает начальное звено иммунного ответа. Вкратце напомню, что существуют большие лейкоциты (особые клетки крови), которые могут сожрать не понравившуюся им бактерию. Они называются макрофагами. Затем кусочек этой бактерии (антиген) они выставляют напоказ, чтобы Т-лимфоцит (часть иммунной системы, отвечающая за клеточный специфический иммунитет) смог с этим кусочком познакомиться. Если этот лимфоцит оказывается идентичным антигену, то он начинает делиться и звать на помощь другие клетки. С этим вроде бы разобрались. Но кроме Т-звена существует ещё и В-звено. Взглянем на него пристальнее (Рис 4).

В-лимфоциты являются родными братьями Т-лимфоцитов, потому что созревают из того же лимфобластного предшественника. Но их функции значительно отличаются. Если Т-клетки отвечают за клеточный иммунитет, то В-клетки – за гуморальный. Гуморальный – значит «растворимый». Имеется в виду, что вещества, которые продуцируются В-лимфоцитами, плавают в крови как бы независимо от клеток, и это напоминает раствор. Название этих веществ вам хорошо известно – иммуноглобулины. Их ещё называют антителами. В чём же их функция? Всё очень просто. Когда антиген поступает в организм и В-система узнаёт об этом, лимфоциты начинают продуцировать антитела, представляющие собой белковые молекулы, подходящие к конкретному антигену, как ключ к замку. Затем антитела облепляют этот антиген (например, набрасываются со всех сторон на бактерию), словно помечая его. Такая связка «антиген+антитело» называется иммунным комплексом. Это тут же замечают макрофаги, для которых скопление антител означает сигнал к новой порции вкусной еды, и отправляются к месту вторжения. У иммуноглобулинов есть ещё несколько функций, например, они являются рецепторами на поверхности некоторых клеток нашего тела (про рецепторы и их функции мы говорили во втором посте). Плюс ко всему, облепляя бактерию, они нейтрализуют выделяемые ей токсины. У человека аж целых 5 классов иммуноглобулинов: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE. Отличаются они по строению, составу и функциям. Рассмотрим каждый класс немного подробнее.

IgG является основным иммуноглобулином здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов). Благодаря своим крошечным (по сравнению с другими классами) размерам, он способен проходить через плацентарный барьер, обеспечивая врождённый иммунитет плода.

IgM появляется при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на ранее неизвестный антиген, выводится на их поверхность и становится рецептором к этому антигену.

Основной функцией IgA является защита слизистых оболочек дыхательных, мочеполовых путей и желудочно-кишечного тракта от инфекций.

IgD самый загадочный – его функции до конца не выяснены, но он обнаруживается преимущественно на мембране зрелых В-лимфоцитов.

IgE отвечает за аллергические реакции, связываясь с гранулоцитами и заставляя их выбрасывать гистамин после того, как соответствующий антиген образует иммунный комплекс.

Что же должно произойти, чтобы началась выработка антител? Помните про антигенпрезентирующую функцию макрофагов? Так вот, иногда В-лимфоциты тоже могут поглощать антигены и экспрессировать их на своей поверхности. Казалось бы, им-то это зачем? Почему бы сразу не начать выделять иммуноглобулины? Но всему есть объяснение. Представим, что в организм случайно попал какой-нибудь отдельный кусочек бактерии, он встретился В-лимфоциту, тот увидел в нём угрозу и сразу же стал продуцировать огромное количество антител. Одно из этих антител связалось с попавшим антигеном. А куда девать все остальные? Может так случиться, что они даже начнут повреждать собственные ткани, подобно тому, как солдаты, оставшись без приказов, начинают устраивать дебоши в захваченном городе. Это будет одна из форм аутоиммунных заболеваний. В норме же В-лимфоцит, даже поглотивший антиген, ещё не активируется. Это произойдёт лишь тогда, когда ему на пути встретится Т-хелпер, активированный точно таким же антигеном, что является гарантией большого количества попавших в организм чужеродных элементов. Вот тогда уже довольный В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и продуцирует иммуноглобулины (Рис. 5).

Но хелпер может активировать его и «дистанционно», выделяя особые вещества – цитокины. Тогда В-лимфоциту необязательно лично встречаться с антигеном заранее.

Часть В-клеток станет клетками памяти, чтобы в следующий раз, при встрече с тем же антигеном, сразу начать выработку антител, не теряя драгоценного времени.