Как работает адаптивный иммунитет?

Для эффективной работы адаптивного иммунитета необходимо, чтобы элементы иммунной системы обладали специфичностью и памятью. То есть иммунитет должен не только "распознавать" патогены, но и запоминать их.

Специфичность

Адаптивная иммунная система способна различать миллионы различных антигенов. У нас есть множество лимфоцитов, они экспрессируют рецепторы к антигенам, при этом каждый лимфоцит (и его потомки) экспрессируют определенные рецепторы антигенов. То есть два разных лимфоцита продуцируют разные рецепторы к разным антигенам патогенов. Так Т-клетки экспрессируют поверхностные Т-клеточные антигенные рецепторы (TCR), тогда как В-клетки экспрессируют В-клеточные антигенные рецепторы (BCR) в форме поверхностных иммуноглобулинов, которые находятся на поверхности клеток. Лимфоциты в организме содержат очень большой набор антигенных рецепторов, что позволяет иммунной системе распознавать и реагировать на широкий спектр антигенов, переносимых практически любым патогеном (бактериальным, вирусным или иной природы), воздействию которого человек может подвергаться в течение жизни. Итак, адаптивный иммунитет распознает антиген и инактивирует (устраняет) его, если это ранее не сделал врожденный.
Разнообразие лимфоцитов означает, что очень мало клеток (примерно 1 из
100 000) специфичны для любого одного конкретного антигена. Как же тогда организм защищается? А очень просто, эти лимфоциты должны размножиться, чтобы сделать большее количество клеток, способных бороться с данным типом микробов.

Чем обусловлена высокая эффективность иммунных ответов?

Высокая эффективность иммунных ответов объясняется тремя особенностями адаптивного иммунитета:

1. Увеличение количества лимфоцитов, специфичных для любого антигена после воздействия этого антигена.

2. Положительная обратная связь усиливает иммунный ответ, то есть если лимфоцит, имеющий рецепторы к определенному антигену востребован, то он активно размножается.

3. Механизмы отбора сохраняют наиболее желательны лимфоциты.

Клональная селекция. Зрелые лимфоциты экспрессируют рецепторы ко многим антигенам и развиваются до того, как эти рецепторы встретятся со своими специфическими антигенами. Клоны (или копии определенного лимфоцита), происходят из одной клетки-предшественника, и, таким образом, экспрессируют идентичные рецепторы и специфичны к определенным антигенам патогена. На рисунке показаны примеры клональной селекции В-клеток, но те же самые принципы применимы для клональной селекции Т-клеток. Источник: doi:10.1128/9781555818890.ch2.f2.6

Память

Антитела и лимфоциты активируются против патогенов и обычно сохраняются после того, как патогенная инфекция гибнет. Активированные антигенспецифические Т- и В-клетки формируют иммунологическую память, и при повторном заражении этим же патогеном или подобным ему, иммунный ответ будет сильнее и быстрее, чем в предыдущий раз (даже если это произойдет через несколько лет).

Первичный иммунный ответ возникает при первом контакте с антигенами чужеродного организма, при этом начинают работать нативные (исходные) лимфоциты, так как "подготовленных", которые уже встречались с такими антигенами, просто нет. Последующая стимуляция тем же антигеном вызывает вторичный иммунный ответ, который
обычно более быстрый, мощный и способен элиминировать антиген лучше. Вторичные реакции возникают в результате активации лимфоцитов памяти, которые являются долгоживущими клетками, и индуцируются во время первичного иммунного ответа. Иммунологическая память необходима для борьбы с персистирующими и рецидивирующими инфекциями, поскольку каждая встреча с микробом генерирует больше "клеток памяти" и активирует ранее сформированные "ячейки памяти". Наличие эффекта памяти также объясняет, почему вакцины обеспечивают длительную защиту от инфекций.

Иммунологическая память. Разные антитела с разной специфичностью вырабатываются в ответ на антигены X и Y. Вторичный ответ на антиген X происходит быстрее и интенсивнее, чем первичный ответ, что указывает на эффективность иммунологической памяти. Со временем количество циркулирующих антител уменьшается. Источник: doi:10.1128/9781555818890.ch2.f2.7

Экспансия, специализация, гомеостаз и самореактивность

После антиген-индуцированной активации, лимфоциты подвергаются пролиферации, и дают начало многим тысячам клональных клеток-потомков с одинаковой антигенной специфичностью. Этот процесс, называемый клональной экспансией, гарантирует, что адаптивный иммунитет может контролировать скорость размножения микробов.
в чеке; в противном случае произойдет заражение.

Иммунные реакции специализированы, и разные ответы предназначены для лучшей защиты от разных классов микроорганизмов. Все иммунные реакции снижаются по мере ликвидации инфекции, позволяя системе вернуться в состояние покоя, известное как гомеостаз.

Вышеописанные свойства иммунной системы позволяют ей реагировать на микробов и/ или других чужеродных антигенов, не реагируя против собственных антигенов, т. е. аутоантигенов. Если самореактивность все же возникает, встроенные механизмы контроля, опосредованные регуляторными клетками, подавляют возможное обострение.

Итог

Знание того, как устроена адаптивная иммунная система, имеет решающее значение для создания эффективных вакцин против широкого спектра заболеваний с высокой смертностью, включая СПИД, гонорею, хламидиоз, туберкулез, холеру и малярию.