Как работает иммунная система? Часть 1

Введение

Иммунная система человека является высокоорганизованным и динамичным комплексом клеток, молекул и органов, обеспечивающим защиту от внешних и внутренних угроз, включая инфекционные агенты, опухолевые клетки и чуждые молекулы. В последние десятилетия в связи с развитием молекулярной биологии, генетики и иммунологии удалось значительно углубить наши знания о механизмах иммунной защиты, что открывает новые горизонты для диагностики и лечения различных заболеваний.

Структура и компоненты иммунной системы

Иммунная система человека состоит из множества элементов, которые функционируют через координированные взаимодействия, обеспечивая многослойную защиту организма. Эти компоненты можно разделить на несколько категорий, каждая из которых играет свою роль в поддержании гомеостаза и иммунной безопасности организма.

1. Первичные лимфоидные органы

Первичные лимфоидные органы — это структуры, где происходит созревание и дифференциация клеток иммунной системы, таких как T- и B-лимфоциты. Эти органы играют ключевую роль в развитии и обучении клеток иммунной системы, чтобы они могли эффективно распознавать чуждые агенты, такие как бактерии, вирусы и опухолевые клетки.

К первичным лимфоидным органам относятся:

1.1. Костный мозг:

Костный мозг является основным источником всех клеток крови, включая клетки иммунной системы. Он представляет собой сплошную ткань, которая заполняет полости костей, в основном в плоских костях (таких как тазовые кости, ребра, грудина и позвоночник).
В костном мозге происходит дифференциация стволовых клеток в различные типы клеток крови, включая лимфоциты.

B-лимфоциты созревают в костном мозге и затем перемещаются в периферические органы, где начинают выполнять свои функции.
Костный мозг также важен для формирования других клеток крови, таких как эритроциты (красные кровяные клетки), тромбоциты и нейтрофилы.

1.2. Тимус (или вилочковая железа):

Тимус — это орган, расположенный в грудной клетке, за грудиной.

Он играет важную роль в созревании T-лимфоцитов, которые отвечают за клеточный иммунный ответ.
В тимусе происходит селекция T-лимфоцитов, то есть проверка их способности распознавать чуждые молекулы (антигены) и избегать распознавания собственных клеток организма.
Тимус также важен для создания T-регуляторных клеток, которые контролируют иммунный ответ и предотвращают аутоиммунные реакции.
В тимусе происходят два основных этапа развития T-лимфоцитов: положительная и отрицательная селекция.

Положительная селекция обеспечивает выживание только тех клеток, которые способны распознавать антиген

Отрицательная селекция уничтожает клетки, которые могут атаковать собственные ткани организма.

1.3 Функции первичных лимфоидных органов:

• Созревание и дифференциация клеток иммунной системы.
• Обучение клеток иммунной системы распознавать чуждые и свои молекулы (селективное уничтожение или поддержание жизнеспособности клеток).
• Регуляция нормального функционирования иммунной системы через механизмы самопознания.

1.4. Важность для иммунной системы:

• Первичные лимфоидные органы обеспечивают условия для обучения и созревания клеток иммунной системы, что важно для их правильного функционирования.
• Нарушения в этих органах могут привести к различным заболеваниям, таким как аутоиммунные болезни или иммунодефицитные состояния.

Таким образом, первичные лимфоидные органы — это критически важные структуры для нормального функционирования иммунной системы, обеспечивающие обучение и созревание клеток, которые потом будут выполнять свою защитную роль в организме.

2. Вторичные лимфоидные органы

Вторичные лимфоидные органы — это структуры, где происходит активация и координация иммунного ответа после того, как иммунные клетки (такие как лимфоциты) покидают первичные лимфоидные органы (костный мозг и тимус). В этих органах происходят взаимодействия между лимфоцитами, антигенами и различными клетками, которые регулируют иммунный ответ.

К вторичным лимфоидным органам относятся:

• Лимфатические узлы (лимфоузлы)
• Селезенка
• Мукозальные ассоциированные лимфоидные ткани (MALT), включая: - - -Лимфоидные фолликулы в слизистой оболочке кишечника (Peyer's patches)
  -Миндалины (тонзиллы)
  -Бронхиальные лимфоидные фолликулы

2.1. Лимфатические узлы (лимфоузлы)

Лимфатические узлы — это ключевые компоненты периферической иммунной системы. Они расположены по ходу лимфатических сосудов и функционируют как фильтры, которые очищают лимфу от инфекционных агентов, клеток и других частиц.

Структура лимфатического узла:

• Корковая зона: Содержит множество B-лимфоцитов, которые находятся в специализированных структурах, называемых фолликулами. Здесь B-лимфоциты активируются при встрече с антигенами.
• Паракортикальная зона: Здесь находятся T-лимфоциты, которые активно взаимодействуют с антигенами, представленными дендритными клетками. В этой области происходит взаимодействие T-лимфоцитов с антигенами, что активирует клеточный иммунный ответ.
• Медуллярная зона: Содержит макрофаги и плазматические клетки (вырабатывающие антитела), а также лимфатические сосуды, через которые лимфа покидает узел.

Функции лимфатических узлов:

• Фильтрация лимфы. Лимфатические узлы фильтруют лимфу, избавляя её от инфекционных агентов и клеток, а также контролируют циркуляцию молекул, таких как антитела.
• Активация иммунного ответа. Когда патоген попадает в лимфоузел через лимфу, антигенные данные передаются активированным T- и B-лимфоцитам, что приводит к активации иммунного ответа.
  

2.2. Селезенка

Селезенка — это крупный орган, расположенный в левом подреберье, который выполняет несколько важных функций в иммунной системе.

Структура селезенки:

• Красная пульпа: Содержит большое количество макрофагов и эритроцитов, участвующих в удалении старых или поврежденных клеток крови.
• Белая пульпа: Содержит лимфоидную ткань, в которой находятся B- и T-лимфоциты. Белая пульпа организована в фолликулы, где происходят активация и пролиферация лимфоцитов.

Функции селезенки:

• Фильтрация крови. Селезенка фильтрует кровь, удаляя старые и поврежденные эритроциты, а также микроорганизмы.
• Активация иммунного ответа. При попадании патогенов в кровь селезенка активирует B- и T-лимфоциты, которые распознают и уничтожают чуждые агенты.
• Запас антигенов и клеток иммунной системы. Селезенка служит как «депо» для клеток иммунной системы, которые могут быстро быть мобилизованы в ответ на инфекцию.

3. Мукозальный иммунитет

Мукозальный иммунитет — это часть адаптивного иммунного ответа, который действует на слизистых оболочках, таких как в дыхательных, пищеварительных и мочеполовых путях, а также в глазах и носовых проходах. Эти слизистые оболочки составляют барьер между внутренней средой организма и внешней средой, что делает их важным элементом защиты от инфекций. Мукозальный иммунитет включает в себя как локальный, так и системный иммунный ответ, и работает через различные специализированные клетки и молекулы.

3.1. Основные компоненты мукозального иммунитета

1. MALT (мукозально-ассоциированные лимфоидные ткани):

Это система лимфоидных тканей, расположенных в слизистых оболочках. Основные компоненты MALT включают Peyer's patches (лимфоидные фолликулы в кишечнике), миндалины, бронхиальные фолликулы и другие структуры в слизистых оболочках.

Эти ткани содержат лимфоциты (B- и T-клетки), макрофаги и дендритные клетки, которые являются основными клетками, отвечающими за распознавание и уничтожение патогенов.

Секреторные иммуноглобулины (sIgA):

IgA (иммуноглобулин А) является основным антителом, производимым в слизистых оболочках, и присутствует в секрециях, таких как слюна, слезы, моча, грудное молоко и слизь в дыхательных путях и кишечнике.

sIgA (секреторный иммуноглобулин А) играет ключевую роль в нейтрализации патогенов на слизистой поверхности, предотвращая их проникновение в организм.

Т-лимфоциты и цитокины:

T-лимфоциты (особенно T-хелперы и цитотоксические T-клетки) также играют важную роль в мукозальной иммунной защите. T-хелперы помогают активировать B-клетки и усиливают местный иммунный ответ, а цитотоксические T-клетки уничтожают инфицированные клетки.
Цитокины (например, IL-4, IL-5, IL-10) играют важную роль в регуляции иммунного ответа на слизистых оболочках, контролируя воспаление и поддерживая баланс между активацией иммунного ответа и толерантностью к обычной микробиоте.

3.2. Механизмы мукозального иммунитета

1. Распознавание антигенов: В слизистых оболочках антигены (например, патогены или частицы пищи) распознаются специализированными клетками, такими как дендритные клетки, которые захватывают и обрабатывают антиген. Эти клетки мигрируют в лимфатические узлы, где активируют T- и B-лимфоциты, что приводит к началу иммунного ответа.
   В слизистой оболочке кишечника, например, дендритные клетки могут фагоцитировать антиген и передавать его на лимфоциты, инициируя специфический иммунный ответ.
   
2. Секреция IgA: В ответ на встречу с антигеном, B-клетки в MALT начинают продукцию секреторных антител IgA. IgA обладает уникальной способностью блокировать проникновение патогенов в клетки, связывая их на поверхности эпителия и предотвращая их адгезию.
   sIgA также может ингибировать адгезию вирусов и бактерий к клеткам эпителия, что является одним из важнейших механизмов защиты слизистых оболочек.
   
3. Толерантность к микробиоте: Важной частью мукозального иммунитета является поддержание толерантности к обычной микробиоте (нормальной флоре), которая живет на слизистых оболочках, не вызывая воспаления.
   Особые клетки, такие как T-регуляторные клетки (Treg), помогают поддерживать баланс иммунного ответа, предотвращая аутоиммунные реакции против полезных микробов.
   
4. Воспаление и защита: Когда патоген проникает в слизистую оболочку, активируются различные клетки (макрофаги, нейтрофилы, клеточные и гуморальные элементы), что приводит к воспалению. Цитокины и хемокины привлекают воспалительные клетки, которые уничтожают инфекционные агенты.
   Однако, в отличие от системного воспаления, воспаление в слизистой оболочке должно быть строго контролируемым, чтобы избежать повреждения тканей и поддержания барьерной функции.

Источники антимикробных пептидов в слизистой оболочке кишечника https://clinimm.ru/razdel-1-immunnaya-sistema/glava-2-mukozalnyy-immunitet.html

3.3. Ключевые органы мукозального иммунитета

1. Peyer's patches в кишечнике: Это специализированные лимфоидные фолликулы в слизистой оболочке тонкой кишки, которые содержат большое количество B-клеток, T-клеток и дендритных клеток. Они играют важную роль в защите от кишечных инфекций, таких как сальмонеллез, шигеллез, ротавирусы.
   При взаимодействии с антигенами из просвета кишечника, эти клетки активируют локальный иммунный ответ и индуцируют продукцию секреторных антител (sIgA).
   
2. Миндалины: Миндалины находятся в области глотки и играют важную роль в защите от инфекций, передающихся через дыхательные пути и пищевод (например, вирусы и бактерии, вызывающие ангину).
   Миндалины выполняют роль первого барьера, обеспечивая взаимодействие иммунных клеток с патогенами, прежде чем они попадут в организм.
   
3. Бронхиальные лимфоидные фолликулы: Эти структуры обеспечивают защиту дыхательных путей от патогенов, таких как вирусы (например, грипп) и бактерии. Они содержат T- и B-лимфоциты, которые активируются при инфицировании дыхательных путей.
   

https://clinimm.ru/razdel-1-immunnaya-sistema/glava-2-mukozalnyy-immunitet.html

4. Заключение

Иммунная система — это сложная и высокоорганизованная сеть, обеспечивающая защиту организма от патогенов и поддерживающая гомеостаз. В данной статье мы рассмотрели основные компоненты иммунной системы, включая первичные и вторичные лимфоидные органы, а также мукозальный иммунитет, который играет важную роль в защите слизистых оболочек от инфекций. Мы увидели, как лимфатические узлы, селезенка и другие структуры взаимодействуют для обеспечения эффективного иммунного ответа, а также как IgA и другие молекулы участвуют в борьбе с патогенами.

Чтобы глубже понять работу иммунной системы и её многочисленные механизмы, в следующей части мы продолжим изучать такие важные темы, как иммунные клетки, регуляция иммунного ответа и возможные проблемы, которые могут возникать при нарушениях в её функционировании.

Знания об иммунной системе — это ключ к пониманию здоровья и заболевания, и чем больше мы будем знать о её работе, тем эффективнее сможем применять эти знания для профилактики и лечения различных заболеваний.

Список литературы

1. Хаитов Р. М. Иммунология: учебник / Р. М. Хаитов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2015. - 521, [1] с.
2. Аббас А.К., Лихтман Э.Г., Пиллаи Ш. Основы иммунологии. Функции иммунной системы и их нарушения. Учебник. Москва, 2022.
3. Ковальчук Л.В и др. Иммунология: практикум: учеб. пособие – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 176 с.