Иммунная система организма человека: механизмы защиты
Иммунитет - жизненно важная тема для каждого человека. В этой статье мы подробно разберем, как устроена иммунная система организма, ее основные механизмы защиты от инфекций, вирусов и опухолевых клеток. Узнаем о роли антител, лимфоцитов, цитокинов и других компонентов в борьбе с заболеваниями. Рассмотрим эволюцию иммунитета от простейших форм у беспозвоночных до сложных адаптивных механизмов у позвоночных.
1. Общие сведения об иммунной системе
Иммунная система представляет собой совокупность органов, тканей и клеток организма, отвечающих за распознавание чужеродных агентов и защиту от них. Основными функциями иммунитета являются борьба с инфекциями, уничтожение раковых клеток, нейтрализация токсинов.
Иммунную систему образуют лимфоидные органы (тимус, костный мозг, селезенка, лимфатические узлы и др.), лимфоциты, антитела, комплемент, цитокины и другие гуморальные факторы. Выделяют два основных типа иммунитета: врожденный и приобретенный.
2. Физические барьеры защиты организма
Первым рубежом защиты от патогенов служат физические барьеры: кожа и слизистые оболочки дыхательных путей, пищеварительного тракта и других органов. Эпителий, выстилающий слизистые, вырабатывает различные антимикробные вещества:
- Антибактериальные пептиды (дефензины, кателицидины)
- Ферменты (лизоцим, фосфолипаза A2)
- Слизь, механически блокирующая патогены
Еще один защитный барьер - нормальная микрофлора кишечника, дыхательных путей, кожи. Она препятствует размножению патогенных бактерий, вытесняя их и создавая неблагоприятную для них среду.
3. Клетки врожденного иммунитета
Основу клеточного звена врожденного иммунитета составляют:
- Фагоциты (нейтрофилы, макрофаги)
- Дендритные клетки
- Врожденные лимфоидные клетки
- Натуральные киллеры
Эти клетки распознают чужеродные патогены и уничтожают их. Нейтрофилы фагоцитируют бактерии, дендритные клетки презентуют антигены Т-лимфоцитам, натуральные киллеры убивают вирусинфицированные и раковые клетки.
Фагоцитоз патогенных клеток, вероятно, является древнейшим механизмом защиты, сохранившимся от беспозвоночных до млекопитающих.
Кроме того, во врожденном иммунитете участвуют тучные клетки, базофилы, эозинофилы. Они высвобождают биологически активные вещества, участвующие в воспалении и борьбе с паразитами.
4. Механизмы врожденного иммунитета
Врожденный иммунитет распознает патогены по консервативным молекулярным структурам - PAMPs с помощью рецепторов PRRs:
- Toll-подобные рецепторы
- NOD-подобные рецепторы
- Рецепторы цитозольного ДНК
При связывании PAMP запускаются воспалительные реакции, направленные на ликвидацию инфекции. Происходит выброс цитокинов, хемокинов, а также активация системы комплемента.
Система комплемента представляет собой каскад ферментов, которые:
- Привлекают иммунные клетки в очаг воспаления
- Усиливают воспалительный ответ
- Непосредственно повреждают мембраны патогенов
Таким образом, врожденный иммунитет обеспечивает быстрый первичный ответ на широкий спектр инфекционных агентов.
5. Эволюция адаптивного иммунитета
В отличие от врожденного, адаптивный (приобретенный) иммунитет появился у позвоночных животных. Его ключевыми клетками являются лимфоциты:
- T-лимфоциты
- B-лимфоциты
Они несут на поверхности рецепторы к конкретным антигенам и обеспечивают специфический иммунный ответ против определенного возбудителя болезни.
У беспозвоночных аналогов адаптивной иммунной системы не обнаружено. Однако некоторые авторы предполагают их наличие у примитивных хордовых, например миног.
6. Компоненты адаптивной иммунной системы
Основными клетками адаптивного иммунитета являются Т- и В-лимфоциты. T-лимфоциты подразделяют на:
- Т-хелперы
- Т-киллеры
- Регуляторные Т-клетки
T-хелперы активируют другие клетки иммунной системы, вырабатывая сигнальные молекулы - цитокины. T-киллеры непосредственно уничтожают инфицированные и опухолевые клетки. Регуляторные T-клетки подавляют избыточный иммунный ответ.
B-лимфоциты вырабатывают антитела - растворимые белки, которые связываются с антигенами патогенов. Это основной механизм гуморального иммунитета.
7. Механизмы адаптивного иммунного ответа
Адаптивный иммунитет запускается при распознавании антигенов. Антигенпрезентирующие клетки захватывают чужеродный агент и демонстрируют его фрагменты лимфоцитам в комплексе с молекулами MHC.
Это приводит к активации Т- и В-лимфоцитов, которые начинают атаковать патоген. Одновременно формируется иммунологическая память - пул лимфоцитов, "запоминающих" данный антиген.
При повторной встрече с этим возбудителем болезни иммунная система человека запускает усиленный ответ, что препятствует развитию заболевания.
8. Нарушения в работе иммунитета
Сбои в функционировании иммунной системы могут приводить к:
- Иммунодефицитам
- Аллергическим реакциям
- Аутоиммунным заболеваниям
При иммунодефицитах организм человека становится уязвим для инфекций. Аутоиммунные болезни развиваются, когда иммунитет начинает атаковать собственные клетки и ткани.
Аллергия представляет собой гиперчувствительность к безобидным антигенам, например пыльце или пищевым белкам.
9. Регуляция иммунных реакций
Работа иммунной системы человека тесно связана с другими системами организма.
На иммунитет влияют:
- Гормоны (кортизол, эстрогены, витамин D)
- Нервная система
- Питание и кишечная микрофлора
Эти факторы могут как стимулировать, так и подавлять иммунную защиту организма человека.
10. Применение знаний об иммунитете
Понимание принципов работы иммунной системы позволяет использовать ее возможности для защиты здоровья человека.
В частности, создавать вакцины, стимулирующие выработку защитных антител к инфекционным агентам. А также применять иммунотерапию для борьбы с раковыми опухолями.
11. Иммунитет при беременности
Беременность предъявляет особые требования к иммунной системе женщины. С одной стороны, иммунитет должен защищать организм матери от инфекций.
С другой - не должен распознавать эмбрион как чужеродный объект. Для этого во время беременности происходит сдвиг иммунитета в сторону гуморальных реакций с участием антител.
Клеточный иммунитет, который мог бы атаковать клетки плода, подавляется. Это достигается за счет повышения уровня прогестерона, простагландинов и интерлейкина-10.
12. Иммунитет и стресс
Стресс оказывает сильное иммуносупрессивное действие. При длительном стрессе снижается активность естественных киллеров, угнетается выработка антител, повышается восприимчивость к инфекциям.
Основными медиаторами этого эффекта являются гормоны гипофизарно-надпочечниковой системы (АКТГ, кортизол), а также провоспалительные цитокины.
Для поддержания иммунитета в стрессовых ситуациях рекомендуется применять адаптогены растительного происхождения, нормализующие работу нервной и эндокринной систем.
13. Иммуностимуляция
При иммунодефицитах применяют средства, стимулирующие иммунную систему человека. К ним относятся иммуномодуляторы, вакцины, иммуноглобулины, интерфероны.
Для профилактики инфекций используют иммуномодуляторы растительного (эхинацея, женьшень, лимонник) и бактериального происхождения (рибомунил, ликопид).
Препараты кальция, витамина D, цинка также оказывают положительное влияние на иммунную систему человека.
14. Иммунитет и питание
Сбалансированное питание имеет большое значение для поддержания иммунитета. Недостаток белка, витаминов группы B, C, D, микроэлементов приводит к снижению иммунной защиты.
Ряд продуктов обладают иммуномодулирующими свойствами: чеснок, имбирь, клюква, брокколи, цитрусовые. Их рекомендуется включать в рацион для профилактики инфекций.