ИММУНОЛОГИЯ. Строение иммунной системы. Центральные и периферические органы иммунной системы
 Скачать 81 Kb.
|
|
К практическому занятию № 1 Тема: Строение иммунной системы. Центральные и периферические органы иммунной системы. Антигены: структура, классификация, свойства. Иммунологические адъюванты, пути следования антигена – 2 часа План занятия: 1. Показать мультфильм «Иммунитет. Смешарики» - 3,5 минуты 2. Провести опрос по теме: «Строение иммунной системы. Центральные и периферические органы иммунной системы». 3. Показать фильм «Иммунная система» -27 минут 4. Показать мультфильм «Строение ИС» - 10 минут 5. Разобрать антигены (совместно со студентами): - показать мультимедийную презентацию 1.1 Понятие об антигенах. Виды антигенов Антиген – это вещество, вызывающее специфический иммунный ответ и взаимодействующее с продуктами этой реакции – антителами (АТ). Классификация антигенов I. По происхождению: - естественные – белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, антигены клеток тканей и крови и др; - искусственные; - синтетические – вещества, полученные в процессе синтеза из низкомолекулярных соединений; - гаптены – неполные антигены. Это вещества, специфически реагирующие с АТ, но не индуцирующие их образование. Их еще называют неполные АГ. Гаптены соединятся с АТ после их образования. II. По химической природе: - белки – гормоны, ферменты и т.д.; - углеводы – декстран, леван и т.д.; - нуклеиновые кислоты – ДНК, РНК; - полипептиды – полимеры; - липиды – холестерин, лецитин, которые могут выступать в роли гаптена; - конъюгированные АГ; III. По генетическому отношению «донор-реципиент»: - аутоАГ – происходят из тканей собственного организма; - изоАГ – происходят из генетически идентичного донора; - аллоАГ – происходят из неродственного донора того же вида; - ксеноАГ – происходят из донора другого вида; Есть еще скрытые антигены (хрусталик глаза, сперма, кора головного мозга), которые при определенных условиях могут выступать в роли аутоАГ с образованием антител. Структура антигена Антигенная детерминанта – это трехмерная конфигурация антигенной молекулы, соединяющейся со специфическим АТ. Антигенные структуры, выступающие на поверхности молекулы – это эпитопы. Антитела, продуцируемые в ответ на соответствующий антиген, имеют на поверхности такие же выемки или углубления, как и у АГ. Иммунодоминантная группа – это та часть антигенной детерминанты, которая придает ей иммунность и обеспечивает наибольшее связывание при взаимодействии с антителами. Свойства антигенов Иммуногенность – способность вызывать иммунный ответ. Она зависит: от молекулярной массы химической неоднородности генетической чужеродности дозы антигена Чужеродность – не свойственность данному организму; Специфичность - способность к специфическому взаимодействию с различными молекулами и клетками; Валентность – количество активных центров в молекуле антигена, т.н. антигенных детерминант (эпитопы). Их число зависит от размера и химической структуры АГ. Так, яичный альбумин имеет минимум 5 детерминант, дифтерийный токсин – 8 и т.д. Иммунологические адъюванты Это вещества, при добавлении которых усиливается иммунный ответ на антиген. К наиболее важным адъювантам относятся: - соединения алюминия; - макромолекулярные вещества (декстраны, метилцеллюлоза); - поверхностно-активные вещества; Они различны по механизму действия. Многие адъюванты вызывают в тканях воспалительные процессы с образованием гранулем и абсцессов. Большинство АГ вызывают иммунную реакцию только в присутствии тимусзависимых лимфоцитов. Они так и называются тимусзависимые АГ. К ним относятся белковые, клеточные АГ и вирусы. Лишь небольшое количество АГ способно вызывать иммунный ответ без участия Т-клеток. Это тимуснезависимые АГ, которые чаще всего бывают полимерами (бактериальные полисахариды). Четыре пути следования АГ АГ может соединяться с рецептором на поверхности макрофага и оставаться в этом положении до переноса к рецептору АТ на поверхности лимфоцита. АГ может путем пиноцитоза выйти внутрь макрофага или же может быть перенесен вместе с РНК макрофага на рецептор АТ на поверхности лимфоцита. АГ может реагировать с АТ на дендритном отростке макрофага и затем выйти в контакт с лимфоцитом. АГ может обойти макрофаг и взаимодействовать прямо с рецептором АТ на поверхности лимфоцита или же может проникнуть в клетку. Ввиду существования 4-х путей следования АГ, выделяют следующие реакции на него: 1. Лимфоцит может трансформироваться в иммунобласт, что приводит к образованию антител. 2. Лимфоцит может превратиться в клетку памяти, способную позднее распознать переработанный АГ. 3. Лимфоцит может быть активирован АГ и приобрести способность функционировать как активированный лимфоцит (Т-киллер). 4. Лимфоцит в присутствии избытка АГ может стать толерантной клеткой, т.к. все егорецепторы будут заняты АГ, в результате чего он не может реагировать на АГ. Этапы иммунного ответа на антигенную стимуляцию Вначале АГ обрабатывается макрофагом. Затем переработанный АГ соприкасается с малыми лимфоцитами и сенсибилизирует их. Лимфоциты превращаются в трансформированные лимфобласты с обильным количеством полирибосом. Они являются структурами пре- Т-лимфоцитов и плазматических клеток, продуцирующих АТ. На четвертом этапе трансформированный лимфобласт превращается в сенсибилизированный лимфоцит. Именно он участвует в реакциях повышенной чувствительности и клеточного иммунитета. На пятом этапе АТ после соединения с соответствующим АГ активируют комплемент и притягивают сегментоядерные лейкоциты. Т.о. вызывается воспалительная фаза иммунологического поражения. Антигены эритроцитов На поверхностной мембране и строме эритроцитов содержится более 100 АГ 19 отдельных систем. В эритроцитах человека различают III основных разновидности АГ: - гетерофильные АГ – встречаются у многих видов животных и бактерий; - неспецифические или видовые АГ – не встречаются у других видов животных, но содержатся в эритроцитах всех людей; - специфические или групповые АГ ( изоАГ) – содержатся в эритроцитах одних индивидуумов и отсутствуют у других. Из всех систем эритроцитарных АГ наибольшее значение имеют системы АВ0 и Rh. Система АВ0. В 1901г. Ландштайнер обнаружил в эритроцитах человека два АГ: А и В. По их содержанию люди делятся на 4 группы: 0 (I) – нет антигенов А и В; А (II) – есть антиген А; В (III) – есть антиген В; АВ (IV) – есть оба антигена А и В. Антигены А и В содержатся в лейкоцитах, тромбоцитах, различных тканях, слюне, сперме, слезах, моче, но отсутствуют в хрусталике глаза, плаценте, коже и спинномозговой жидкости. В сыворотки крови постоянно содержатся АТ к тем АГ, которые отсутствуют в эритроцитах данного индивидуума. Эти АТ вызывают агглютинацию эритроцитов, содержащих гомологичный антиген. На основе этого было создано учение о совместимости групп крови и разработаны схемы безопасного переливания крови с лечебной целью. Определение группы крови используется для определения отцовства, материнства, а так же в судебно-медицинской практике и криминалистике. Система Rh-антигенов. Rh-антиген открыт Ландштанером в 1940 году. Он установил, что сыворотка кроликов, иммунизированных эритроцитами обезьян макаки-резус, агглютинирует эритроциты человека. Из этого вытекало, что эритроциты обезьян и человека содержат общий антиген, названный Rh-антигеном. Он есть в эритроцитах 85% популяции европейских народов. Имеется 6 разновидностей этого антигена: C, D, E, c, d, e. Главная роль принадлежит антигену D. Он имеется у населения всего мира, за исключением некоторых народностей Дальнего Востока, где встречается только у 4%. С этим антигеном связаны иммунологические конфликты между организмом резус-отрицательной матери и резус-положительного плода. Лейкоцитарные антигены. Видовая антигенная специфичность лейкоцитов установлена Безредко А.М. в 1900 году. В настоящее время известно около 30 лейкоцитарных антигенов, которые содержатся и в других тканях: тромбоцитах, гранулоцитах, фибробластах, эпителии кожи, сперме. В связи с тем, что эти АГ вызывают реакции трансплантационного иммунитета, их называют трансплантационными антигенами или антигенами гистосовместимости. У человека они относятся к системе HLA, у мышей к Н2. Молекулы HLA-генов состоят из 2-х легких и 2-х тяжелых цепей, т.е. сходны с иммуноглобулинами. Поэтому они могут выполнять функции рецепторов Т-лимфоцитов. Все HLA-гены контролируются отдельным локусом генов, расположенным на коротком плече VI пары хромосом. Система HLA является самостоятельной и не зависит от эритроцитарных систем. Антигены различают по локусам A, B, C, D, DR. В системе HLA различают сильные и слабые антигены. У каждого индивидуума имеются не более 4-х сильных антигенов. При несовместимости донора и реципиента по сильным антигенам трансплантат отторгается быстрее, чем при несовместимости по слабым антигенам. Дифференцировочные антигены Т-лимфоцитов Основная концепция дифференцировки лейкоцитов основана на существовании специфических мембранных рецепторов. Учитывая, что эти рецепторы могут выступать в роли АГ, их можно выявить с помощью специфических АТ (моноклональные АТ). В 1986 г. предложена номенклатура дифференцировочных АГ лейкоцитов человека. Это СД-номенклатура (cluster of differentiation), которая базируется на способности моноклональных АТ реагировать с определенными дифференцировочными АГ. СД-группы нумеруются. Используются моноклональные антитела специфичности СД2,3,5,6 и 7. СД2. Направлен против АГ, который идентичен рецептору эритроцитов барана. Обнаруживается на всех зрелых периферических Т-лимфоцитах, большинстве тромбоцитов и О-лимфоцитов (ни Т- ни В-лимфоциты). СД3. Реагируют с тримолекулярным белковым комплексом, который ассоциирован с антигенспецифическим рецептором Т-клетки. Он является функциональным маркером этой популяции. СД3 используется для идентификации зрелых Т-клеток. СД5. Гликопротеин, выявляемый на всех зрелых Т-клетках. Определяется на поздних стадиях дифференцировки клеток в тимусе. СД6. Гликопротеин, присутствующий на мембране всех зрелых Т-клеток. Он также выявляется на небольшой части периферических В-клеток и присутствует у большинства лейкозных клеток В-клеточного типа хронического лимфолейкоза. СД7. Выявляется у 85% зрелых Т-клеток. Присутствует также и на тимоцитах. Считается наиболее надежным критерием диагностики острых Т-клеточных лейкозов. Кроме основных Т-клеточных маркеров известны и другие дифференцировочные АГ. Наиболее широко распространены СД4 и СД8. СД4. Встречаются на Т-лимфоцитах, обладающие хелперной активностью. Он связывается с вирусом СПИДа, что приводит к его проникновению внутрь клеток этой субпопуляции. СД8. Встречается на цитотоксических и супрессорных Т-лимфоцитах. Виды антигенной специфичности Специфичностью называют способность АГ избирательно реагировать со строго определенными АТ или клонами лимфоцитов. По специфичности АГ подразделяют: видовые - у всех особей вида; типовые - вариантные; групповые - общие для разных видов и родов; стадийные - появляются на определенных стадиях развития. Аутоантигены - АГсобственного организма. В нормальных условиях они не вызывают реакции иммунной системы. Это т.н. забарьерные АГ. При срыве толерантности или нарушении целостности биологических барьеров компоненты иммунной системы начинают вырабатывать на аутоАГ специфические факторы иммунитета. Ксеногенные антигены – являются общими для организмов, стоящих на разных ступенях биологической классификации. Впервые их обнаружил Д. Форсман (1911). Он иммунизировал кролика суспензией органов морской свинки. Полученная в ходе эксперимента иммунная сыворотка была способна не только взаимодействовать с АГ морской свинки, но и аглютинировать эритроциты барана. Аллогенные антигены - (комплексные, групповые) – являются общими для генетически не родственных организмов, относящихся к одному виду. Изоантигены - АГ, общие только для однояйцевых близнецов и животных инбредных линий. Изотрансплантаты обладают практически полной иммунологической совместимостью и не отторгаются при пересадке. Антигены гистосовместимости. В настоящее время признана и доказана концепция наличия у человека гена иммунного ответа (JR-гена), который детерминирует силу иммунного ответа на АГ. Установлено, что ген иммунного ответа связан HLA-комплексом и в непосредственный близи к сублокусу HLA-D. JR-система является многоаллельной. Лекция 1. Строение иммунной системы. Центральные и периферические органы иммунной системы План лекции: (слайд 3) 1. Строение иммунной системы 2. Основные принципы работы иммунной системы 3. Виды иммунитета 1. Строение иммунной системы Термин «иммунитет» происходит от латинского слова «immunis», что значит невосприимчивый. Любопытно, что так в Древнем Риме называли гражданин, которых освобождали от определенных государственных повинностей. В дальнейшем этот термин прочно вошел в медицинскую практику (слайд 4). Иммунная система - это совокупность лимфоидных органов, которые не имеют анатомической связи, но согласованно работают за счет различных факторов. Общая масса достигает до 2,5 кг. Все органы ИС разделяют на 2 группы: - центральные (первичные) - и периферические. К центральным органам относят (слайд 5): костный мозг; вилочковая железа (тимус); сумка Фабрициуса у птиц. Костный мозг (слайд 6). Находится в трубчатых костях. В нем идет интенсивное созревание всех типов клеток крови, которые происходят из единой мультипотетной стволовой клетки. С иммунологических позиций нас интересуют только лейкоциты: лимфоциты, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты, Их еще называют иммунокомпетентные клетки (ИКК). Тимус (слайды 7,8). Тимус располагается в переднем верхнем средостении, за грудиной, над сердцем. Недалеко от него находятся щитовидная и паращитовидные железы. Кроме того по Аюрведе именно здесь располагается вторая чакра, ответственная за творческое самовыражение человека. Вот почему, когда мы сильно обижаемся, то бывает ощущение комка в горле. Да и на депрессию и психотравму ИС отвечает точно так же, как и на внедрение в организм чужеродного. Удивительнейшее месторасположение, да и сам орган довольно интересен. Все просто так ничего не бывает. Тимус состоит из двух больших долей, которые делятся на множество долек. В каждой дольке различают корковую зону (по периферии) и центральную медуллярную зону. Тимус специализирован исключительно (!) на развитии Т-лимфоцитов. Что происходит в тимусе в процессе созревания Т-клеток? (слайд 9): 1. В тимоцитах появляются специальные рецепторы, которые распознают АГы. Они так и называются: АГраспознающие Т-клеточные рецепторы. 2. Происходит дифференцировка Т-лимфоцитов на субпопуляции: хелперы/супрессоры (CD4 и CD8). 3. Происходит отбор (селекция) таких клонов Т-лимфоцитов, которые способны распознавать только чужеродные АГы (потому что у нас в организме имеются и свои собственные АГы). 4. Происходит АГ-зависимая дифференцировка Т-лимфоцитов. Если мы рассмотрим онтогенез тимуса (слайд 10), то мы увидим следующее: - тимус появляется в период внутриутробного развития и уже у шестинедельного эмбриона начинает функционировать; - к моменту рождения тимус весит всего 10-15г; - окончательно созревает к 5-летнему возрасту; - максимального развития и веса достигает к 9-12 годам (30-40г), т.е. к половому развитию. И далее начинается самое интересное: после периода полового созревания начинается инволюция органа, когда лимфоидная ткань замещается жировой и соединительной тканью. Ежегодно тимус утрачивает до 3% своей активной ткани. Возникает закономерный вопрос? Если лимфоидная ткань полностью заместится жировой, то сможет ли тимус выполнять непосредственные функции в более поздние возрастные сроки? Оказывается, атрофия ткани начинается (слайд 11) с корковой зоны, а активность островков мозгового слоя сохраняется до глубокой старости. (акцентировать на слайде расположение активных клеток). Вот вам и парадоксы иммунной системы. И в строении, и в функционировании ИС есть немало вопросов, на которые ученые до сих пор не могут дать ответ. Разберем периферические органы ИС. К ним относятся: (слайд 12) селезенка лимфатические узлы печень периферическая кровь. Они разбросаны по всему организму. Основная функция – активация незрелых (т.н. наивных) Т- и В-лимфоцитов. Вторичные лимфоидные органы делятся на инкапсулированные и неинкапсулированные. К инкапсуллированным органам относят селезенку и лимфатические узлы. Селезенка(слайд 13) – это крупный лимфоидный орган с массой 150г у взрослого человека. Ее называют лимфоцитарной «таможней» для антигенов. В селезенке различают красную и белую пульпу. В красной пульпе происходит депонирование эритроцитов и тромбоцитов («кладбище эритроцитов»). В белой пульпе выделяют две зоны: - тимуснезависимая или В-клеточная зона; - и тимусзависимая или Т-клеточная зона. В В-клеточной зоне находятся центры размножения. В них локализованы дендритные клетки и макрофаги. Именно они презентуют АГ В-клеткам, в результате чего они превращаются в эффекторные клетки или плазматические клетки. В Т- клеточной области происходит АГ-зависимая стадия созревания Т-лимфоцитов. Лимфатические узлы(слайд 14) расположены регионарно и состоят из 3-х зон: - кортикальной - паракортикальной - и центральной медуллярной зоны (мозговая зона). В кортикальной зоне также имеются «зародышевые центры», в которых идет дозревание В-клеток, встретившихся с антигеном. Этот процесс называют аффинным созреванием. В паракортикальной зоне при помощи АПК клеток происходит активация незрелых (наивных) Т-лимфоцитов. В результате этой активации образуются эффекторные Т-лимфоциты или армированные Т-клетки. Они являются конечным этапом созревания и дифференцировки Т-лимфоцитов. К неинкапсулированной лимфоидной ткани относятся: - пейеровы бляшки, - периферическая кровь - и неинкапсулированная лимфоидная ткань слизистых оболочек и кожи. Пейеровы бляшки встречаются в нижней части подвздошной кишки. Основная функция: активация и дифференцировка В-лимфоцитов. Периферическую кровь мы разберем на лекции, посвященной клеточному иммунитету Остановимся на неинкапсулированной лимфоидной ткани слизистых оболочек и кожи. Неинкапсулированная лимфоидная ткань слизистых оболочек и кожи защищает только слизистые поверхности. Различают (слайд 15): 1. Лимфоидную ткань, ассоциированную с ЖКТ (или GALT – gut-associated lymphoid tissue). Это глоточное лимфоидное кольцо Пирогова, пейеровы бляшки тонкой кишки, лимфоидные фолликулы аппендикса. Особой субпопуляцией являются внутриэпителиальные лимфоциты слизистой оболочки кишки (IEL – intra-epitelial lymphocytes). 2. Лимфоидную ткань, ассоциированную с бронхами и бронхиолами (BALT - bronchial-associated lymphoid tissue). IEL слизистой оболочки дыхательной системы. 3. Лимфоидная ткань других слизистых оболочек (MALT – mucosal-associated lymphoid tissue). 4. Лимфоидную ткань, ассоциированную с кожей (SALT – skin- associated lymphoid tissue) и субпопуляция диссеминированных внутриэпителиальных лимфоцитов кожи (IEL). Основная функция лимфоидной ткани слизистых оболочек и кожи – поддержание иммуногенеза В-лимфоцитов и их дифференцировка в плазмоциты, продуцирующие антитела – иммуноглобулины секреторных классов А и Е. В последние годы к периферическим органам иммунной системы стали относить легкие, т.к. они имеют очень большой контакт с окружающей средой. Это позволяет легким выполнять различные реакции иммунного ответа на внедрение чужеродных патогеных факторов. Думаю, что в скором времени легкие полноправно будут относиться к периферическим органам иммунной системы. Как и случилось с печенью. До середины 90-х годов прошлого столетия печень к иммунной системе еще не относили. Считалось, что печень – это биохимическая лаборатория организма, где происходит детоксикация различных токсических веществ. Сейчас ни у кого не вызывает сомнение, что печень это лимфоидный орган, т.к. в ней: - находится большая часть всех тканевых макрофагов и естественных киллеров; |