/Статьи по медицине/Иммунная система

Иммунная система

Иммунная система представляет собой систему защиты организма ,

 содержащее множество биологических структур и процессы внутри организма,

 который защищает от болезни . Чтобы функционировать должным образом,

иммунная система должна обнаруживать широкий спектр агентов, известных как патогены,

 от вирусов до паразитических червей и отличать их от собственной здоровой ткани

 организма . У многих видов иммунная система может быть разделена на подсистемы,

 такие как врожденная иммунная система против адаптивной иммунной системы 

или гуморальный иммунитет противклеточно-опосредованный иммунитет . У людей гематоэнцефалический барьер , барьер крови 

и цереброспинальной жидкости и подобные барьеры для жидкости и мозга отделяют

 периферическую иммунную систему от нейроиммунной системы , которая защищает мозг .

Патогены могут быстро развиваться и адаптироваться и, таким образом, 

избегать обнаружения и нейтрализации иммунной системой; однако несколько

 механизмов защиты также развились, чтобы распознавать и нейтрализовать 

патогены. Даже простые одноклеточные организмы, такие как бактерии, 

обладают рудиментарной иммунной системой в виде ферментов, 

которые защищают от бактериофаговых инфекций. Другие основные иммунные

 механизмы развивались у древних эукариот и сохранялись у их современных

 потомков, таких как растения и беспозвоночные. Эти механизмы включают 

фагоцитоз , антимикробные пептиды, называемые дефенсинами , и систему

 комплемента, У челюстных позвоночных , включая людей, есть еще более

 сложные защитные механизмы, включая способность адаптироваться со

 временем, чтобы более эффективно распознавать специфические патогены. 

Адаптивный (или приобретенный) иммунитет создает иммунологическую

 память после первоначального ответа на конкретный патоген, что приводит

 к усиленному ответу на последующие встречи с тем же самым патогеном. 

Этот процесс приобретенного иммунитета является основой вакцинации .

Нарушения иммунной системы могут привести к аутоиммунным заболеваниям,

 воспалительным заболеваниям и раку.  Иммунодефицит возникает, когда 

иммунная система менее активна, чем обычно, что приводит к рецидивам и 

угрожающим жизни инфекциям. У людей иммунодефицит может быть

 результатом генетического заболевания, такого как тяжелый комбинированный

 иммунодефицит , приобретенных состояний, таких как ВИЧ / СПИД , 

или использования иммунодепрессантов. Напротив, аутоиммунитет возникает из-за гиперактивной иммунной системы, атакующей нормальные ткани, как если

 бы они были чужеродными организмами. Общие аутоиммунные заболевания 

включаютТиреоидит Хашимото , ревматоидный артрит , сахарный диабет 1 

типа и системная красная волчанка . Иммунология охватывает изучение всех 

аспектов иммунной системы.

Иммунология - это наука, которая исследует структуру и функцию 

иммунной системы. Он исходит из медицины и ранних исследований

 причин иммунитета к болезни. Самая ранняя известная ссылка на 

иммунитет была во время чумы Афин в 430 году до нашей эры. Фукидид 

отметил, что люди, которые оправились от предыдущего приступа болезни,

 могли кормить больного, не заразив болезнь во второй раз.  В 18 веке Пьер-Луи Моро де Мопертюи экспериментировал с ядом скорпиона и заметил,

 что некоторые собаки и мыши невосприимчивы к этому яду. Это и другие

 наблюдения за приобретенным иммунитетом были позже использованыЛуи

 Пастера в его развитии вакцинации и предложенной им зародышевой

 теорией болезни . Теория Пастера находилась в прямом противоречии

 с современными теориями болезней, такими как теория миазмы . Только

 до тех пор, пока Роберт Кох в 1891 году доказал , что в 1905 году ему

 присуждена Нобелевская премия , что микроорганизмы были подтверждены 

как причина инфекционных заболеваний.  Вирусы были подтверждены как 

человеческие патогены в 1901 году, с обнаружением вируса желтой лихорадки Уолтером Ридом . 

 

Иммунология сделала большой шаг вперед к концу XIX века благодаря

 быстрым изменениям в изучении гуморального иммунитета и клеточного

 иммунитета.  Особенно важной была работа Пола Эрлиха , которая 

предложила теорию боковых цепей объяснить специфичность реакции

 антиген-антитело ; его вклад в понимание гуморального иммунитета был 

отмечен присуждением Нобелевской премии в 1908 году, которая была 

совместно присуждена основателю клеточной иммунологии Эли Метчникова .

Слоистая защита

Иммунная система защищает организмы от заражения слоистой защитой

 повышенной специфичности. Простыми словами, физические барьеры 

препятствуют проникновению в организм патогенов, таких как бактерии и

 вирусы . Если патоген нарушает эти барьеры, врожденная иммунная 

система обеспечивает немедленный, но неспецифический ответ. 

Врожденные иммунные системы встречаются у всех растений и животных.  Если патогены успешно избегают врожденного ответа, позвоночные обладают

 вторым уровнем защиты, адаптивной иммунной системой, который активируется 

врожденным ответом. Здесь иммунная система адаптирует свой ответ во 

время инфекции, чтобы улучшить распознавание патогена. Этот улучшенный 

ответ затем сохраняется после устранения патогена в виде иммунологической 

памяти и позволяет адаптивной иммунной системе быстрее и эффективнее

 атаковать каждый раз, когда этот патоген встречается.

Как врожденный, так и адаптивный иммунитет зависят от способности

 иммунной системы различать молекулы « я» и «не-я» . В иммунологии самомолекулярные молекулы представляют собой те 

компоненты организма, которые можно отличить от посторонних веществ 

иммунной системой.С другой стороны , не-самостоятельные молекулы , которые распознаются в качестве чужеродных 

молекул. Один класса неавтомодельных молекул называются антигены 

(сокращенно анти тела поколения ускорителей) и определены как вещества, 

которые связываются с конкретными иммунными рецепторами и 

вызывают иммунный ответ. 

Врожденная иммунная система

Дополнительная информация: Врожденная иммунная система

Микроорганизмы или токсины, которые успешно попадают в организм,

 сталкиваются с клетками и механизмами врожденной иммунной системы. 

Врожденный ответ обычно срабатывает, когда микробы идентифицируются

 рецепторами распознавания образов , которые распознают компоненты,

 которые сохраняются среди широких групп микроорганизмов, или когда

 поврежденные, поврежденные или напряженные клетки отправляют 

сигналы тревоги, многие из которых (но не все ) распознаются теми же

 рецепторами, что и те, которые распознают патогены.  Врожденные иммунные 

защиты неспецифичны, что означает, что эти системы реагируют на

 патогены общим способом. Эта система не дает долговременного 

иммунитетапротив патогена. Врожденная иммунная система является 

доминирующей системой защиты организма у большинства организмов. 

Поверхностные барьеры

Несколько барьеров защищают организмы от инфекции, включая 

механические, химические и биологические барьеры. Восковая кутикула 

большинство листьев , то экзосколет из насекомых , с оболочек и мембран

 внешне депонированными яйцами и кожи являются примерами механических 

барьеров , которые являются первой линией защиты от инфекции. Однако, поскольку

 организмы не могут быть полностью изолированы от окружающей среды,

 другие системы действуют для защиты открытий организма, таких как легкие, 

кишечник и мочеполовой путь . В легких, кашле ичихание механически 

выбрасывает патогены и другие раздражители из дыхательных путей. 

Промывочное действие слез и мочи также механически удаляет патогены,

 а слизь, выделяемая дыхательным и желудочно-кишечным трактом, служит для улавливания и запутывания микроорганизмов. 

Химические барьеры также защищают от инфекции. Кожа и дыхательные

 пути выделяют антимикробные пептиды, такие как β- дефенсины .  Ферменты, такие как лизоцим и фосфолипаза А2 в слюне , слезах и 

грудном молоке , также являются антибактериальными . Вагинальные выделения служат химическим барьером после менархе, 

когда они становятся слегка кислыми , в то время как сперма содержит 

дефенсины и цинк для уничтожения патогенов. Вжелудок , желудочная кислота и протеазы служат мощной химической

 защитой против проглатываемых патогенов.

Внутри мочеполового и желудочно-кишечного трактов комменсальная 

флора служит биологическим барьером, 

конкурируя с патогенными бактериями для пищи и пространства и в

 некоторых случаях изменяя условия в их среде, такие как рН или доступное

 железо.  В результате симбиотической взаимосвязи между комменсалами

 и иммунной системой вероятность того, что патогены достигнет достаточного 

числа, чтобы вызвать болезнь, снижается. Однако, поскольку большинство 

антибиотиков неспецифично нацелены на бактерии и не влияют на грибы, 

пероральные антибиотики могут привести к «переросту» грибов и вызвать 

такие состояния, как вагинальный кандидоз (дрожжевая инфекция).

Существует убедительное доказательство того, что повторное введение

 пробиотической флоры, такой как чистые культуры лактобактерий, 

обычно встречающихся в непастеризованном йогурте , помогает

 восстановить здоровый баланс микробных популяций при кишечных

 инфекциях у детей и поощрять предварительные данные в исследованиях

 по бактериальному гастроэнтериту , воспалительные заболевания кишечника, 

инфекции мочевых путей и послеоперационные инфекции . 

Система комплемента

Дополнительная информация: Система комплемента

Система комплемента представляет собой биохимический каскад,

который атакует поверхности инородных клеток. Он содержит более 20

различных белков и назван в честь его способности «дополнять» убийство

патогенов антителами . Дополнение является основным гуморальным

компонентом врожденного иммунного ответа. Многие виды имеют

системы комплемента, включая не млекопитающие, такие как растения,

рыбу и некоторые беспозвоночные.

 

У человека этот ответ активируется путем связывания комплемента с

антителами, которые прикреплены к этим микробам или связыванием

белков комплемента с углеводами на поверхностях микробов . Этот сигнал

распознавания вызывает быстрый ответ на убийство. [36] Скорость ответа

является результатом усиления сигнала, которое происходит после

последовательной протеолитической активации молекул комплемента,

которые также являются протеазами. После того, как белки комплемента

первоначально связываются с микробом, они активируют свою протеазную

активность, которая, в свою очередь, активирует другие комплементарные

протеазы и так далее. Это создает каталитический каскад, который

усиливает исходный сигнал контролируемымположительная обратная связь.

Каскад приводит к получению пептидов, которые привлекают иммунные клетки,

увеличивают проницаемость сосудов и опсонизируют (покрывают) поверхность

патогена, отмечая его для разрушения. Это осаждение комплемента может

также убивать клетки непосредственно, нарушая их плазматическую мембрану . 

Сотовые барьеры

Изображение растрового электронного микроскопа нормальной

циркулирующей крови человека . Можно видеть красные кровяные клетки,

несколько узловатых белые клеток крови , включая лимфоциты , в моноциты,

в нейтрофилы , и множество мелких дискообразных пластинок .

Лейкоциты (лейкоциты) действуют как независимые, одноклеточные

организмы и являются вторым плечом врожденной иммунной системы.

Врожденные лейкоциты включают фагоциты ( макрофаги , нейтрофилы и

дендритные клетки ), врожденные лимфоидные клетки , тучные клетки ,

эозинофилы , базофилы и естественные киллерные клетки . Эти клетки

идентифицируют и устраняют патогены, либо путем атаки более крупных

патогенов через контакт, либо путем поглощения, а затем уничтожения микроорганизмов.

Врожденные клетки также являются важными посредниками в развитии лимфоидных

органов и активизацией адаптивной иммунной системы. 

 

Фагоцитоз является важной особенностью клеточного врожденного

иммунитета, выполняемого клетками, называемыми фагоцитами,

которые поглощают или едят, патогены или частицы. Фагоциты обычно

патрулируют тело, ищущее патогены, но могут быть вызваны в определенные

места цитокинами. Как только патоген был поглощен фагоцитом, он

попадает в ловушку внутриклеточного пузырька, называемого фагосом,

который затем сливается с другим везикулом, называемым лизосомой,

с образованием фаголизосомы . Патоген убивают за счет активности

пищеварительных ферментов или после респираторного всплеска, который

высвобождает свободные радикалы в фаголизосому. Фагоцитоз развился

как средство приобретения питательных веществ , но эта роль была

расширена в фагоцитах, чтобы включить охват патогенов в качестве

защитного механизма. Фагоцитоз, вероятно, представляет собой самую

древнюю форму защиты хозяина, поскольку фагоциты были

идентифицированы как у позвоночных, так и у беспозвоночных животных. 

 

Нейтрофилы и макрофаги - это фагоциты, которые путешествуют по

всему телу в поисках инвазивных патогенов. Нейтрофилы обычно встречаются

в кровотоке и являются наиболее распространенным типом фагоцитов, обычно

составляя от 50% до 60% от общего количества циркулирующих лейкоцитов

и состоящего из субпопуляций нейтрофилов-киллеров и нейтрофилов.

Во время острой фазы воспаления, особенно в результате бактериальной инфекции,

нейтрофилы мигрируют к месту воспаления в процессе, называемом хемотаксисом,

и, как правило, первые клетки попадают на место заражения. Макрофаги

представляют собой универсальные клетки, которые обитают в тканях и производят

широкий спектр химических веществ, включая ферменты,комплементарные

белки и цитокины, в то время как они могут также действовать в качестве

поглотителей, которые избавляют организм от изношенных клеток и других

мусора, и как антигенпредставляющие клетки, которые активируют

адаптивную иммунную систему. 

 

Дендритные клетки (DC) представляют собой фагоциты в тканях, которые

находятся в контакте с внешней средой; поэтому они расположены главным

образом в коже , носу , легких, желудке и кишечнике.  Они названы по

своему сходству с нейронными дендритами , так как оба имеют много позвоночных

представлений, но дендритные клетки никоим образом не связаны с

нервной системой . Дендритные клетки служат в качестве связующего

звена между телесными тканями и врожденной и адаптивной иммунной

системой, так как они представляют антигены к Т - клеткам , одному из

ключевых типов клеток адаптивной иммунной системы. 

 

Тучные клетки находятся в соединительных тканях и слизистых оболочках

и регулируют воспалительный ответ.  Они чаще всего связаны с аллергией

и анафилаксией .  Базофилы и эозинофилы связаны с нейтрофилами.

Они выделяют химические посредники, которые участвуют в защите от

паразитов и играют роль в аллергических реакциях, таких как астма .

Клетки естественных киллеров ( NK-клеток ) представляют собой лейкоциты,

которые атакуют и уничтожают опухолевые клетки или клетки, которые

были инфицированы вирусами. 

Природные киллерные клетки

Основная статья: Природная киллерная клетка

Природные киллерные клетки или NK-клетки являются лимфоцитами и

компонентом врожденной иммунной системы, которая непосредственно

не атакует вторгшиеся микробы. [50] Скорее, NK-клетки уничтожают

скомпрометированные клетки-хозяева, такие как опухолевые клетки или

инфицированные вирусом клетки, распознавая такие клетки по условию,

известному как «недостающее я». Этот термин описывает клетки с низким

уровнем маркера клеточной поверхности под названием MHC I ( основной

комплекс гистосовместимости ) - ситуация, которая может возникать при вирусных

инфекциях клеток-хозяев. Они были названы «естественным убийцей»

из-за первоначального представления о том, что они не требуют активации,

чтобы убивать клетки, которые «теряют себя». На протяжении многих лет

неясно, как NK-клетки распознают опухолевые клетки и инфицированные

клетки. Теперь известно, что макияж MHC на поверхности этих клеток

изменяется, и NK-клетки активируются посредством распознавания

«пропавшего я». Нормальные клетки тела не распознаются и не

атакованы NK-клетками, потому что они выражают интактные

самоклеющиеся антигены MHC. Эти антигены MHC распознаются

рецепторами иммуноглобулиновых клеток-киллеров (KIR), которые

по существу ставят тормоза на NK-клетки. 

 

Адаптивная иммунная система

Дополнительная информация: Адаптивная иммунная система

Адаптивная иммунная система эволюционировала у ранних позвоночных

и обеспечивала более сильный иммунный ответ, а также иммунологическую

память, где каждый патоген «запоминается» сигнатурным антигеном.

Адаптивный иммунный ответ является антиген-специфичным и требует

распознавания специфических «несамостоятельных» антигенов во время

процесса, называемого представлением антигена. Специфичность антигена

позволяет генерировать ответы, адаптированные к конкретным патогенам

или инфицированным патогенам клеткам. Способность монтировать

эти адаптированные ответы сохраняется в теле с помощью «ячеек памяти».

Если патоген заражает тело более одного раза, эти конкретные ячейки

памяти используются для быстрого устранения этого.

 

Лимфоциты

Клетки адаптивной иммунной системы представляют собой особые типы

лейкоцитов, которые называются лимфоцитами. В-клетки и Т-клетки являются

основными типами лимфоцитов и получены из гемопоэтических стволовых

клеток в костном мозге .  В-клетки участвуют в гуморальном иммунном ответе,

тогда как Т-клетки участвуют в клеточно-опосредованном иммунном ответе .

 

Оба B-клетки и Т-клетки несут молекулы-рецепторы, которые распознают

специфические мишени. Т-клетки распознают «несамоходную» мишень,

такую ​​как патоген, только после того, как антигены (мелкие фрагменты

патогена) были обработаны и представлены в сочетании с «я» -рецептором,

который называется основной молекулой комплекса гистосовместимости

(МНС). Существует два основных подтипа Т-клеток: Т-клетка-убийца и

Т-клетка - хелпер . Кроме того, существуют регуляторные Т-клетки,

которые играют роль в модуляции иммунного ответа. Т-клетки Killer

распознают только антигены, связанные с молекулами МНС класса I ,

тогда как хелперные Т-клетки и регуляторные Т-клетки распознают только

антигены, связанные с MHC класса IIмолекулы. Эти два механизма

представления антигена отражают разные роли двух типов Т-клеток.

Третий, второстепенный подтип - это γδ Т-клетки, которые распознают

интактные антигены, которые не связаны с рецепторами MHC.

 Двухполюсные Т-клетки подвергаются воздействию широкого

спектра само-антигенов в тимусе , в которых йод необходим для

развития и активности тимуса. 

 

 

Напротив, В-клеточный антигенспецифический рецептор является

молекулой антитела на поверхности В-клеток и распознает целые

патогены без какой-либо необходимости в обработке антигена.

Каждая линия В-клетки экспрессирует другое антитело, поэтому полный

набор рецепторов антигена В-клеток представляет собой все антитела,

которые организм может производить.