Всего за 449 руб. Купить полную версию
Существуют две основные категории иммунной системы, которые управляют нашими защитными механизмами:
Врожденный (естественный) иммунитет, который включает в себя большинство защитных сил организма. [59] С ним человек рождается и по умолчанию получает способность распознавать инородные вещества и реагировать на них неспецифическим, обобщенным способом. Врожденный иммунитет проявляет активность, когда микробы или патогены вторгаются в организм, и образраспознающие рецепторы (ОРР) распознают эти микробные компоненты. [60] То же происходит в момент получения травмы, нарушения физической целостности и стресса. [61] Все живые организмы используют рецепторы ОРР.
К поверхностным защитным барьерам, которые препятствуют попаданию патогенов в организм, относятся кожа и слизистые оболочки животных, экзоскелет насекомых и внешняя оболочка листьев. Также существуют химические барьеры, такие как антимикробные пептиды, которые выделяет кожа, [62] антибактериальные ферменты слюны, слез, [63] грудного молока и желудочного сока. [64] Когда частицы попадают внутрь через функциональные отверстия тела, например, ноздри или рот, такие механические реакции, как чихание, кашель и мочеиспускание, помогают быстро избавиться от нависшей угрозы. [65]
Образраспознающие рецепторы в основном представлены клетками врожденного иммунитета, например, дендритными клетками, макрофагами, моноцитами, нейтрофилами и эпителиальными клетками. [66] Они распознают патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (ПАМП) и дефект-ассоциированные молекулярные паттерны (ДАМП). Внеклеточные ПАМП частично подтверждаются толл-подобными рецепторами. [67] Толл-подобные рецепторы запускают секрецию цитокинов, которые включают последующие защитные механизмы тела.
Процесс уничтожения патогенов антителами реализуется за счет каскада или системы комплемента, в которой принимают участие более 30 различных белков. Эта система представляет наибольшее гуморальное звено врожденного иммунитета. [68] Система комплемента активирует фагоцитоз, воспаление и атаку клеточных мембран вредных бактерий.
Антитела или иммуноглобулины (Ig) это крупные белки Y-образной формы, которые производятся плазматическими клетками для обезвреживания патогенов. Они распознают специфические молекулярные характеристики у определенных патогенов-антигенов и помечают их как подлежащие уничтожению. У млекопитающих существует пять видов антител (IgA, IgD, IgE, IgG и IgM). [69]
Врожденная иммунная система опосредована белыми кровяными тельцами (лейкоцитами), к которым относятся фагоциты (макрофаги, нейтрофилы, дендритные клетки), врожденные лимфоидные клетки, тучные клетки, эозинофилы, базофилы и естественные киллеры. Они либо физически атакуют и уничтожают патогены, либо поглощают их. [70] Второй процесс называется фагоцитозом и представляет собой древнейшую форму иммунной защиты организма. [71] Фагоциты мигрируют по организму в поисках инородных частиц и откликаются на зов цитокинов. [72]
Дендритные клетки это фагоциты, которые живут на коже, в носу, легких и кишечнике. Они поддерживают связь между тканями тела и иммунной системой, предоставляя (презентуя) антигены Т-лимфоцитам. [73]
Естественные киллеры (NK-клетки) это лимфоциты, которые не атакуют инородные частицы напрямую. Вместо этого они устраняют дисфункциональные защитные клетки организма, например, опухолевые клетки, стареющие или инфицированные клетки путем секреции цитотоксических молекул. [74] Естественные киллеры распознают инфицированные клетки по признаку «потеря своего», которым обладают клетки с низким уровнем мембранного маркера MHC I (главный комплекс гистосовместимости I). Нормальные здоровые клетки поддерживают оптимальный уровень MHC-антигенов, и NK-клетки их не трогают. [75]
Воспаление это мгновенный ответ врожденного иммунитета на появление инфекции. [76] В результате этой реакции появляются отек, жар, потоотделение, боль, а также усиливается прилив крови к поврежденной области. Повышение температуры обусловливают простагландины, которые представляют собой группу липидов-эйкозаноидов, обладающих гормоноподобным воздействием. [77] Также воспалительный процесс могут запускать цитокины, например, интерлейкины, которые поддерживают общение между белыми кровяными тельцами и интерферонами, которые управляют клеточными функциями в период вирусной инфекции. [78] Цитокины призывают иммунные клетки, чтобы те уничтожили патогены и инициировали процесс заживления. [79]
Адаптивную иммунную систему человек приобретает в результате взаимодействия с различными патогенами на протяжении жизни. Каждая перенесенная инфекция записывается в иммунологической памяти, которая хранит воспоминания обо всех инфекционных агентах и наделяет их личными антигенами. [80] Это более специфическая реакция, которая запускается при распознавании чужеродных антигенов во время так называемой презентации антигена. Адаптивный иммунитет можно приобрести естественным путем через знакомство с вредными микроорганизмами, либо искусственным через вакцинацию. Впервые адаптивная иммунная система начала функционировать у позвоночных, так как у беспозвоночных видов она отсутствует. [81] Отметим, что адаптивный иммунитет способен помогать бороться даже с теми инфекциями, с которыми вы не сталкивались ранее. Например, ранее перенесенная простуда, вызванная обычными штаммами коронавируса, дает некоторую защиту от SARS-CoV2 в связи со сходством структур этих вирусов. [82, 83] Необходимо отметить, что иммунитет Т-клеток сохраняется десятилетиями, тогда как защита антител длится всего несколько месяцев. Для адаптивного иммунитета крайне важно наличие правильно функционирующих Т-лимфоцитов. К сожалению, по причине возраста, плохого питания и хронических заболеваний их функции деградируют.
Адаптивная иммунная система состоит из лимфоцитов, таких как Т-клетки (Т-киллеры, Т-хелперы) и В-клетки (продуцирующие антитела), которые происходят от гемопоэтических стволовых клеток в костном мозге. Т-клетки связаны с клеточно-опосредованным иммунным ответом, в то время как В-клетки вовлечены в гуморальный иммунный ответ. Как только вредная инородная частица попадает в клетку, а значит, умудряется беспрепятственно обойти барьер антител, организм подключает Т-клетки для уничтожения патогена.
Т-киллеры уничтожают инфицированные, поврежденные и неработоспособные клетки, [84] которые они узнают по антигенам, прикрепленным к молекулам MCH I. Этому процессу способствуют корецепторы CD8, расположенные на Т-лимфоцитах. Когда между ними устанавливается контакт, Т-клетки выпускают цитотоксины, которые проникают через мембрану клетки-мишени и инициируют апоптоз (программируемую клеточную смерть), [85] чтобы остановить репликацию вируса.
Т-хелперы (или T-лимфоциты, имеющие CD4) влияют на врожденный и адаптивный иммунитет, помогая принимать решение, какой из иммунных ответов наилучшим образом подойдет к определенному патогену. [86] Они не обладают цитотоксическими или прямыми патогенными свойствами. Однако после активации Т-хелперы выбрасывают цитокины, которые усиливают бактерицидное воздействие макрофагов и повышают активность Т-киллеров. [87] Т-хелперы и регуляторные Т-лимфоциты распознают антигены на молекулах MCH II через экспрессию рецепторов на Т-лимфоцитах.