Имунитет

Имунитетът представлява защитната реакция на макроорганизма срещу бактерии, вируси, гъби, паразити и други генетично чужди вещества и клетки. Човекът и другите бозайници живеят в свят, който е населен както от патогенни, така и от непатогенни микроорганизми и който съдържа огромен брой токсични и алергенни вещества, които застрашават нормалната хомеостаза. Микробиалният спектър включва както патогенни и условно патогенни микроорганизми, така и полезни организми, които живеят в симбиоза с гостоприемника. Патогенните микроби притежават разнообразна колекция от механизми, чрез които се възпроизвеждат, разпространяват и застрашават здравето на гостоприемника. Нашата околна среда съдържа огромна гама от патогенни микроби и токсични вещества, които предизвикват заболявания чрез широк набор от патогенни механизми. Следователно, не е изненадващо че имунната система използва комплексен набор от защитни механизми за контрол и елиминиране на чуждородните организми пападнали в нейното полезрение. Обща характеристика на имунната система е, че тези механизми разчитат на откриването на структурни характеристики на патогена или токсина, които я обозначават като различна (чужда) от клетките на гостоприемника. Тази дискриминация между свое и чуждо е от съществено значение, за да позволи на имунната система да премахне заплахата без да навреди на собствените си клетки и тъкани. Имунната система е еволюирала, за да предпази гостоприемника от вселената от патогенни микроби, които постоянно се променят. Имунната система също помага на домакина да елиминира токсичните или алергенни вещества, които навлизат през лигавичните повърхности.

Човешкият организъм използва вродени и придобити механизми за откриване и елиминиране на чуждородните клетки и вещества.

Имунитетът бива два основни вида - вроден (неспецифичен) и придобит (специфичен).

Вроден имунитет

Вроденият имунитет се активира непосредствено след навлизане на болестотворен причинител в организма на гостоприемника. Вроденият имунтитет е неспецифичен и бърз, той включва няколко линии на защита, които предпазват макроорганизма и активират механизмите на придобития имунитет.

Първата линия на защита е неспецифична и има за цел да спре микробите да навлязат в тялото на гостоприемника. Кожата, храносмилателната система и лигавицата на носа са покрити от общество от микроби, наречено нормална микрофлора на тялото. Те помагат на домакина да се предпази от заразяване с по-вредни микроорганизми, като действат като физическа бариера. Нормалната флора на тялото колонизира тези облицовки, което намалява площта, върху която патогените могат да се прикрепят и да се установят. Това също означава, че вредните микроби трябва да се конкурират с нормалната флора на организма за хранителни вещества.

Дихателната система - носната кухина, синусите, трахеята и белите дробове притежават клетки, които произвеждат лепкава течност, наречена слуз, която улавя микроби и прах, "ресничките" намиращи се по дихателната лигавица, се движат вълнообразно и отстраняват микробите и праховите частици до гърлото, където те биват отстранени от организма на гостоприемника.

Тялото произвежда няколко антимикробни вещества, които убиват или прекратяват растежа на микробите. Например ензимите намиращи се в сълзите и слюнката.

Стомахът произвежда киселина, която унищожава много от микробите, които влизат в тялото заедно с поетата храна.

Втората линия на защита - ако микробите успеят да влязат в тялото, тогава се активира втората линия на защита. Нейното действие също е неспецифично, тъй като се активира при навлизането на свякакъв тип чуждороден обект и се състои в разпознаване на молекулярни структури, рапространени във всички патогенни микроорганизми. Тези молекулярни структури се наричат още патоген-асоциирани молекулярни структури, най-често срещани са липополизахаридите, пептидогликаните, бактериалната ДНК и вирусната РНК. Чуждородните молекулярни структури се разпознават от три групи рецептори, първите две групи рецептори циркулират в кръвоносната система и се залавят по повърхността на макрофагите, те взаимодействат с патогенните структури и активират процеса на фагозитоза (процес на поглъщане и неутрализиране на твърди вещества, включително бактерии и вируси). Третият вид рецептори се наричат Toll-подобни рецептори и се намират в мембраните на макрофагите, епителните клетки и В-лимфоцитите. Ролята на Toll-подобните резептори е изключително важна, защото те не само стимулират процеса на фагоцитоза, но и стимулират секрецията на вещества, които активират механизмите на специфичния имунитет.

Следващите механизми, които ограничават навлизането на болестотворни микроорганизми в гостоприемника са изливането на тъканна течност или възпалителен инфилтрат от кръвоносните съдове в тъканите. Когато патогенът нахлува в тъканта, той почти винаги предизвиква възпалителен отговор. Този отговор се характеризира с болка, зачервяване, топлина и подуване на мястото на инфекцията, всички причинени от промени в местните кръвоносни съдове. Кръвоносните съдове се разширяват и стават пропускливи за течности и протеини, което води до локално подуване и натрупване на кръвни протеини, които подпомагат защитата. В същото време ендотелните клетки, облицоващи локалните кръвоносни съдове, се стимулират да експресират протеини за клетъчна адхезия, които улесняват прикрепването на белите кръвни клетки, включително неутрофилите, лимфоцитите и моноцитите (прекурсорите на макрофагите). Кръвосъсирването също ограничава разпространението на микроорганизмите, а отделените в този процес тромбин и плазмин активират системата на комплемента. Системата на комплемента се състои от приблизително 30 различни протеина и действа като мост между механизмите на вродения и придобития имунитет. Активираните съставки на системата на комплемента улесняват процесите на фагоцитоза, лизиране на микроорганизми и химиотаксис (привличане на фагоцитите към мястото на инфекцията). Експресията на адхезионни молекули по повърхността на ендотелните клетки е друг ефективен механизъм на вродения имунитет. Адхезионните молекули се прикрепват към белите кръвни клетки и заедно с тях преминават съдовата стена, придвижват се към чуждородните микроорганизми и ги унищожават. Унищожаването на патогенните микроорганизми се осъществява благодарение на специфичните процеси, извършвани от клетките на вродения имунитет.

Специфични клетки на вродения имунен отговор

Макрофагите и неутрофилите са фагоцитни клетки, които поглъщат микробния патоген, след като той е бил идентифициран като такъв от вродената имунна система. Макрофагите са клетки с дълъг живот, които "наблюдават" тъканите и предлагат най-ранния отговор на инвазия. Неутрофилите се намират в кръвта, но не и в нормалната тъкан.

Макрофагите и неутрофилите използват рецептори на техните клетъчни повърхности, за да разпознават и поглъщат патогени, както и рецептори за антитела, продуцирани от придобития имуниет и СЗЬ компонента на комплементарната система. Ако даден лиганд се свърже с някой от тези рецептори на клетъчната им повърхност, мембраната на клетката започва да заобикаля патогена и в крайна сметка го обгръща във фагозома. След като патогенът е във вътрешността на фагозомата, той се унищожава чрез подкисляване на следата, слива се с лизозома и се разгражда от ензимите лизозим и различните хидролази, които разграждат клетъчните стени и протеини. Комплексът NADPH оксидаза произвежда токсични кислородни съединения като супероксид, хипохлорит и азотен оксид, които увеличават потреблението на кислород в клетките. Макрофагите обикновено преживяват този процес, но неутрофилите обикновено се убиват с клетките, които унищожават. Тези неутрофили до голяма степен съдържат гной, произведен от заразени рани, чийто зеленикав цвят се дължи на ензима, миелопероксидазата, която съдържа мед.
Патогени твърде големи, за да бъдат фагоцитозирани ще бъдат консумирани от група имунни клетки, които се събират около нея. Те отделят токсични продукти, за да предизвикат същия процес, който обикновено се случва във фагозомата.

Мастоцитите са клетки, които се откриват в съединителната тъкан и лигавиците на макроорганизма. Те отделят различни вещества като хистамин и цитокини.

Еозинофилите и базофилите са гранулоцити, които участват в защитата на гостоприемника спрямо паразитни организми.

Клетките естествени убийци, наречени още Natural killer sells или NK клетки притежават способността да унищожават инфектираните клетки, за да ограничат разпространението на възпалителният процес.

Дендритните клетки се намират в тъканите и играят ролята на антиген-представящи клетки.

Системите за отбрана на вродения имунитет са ефективни в борбата с много патогени. Те обаче са ограничени, тъй като разчитат на рецептори за да разпознават микроорганизмите. Това обяснява защо те могат да разпознаят само микроорганизми, носещи повърхностни молекули, които са общи за много патогени и са били запазени в хода на еволюцията. Не е изненадващо, че много патогенни бактерии са развили защитна капсула, която им позволява да прикрият тези молекули и по този начин да избегнат разпознаването и фагоцитозата. Вирусите не носят непроменливи молекули подобни на тези на бактериите и рядко се разпознават директно от макрофагите. Вирусите и капсулираните бактерии обаче могат да бъдат разпознати от дендритните клетки чрез нерецепторно зависимия процес на макробиоцитозата. Молекулите, които разкриват тяхната инфекциозна природа могат да бъдат разкрити, а дендритната клетка се активира, за да представи техните антигени на лимфоцитите. Механизмът за разпознаване, използван от лимфоцитите на придобития имунен отговор еволюира, за да преодолее ограниченията пред които е изправена вродената имунна система и позволява разпознаването на почти безкрайно разнообразие от антигени.

Придобит имунитет

Способностите за специфично разпознаване на всички патогени и за осигуряване на повишена защита срещу реинфекция са уникалните характеристики на придобития имунитет, който се основава на клонална селекция на лимфоцити носещи антиген-специфични рецептори. Всеки лимфоцит носи клетъчно-повърхностни рецептори с една специфичност, генерирани от произволна рекомбинация на сегменти от вариабилен рецепторен ген и сдвояване на различни променливи вериги. Това създава лимфоцити, всеки от които има отделен рецептор, така че общият репертоар на рецепторите може да разпознае почти всеки антиген. Придобитият имунитет се инициира, когато вроденият имунен отговор не успее да елиминира чуждородните микроорганизми и активираните антиген-представящи клетки достигнат лимфоидните тъкани. Когато рециркулиращият лимфоцит се сблъска със своя специфичен чужд антиген в периферните лимфоидни тъкани, той се индуцира да пролиферира и потомството му след това се диференцира в ефекторни клетки, които могат да елиминират инфекциозния агент. Придобитият имунитет се активира от вродения имунен отговор, но в сравнение с него е много по-специфичен и клетките, които го осъществяват реагират срещу всеки отделен антиген. Антигените са високомолекулни вещества, които предизвикват имунен отговор. Те се свързват специфично с антитела или Т-клетъчните рецептори. Придобитият имунитет се осъществява от три основни типа клетки:

• В-лимфоцити;
• Т-лимфоцити;
• антиген-представящи клетки (дендритни клетки, макрофаги и В-лимфоцити).

Придобитият имунитет бива два типа - хуморален и клетъчно-медииран.

Хуморален имунитет

Хуморалният имунитет се осъществява от действието на серумни белтъци наречени антитела (имуноглобулини). Антителата се образуват от плазмоцитите, в които се превръщат В-лимфоцитите след като са разпознали своя антиген. Антителата не разрушават директно носителите на антигените (бактерии, вируси, гъбички), но те се свързват с тях и подпомагат действието на макрофагите и комплемента. Имуноглобулините се разпределят в пет класа - IgA, IgG, IgD, IgM, IgE. Всяка молекула на антитялото има двойна ос на симетрия и се състои от две еднакви тежки вериги и две еднакви леки вериги. Тежките и леките вериги имат променливи и постоянни региони, променливите участъци на тежката и леката верига се комбинират, за да образуват антиген-свързващо място, така че и двете вериги да допринасят за антиген-свързващата специфичност на молекулата на антитялото. Антителата действат чрез:

• Неутрализация на токсините, отделени от инфекциозните агенти;
• Аглутинация на чуждородните клетки;
• Преципитация на чужди полимери;
• Увеличаване на чувствителността на инфекциозните агенти към фагоцитоза.

Клетъчно-медииран имунитет

Клетъчният имунен отговор се реализира с участието на Т-лимфоцитите. В- и Т-лимфоцитите се намират в първичните (тимус и костен мозък) и вторичните (слезка, лимфти възли и тонзили) лимфоидни органи. Т-лимфоцитите се диференцират в тимусната жлеза и за разлика от В-лимфоцитите не се активират от свободни антигени, за да се активират Т-лимфоцитите антигенът трябва да бъде обработен и представен от антиген-представящите клетки. Т-лимфоцитите биват три типа:

1. Т-помощници, които регулират имунните функции;
2. Т-цитотоксични клетки, които притежават способността директно да убиват своите прицелни клетки;
3. Т-супресори, които потискат цитотоксичните и Т-помощниците, за да предотвратят силните имунни реакции.

Придобитият имунитет се постига чрез пасивна или активна имунизация. Пасивната имунизация се отнася до трансфера на активен хуморален имунитет, под формата на "готови" антитела, от един индивид на друг. Тя може да възникне по естествен път чрез трансплацентарен трансфер на майчини антитела към развиващия се плод или може да бъде индуцирана изкуствено чрез инжектиране на реципиент с екзогенни антитела, насочени към специфичен патоген или токсин. Последният се използва, когато има висок риск от инфекция и недостатъчно време за организма да развие собствен имунен отговор или да намали симптомите на хронични или имуносупресивни заболявания.

Активната имунизация се отнася до производството на антитела срещу специфичен агент след излагане на антигена. Тя може да се придобие чрез естествена инфекция с микроби или чрез прилагане на ваксина, която може да се състои от атенюирани (отслабени) патогени или инактивирани организми.

Заключение

Вроденият имунитет е първият имунологичен, неспецифичен механизъм за борба с инфекциите. Този имунен отговор е бърз, настъпващ минути или часове след агресията и се медиира от множество клетки, включващи фагоцити, Т-клетки, мастоцити, базофили и еозинофили, както и системата на комплемента. Адаптивния имунитет се развива във връзка с вродения имунитет, за да се премахнат инфекциозните агенти, тя се основава на плътно регулираното взаимодействие между Т-клетките, АРС и В-клетките. Основна характеристика на придобития имунитет е развитието на имунологична памет или способността на системата да учи или записва своя опит с различни патогени, което води до ефективни и бързи имунни отговори след последващо излагане на същите или подобни патогени.