Центральные органы иммунной системы. Иммунная система Вторичные органы иммунной системы
Костный мозг локализован во внутренней полости трубчатых костей и представляет собой тканевое объединение ретикулярной стромы, плотно упакованных гемопоэтических и лимфоидных клеток, а также разветвленной сети капилляров.Основное назначение костного мозга - продукция клеток крови и лимфоцитов.
Развитие клеточных элементов костного мозга начинается от полипотентной стволовой кроветворной клетки (СКК), которая дает начало шести росткам дифференцировки:
1) мегакариоцитарному, заканчивающемуся образованием тромбоцитов;
2) эритроидному, с формированием безъядерных, переносящих кислород эритроцитов крови;
3) гранулоцитарному, с тремя дополнительными направлениями дифференцировки, приводящими к образованию трех самостоятельных клеточных типов: базофилов, эозинофилов, нейтрофилов; эти клетки принимают непосредственное участие в процессах воспаления и фагоцитоза и являются, таким образом, участниками неспецифической формы защиты от патогенов;
4) моноцитарно-макрофагалъному, на территории костного мозга дифференцировка в данном направлении завершается образованием моноцитов, мигрирующих в кровь; окончательные зрелые формы в виде тканевых макрофагов локализуются в различных органах и тканях;
5) Т-клеточному, данный росток дифференцировки на территории костного мозга проходит только самый начальный этап развития - формирование от лимфоидной стволовой клетки предшественника Т-клеток (пре-Т-клеток); основные события по созреванию различных субпопуляций клоноспецифических Т-клеток разворачиваются в тимусе;
6) В-клеточному, в отличие от Т-клеточного направления развития В-клеточная дифференцировка характеризуется практически полной завершенностью, и в связи с этим неслучайно костный мозг относят к центральному органу иммунитета.Тимус
Другим центральным органом иммунной системы является тимус (вилочковая железа) - лимфоэпителиальный орган, расположенный у большинства млекопитающих в верхней части грудной полости над сердцем.
Структурная организация тимуса - пример строгой клеточной архитектоники. Он состоит из двух основных долей, которые делятся на более мелкие дольки. Орган в целом и отдельные дольки заключены в соединительнотканную капсулу, внутренняя полость которой включает эпителиальную сеть, заполненную лимфоцитами (другое название лимфоцитов тимуса - тимоциты). В каждой дольке ясно выявляются два слоя: кора с плотной упаковкой малых тимоцитов и мозговое вещество (медуллярный слой), где количество тимоцитов снижено. Тимоциты медуллярного слоя относятся в основном к бластным формам.
Особенностью организации тимуса является наличие двух элементарных структурно-гистологических единиц: фолликулов Кларка и телец Гассаля. В корковом слое фолликулы Кларка представляют собой как бы отдельные «кирпичики», из которых построен этот слой. Плотно упакованные лимфоциты и расположенные среди них макрофаги и дендритные клетки окружены эпителиальными клетками, что вместе и создает элементарную структурно-гистологическую единицу.
В медуллярной зоне наблюдаются свободные от лимфоцитов округлые скопления эпителиальных клеток, получивших название телец Гассаля. Функциональное назначение телец неясно. По мнению одних исследователей, они образуются в результате активной деструкции тимоцитов, что приводит к «обнажению» эпителиальных элементов. Другие авторы склонны видеть в тельцах Гассаля активные эпителиальные структуры, функция которых - продукция регуляторных факторов, поступающих в циркуляцию.
В эмбриогенезе строма органа формируется из двух зародышевых листков - экто- и эндодермы. У мышей зачаток тимуса образуется из эндодермы 3-го глоточного кармана и эктодермы 3-й жаберной щели. В результате развития двух слоев эндодермальный росток постепенно окружается эктодермой жаберной щели. Образовавшаяся структура получила название шейного пузырька. При дальнейшем развитии эктодермальный вырост полностью захватывает эндодерму глоточного кармана, происходит отщепление экто- и эндодермальных развивающихся участков от основных слоев, что приводит в результате к формированию тимусного зачатка.
Эктодермальный слой дает начало эпителиальным клеткам коры, в то время как эндодерма становится источником эпителиальных клеток медуллы.
Сразу после образования зачатка тимуса начинается его колонизация клетками костного мозга. Помимо предшественников тимоцитов в орган мигрируют макрофаги и дендритные клетки. Все эти клетки имеют мезенхимное происхождение. Таким образом, тимус как самостоятельный орган формируется из трех зародышевых листков: экто-, мезо- и эндодермы.Существенными особенностями клеток тимуса являются их ярко выраженная пролиферативная активность и высокий процент гибели in situ.
Сопоставление количества покидающих тимус тимоцитов (8,6 106 в сутки) с тем количеством, которое образуется вновь за то же самое время (36-107 = 47- 107), показывает, что выходит лишь 3 % от всех вновь образованных клеток. Биологический смысл столь расточительного процесса связан с положительной и отрицательной селекцией тех клонов клеток, которые способны взаимодействовать с собственными молекулами гистосовместимости и с собственными аутоантигенами.
Селезенка
Если костный мозг и тимус - центральные органы иммунитета, то селезенка, лимфатические узлы, лимфоидные образования кишечника, миндалины, аппендикс относятся к периферическим структурам.
Они не являются местом, направляющим дифференцировку стволовых элементов по пути формирования Т- и В-клеточных популяций. В то же время периферические органы и ткани являются основными морфологическими образованиями, где развивается иммунный ответ.
Формирование гуморального иммунного ответа в виде продукции специфических иммуноглобулинов связано главным образом с селезенкой - крупным органом, расположенным в верхней, левой части брюшины. Снаружи орган окружен соединительнотканной капсулой, от которой внутрь органа отходят поддерживающие перегородки - трабекулы. Характерной чертой строения селезенки является наличие двух гистологически хорошо различающихся участков - красной и белой пульпы.
Белая пульпа (мальпигиевы тельца) представляет собой скопление лимфоцитов вокруг эксцентрично расположенного артериального канала. Красная пульпа есть место локализации большого количества эритроцитов, а также макрофагов, мегакариоцитов, гранулоцитов, перемещающихся сюда из белой пульпы лимфоцитов. Четких границ между белой и красной пульпой нет и между этими двумя регионами происходит частичный клеточный обмен.
Для анализа иммунологических ситуаций наибольший интерес представляют белая пульпа и пограничные области между белой и красной пульпой. Именно здесь локализуются Т- и В-лимфоциты. Т-клетки располагаются вокруг артериол, образуя пери-артериальные муфты. В-клетки входят в состав зародышевых центров, которые, как правило, расположены в пограничной, маргинальной зоне. В красной пульпе также встречаются лимфоциты и плазмоциты. Однако они не образуют в этой зоне морфологически оформленных скоплений. Лимфоцитами красной пульпы являются Т-клетки, покидающие селезенку через венозные синусы. Плазмоциты этой зоны представляют собой те завершившие дифференцировку В-клетки, которые вышли из зародышевых центров.
В пренатальный период селезенка функционирует как смешанный лимфоэпителиальный орган с хорошо выраженным эритропоэзом. В постнатальный период эритро- и миелопоэтические процессы в селезенке млекопитающих постепенно затухают, хотя грызуны сохраняют их в течение всей жизни. Лимфоидная ткань в данном органе образуется еще до рождения. Однако впервые лимфоциты появляются все-таки в тимусе и костном мозге и лишь позже - в развивающейся селезенке. Несмотря на то что селезенка у многих видов млекопитающих функционирует только как орган лимфопоэза, следует помнить, что это доминирующее свойство приобретается в постнатальный период жизни. В эмбриогенезе селезенка выступает в качестве смешанного лимфомиелоидного образования.
Лимфатические узлы
Лимфатические узлы, как и тимус, являются истинно лимфоидными образованиями. Они располагаются в виде зерен по ходу лимфатических сосудов. Размеры узлов у человека в условиях нормы колеблются от 3 до 30 мм. В эмбриогенезе лимфатические узлы возникают в конце 2-го - начале 3-го месяца развития. Они образуются в результате накопления мезенхимных клеток вокруг кровеносных сосудов. Наружный слой мезенхимы дифференцируется в соединительнотканную капсулу, от которой внутрь узла отходят трабекулы - перегородки. Непосредственно под капсулой находится краевой синус, куда поступает лимфа по афферентным (приносящим) лимфатическим сосудам. Из краевого синуса лимфа поступает в промежуточные синусы, пронизывающие всю толщу узла, и собирается в эфферентном (выносящем) лимфатическом сосуде, который в конце концов выносит ее в грудной проток. Место выхода сосуда называют воротами узла. Через ворота в узел проходят кровеносные сосуды.
В лимфатическом узле, как и в тимусе, различают корковый слой, расположенный по периферии и организованный в первичные и вторичные фолликулы, и мозговое вещество, находящееся в центре узла. Корковый слой узла есть место концентрации В-клеток. Это так называемая тимуснезависимая, или В-зона. Мозговое вещество представлено относительно слабо упакованными лимфоцитами, плазмоцитами, свободными макрофагами и ретикулярными клетками стромы. Область между корой и мозговым веществом (паракортикальная территория) - место концентрации Т-клеток. В силу этого область, занятая в основном Т-клетками, получила название тимусзависимой, или Т-зоны. Т-лимфоциты этой зоны являются зрелыми тимуспроизводными клетками с ярко выраженной способностью к киллерной функции. На долю Т-клеток приходится 65 %, а на долю В-клеток - около 28 % от общего количества всех лимфоцитов узла.
В центрах размножения помимо В-лимфоцитов различной степени зрелости представлены дендритные клетки, входящие в состав стромы, и свободные макрофаги с выраженной фагоцитарной активностью. Подобная близость всех трех типов функционально зрелых клеток создает реальные условия для успешного их взаимодействия при развитии иммунного ответа.
Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми покровами
В дополнение к массе периферической лимфоидной ткани, инкапсулированной в селезенке и лимфатических узлах, организм содержит значительное количество «свободной», не заключенной в соединительнотканную капсулу лимфоидной ткани, которая локализуется в стенках пищеварительного, респираторного и урогенитального трактов. Ее обозначают как лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистыми покровами. Ткань представлена либо в виде диффузной инфильтрации, либо в форме узелковых скоплений, лишенных замкнутого соединительнотканного футляра.
В тонком кишечнике такие узелки получили название пейеровых бляшек. Лимфоциты этих образований представлены как В-, так и Т-клетками. Среди В-клеток более 50 % имеет поверхностный IgA. Оставшаяся часть представлена клетками с поверхностными IgM и IgG. Продуцирующие антитела плазмоциты и Т-клетки способны проникать в слизистую оболочку кишки, находящуюся в прямом контакте с бляшками. В слизистой находятся также фагоцитирующие клетки, которые поглощают патогены, оказавшиеся на эпителиальной слизистой поверхности кишечного просвета. Таким образом, пейеровы бляшки являются эффективным инструментом защиты от проникновения патогена через пищеварительный тракт. Близки по строению и функции миндалины, расположенные вдоль дыхательного тракта. Так же как и пейеровы бляшки, они не относятся к категории лимфоидных органов, поскольку не полностью инкасулированы.
Иммунная система обеспечивает специфическую защиту организма от генетически чуждых молекул и клеток.
Клетки обладают уникальной способностью распознавать чужеродные антигены.
Иммунная система подчеркивает единство клеток общностью происхождения, функционального действия и механизмов регулировки
Центральные или первичные органы иммунной системы - красный костный мозг и тимус.
Красный костный мозг - место рождения всех клеток иммунной системы и созревание B-лимфоцитов. В нем из полипотентных стволовых клеток образуются эритроциты, гранулоциты, моноциты, дендритные клетки, B-лимфоциты, предшественники T-лимфоцитов и NK клетки.
Красный костный мозг у детей до 4х лет находится в полостях всех плоских и трубчатых костей.
А В 18 лет он остается только в плоских костях и эпифизах трубчатых костей.
С возрастом количество клеток красного костного мозга уменьшает и он замещается желтым костным мозгом.
Тимус - ответственен за развитие Т-лимфоцитов, которые поступают туда из красного костного мозга из пре Т-лимфоцитов.
В тимусе отбираются Т-лимфоциты с кластерами(рецепторы, которые определяют функциональные способности) дифференцировки CD4+ CD8+ и уничтожаются те из варианты, которые высоко чувствительны к антигенам собственных клеток, т.е. он предотвращает аутоиммунную реакцию.
Гормоны тимуса сопровождают функциональное созревание Т-лимфоцитов и повышают секрецию ими цитокинов.
Тимус окружен тонкой соединительно тканной капсулой, состоит из 2х ассиметричных долей, разделенных на дольки. Под капсулой находится базальная мембрана, на которой расположены эпителиоретикулоциты в один слой. Периферия долек - корковое вещество, центральная часть - мозговое, все дольки заселены лимфоцитами. С возрастам Тиму подвергается инволюции.
Т-лимфоциты дифференцируются до зрелых иммунных клеток в Тимусе, ответственны за клеточный лимфоциты, B-лимфоциты - Bursa Fabricius
Вторичные органы иммунной системы - периферические органы.
1 группа - структурированные органы иммунной системы - селезенка и лимфоузлы.
2 группа - неструктурированные.
Лимфоузлы - фильтруют лимфу, извлекают из нее антигены и посторонние вещества. В лимфоузлах происходит антигензависимая пролиферация и дифференцировка Т и B лимфоцитов. Зрелые не иммунные лимфоциты, образовавшиеся в костном мозге, с лимфо/ кровотоком, попадают в лимфоузлы, встречаются с антигеном в кровотоке, получают антигенные и цитокиновый стимул и превращаются в зрелые иммунные лимфоциты, способные распознавать и уничтожать антиген.
Лимфоузел покрыт соединительно тканной капсулой, от него отходят трабекулы, имеют корковую зону, паракортикальную зону, мозговые тяжи и мозговой синус.
В корковой зоне находятся лимфоидные фолликулы, которые содержат дендритные клетки и B - лимфоциты. Первичный фолликул - мелкий фолликул с не иммунными B лимфоцитами.
После взаимодействия с антигеном, дендритными клетками и т-лимфоцитами B -лимфоцит активируется и образует клон пролиферирующих B - лимфоцитов, в результате формируется герминативный центр, который содержит пролиферирующие B-лимфоциты и после завершения иммуногенеза первичный фолликул становится вторичным.
В паракортикальной зоне находятся Т-лимфоциты и посткапилярные венулы с высоким эпителием, через их стенки лимфоциты мигрируют из крови в лимфоуззлы и обратно. Также содержит интердигитирующие клетки, которые мигрировали в лимфоузел по лимфатическим сосудам из покровных тканей из кожи и со слизистых вместе с уже процессированным(процессинг антигена) антигеном. Мозговые тяжи находятся под паракортикальнйо зоной и содержат макрофаги, активированные B лимофциты, которые дифференцируются в плазматические антителопродуцирующие клетки. Мозговой синус накапливает лимфу с антителами и лимфоцитами и она отводится в лимфатическое русло и она уводится по эфферентному лимфатическому сосуду.
Селезенка
Имеет соединительно тканную капсулу, от нее отходят трабекулы, составляя каркас органа. Имеет пульпу, которая составляет основу органа. Пульпа содержит лимфоидную ретикулярную ткань, сосуды и форменные элементы крови. В белой пульпе отмечается скопление лимфоидных клеток в виде переартериальных лимфоидных муфт. Они расположены вокруг артериол. В белой пульпе также находятся герменотивные зародышевые центры и B клеточные фолликулы.
Красная пульпа содержит капиллярные петли, эритроциты, макрофаги.
Функции селезенки - в белой пульпе происходит контакт кдеток иммунной системы с антигеном, проникшим в кровь, процессинг и презентация этого антигена. А также реализация различных типов иммунного ответа, преимущественно гуморальная.
В красной пульпе происходит депонирование тромбоцитов, до 1/3 всех тромбоцитов содержится в селезенке, эритроцитов и гранулоцитов, и это разрушение поврежденных эритроцитов и тромбоцитов.
Лимфоидная ткань, ассоциированная с кожей.
Это белые отросчатые интердигитирующие клетки Лангенгарса. Они фиксируют антиген, поступающий с кожи, подвергают его процессингу и мигрируют в регионарные лимфоузоы(«это пограничники, которые ловят диверсанта и ведут его в комендатуру»)
Лимфоидные клетки эпидермиса, преимущественно Т-лимфоциты и кератиноциты, как механический барьер.
Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками(площадь которой 400 м 2)
Она представлена структурированными - солитарные фолликулы, аппендикс и миндалины, единичные лимфоидные клетки. Антиген проникает в лимфоидную ткань с поверзности слизистых через особые эпителиальные M-клетки. Расположенные под пителием макрофаги и дендритные клетки, подвергают процессингу антиген и предают его специфическую часть Т и B лимфоцитам.
Характерно, что каждая ткань имеет популяции лимофицтов, способных узнавать место своего проживания. У них на мембранах имеются хоуминговые «Home» рецепторы. СLA - кожный лимфоцитарный антиген.
Пейрорвы бляшки - Лимофидные образования, расположенные в собственной оболочке слизистой, имеют три основных составляющих - эпителиальный купол состоит из эпителия, лишенного кишенчных ворсинок и содержащего много М - клеток. Лимофидный фолликул с герменативным центром, который заполнен B-лимфоцитами.
Межфоликулярныая зона - N лимфоциыт и интердигитирующие клетки.
Основная функция специфического иммунного ответа - специфическое распознавание антигена.
Формы иммунного ответа.
- Клеточный иммунитет - накопление антиген специфических активных Т-лимфоцитов, выполняющих эффекторные функции, либо непосредственно сами лимфоиты, либо через выделяемые ими клеточные медиаторы лимфокины.
- Гуморальный иммунитет - основан на выработке специфических антител - иммуноглобулинов, выполняющих основные эффекторные функции.
- Иммунологическая память - способность организма отвечать на повторную встречу с антигеном, более интенсивно, чем на первую. Эта способность приобретается в результате иммунизации тем же антигеном.
- Иммунологическая толерантность - состояние специфической иммунологической а-реактивности организма к определенным антигенам. Она характеризуется -
А) отсутствием ответа на антиген
Б) отсутствием элиминации антигена при повторном его введении
В) Отсутствием антител на данный антиген. Антигены, вызывающие иммунологическую толерантность называются толерагенным
Формы иммунологической толерантности
Естественная - формируется на антигены во внутриутробном периоде
Искусственная - при введение в организм очень высоких или очень низких доз антигена.
Иммуноглобулины - содержащиеся в крови и тканевой жидкости. Молекула состоит из протеина и олигосахарида. По электрофоретическим свойствам в основном гамма глобулины, но встречаются альфа и бета.
Мономеры иммуноглобулина состоят из 2х пар цепей - 2 коротких или L цепи и 2 длинные или тяжелые H цепи. Цепи имеют константный С и вариабельный - V участки.
Легкие цепи бывают 2х видов - лямбда или каппа, они одинаковы у всех иммуноглобулинов, содержат 200 аминокислотных остатка.
Тяжелые цепи подразделены на 5 изотипов - гамма, мю, альфа, дельта и ипсилон.
Имеют от 450 до 600 аминокислотных остатка. По типу тяжелой цепи различают 5 классов иммуноглобулинов - IgI, IgM, IgA, IgD, IgE.
Фермент папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина на 2 одинаковых антиген связывающих Fab фрагмента и один Fc фрагмент.
Иммуноглобулины классов А,M,G - мажорные иммуноглобулины, D,E-минорные. G,D,E, а также сывороточные фракции А являются мономерами, т.е. имеют 1 пару тяжелых и 1 пару легких цепей и 2 антиген связывающих участка.
Иммуноглобулин М - является пентамером.
Секреторная фракция иммуноглобулина А является димером, связанных друг с другом j - цепью(join - соединять). Антиген связывающий участок называется активным центром антитела, образован гипервариабельными участками H и L цепей.
Эти участки - имеются специфические молекулы, комплиментарные к определенным антигенным эпитопам.
FC фрагмент способен связывать комплимент и участвует в переносе некоторых иммуноглобулинов через плаценту.
Иммуноглобулины имеют компактные структуры, скрепленных дисульфидной связью. Их называют домены . Имеются вариабельные домены и константные домены. Легкие L цепи имеют 1 вариабельный и один константный домен, а тяжелые H цепи имеют 1 вариабельный и 3 константных домена. В СH2 домене находится комплимент-связывающий участок. Между СH1 и CH2 доменами имеется шарнирный участок(«талия антитела»), он содержит много пролина, делает молекулу более гибкой и в результате F ab и F ac могут вращаться в пространстве.
Характеристика классов иммуноглобулинов.
IgG (80%) - концентрация в крови 12 г на л. Мол. Масса 160 дальтон, образуется при первичном и вторичном введение антигенов. Является мономером. Имеется 2 эпитопсвязывающих участка. Обладает высокой активностью в связывании с бактериальными антигенами. Участвует в активации комплимента по классическому пути и в реакциях лизиса. Проникает через плаценту матери в организм плода. Fc фрагмент можетсвязываться с макрофагами, нейтрофилами и NK клетками. Период полураспад от 7 до 23 дней.
IgM - 13% всех иммуноглобулинов. Его концентрация в сыворотке 1 г на л. Является пентамером. Это первый иммуноглобулин, образующийся в организме плода. Образуется при первичном иммунном ответе. К этому классу принадлежат нормальные антитела, а также изогемагглютинин. Он не проходит через плаценту, у него самая высокая скорость связывания с антигенами. При взаимодействии с антигеном ин витро вызывает реакции агглютинации, претепетации, связывания комплимента. Его Fc фрагменты также участвуют Мономеры иммуноглобулиновы в виде мембранных имеются на поверхности B лимфоцитов.
IgA - 2 подкласса - сывороточный и секреторный. 2,5 г на л. Синтезируется плазматическими клетками селезенки и лимфоузлов, не дают феномена агглютинации и претепетации, не лизируют антиген. Период полураспада - 5 дней. У секреторного подкласса имеется секреторный компонент, который связывает 2 или реже 3 мономера IgA. Секреторный компонент имеет j цепь(бета глобулин с мол. Массой 71 кило дальтон, синтезируется клетками эпителия слизистых оболочек и моет присоединяться к сывороточному иммуноглобулину, при его прохождении через клетки слизистой оболочки - трансцитоз). SIgA Участвует в местном иммунитете, димер, 4 эпиоп связывающих участка. Препятствует адгезии микробов на клетках слизистых и абсорбции вирусов. IgA контролирует комплимент по альтернативному пути.
40% - сывороточный, 60% - секреторный
IgD - 0,03 г на л. Мономер, 2 эпитопсвязывающих участка, не проходит через плаценту, не связывает комплимент. Находится на поверхности B лимфоцитов и активирует их активацию или супрессию.
Свойства антител.
- Специфичность - каждый антиген имеет свое антитело
- Аффиность - сила связывания с антигеном
- Авидность - скорость связывания с антигеном и количество связанного антигена
- Валентность - количество работающих активных центров или антидетерминантых групп. Существуют 2х валентные и 1 валентные антитела(1 активный центр заблокирован)
Антигенные свойство антител
Аллотипы - внутривидовые антигенные различия. У людей существет 20 типов.
Идиотипы - антигенные различия антител. Характеризуют активные различия активных центров антител.
Изотипы - классы и подклассы иммуноглобулинов, определяются изотипы цедамидами констами тяжелых цепей.
Функции иммуноглобулинов.
Основная - связывание с антигеном. Это обеспечивает нейтрализацию токсинов и предотвращение проникновения возбудителей в клетку.
Эффекторная функция - связывание с клетками или тканями при участии специфических рецепторов, связывание с клетками иммунной системы, фагоцитами, с компонентами комплимента и связывание с стафилакокковыми и стафилаккоывыми антигенами.
Виды антител
По свойствам выделяют - полные двухвалентные(агглютинин, лизины, претепицины), неполные одновалентные блокирующие
По размещению - циркулирующие и надклеточные
По отношению к температуре - тепловые, холодовые и 2хфазные
Динамика образования антитела
- Лаг фаза - антитела в крови не образуются
- Лог фаза - логарифмического нарастания концентрации антител
- Плато фаза - стабильная высокая концентрация антител
- Затухания, спада - прекращение действия антител.
При вторичном иммунном ответе
Лаг фаза ускоряется, титры антител выше, при первичном иммунном ответе образуется иммуноглобулин М, а затем G, при вторичном сразу образуется IgG, а IgА образуется еще поздней
Характеристика неполных антител - моновалентные, блокирующей, один активный центр. Образуются при инфекции, аллергии, резус конфликте, термостабильны, наиболее рано появляются и поздно исчезают, проходят через плаценту. Их выявление проводят методом Кумбса, ферментные методы.
Уровень антител в крови или др. жидкостей оценивается титром, т.е. максимальным разведением биологической жидкости, при котором наблюдается видимый феномен реакции при взаимодействии антигена с антителом. Используются аналитические методы и определяют концентрацию в гр на л.
К центральным органам иммунной системы относятся костный мозг и вилочковая железа.
Костный мозг (medulla ossea) – орган кроветворения и центральный орган иммунной системы. Выделяют красный костный мозг (med u la ossea r ubra), который у плодов и новорожденных имеется во всех костях, а у взрослых располагается в ячейках губчатого вещества плоских и коротких костей, эпифизов длинных трубчатых костей, и желтый костный мозг (medulla ossea flava), заполняющий костномозговые полости диафизов длинных трубчатых костей. Общая масса костного мозга у взрослого человека – 2,5-3 кг (около половины этого – красный). Красный костный мозг состоит из стромы и миелоидной ткани. В нем содержатся стволовые клетки – предшественники всех клеток крови и лимфоцитов. Костный мозг располагается в виде шнуров цилиндрической формы вокруг артериол. Шнуры отделены друг от друга капиллярными синусоидами, в просвет которых проникают созревшие клетки крови и В-лимфоциты. Желтый костный мозг состоит, в основном, из жировой ткани. Кровеобразующие элементы в нем отсутствуют. Однако при больших кровопотерях на месте желтого, костного мозга вновь может появиться красный косгный мозг.
Вилочковая железа, тимус (thymus) – центральный орган иммуногенеза и железа внутренней секреции. Тимус располагается позади рукоятки и верхней части тела грудины в верхнем отделе средостения между правой и левой средостенными плеврами. Он состоит из двух вытянутых в длину неодинаковых по величине правой и левой долей, соединяющихся средними частями. Вершины обеих долей направлены вверх и выступают в область шеи в виде двузубой вилки. Строма железы состоит из капсулы и междольковых перегородок, разделяющих паренхиму на дольки, размерами от 1 до 10 мм. Долька тимуса состоит из более темного коркового вещества (по периферии дольки) и более светлого, мозгового (центр дольки). В корковом веществе клетки лежат плотнее, чем в мозговом, характерным для которого является наличие слоистых тимических телец (телец Гассаля). Созревание лимфоцитов идет от коркового вещества к мозговому. Тимус достигает максимальных размеров к периоду полового созревания, когда его масса достигает в среднем 37,5 г (10–15 лет). В 16-20 лет масса тимуса в среднем 25,5 г, а в 21-35 лет – 22,3 г, в 50-90 лет – 13,4 г. Лимфоидная ткань тимуса не исчезает полностью даже в старческим возрасте, сохраняясь в виде отдельных островков (долек), разделенных жировой тканью. В тимусе из стволовых клеток, поступивших из костного мозга с кровью, созревают и дифференцируются, пройдя ряд промежуточных стадий, Т-лимфоциты, ответственные за реакции клеточного и гуморального иммунитета. Затем Т-лимфоциты поступают в кровь, с ее током разносятся по организму и заселяют тимусзависимые зоны периферических органов иммуногенеза (селезенки, лимфатических узлов).
В последние годы выяснено, что в функциональном отношении Т-лимфоциты неоднородны, они «специализируются», пройдя «курс обучения» в «Академии» – тимусе.
Периферические органы иммунной системы
К периферическим органам иммунной системы относятся:
миндалины глотки (лимфоидное кольцо Вольдейера-Пирогова);
лимфоидные (пейеровы) бляшки тонкой кишки;
лимфоидные узелки червеобразного отростка;
одиночные лимфоидные узелки слизистых оболочек полых внутренних органов;
лимфатические узлы;
селезенка.
Селезенка
Селезенка, lien (splen), орган кровеносной и лимфатической системы, расположенный в области левого подреберья, между диафрагмой и желудком. Селезенка имеет форму кофейного боба с одной выпуклой, другой вогнутой поверхностью. Длина селезенки 12 см, ширина 7-8 см, толщина 3-4 см, масса 150-200 г. Однако размеры и масса селезенки индивидуальны и физиологически очень изменчивы. Цвет селезенки буровато-красный, консистенция мягкая, на разрезе она состоит из белого и красного вещества – мякоти селезенки.
Своей длинной осью она расположена почти параллельно нижним ребрам; сверху, сзади вниз и вперед. В селезенке различают поверхности: выпуклую наружную, обращенную к диафрагме – диафрагмальную поверхность ,facies diaphrag-matica, и несколько вогнутую внутреннюю, обращенную к желудку и другим органам –висцеральную поверхность ,facies visceralis . Обе поверхности селезенки отделены одна от другой верхним и нижним краями: тупой нижний край, margo inferior, обращен назад и вниз, острый верхний край, margo superior, кпереди и кверху; он несет на себе две или три вырезки. Оба края сходятся у концов селезенки. Различаютзадний конец ,e xtremitas posterior , обращенный кверху и назад к позвоночнику, ипередний конец ,extremitas anterior , обращенный вниз и вперед к левой реберной дуге. Широким размером селезенка проецируется на грудную клетку между IX и XI левым ребром по средней подмышечной линии: задний конец ее на 4-5 см не достигает позвоночного столба, передний конец проецируется на грудной клетке по передней подмышечной линии.
Диафрагмальная, выпуклая поверхность селезенки гладкая, висцеральная поверхность слегка вогнута; она несет на себе отпечатки нескольких прилегающих к ней органов. По середине внутренностной поверхности, занимая 2/3 длины, расположено несколько углублений, составляющих борозду ворот селезенки , h ilus lienis , – место вхождения в паренхиму нервов и сосудов. Ворота селезенки оставляют свободным небольшой участок у заднего конца и больший – у переднего и делят висцеральную поверхность селезенки – facies visceralis – на боковую и медиальную половины. Половина селезенки, расположенная латерально (кверху) от ворот, представляет собой участок прилегания желудка и называется желудочной поверхностью, facies gastrica; на желудке она соответствует задней поверхности его тела, примыкающей около дна к большой кривизне. Медиальная половина висцеральной поверхности селезенки соответствует месту прилегания левого надпочечника и левой почки – почечная поверхность, facies renalis. К переднему концу медиальной половины селезенки, у самых ее ворот, примыкает конец хвоста поджелудочной железы. Ниже, занимая участок у extremitas anterior, прилежит левый, селезеночный, изгиб ободочной кишки – ободочная поверхность, facies colica.
Селезенка одета со всех сторон висцеральной брюшиной; лишена брюшины только висцеральная поверхность на протяжении ворот, где входят селезеночные сосуды, a. et v. lienales, нервы. От ворот селезенки идут две брюшинные связки – желудочно-селезеночная и диафрагмально-селезеночная, lig. gastrolienale et lig. phrenicolienale, представляющие продолжение одна другой; они являются левой частью дорсальной брыжейки желудка, в которую как бы вставлена сбоку селезенка. В составе желудочно-селезеночной связки к воротам селезенки подходит хвост поджелудочной железы. Передний конец селезенки, направленный вниз и вперед, покоится на левой диафрагмально-ободочной связке, соединяющей левый изгиб ободочной кишки с париетальной брюшиной диафрагмы, lig. phrenicocolicum sinistrum, и ограничивает селезеночное углубление, recessus lienalis сальниковой сумки. Нередко в желудочно-селезеночной связке могут находиться небольшие добавочные селезенки, lien accessorius.
Строение селезенки. Селезенка покрыта серозной оболочкой , tunica serosa , и волокнистой соединительнотканной оболочкой, tunica fibrosa . От фиброзной оболочки вглубь органа проходят перегородки – перекладины селезенки , trabeculae lienis , которые могут соединяться друг с другом либо свободно заканчиваться. Паренхима органа – пульпа (мякоть) располагается между трабекулами. В ней выделяют красную пульпу (pulpa rubra ), занимающую 75% объема органа и белую пульпу (pulpa alba ), занимающую около 20% объема. Красная пульпа располагается между венозными синусами селезенки в виде селезеночных тяжей, состоящих из петель ретикулярной ткани, заполненных эритроцитами, лейкоцитами, лимфоцитами, макрофагами. В ней также имеются эллипсоидные макрофагально-лимфоидные муфты (эллипсоиды, эллипсоидные муфты), окружающие каппиляры и состоящие из плотно лежащих ретикулярных клеток и волокон, макрофагов, лимфоцитов. Белая пульпа – типичная лимфоидная ткань, из которой состоят лимфоидные узелки селезенки и периартериальные лимфоидные муфты. Лимфоидные узелки имеют округлую форму и располагаются обычно и местах ветвления артерий, как правило, эксцентрически по отношению к последним. Периартериальные лимфоидные муфты (влагалища) окружают пульпарные артерии или начальные отделы центральных артерий селезенки, дистально переходят в лимфоидные узелки.
Лимфатический узел
Лимфатические узлы располагаются на пути лимфатических сосудов. В теле человека насчитывается, в среднем, 500-700, а иногда до 1000 лимфатических узлов.
Функции лимфатических узлов:
1. Иммунопродуктивная – образуются лимфоциты, плазматические клетки, осуществляющие реакции клеточного и гуморального (выработка антител) иммунитета.
2. Механического фильтра – инородные частицы и опухолевые клетки задерживаются на перекладинах, выпячиваниях, содержащих ретикулярные волокна.
3. Биологического фильтра – инородные частицы, задержавшись, захватываются макрофагами и перевариваются (фагоцитоз), если не могут перевариваться – переносятся в паренхиму узла, где и накапливаются (пыль и др. инородные частицы) или размножаются (опухолевые клетки).
4. Депо лимфы – обширная сеть синусов позволяет сравнить лимфатический узел с губкой.
Строение . К лимфатическому узлу подходят приносящие лимфатические сосуды, которые несут лимфу как непосредственно от органов, так и от других лимфатических узлов. Из лимфатических узлов выходят выносящие лимфатические сосуды, направляющиеся к другим узлам или к стволам и протокам. Приносящие сосуды впадают в узел со стороны выпуклой его поверхности, выносящие выходят из ворот узла. Лимфатические узлы могут иметь несколько ворот.
Лимфатический узел (nodus ly m phaticus) состоит из паренхимы и стромы (рис. 62). К строме узла относятся соединительнотканная капсула и отходящие от нее в вещество узла трабекулы (перегородки).
Паренхима лимфатического узла состоит из лимфоидной ткани, в которой выделяют корковое и мозговое вещество . В корковом веществе имеются лимфоидные узелки, в которых различают светлые участки – центры размножения. Мозговое вещество представлено мякотными тяжами. Все вещество лимфатического узла пронизано синусами. Непосредственно под капсулой находится подкапсульный (краевой) синус, в который поступает лимфа из приносящих лимфатических сосудов.
Рис. 62. Строение и кровоснабжение лимфатического узла .
1 – артерия лимфатического узла; 2 – вена лимфатического узла; 3 – выносящий лимфатический сосуд; 4 – лимфатический фолликул; 5 – капсула; 6 – трабекула; 7,9 – приносящие лимфатические сосуды
С внутренней стороны к краевому синусу прилежит корковое вещество лимфатического узла, пронизанное корковыми (промежуточными) синусами, которые берут начало от краевого синуса. В мозговом веществе корковые синусы продолжаются в более широкие мозговые синусы, впадающие в области ворот в воротный синус (рис. 63).
Рис. 63. Схема внутриузлового лимфообращения.
1 – приносящие лимфатические сосуды; 2 – краевой синус; 3 – мозговой синус; 4 – промежуточный синус; 5 – отводящий лимфатический сосуд. Сплошными стрелками показан прямой (быстрый) путь, пунктирными – непрямой (медленный) путь тока лимфы
Из воротного синуса начинаются выносящие лимфатические сосуды. Краевой синус, продолжаясь по поверхности коркового вещества, также впадает в воротный синус.
Размеры и форма синусов зависят от места расположения лимфатических узлов в теле человека. В капсуле и трабекулах лимфатических узлов есть гладкомышечные клетки и их пучки, сокращение которых ведет к уменьшению объема узлов и способствует проталкиванию лимфы в выносящие лимфатические сосуды.
ОРГАНЫ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Иммунная система - это совокупностm всех лимфоидных органов и скоплений лимфатических клеток тела.
Синонимом иммунной системы является лимфатическая система.
Лимфоидные органы - это функциональные тканевые образования, в которых образуются иммунные клетки и где они приобретают иммунную специфичност.
Среди органов иммунной системы различают:
- 1. Центральые: вилочковая железа (тимус), костный мозг, бурса (у птиц).
- 2. Периферические: кров, лимфа, селезенка, лимфатические узлы.
- 3. Система лимфоэпителиальных образований: скопления лимфоидной ткани слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, дыхательных и мочеполовых путей.
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ОРГАНЫ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Костный мозг является одновременно органом кроветворения и органом иммунной системы. Общая масса костного мозга равна 2,5 - 3 кг. Выделяют красный и желтый костный мозг.
По функциональному назначению в красном костном мозге различают миелоидную (гемоцитопоэтическую) и лимфоидную ткани, из которых идет образование клеток крови, моноцитов и В - лимфоцитов.
Желтый костный мозг представлен в основном жировой ткани, которая заместила ретикулярную. Кровеобразующие элементы в желтом мозге отсутствуют. Но при больших кровопотерях на месте желтого костного мозга могут вновь появиться очаги кроветворения за счет стволовых клеток, поступивших с кровью.
Тимус (вилочковая железа, зобная железа) расположен в грудной полости, позади верхней части грудины. Состоит из двух неодинаковых по форме и размеру долей, которые плотно прижаты друг к другу. Снаружи он покрыт капсулой из соединительной ткани. В глубь органа от нее отходят тяжи, перегородки. Они делят всю ткань, железы на маленькие дольки. В вилочковой железе различают наружное более темное корковое вещество, где господствуют лимфоциты, и центральное, светлое мозговое вещество, где располагаются железистые клетки. Клеточный состав тимуса полностью обновляется за 4 -6 дней. Из тимуса в периферические лимфоидные ткани мигрирует около 5 % новообразующихся лимфоцитов. Для большенства других клеток, образующихся в тимусе, он же становится "могилой" клетки погибают в течение 3 - 4 дней. Причина гибели не расшифрована.
Бурса (сумка Фабрициуса) является централт~ым органом иммунной системы у птиц. У млекопитающих и человека этой сумки нет. Бурса представляет нечто подобное человеческому аппендиксу, слепому отростку кишечника. Только аппендикс располагается в середине кишечника, а Фабрициева сумка вблизи анального отверстия у птиц.
Основным структурным элементом сумки служит лимфоидный узелок с корковой и мозговой зонами. Корковая зона содержит несколько плотных слоев лимфоцитов. Под ними расположен базальный эпителиальный слой. В центральной части среди ретикулоцитов находятся преимущественно малые лимфоциты. По периферии мозговой зоны расположены менее зрелые базофильные клетки лимфоидного ряда
К центральным органам иммунной системы:
Относят красный костный мозг,
Тимус (вилочковую железу),
Лимфоидный аппарат кишечника (у млекопитающих – функциональный аналог сумки (бурсы) Фабрициуса у птиц).
В этих органах происходит первичная дифференцировка иммунокомпетентных клеток – Т– и В-лимфоцитов (лимфопоэз).
Тимус достигает своего максимального развития к 10–12 годам, после 30 лет начинается обратное развитие железы. Соответственно, при врожденных дефектах развития тимуса, его оперативном удалении или при старении наблюдается снижение функциональной активности иммунной системы и продукции тимусом соответствующих гормоноподобных веществ (тимозин, тимопоэтин и другие лимфоцитокины), способствующих созреванию Т-лимфоцитов.
В красном костном мозге содержатся стволовые клетки, являющиеся родоначальниками как Т– и В-лимфоцитов, так и макрофагов и других форменных элементов крови.
3. Периферические органы иммунной системы
К периферическим органам иммунной системы относятся: селезенка, лимфатические узлы, лимфатические фолликулы, расположенные под слизистыми оболочками желудочно-кишечного, дыхательного и мочеполового тракта, а также лимфатические и кровеносные сосуды.
В периферических органах иммунной системы под влиянием антигенов происходят пролиферация и вторичная дифференцировка лимфоцитов (иммунопоэз). Основными клетками иммунной системы являются лимфоциты и макрофаги.
Иммунный ответ
Макрофаги фагоцитируют чужеродный агент, и в процессе внутриклеточного переваривания переводят антигенную информацию на язык, понятный антигенраспознающим клеткам, снимают антигенную информацию с антигенраспознающих клеток, концентрируют ее и передают антигенвоспринимающим клеткам. Специфической особенностью лимфоцитов, отличающей их от других клеток крови, является способность к специфическому распознаванию чужеродных структур. Она связана с тем, что на поверхности лимфоцитов имеются антигенраспознающие рецепторы. По специфичности этих рецепторов популяция лимфоцитов клонирована и каждому клону присущ свой специфический рецептор.
Лимфоциты - это клетки с двойной дифференцировкой (созреванием). Первый этап происходит в центральных органах иммунной системы и не зависит от антигенного раздражения. Этот процесс называют лимфопоэз. Он заканчивается образованием основных субпопуляций лимфоцитов – Т– и В-лимфоцитов и формированием на их поверхности антигенраспознающих рецепторов. Вторичная дифференцировка идет в периферических органах иммунной системы. Она индуцируется антигеном, т. е. является антигензависимой. Ее итогом является образование функционально различных клеток.
Т-лимфоциты в процессе дифференцировки и пролиферации образуют субпопуляции, отличающиеся друг от друга по своим функциям. Одни из них выполняют регуляторные, а другие – эффекторные функции. К регуляторам относят Т-хелперы (Th), среди них различают Th0, Th1, Th2, Th3.
Th0 узнают детерминантные группы антигена на мембране макрофага, соединяются с ними и дают импульс к пролиферации и дифференцировке, следствием которой является продукция интерлейкинов. Через эти регуляторные молекулы они стимулируют или угнетают образование Th1, Th2, Th3.
Th1 через свои интерлейкины обеспечивают образование эффекторных клеток – Т-киллеров (клеточный иммунитет).
Th2 через свои интерлейкины стимулируют В-лимфоциты. В – лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, эти клетки-эффекторы являются продуцентами антител (гуморальный иммунитет).
Th3 также образуют лимфокины, стимулирующие пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов. Но основной их функцией является продукция интерлейкинов, тормозящих пролиферацию и дифференцировку как Т-, так В-лимфоцитов, т. е. подавляющих развитие как клеточного, так и гуморального иммунного ответа.
Помимо эффекторных клеток (Т-килеры и плазматические клетки) из антигенстимулированных лимфоцитов формируются клетки иммуннологической памяти. Это популяция долгоживущих клеток, которые обеспечивают более быстрый и выраженный ответ при повторной встрече с тем же антигеном (вторичный иммунный ответ). Описанные взаимодействия антигенов, макрофагов, Т– и В-лимфоцитов составляют суть иммунного ответа.
Виды иммунитета
1. Типы иммунного ответа. Фазы иммунного ответа
Таким образом, иммунный ответ – это совокупность процессов, происходящих в иммунной системе в ответ на введение антигена. Клетки, участвующие в иммунном ответе (Т– и В-лимфоциты и макрофаги), называются иммунокомпетентными.
Иммунный ответ может быть:
Первичным (при первой встрече с антигеном),
Вторичным (при повторной встрече с антигеном).
При этом выраженность первичного иммунного ответа достигает максимума к 7-8-му дню, сохраняется в течение 2 недель, а затем снижается. Вторичный иммунный ответ развивается быстрее и достигает большей (в 3–4 раза) интенсивности. По типу взаимодействия клеток и образовавшихся клеток-эффекторов (по конечному результату) принято различать три типа иммунного ответа:
Гуморальный иммунный ответ,
Клеточный иммунный ответ,
Иммунологическую толерантность.
При гуморальном иммунном ответе эффекторными являются потомки В-лимфоцитов – плазматические клетки, точнее продукты их жизнедеятельности – антитела.
При клеточном иммунном ответе эффекторными клетками являются потомки Th1 – Т-киллеры. Они убивают клетки-мишени, несущие соответствующие антигены.
Иммунологическая толерантность - это специфическая иммунологическая инертность, терпимость к антигену. Он распознается, но не формируется эффекторные механизмы, способные его элиминировать.
Иммунный ответлюбого типа проходит 2 фазы:
Первая – непродуктивная –распознавание антигенов и взаимодействие иммунокомпетентных клеток;
Вторая – продуктивная –пролиферация клеток-эффекторов или продукция антител.
Иммунный ответ развивается при контакте иммунной системы с любым антигеном. Иммунный ответ на антигены микробного происхождения лежит в основе инфекционного иммунитета.
Инфекционный иммунитет – это способ защиты организма от микроорганизмов и их токсинов. Его основные механизмы:
Гуморальный – продукция эффекторных молекул – антител,
Клеточный – образование клеток-эффекторов.
По своей направленности инфекционный иммунитет может быть:
Антибактериальным,
Антитоксическим,
Противовирусным,
Противогрибковым,
Противопротозойным.