Тимус и развитие Т-клеток

Тимус (вилочковая железа) расположен в грудной клетке под грудиной, около вентральной стороны сердца. Он начинает функционировать в период внутрирутробного развития и проявляет наибольшую активность в момент рождения и в последующее время. После окончания вскармливания материнским молоком тимус уменьшается в размерах и вскоре перестает функционировать. Будущие Т-лимфоциты, образовавшиеся из стволовых клеток костного мозга, приобретают способность функционировать лишь после, как пройдут через ткань тимуса. Тимус выделяет гормон тимозин, который способствует созреванию Т-клеток. Однако роль тмуса как эндокринного органа изучена пока плохо. Небольшое число лимфоцитов имеется при рождении в селезенке и других лимфатических железах.

Корковое вещество тимуса набито лимфоцитами - тимоциты, которые отличаются от Т-лимфоцитов, циркулирующих в крови и тканевой жидкости. Большинство тимоцитов - незрелые клетки, но некоторые из них способны взаимодействовать с антигеном. В результате такого взаимодействия Т-лимфоциты начинают размножаться и синтезировать сложные молекулы -лимфокины, которые помогают атаковать и уничтожать чужеродные частицы. Зрелые, иммунокомпетентные Т-лимфоциты способствуют также созреванию В-клеток и выработке ими антител.

Т-клетки все время выходят из тимуса и поступают в лимфатические узлы и селезенку, где в случае встречи со специфическим антигеном узнают его и начинают делится; так образуются клоны идентичных клеток, способных узнавать этот антиген и реагировать с ним. Т-лимфоциты могут атаковать чужеродные клетки благодаря специфическому рецептору для антигена, встроенному в мембрану. Когда этот лимфоцит узнает комплементарный к его рецептору антиген, он присоединяется к нему (подобно тому как ключ входит в замок) и разрушает его. Т-клетки регулярно переходят из лимфоидных тканей в циркулирующую кровь и тканевую жидкость, благодаря чему увеличивается вероятность их встречи с антигенами и его уничтожения.

Образование В-клеток

Стволовые клетки, которым предстоит стать В-лимфоцитами, должны подвергнуться дальнейшей дифференцировке за пределами костного мозга. Эта дифференцировка может происходить в печени, селезенке или лимфатических узлах.

Когда поверхностные рецепторы (иммуноглобулины) В-лимфоцитов узнают комплементарные им антигены, В-лимфоциты начинают делится и дифференцироваться, образуя клоны плазматических клеток, генетически идентичные друг другу, синтезируют большие количества антител одного вида.

Клетки, образующие антитела, живут всего лишь несколько дней, но в это время они могут синтезировать и выделять около 2000 идентичных молекул антител в секунду.

Клетки памяти играют важную роль в активации иммунного ответа организма при повторном внедрении того же антигена. О клетках памяти известно немногое - лишь то, что они существуют и каким-то образом позволяют организму, уже встречавшемуся с данным антигеном, при повторной встрече реагировать на него быстрее и энергичнее. Эта реакция носит название вторичного иммунного ответа и приводит к массовому выбросу антител, которые быстро нейтрализуют вредное действие антигена. Так формируется иммунитет. Иммунитет к одному антигену не защищает организм от других антигенов. Каждый раз при попадании в организм нового патогенного агента заболевание может быть предотвращено только в том случае, если образуются соответствующие антитела нового типа.

Классы иммуноглобулинов и их биологическая активность

 

Иммуноглобулин	Активность
Ig M (мю)	Первый класс антител, появляющийся в сыворотке после введения антигена; начинает первый иммунный ответ
Ig G (гамма 1,2,3,4)	Основной класс антител в сыворотке; начинает вторичный иммунный ответ
Ig A (альфа)	Основной класс антител, выделяемых с такими секретами, как слюна, слезная жидкость, бронхиальная и кишечная слизь; составляет первую линию обороны организма против вирусных и бактериальных антигенов
Ig D (дельта)	почти не синтезируются; связаны с мембранами. Функция не известна
Ig E (эпсилон)	Возможно, участвуют в аллергических реакциях. Другие функции не известны

 

Клонально-селекционная теория образования антител

Клонально-селекционная теория образования антител была разработана в 1950-е годы Ерне, Бернетом, Толмеджем и Ледебергом и в настоящее время общепринята как рабочая модель образования антител.

Положения этой теории:

1. У каждого индивидуума имеется чрезвычайно широкий набор лимфоцитов, каждый из которых способен распознавать только один специфический антиген.

2. Специфичность антитела (белка) зависит от его аминокислотной последовательности, которая в свою очередь определяется кодирующей ее последовательностью ДНК. Таким образом, способность клетки к синтезу данного специфического антитела предопределена еще до ее встречи с антигеном.

3. Каждая клетка во время созревания образует небольшие количества антител, которые встраиваются в ее плазматическую мембрану и играют роль рецепторов для комплементарного антигена.

4. Предполагается, что если в период внутриутробной жизни незрелый лимфоцит встречает соответствующий ему антиген, то он погибает. Благодаря этому у животного не синтезируются антитела к собственным макромолекулам, и оно становится толерантным к собственным антигенам.

5. Взаимодействие антигена с рецептором зрелого лимфоцита каким-то образом стимулирует клетку, заставляя ее вырабатывать антитела. Контакт с антигеном необходим также для того, чтобы лимфоцит начал дифференцироваться и делится с образованием клона плазматических клеток, синтезирующих антитела, и клеток памяти

6. Поскольку все плазматические клетки в пределах данного клона генетически идентичны, все они производят одни и те же антитела.

7. Клетки памяти продолжают жить и после исчезновения антигена, сохраняя каким-то образом способность стимулироваться антигеном, когда он появляется вновь. Это явление называется иммунологической памятью, и именно оно ответственно за вторичный ответ организма, который и обеспечивает иммунитет животного против того или иного специфического антигена.

Типы иммунитета

Естественный пассивный иммунитет

При иммунитете этого типа предобразованные антитела передаются от одного индивидуума к другому того же вида. Такой иммунитет обеспечивает лишь кратковременную защиту от инфекции, так как по мере выполнения антителами их функции, а также вследствие естественного разрушения в организме их количество и защитное действие постепенно уменьшаются. Примером иммунитета этого типа служит иммунитет новорожденного. Антитела матери могут проходить через плаценту и попадать в организм плода, обеспечивая эмбриону защиту до тех пор, пока не сформируется полностью его собственная иммунная система. Пассивный иммунитет может также обеспечиваться антителами, которые содержатся в первичном секрете молочных желез и всасываются в кишечнике новорожденного.

Приобретенный пассивный иммунитет

Этот тип иммунитета создается искусственным путем введения готовых антител. Для этого выделяют антитела, образовавшиеся в организме одного индивидуума, и вводят их в кровь другому индивидууму того же или иного вида. Например, специфические антитела против столбняка или дифтерии получают от лошадей и затем вводят их другим видам (людям., собакам). Эти антитела действуют профилактически, предупреждая заболевание столбняком или дифтерией соответственно. Иммунитет этого типа тоже непродолжительна.

Естественный активный иммунитет

При инфицировании каким-либо агентом у животного вырабатываются собственные антитела. Поскольку клетки иммунологической памяти, образующиеся при первой встрече с антигеном, способны стимулировать выработку больших количеств антител при повторном воздействии того же антигена, иммунитет этого типа наиболее эффективен и сохраняется, как правило, в течение длительного времени, а иногда и всю жищгь.

Приобретенный активный иммунитет

Иммунитет этого типа создают, вводя в организм небольшие количества антигена в виде вакцины. Этот процесс называется вакцинацией или иммунизацией. Небольшая доза вводимого антигена обычно не представляет опасности, так как для этого используют убитый или ослабленный антиген. Таким образом, индивидуум не заболевает, но у него начинают вырабатываться антитела к введенному антигену. Часто производится второе, подкрепляющее введение, и это стимулирует более быстрое и продолжительное образование антител, которое на длительное время обеспечивает индивидууму защиту от болезни. В настоящее время применяются вакцины нескольких типов:

1. Анатоксины. Экзотоксины, образуемые столбнячными и дифтерийными бактериями, обезвреживают с помощью формальдегида, но при этом их антигенные свойства сохраняются. Таким образом, вакцинация анатоксинами стимулирует образование антител, не вызывая заболевания.

2. Убитые микроорганизмы. Некоторые убитые вирусы и бактерии способны вызывать нормальный иммунологический ответ и используются для иммунизации

3. Ослабленные микроорганизмы. В организм вводятся живые, но измененные микроорганизмы, способные размножаться, не вызывая заболевания. Ослабление микроорганизмов может быть достигнуто путем выращивания их при повышенной температуре или длительного культивирования в среде, содержащей определенные вещества. В настоящее время широко применяются ослабленные вакцины против туберкулеза, кори, краснухи и полиомиелита.