20 эритроциты защитные функции крови группы крови

Модуль 2 – Физиология висцеральных систем. Физиология крови. Лекция № 2.

ФИЗИОЛОГИЯ ЭРИТРОЦИТОВ. ЗАЩИТНЫЕ ФУНКЦИИ КРОВИ.

Вопросы лекции: 1. Структурно-функциональная характеристика эритрона.

2. Структурно-функциональная характеристика лейкона.

3. Защитные функции крови. Внутренняя среда и механизмы защиты клеточного гомеостазиса.

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭРИТРОНА Эритроциты – самые многочисленные элементы крови. Строго говоря, это скорее не клетки, а постклеточные структуры потому, что у человека и других млекопитающих они не имеют: • Ядра; • Митохондрий; • Белоксинтетической системы. Для эритроцита характерна гомогенная цитоплазма и наличие в ней гемоглобина. На долю гемоглобина приходится около 35 % общей массы эритроцитов или 90-95 % их сухого остатка. Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска диаметром около 7,27,5 мкм.

Такая

форма

эритроцита

является

примером

идеального

приспособления к выполняемой функции (какой? – транспорту газов): 1) значительное увеличение диффузионной поверхности (3800 м2); 2) способность изменять свою форму – пластичность. Перекручиваясь (обратимая

деформация)

эритроциты

проникают

в

капилляры

диаметром всего 2,5-3 мкм. В структуре эритроцита различают: 1) строму и 2) поверхностную мембрану. В мембране и цитоскелете эритроцита располагаются: 1) Рецепторные белки – гликопротеиды, 2) Каталитические

белки

–

ферменты,

принимающие

участие

в

транспорте ионов. Гликофорин – мембраносвязанный рецепторный белок, образует на мембране

выступающие

участки,

которые

являются

носителями

иммунологических детерминант, т.е. служат рецепторами для вирусов и местами для прикрепления агглютининов.

Мембрана эритроцитов, в отличие от других клеток легко проницаема для анионов НСО3- и Cl-, а также для О2, СО2, Н+ и ОН-, но мало проницаема для Na+ и K+. Функциональная

система,

обеспечивающая

необходимое

количество

эритроцитов в 1 л крови, называется эритрон.

ЭРИТРОН

ЭРИТРОЦИТЫ - циркулирующие - депонированные

Органы эритропоэза и эритродиареза

Механизмы нейрогуморальной регуляции

КПР существования системы: необходимое количество эритроцитов в 1 л крови Количество эритроцитов У мужчин – 4,5-5,5∙1012/л У женщин – 3,7-4,7∙1012/л Половые

различия

обусловлены

тем,

что

андрогены

(тестостерон)

активируют эритропоэз, а эстрогены его угнетают. Количественные изменения эритроцитов могут носить физиологический (компенсаторный) характер или патологический характер и могут проявляться как увеличением их числа, так и уменьшением. Состояние, которое характеризуется увеличением количества эритроцитов в периферической крови, называется эритроцитозом. В соответствии с механизмом развития этого состояния различают: 1) относительный эритроцитоз и 2) абсолютный эритроцитоз. Относительный эритроцитоз происходит без активации эритропоэза, за счет уменьшения объема плазмы крови (т.е. сгущения крови).

Причины. Относительный эритроцитоз может иметь место: 1) при длительной физической нагрузке, 2) при ожогах, когда возникает выраженная потеря плазмы через раневую поверхность, 3) при неукротимой диарее и рвоте, сопровождающих кишечные инфекции, 4) при токсикозе беременности. Абсолютный эритроцитоз – состояние, характеризующееся увеличением количества

эритроцитов в

периферической

крови

в случае активации

эритропоэза. Может быть 2х видов: 1)

Компенсаторный

эритроцитоз,

обеспечивающий

развитие

компенсаторно-приспособительных реакций в условиях: - патологии – при сердечной недостаточности; - здорового организма – у жителей высокогорных районов, находящихся в состоянии постоянной гипоксии 2)

патологический

эритроцитоз,

не

обеспечивающий

приспособительных реакций. Имеет место при поражении: - красного костного мозга; - почек, надпочечников, гипофиза. Этот вид эритроцитоза возникает в

результате

гиперпродукции

гуморальных

стимуляторов

эритропоэза. Эритропения (анемия) – состояние, характеризующееся уменьшением количества эритроцитов крови. В соответствии с механизмами развития эритропении также могут носить относительный и абсолютный характер. Относительная эритропения обусловлена увеличением поступления жидкости в организм (разжижение крови), что приводит к уменьшению количества эритроцитов в единице объема крови без угнетения эритропоэза. Абсолютная

эритропения

–

носит

исключительно

патологический

характер и может быть вызвана различными патогенетическими факторами: 1. угнетением эритропоэза вследствие аплазии костного мозга, 2. усилением разрушения эритроцитов, 3. хроническими кровопотерями.

ФУНКЦИИ ЭРИТРОЦИТОВ Функции эритроцитов можно разделить на 2 основные группы: ФУНКЦИИ ЭРИТРОЦИТОВ II. ЗАЩИТНАЯ

I. ТРАНСПОРТНАЯ

1) дыхательная (транспорт О2 и СО2); 2) регуляторная (регуляция КОС)

1) участие в процессе регуляции агрегатного состояния крови – содержат 10 из 11 тромбоцитарных факторов. Их вклад в систему гемостаза сравним с тромбоцитами

2) участие в иммунологических реакциях организма, что обусловлено наличием на мембране эритроцита специфических гликопротеидов (антигенов) – групповых агглютиногенов

Дыхательная функция Выполнение дыхательной функции обусловлено наличием в эритроцитах особого белка – гемоглобина. Он относится к числу важнейших дыхательных белков, осуществляющих транспорт О2 и СО2. Структурная характеристика H: гемоглобин – сложный белок, который относится к классу хромопротеидов (гемопротеидов).

Hb состоит из Белок глобин

4 полипептидные цепи 2α + 2β (у взрослых)

Простетическая группа гем (ферропротопорфирин)

Fe2+ + протопорфирин

1 молекула Hb = 4 гема + 2α + 2β

Концентрация гемоглобина в периферической крови взрослых здоровых лиц составляет: у мужчин – 140-160 г/л, у женщин – 120-140 г/л. Половые различия обусловлены теми же причинами, что и для количества эритроцитов. Гемоглобин человека имеет несколько различных типов.

1) В первые 7-12 недель внутриутробного развития гемоглобин плода представлен примитивным гемоглобином HbP. 2) На 9-й неделе он заменяется фетальным гемоглобином (HbF). Его особенность: вместо β-цепей он содержит γ-цепи, отличающиеся по аминокислотной последовательности так, что этот Hb имеет большее сродство к кислороду и насыщается при меньшем напряжении О2.

3) Перед рождением появляется HbА (от англ. adult - взрослый), который в течение первого года жизни полностью вытесняет HbF. Гемоглобин с легкостью присоединяет газы. В циркулирующей крови он может присутствовать в виде различных соединений.

I. Физиологические соединения Hb. 1) Каждая молекула гемоглобина может обратимо присоединить 4 молекулы О2 (по количеству атомов Fe). Гемоглобин, связанный с О2 – оксигемоглобин. Сродство Hb к O2 регулируется 2,3-дифосфоглицератом, который является побочным продуктом гликолиза в эритроците.

2) Гемоглобин, отдавший кислород является восстановленным (обозначается HHb) и называется дезоксигемоглобин.

3) Концевые аминокислоты (не Fe!!!) присоединяют СО2. Такой гемоглобин обозначается HbСО2 и называется карбгемоглобином.

II. Патологические соединения Hb 1) Некоторые газы имеют большее сродство к железу, чем О2 (например, угарный газ СО более, чем в 300 раз ). Поэтому, при концентрации СО во вдыхаемом воздухе всего 0,1 %, 80 % Hb оказывается связанным с этим газом. Соединение, которое образуется HbСО называется карбоксигемоглобином. Это соединение более устойчиво, чем HbО2, поэтому гемоглобин теряет способность

присоединять кислород, что ведет к гипоксии. Однако эта реакция обратима и при увеличении напряжения кислорода (например, при вдыхании чистого кислорода), он вытесняет СО из карбоксогемоглобина.

2) Некоторые сильные окислители, как то - перманганат калия,- оксиды азота, - нитробензол, - феррицианид (цианистый калий) и др. вызывают в молекуле Hb окислительную реакцию Fe2+ → Fe3+. Образующееся при этом соединение называют метгемоглобин (MetHb). Это соединение не способно связывать О2. Регуляция количества эритроцитов (эритропоэза) Основным фактором, регулирующим образование и созревание эритроцитов в красном костном мозге, является гормон эритропоэтин. Он синтезируется ЮГА нефронов в ответ на уменьшение количества эритроцитов и гипоксию и в условиях активации симпато-адреналовой системы. Эритропения

Гипоксия

Адреналин

Почки Эритропоэтин Красный костный мозг Эритропоэтин

Эритроциты циркулируют в крови около 120 дней, после чего разрушаются в селезенке. При разрушении эритроцитов высвобождается Hb, который подвергается ферментативной деградации. Разрушение эритроцитов – это гемолиз. Он протекает внутрисосудисто (10-20%), а остальные эритроциты

захватываются купферовскими клетками печени, макрофагами селезенки и красного костного мозга – внутриклеточный гемолиз. Внутрисосудистый гемолиз Hb поступает в плазму

Из эритроцитов

3-10 мг/л плазмы (свободная форма)

Соединяется с белком плазмы гаптоглобином (1 г/л плазмы)

Поглощается паренхиматозными клетками печени с дальнейшим превращением гема в железо и билирубин Выведение через мочу и кал в составе стеркобилина и уробилина Путем внутриклеточного гемолиза в сутки разрушается 6-7 г Hb. Белковая часть молекулы подвергается протеолизу, а из гема образуется билирубин и железо. Внутриклеточный гемолиз 1 г Hb 5 мг железа (всего за сутки до 30 мг)

33 мг билирубина

Выводится с желчью в кишечник

Стеркобилин и уробилин Выводится из организма в составе мочи и кала

ГРУППЫ КРОВИ. СИТЕМА АВО. Связаны

с

иммунными

защитными

реакциями

через

групповую

принадлежность. Итак, ГРУППЫ КРОВИ. СИСТЕМА АВО Название системы АВО происходит от названия агглютиногенов. Что такое агглютиногены? В начале прошлого века (1901-1903) Карл Ландштейнер и Ян Янский установили существование на поверхности эритроцитов человека особых антигенов – агглютиногенов. Групповые антигены – это изоиммунные антигены, они передаются по наследству и не изменяются в течение жизни. Существует 2 вида агглютиногенов: А и В. Они могут обнаруживаться на мембранах эритроцитов в 4х комбинациях: А

В

АВ

О

ЧТО ТАКОЕ АНТИГЕНЫ? Антигены – это высокомолекулярные белки, которые несут генетически чужеродную информацию, а значит в организме, для которого они чужеродные, они вызывают специфический иммунный ответ – ОБРАЗОВАНИЕ АНТИТЕЛ = Ig В случае групповых антигенов (агглютиногенов) антитела к ним носят название агглютинины. Существуют 2 вида агглютининов: α и β (сколько агглютиногенов, столько и агглютининов) Варианты групп крови в системе АВО: 0 (α,β) I Таким

образом,

в

A (β) II крови

B (α) III

человека

AB (0) IV

присутствуют

разноименные

агглютиногены и агглютинины А ЧТО БУДЕТ, ЕСЛИ СМЕШАТЬ ОДНОИМЕННЫЕ? АГГЛЮТИНАЦИЯ. При взаимодействии антигена с антителом развивается иммунная реакция → агглютинация – склеивание эритроцитов.

Механизм. Антитела би- и поливалентные, т.е. имеют несколько участков связывания с антигеном. Одна молекула АТ может взаимодействовать с несколькими АГ на разных эритроцитах, вызывая их склеивание друг с другом.

АТ Последствием

АТ агглютинации

АТ

является

внутрисосудистый

гемолиз

–

разрушение эритроцитов. Если эта реакция происходит в организме (например, при переливании несовместимой по группе крови), то последствия могут быть самыми фатальными и закончиться гибелью пациента: 1)

резкое сужение почечных капилляров – токсическое действие соединений из гемолизированных эритроцитов;

2)

Снижение

количества

циркулирующих

эритроцитов→

циркуляторный шок: ↓ артериального давления, ↓ почечного кровотока, олигоурия; 3)

Hb из лизированных эритроцитов преципитирует в почечных канальцах и блокирует их → острая почечная недостаточность

Существует другой вид агглютиногенов на поверхности эритроцитов, который

формирует

СИСТЕМУ

РЕЗУС.

Она

открыта

Винером

и

Ландштейнером в экспериментах на обезьянах макак резус. Эта система образована всего одним геном, который существует в 6 модификациях CDE

cde

Rh+ определяется в 4 комбинациях, где есть антиген D, обладающий наибольшей агглютинабильностью!

CDE,

CDe,

cDE,

cDe

Возможны 2 серологических варианта: Rh+ (это все модификации с участивем D-антигена) Rh0 (отсутствие в эритроцитах Rh-антигена)

В плазме крови нет генетически обусловленных агглютининов для резусфактора, но они могут появиться при условии: 1)

Если в кровь резус-отрицательного реципиента попадают резус-положительные эритроциты при переливании несовместимой крови;

2) На

при резус-конфликте мать – плод. присутствие

резус-положительных

эритроцитов

в

крови

резус-

отрицательного реципиента вырабатываются антитела – агглютинины, которые способны вызвать реакцию агглютинации. Такие агглютинины называются неполными, а реакции, которые они вызывают, лежат в основе резус-конфликта матери и плода. Такая ситуация возможна, когда женщина Rh−, а отец ребенка и ребенок Rh+. Эритроциты плода могут мигрировать через плацентарный барьер в кровь матери и вызвать у нее выработку антирезус-антител – агглютининов. Агглютинины проникают обратно в кровь плода и могут вызвать агглютинацию его эритроцитов с последующим гемолизом. В результате у новорожденных развивается гемолитическая болезнь новорожденных, сопровождающаяся 1) тяжелой анемией, 2) гипоксией и интоксикацией, 3) гепато- и спленомегалией и, как следствие, 4) умственной отсталостью.

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕЙКОНА Функции лейкоцитов многообразны, но в конечном итоге они сводятся к поддержанию в организме генетического гомеостаза. ФУС, обеспечивающая нужное количество лейкоцитов в 1 л крови, называется «Лейкон». ЛЕЙКОН

ЛЕЙКОЦИТЫ - циркулирующие - депонированные - мигрирующие в ткани

ОРГАНЫ лейкопоэза и лейкодиареза

МЕХАНИЗМЫ нейро-гуморальной регуляции количества и качества лейкоцитов

Конечный полезный результат существования системы: необходимое количество лейкоцитов в единице объема крови

Лейкон – совокупность всех лейкоцитов организма, органов лейкопоэза и лейкодиареза и нейрогуморальных механизмов регуляции необходимого количественного и качественного состава лейкоцитов. Количество лейкоцитов в крови взрослого здорового человека натощак составляет 4,0 − 9,0 ∙ 109/л. Увеличение количества лейкоцитов называется лейкоцитозом. Он может быть физиологическим и реактивным.

I. Физиологический (перераспределительный) лейкоцитоз связан с естественными потребностями организма и вызывается перераспределением лейкоцитов без изменения их общей массы (т.е. выходом из депо уже имеющихся лейкоцитов): 1) после приема пищи – пищевой; 2) после тяжелой физической работы – миогенный;

3)

эмоциональный;

4)

ассоциированный с болью;

5)

лейкоцитоз беременных.

II. Реактивный (истинный) лейкоцитоз развивается за счет острой воспалительной реакции в результате стимуляции лейкопоэза и характеризуется увеличением общей массы лейкоцитов. Качественный состав лейкоцитов определяется при их дифференциальном подсчете. Процентное содержание различных видов лейкоцитов называется лейкоцитарной формулой. Периферическая кровь взрослого здорового человека после окраски смесью основных и кислых красителей: Гранулоциты Агранулоциты нейтрофильные моноциты 3-12 % палочкоядерные 1-6 % лимфоциты 19-37% сегментоядерные 47-72 % эозинофильные 0,5-5 % базофильные 0-1 % Все лейкоциты способны к амебоидному движению, благодаря чему могут мигрировать через стенку кровеносных сосудов. Этот процесс называется диапедез. Также лейкоциты обладают положительным хемотаксисом по отношению к бактериальным токсинам и продуктам распада собственных клеток организма. Нейтрофильные гранулоциты. Самая многочисленная популяция лейкоцитов. В крови они проводят 6-8 часов, после чего мигрируют в ткани и слизистые. Около 50 % всех нейтрофилов организма составляют его пристеночный пул, т.е. находятся вблизи стенок сосудов («резерв»). В стрессовых ситуациях быстро мобилизируются под действием гормонов (кортизола и адреналина). В

гранулах

нейтрофилов

содержится

большой

набор

различных

протеолитических ферментов.

1. Нейтрофилы являются фагоцитами – микрофагами, способными фагоцитировать и переваритвать 20-30 микроорганизмов.

2. Способны оказывать цитотоксическое действие путем образования БАВ – лейкотриенов, тромбоксанов, простагландинов из арахидоновой кислоты.

3. Участвуют в процессах воспаления, формирования боли, свертывания крови и т.д.

4.Образуют

неспецифические

факторы

резистентности

–

лизоцим,

лактоферрин, радикалы О2, интерферон. Эозинофилы.

1.

Также обладают способностью к фагоцитозу, их цитоплазма заполнена крупными гранулами, содержащими широкий набор ферментов (пероксидаза, фосфатазы, протеазы и др.).

2.

Особую цитотоксичесую активность они проявляют в отношении многоклеточных количество

объектов,

эозинофилов

таких

резко

как

гельминты.

увеличивается

при

Поэтому глистных

инвазиях.

3.

Эозинофилы способны фагоцитировать гранулы с гистамином, выделенным тучными клетками и ослаблять аллергические реакции немедленного типа.

Базофилы. Самая малочисленная группа лейкоцитов. Они быстро мигрируют в ткани, превращаясь там в тучные клетки. Это настоящие фабрики по производству БАВ: содержат гепарин, гистамин, серотонин, калликреин и др. Участвуют в регуляции: 1) микроциркуляции и проницаемости капилляров, 2) в развитии аллергических реакций. Моноциты.

1.

Имеют выраженную способность к фагоцитозу и формируют систему

мононуклеарных фагоцитов-макрофагов.

2.

Благодаря наличию широкого спектра лизосомальных ферментов они

разрушают

фагоцитированные

микроорганизмы,

а

также

осуществляют

процессинг (переработку) и презентацию чужеродных антигенов (выставляют на своей поверхности) для узнавания другими иммунокомпетентными клетками.

3.

Они являются носителями тканеспецифических антигенов организма,

которые являются своеобразной меткой для иммунных клеток организма, т.е. принимают участие в реакциях узнавания «свой-чужой». Таким

образом,

гранулоциты

и

макрофаги

обеспечивают

неспецифический (врожденный) иммунитет, т.е. действуют неспецифически на любые объекты, несущие генетически чужеродную информацию. Лимфоциты. Это те клетки, которые обеспечивают высоко специфические реакции клеточного и гуморального иммунитета, специфически распознавая чужеродные антигены. Лимфоциты образуются в костном мозге, из которого выходят незрелыми клетками. Предшественники Влимфоцитов

Предшественники Тлимфоцитов

Костный мозг

Мигрируют в периферические лимфоидные органы

Мигрируют в тимус

Лимфоузлы, диффузные скопления лимфоидной ткани

Селекция толерантных лимфоцитов, не реагирующих на свои АГ

Специфически взаимодействуют с АГ

Превращаются в плазматические клетки и продуцируют высокоспецифические АТ – Ig 5 классов

Т-хелперы

Стимулируют дифференцировку В клеток в плазмоциты

Активируют Ткиллеры

Т-киллеры

Оказывают специфическое цитотоксическое действие

Часть из них формирует В-клетки памяти

Таким образом, наш организм имеет 3 степени защиты:

Т-супрессоры

Регулируют активность Т-киллеров и Тхелперов

1.

Естественные барьеры: кожа, секреты, слизистые обладают антибактериальным и бактерицидным действием.

2.

Гранулоциты и макрофаги вместе с системой комплемента формирует

второй

уровень

защиты

–

неспецифический

врожденный иммунитет.

3.

Т-лимфоциты и В-лимфоциты (с Ig)формируют соответственно клеточное и гуморальное звено 3-й, самой высокой степени защиты – высоко специфический приобретенный иммунитет.

Вопрос 3. Защитные свойства крови. Внутренняя среда и механизмы защиты клеточного гомеостазиса (гомеостаза). В процессе жизнедеятельности в организм из внешней среды могут попадать молекулы и микроорганизмы, способные нарушить ее постоянство и целостность клеточных структур. Эти вещества называются чужеродными, поскольку они несут признаки чужой генетической информации, не характерны для данного организма и не могут синтезироваться в нем. Однако, в самом организме

наряду

со

внешними

чужеродными

веществами

постоянно

образовываются внутренние чужеродные вещества и клетки, что происходит, прежде всего, в результате мутации соматических клеток организма. Таким образом, внутренняя среда организма должна реализовывать механизмы защиты от: 1. Чужеродных веществ и микроорганизмов экзогенного происхождения; 2. Чужеродных веществ и клеток эндогенного происхождения. Эти механизмы условно классифицируются как: специфические

неспецифические

Обладают приоритетом по Не обладают приоритетом по отношению к чужеродным веществам отношению к чужеродным веществам и клеткам и клеткам, одинаково активны против любых чужеродных агентов

Осуществляются иммунной системой за счет клеточного и гуморального иммунитета

1) Барьеры между внешней и внутренней средой; 2) Клеточные факторы внутренней среды; 3) Гуморальные факторы внутренней среды.

Неспецифические механизмы защиты 1. Барьеры – кожа и эпителий слизистых оболочек ротовой полости, носоглотки, легких, желудочно-кишечного тракта, глаза, мочевыводящих путей. Барьерная функция кожи и эпителиальных структур осуществляется: A. Преграда для прохождения механическим путем, удаления с поверхности движением мерцательного эпителия и движением слизи; B. Выработка

химических

веществ,

обладающих

бактерицидными

свойствами: a. Молочная и жирные кислоты в составе пота и кожного сала; образование перекиси водорода; b. Соляная кислота и ферменты желудочного сока; c. Желчь и ферменты поджелудочного и кишечного сока; d. Лизоцим слезной жидкости, слюны, дыхательных путей, крови, материнского молока, синовиальной, перитонеальной и плевральной жидкостей; e. Иммуноглобулин А (Ig A) – секреторные антитела – также выделяются

эпителиальными

клетками

слизистых

оболочек

(относятся к специфическим факторам защиты).

2. Клеточные

факторы

внутренней

среды,

относящиеся

неспецифической защите Представлены воспалительной реакцией и фагоцитозом.

к

Эти процессы взаимосвязаны: в месте внедрения чужеродного агента (микроорганизма или антигена) происходит его фиксация: клеточные элементы тканей или выходящие из крови лейкоциты (нейтрофилы) образуют вокруг места внедрения своеобразный защитный вал, препятствующий распространению чужеродных частиц во внутренней среде. В очаге воспаления протекает фагоцитоз. На примере фагоцитоза нейтрофилов можно выделить 5 фаз (см. схему 1): Фаза 1:

Фаза 2:

Фаза 3: Фаза 4:

Фаза 5:

Чужеродное тело, несущее на своей поверхности антитела (например, Ig G, или другой фактор – фактор комплемента С3b) распознается рецепторам нейтрофила – Fc и С3b – как чужеродный агент. После вступления в контакт (взаимосвязь рецепторов фагоцита с чужеродными агентами) фагоцита с чужеродными агентами происходит образование псевдоподий, которые обхватывают чужеродное тело. После полного захвата образуются фагосомы. Фагосомы сливаются с лизосомами фагоцита, которые наполнены гидролазами. Образуются фаголизосомы, в которых переваривается чужеродное тело. Непереваренное вещество выделяется наружу, на поверхности клетки вновь появляются Fc и С3b рецепторы, которые исчезали с поверхности нейтрофила перед образованием фагосом.

Схема 1. Неспецифические механизмы защиты: клеточные факторы внутренней среды. Воспаление и фагоцитоз.

3. Гуморальные факторы неспецифической защиты внутренней среды

В основном, это вещества белковой природы, находящиеся в плазме крови:

2 белковые системы

Пропердиновая система

Состоит из 3 компонентов: 1) Белок Р – пропердин 2) Фактор В – бетагликопротеид 3) Профермент – протеаза D

Цитокины

Система комплемента

Состоит из 11 белков, которые маркируются С1, С2, С3 и т.д. Активация системы комплемента ведет к лизису чужеродных и инфицированных вирусом клеток

Быстрая реакция (классический путь реакции) происходит без участии пропердиновой системы

1) Лейкины – вырабатываются лейкоцитами 2) Плакины – тромбоцитами 3) β-лизины – плазма крови Обладают выраженным бактериолизирующим свойством

Медленная реакция происходит с участием пропердиновой системы

Схема № 2: Неспецифические механизмы защиты: Гуморальные факторы внутренней среды

Биологические эффекты активации комплемента: 1) Сокращение гладкой мускулатуры (С3а, С5а);

2) увеличение проницаемости сосудов (С3а, С4а, С5а); 3)

дегрануляция базофилов (С3а, С5а);

4)

агрегация тромбоцитов (С3а, С5а);

5)

опсонизация и фагоцитоз (С3b); 6) активация кининовой системы (С2b); 7) МАК, лизис; 8) Хемотаксис (С5а)

Активация системы комплемента ведет к лизису чужеродных и инфицированных вирусом собственных клеток организма. * Чужеродная клетка (слева – классический путь активации комплемента) метится (опсонизируется) в результате связывания с иммуноглобулинами или (справа – альтернативный путь активации комплемента) особые структуры мембраны (например, липополисахариды или антигены мембраны, индуцированные вирусами) делаются «заметными» для системы комплемента. Продукт С3b объединяет оба пути реакции. Он расщепляет С5 на С5а и С5b. Компоненты С5b – С8 полимеризуются с С9 и образуют трубкообразный мембраноатакующий комплекс (МАК), проходящий сквозь мембрану клетки-

мишени и приводящий к проникновению внутрь клетки Са 2+ (при высоких внутриклеточных концентрациях цитотоксичен!), а также Na+ и Н2О. * Активация каскада реакций системы комплемента включает гораздо больше этапов, чем приводится в схеме. В частности, отсутствуют различные ингибирующие факторы, которые помогают контролировать избыточную реакцию в системе свертывания и фибринолитической системе.

Специфические механизмы защиты клеточного гомеостазиса Осуществляются иммунной системой организма и являются основой иммунитета. Иммунитет – способ защиты организма от живых тел и веществ, имеющих признаки генетической чужеродности. К ним относятся: • Микроорганизмы и вирусы • Простейшие, грибы и черви

Инфекционный иммунитет Паразитарный иммунитет

• Клетки (в том числе раковые) • Ткани (в том числе пересаженные) • Белки и их соединения с липидами, полисахаридами

Неинфекционный иммунитет

Иммунитет Врожденный (естественный)

Приобретенный (искусственный)

Генетически обусловленные механизмы защиты от всех видов чужеродных агентов

Возникает в процессе распознавания чужеродности агентов (необходимым является контакт) и заключается в приобретении механизмов защиты от них

Оба вида иммунитета возникают на основе способности распознавать чужеродность действующего агента

Эта способность является генетически определенной и называется иммунологической реактивностью

Иммунная система – это совокупность: 1) Лимфоидных органов – тимус, лимфатические узлы, селезенка; 2) Тканей – лимфатическая ткань кишечника (аппендикс и пейеровы бляшки), носоглотки (миндалины) и костного мозга; 3) Клеток – лимфоциты и макрофаги (моноциты), способных осуществлять иммунитет. В связи с этим они называются иммунокомпетентными. Схема № 3. Специфические механизмы защиты внутренней среды.

Схема № 4. Участие иммунокомпетентных клеток крови в формировании врожденного и приобретенного иммунитета.

α γ

α γ

Иммунная система распознает чужеродные агенты, которые называются антигенами. Антиген (в переводе «порождающий против себя») – означает вещество, вызывающее против себя реакцию иммунной системы, например, выработку антитела. Обычно антигены локализуются на мембранах клеток, это крупномолекулярные вещества, структура или пространственная организация которых не типична для данного индивидуума, т.е. демонстрирует генетическую чужеродность. Свойства антигена: 1) Иммунность – способность антигена вызывать образование антитела; 2) Специфичность – способность антигена вступать с соответствующим антителом в контакт через свою специфическую составную часть. Строение антигена: это макромолекула (молекулярный вес около 5 000) преимущественно белкового происхождения. Чаще всего антигеном являются гликопротеиды, локализованные в мембранах, но могут быть полисахаридом, липидом, нуклеиновой кислотой. Состоит из протеинового и непротеинового компонентов. Протеиновый компонент обеспечивает иммунность антигена, а

непротеиновый – его специфичность. Специфическая структурная часть называется детерминантной группой, их может быть несколько сотен и даже тысяч. Виды антигенов: По своему происхождению антигены бывают инфекционными и неинфекционными. Инфекционные – это антигены микроорганизмов и вирусов, неинфекционные – это изоантигены, аллогены, ксеногены и аутогены. Изоантигены – это антигены групп крови – А, В, Р, М и др. Существует более 80 групп антигенов, которые сгруппированы в отдельные системы (системы групп крови). Аутоантигены – антигены, которые возникают при патологических состояниях, и человек иммунизируется через формирование соответствующих антител против них (например, раковые клетки). Аллогены – это антигены индивидуумов в пределах одного вида. Ксеногены – это антигены особей разного вида. Антитело – это плазменные глобулины, которые вступают в реакцию с антигеном, образуя комплекс антиген-антитело. Виды антител: Изоантитела – естественные антитела сыворотки крови человека, передаются по наследству (определяют систему групп крови) (это агглютинины крови в разных системах групп крови). Иммунные антитела – свободные антитела, которые вырабатываются в организме в ответ на введение антигенов другой группы крови, аутоантигенов или экзогенных антигенов. Иммунные реакции, классифицируемые по механизмам реализации как клеточный и гуморальный иммунитет, реализуются лимфоцитами крови. Выделяют 2 типа лимфоцитов: Т и В. Т-лимфоциты (тимусзависимые) составляют 60-80% всех лимфоцитов крови. Еще в период внутриутробного развития в зачаток тимуса (центральный орган иммунитета) проникают из крови предшественники Т-клеток. В кровь их продуцирует костный мозг на протяжении всей жизни. Находясь в тимусе, Т-

клетки приобретают поверхностные рецепторы к различным антигенам, после чего выходят в кровь и заселяют периферические лимфоидные органы. Здесь еще незрелые Т-лимфоциты могут реагировать на антигены, к которым они имеют рецепторы, пролиферацией с последующей дифференцировкой в эффекторные Т-лимфоциты и Т-клетки памяти. Среди эффекторных Т-клеток различают следующие классы: 1) Т-хелперы или клетки-помощники, обеспечивающие в иммунном ответе дифференцировку В-лимфоцитов. Они непрерывно циркулируют между лимфой и кровью. Из Т-хелперов образуются 2 субпопуляции: • Th1-клетки – короткоживущие, малоподвижные лимфоциты; находятся в тимусе и селезенке, обладают супрессорными свойствами; • Тh2-клетки – более зрелые, долгоживущие, рециркулирующие, находятся в лимфатических узлах и крови, обладают хелперными и киллерными свойствами; 2) Т-киллеры, обеспечивающие цитотоксический эффект и разрушающие чужеродные клетки; 3) Т-супрессоры, подавляющие иммунный ответ на определенный антиген (сдерживающая функция) и предотвращающие развитие аутоиммунных реакций, подавляя клоны лейкоцитов, способных реагировать на собственные антигены организма; 4) Т-амплифайеры – подавляют иммунный ответ в пределах Т-лимфоцитов. Из всех Т-лимфоцитов около 10% без последующего деления циркулируют в организме до 10 лет и более – это Т-клетки иммунной памяти. Они хранят информацию о всех антигенных воздействиях. Эти клетки обеспечивают возможность воспроизведения иммунного ответа в случае повторного контакта организма с данным антигеном: антиген связывается с рецептором соответствующих Т-клеток, они активируются и образуют эффекторные клетки, уничтожающие антиген. Иммунные реакции, реализуемые с помощью Т-лимфоцитов, получили название клеточный иммунитет.

В-лимфоциты получили свое название от фабрициевой сумки птиц, где они были обнаружены (первая буква латинского Bursa – сумка). У человека фабрициевой сумки нет, аналогом этого органа считают лимфоидную ткань кишечника (аппендикс, пейеровы бляшки) либо костный мозг. Образуются в костном мозге из лимфоидных стволовых клетокпредшественников. В костном мозге приобретают антигенную специфичность путем приобретения рецепторов в виде иммуноглобулинов М, расселяются в лимфатические узлы, селезенку и пейеровы бляшки. Здесь же при антигенной стимуляции пролиферируют и дифференцируются в В-лимфоциты памяти и плазматические клетки, которые секретируют иммуноглобулины как антитела (схема № 5). Схема № 5. Иммуноглобулины человека.

Антитела, связываясь с антигенами, способствуют разрушению чужеродных клеток и нейтрализации продуктов их жизнедеятельности.

Поскольку антитела находятся в лимфе и крови, т.е. переносятся жидкой средой, В-лимфоциты обеспечивают гуморальный иммунитет. Другие виды лимфоцитов, участвующие в иммунитете: - ИК (ЕК)-клетки – натуральные или естественные киллеры – обеспечивают клеточный иммунитет, обладают выраженной цитолитической активностью по отношению к клеткам-мишеням: опухолевого происхождения, стареющим клеткам организма; - О-лимфоциты – способны осуществлять лизис клеток-мишеней без предварительной их опсонизации, т.е. в отсутствии комплемента плазмы; - К-лимфоциты – разновидность О-лимфоцитов; - Двойные клетки – способны выполнять функции Т- и В-лимфоцитов. Иммунный ответ Реализация реакции иммунной системы на антиген требует обязательного взаимодействия или кооперации разных иммунокомпетентных клеток. При внедрении антигена во внутренней среде организма происходит его фагоцитирование макрофагами (моноциты), которые «очищают» детерминантные группировки чужеродных макромолекул с помощью протеолитических ферментов в кислой среде эндосомальных пузырьков. Образовавшиеся изолированные детерминанты путем экзоцитоза выводятся на поверхность мембраны и здесь связываются с мембранными белками макрофага. Эти белки называются антигенами гистосовместимости, они всегда отличаются у разных индивидуумов и вызывают иммунную реакцию отторжения трансплантата при пересадке чужеродных органов и тканей., поэтому также называются трансплантационными антигенами. Эти белки всегда присутствуют на поверхности клеток, в том числе и макрофагах, и после соединения с антигеном «демонстрируют», т.е. презентуют очищенную антигенную детерминанту Т-лимфоциту. Т-лимфоцит, обладая рецепторами к антигену, определяет чужеродность детерминантной группы антигена и снимает антиген с поверхности макрофага, соединяясь с ним, что активирует Т-лимфоцит. Активированный Т-лимфоцит способен к пролиферации и дальнейшей дифференцировке на Т-лимфоциты памяти и эффекторные Т-лимфоциты (Т-хелперы и Т-киллеры). Эти процессы возможны только при участии гуморального фактора – белка интерлейкина-2,

который синтезируется и макрофагами, и активированным Т-лимфоцитам. Тлимфоциты имеют рецепторы к интерлейкину-2. Образовавшиеся клоны (популяции) Т-киллеров сами способны к уничтожению антигена, а Т-хелперы вовлекают в иммунный ответ Влимфоциты: передача информации об антигене В-лимфоцитам осуществляется Т-хелперами с обязательным повторным участием макрофагов. Макрофаги снимают с поверхности Т-лимфоцитов антигенрецепторные комплексы, концентрируют их на своей поверхности в виде «обоймы», ориентируя детерминантами наружу, и передают «обоймы» антигенных молекул Влимфоциту. В-лимфоцит не способен реагировать на единичные молекулы антигена, для его активации необходима подготовленная Т-лимфоцитом и макрофагом «обойма» молекул антигена. Кроме этого специфического сигнала Т-клетки передают В-лимфоциту и второй неспецифический сигнал в виде гуморального стимула (интерлейкины). Получившие специфический и неспецифический стимулы В-лимфоциты пролиферируют с дифференцировкой в клоны В-лимфоцитов памяти и плазматические клетки, которые начинают синтезировать и выделять иммуноглобулины (антитела), формируя гуморальный иммунитет (схема № 6). Схема № 6. Клональная селекция и дифференцировка В-лимфоцитов.

Изображены 3 различных типа В-лимфоцитов, характеризующиеся в зависимости от обстоятельств наличием специфического Ig G-рецептора (паратопа) (клеточные клоны 1,2,3). Только клеточный клон 2 обладает рецептором, подходящим к антигенному эпитопу. Это специфическое распознавание характерных признаков ведет к клональной селекции с последующим размножением клона 2 (клональная экспансия). Последующая дифференцировка развивающегося клона способствует образованию плазматических клеток, продуцирующих

антитела, и В-клеток памяти. Плазматические клетки секретируют иммуноглобулины с паратопом, идентичным рецепторам В-клетки (см. увеличенное изображение иммуноглобулинов). В-клетки памяти сохраняют информацию о происшедшем контакте «антиген-антитело», так что при повторной встрече с этим антигеном происходит более быстрое и усиленное образование антител.

Примерно спустя трое суток в крови можно уже обнаружить первые антитела, выработавшиеся к этим антигенам. Их количество или титр постепенно нарастает к 10 – 14 дню, а затем также постепенно падает и спустя 3 – 4 недели в крови выявляются очень низкие концентрации антител. Эта реакция системы иммунитета на первый контакт с антигеном называется первичный иммунный ответ. При повторном поступлении антигена спустя 3-4 недели и в течение длительного времени (месяцы и долгие годы) быстро, почти без латентного периода, начинается синтез антител. Концентрация антител нарастает и сохраняется в крови более длительный срок, чем в условиях первичного иммунного ответа. Эту реакцию иммунной системы на повторное поступление того же гена называют вторичный иммунный ответ. Иммунный ответ на собственные макромолекулы, обладающие детерминантными группами антигенов, в физиологических условиях отсутствуют, например, на детерминанты мембранных белков гистосовместимости макрофагов. Это явление называется иммунологической толерантностью. Механизм этого явления возникает в результате того, что в период «обучения» Т-лимфоцитов в тимусе собственные детерминантные структуры подавляют образование клонов Т-лимфоцитов, обладающих рецепторами к этим структурам. В результате эти Т-лимфоциты являются репрессированными. В иммунологической толерантности принимают участие и Т-лимфоциты-супрессоры (схема № 7). Схема № 7. Факторы врожденного и приобретенного иммунитета, механизмы их взаимодействия