Екатерина Умнякова - Как работает иммунитет [litres]

По характеру усиления или сдерживания воспаления молекулы цитокинов можно поделить на два типа – провоспалительные и противовоспалительные. В тех случаях, когда необходимо активно бороться с инфекцией и запускать в организме процессы воспаления, иммунные клетки производят провоспалительныецитокины. В иных случаях, когда воспаление нужно подавить – противовоспалительные. Для того, чтобы иммунная система успешно выполняла свои функции, необходимо поддержание баланса действующих цитокинов.

Существует три типа цитокинов – интерлейкины, интерфероныи хемокины. Эти соединения обладают широким спектром биологической активности, однако основная их функция – координировать иммунный ответ.

Интелейкины (ILs) – это группа из 36 типов сигнальных белковых молекул (от IL-1 до IL-36). Интелейкины получили свое название потому, что впервые были обнаружены в лейкоцитах и регулировали взаимодействия между ними. Эти молекулы синтезируются в различных клетках организма. Существуют провоспалительные (IL-1, IL-6, IL-17 и др.) и противовоспалительные (IL-4, IL-10, IL-13 и др.) цитокины. В зависимости от типа молекул, воспаление можно вызвать, или, напротив, подавить его.

Интерфероны (IFNs) – группа сигнальных молекул, которые синтезируется клетками организма в ответ на присутствие патогенов – вирусов, бактерий, паразитов, а также реагируют на наличие опухолевых клеток. Интерфероны названы так потому, что они «мешают» вирусам в клетке размножаться. Они препятствуют синтезу белка в зараженной клетке на этапе трансляции, то есть при переводе последовательности РНК в цепочку аминокислот на рибосомах клетки. Если синтез белка не происходит, то не происходит образования вирусных белков. В результате вирус не может распространяться в организме. Также интерфероны активируют иммунные клетки – натуральные киллеры и макрофаги – и усиливают синтез молекул MHC, которые участвуют в презентации антигена. Таким образом, чем больше на поверхности зараженной клетки молекул MHC с участком антигена, тем эффективнее T-лимфоциты распознают зараженные вирусом клетки и запускают каскад иммунных реакций.

Существует около 20 видов интерферонов, которые делятся на 3 класса.

Производство молекул интерферонов первого класса (IFN type I) запускается тогда, когда в организме оказываются вирусные клетки. Клетка высвобождает некоторые виды интерферонов для того, чтобы «предупредить» соседние клетки об опасности и привлечь иммунные клетки для борьбы с вирусом. Единственный интерферон второго класса IFN-γ, синтезирующийся в организме человека, активирует макрофаги, напрямую останавливает размножение вирусов и усиливает синтез молекул MHC. IFN-γ синтезируется натуральными киллерами, T-лимфоцитами и клетками эпителиев. Об интерферонах третьего класса (IFNtype 3) пока науке известно не так много, но совершенно точно известно, что их синтез запускается и при вирусной, и при грибковой инфекции.

Интерфероны обладают довольно широким спектром биологического действия. Синтетические интерфероны применяются для лечения вирусных инфекций, рассеянного склероза, а также некоторых типов онкологических заболеваний – лейкозов и меланом.

Хемокины – группа из 50-ти сигнальных белков, которые выполняют функцию привлечения иммунных клеток. Эти молекулы получили название благодаря своей специализации. Они запускают хемотаксис иммунных клеток – движение в ответ на химический сигнал в очаг развития воспаления, а также другие иммунные процессы. У хемокинов есть специальные рецепторы, выполняющие функции антенн. Такого рода рецепторы способны улавливать сигналы от других иммунных клеток, даже если молекулы хемокинов присутствуют в очень низкой концентрации.

Как работают цитокины? Биологический эффект цитокинов осуществляются через соответствующие рецепторы которые находятся на поверхности иммунных клеток, на которые действуют эти сигнальные молекулы.

Действие цитокинов

Рассмотрим один пример действия цитокинов, направленного на привлечение иммунных клеток в очаг развития инфекции. В главе о клетках иммунитета мы рассказывали о дендритных клетках причудливой формы с отростками, которые способны захватывать патогены, переваривать их, а оставшиеся фрагменты встраивать в свою поверхность вместе с молекулой MHC – главным комплексом гистосовместимости. Дендритные клетки на молекулах МНС демонстрируют в том числе и Т-хелперам фрагменты разрушенного патогена. Т-хелперы распознают мишень, активируются, после чего запускается процесс выработки цитокинов.

Эти сигнальные молекулы привлекают в очаг инфекции фагоциты – макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы, а также B-лимфоциты. Получив химические сигналы, эти клетки иммунитета уничтожают инфекционные агенты и помогают организму в ряде случаев приобрести иммунологическую память о конкретном патогене.

Молекулы-метки по основному механизму действия напоминают сигнальные молекулы, но, в отличие от них, не могут подавать сигнал иммунным клеткам без связывания со своей мишенью. Существует несколько типов молекул-меток. Мы остановимся на описании наиболее распространенных – иммуноглобулинов (Ig)или антител. Эти белки не убивают патогены, они представляют собой «маячки», которые помогают иммунным клеткам распознавать антигены – чужеродные частицы и организмы.

Классы антител

Антитела производятся плазматическими клетками в ответ на инфекцию, причем для каждого антигена формируются плазматические клетки, которые могут производить только один тип антител. Трехмерная форма молекулы напоминает латинскую букву «Y». Хотя схематическое изображение ее строения простое, на самом деле структура этих белков довольно сложна.

Существует несколько классов иммуноглобулинов IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. Все они отличаются молекулярной массой, составом аминокислот и выполняют разные функции. Схематично строение этих молекул представлено ниже.

Антитела циркулируют в крови, в лимфе и в других жидкостях организма. При встрече с патогеном, антитело фиксирует его с помощью двух доменов, которые напоминают верхние элементы буквы Y, образуя при этом иммунный комплексили комплекс антиген-антитело.

Сила захвата антигенов различными антителами может быть разной, и от нее зависит эффективность иммунного ответа. Клетки иммунитета распознают комплекс антиген-антитело с помощью соответствующих рецепторов на своей поверхности и запускают иммунный ответ. Так, например, макрофаги, у которых есть рецепторы к «хвостовой» части молекулы антитела IgG, «поглотят» иммунный комплекс, отмеченный этим антителом. В результате этого процесса патоген будет нейтрализован.