Екатерина Умнякова - Как работает иммунитет

Клетки врожденного иммунитета распознают патогены при помощи соответствующих рецепторов– специальных молекулярных структур, которые находятся на поверхности или внутри клеток. Они работают как антенны и могут распознавать не только чужеродные микроорганизмы, но и собственные измененные умирающие клетки и поврежденные молекулы. После того, как распознавание произошло, рецепторы подают сигнал клеткам врожденного иммунитета, которые приступают к переработке клеточного и молекулярного «мусора».

Приобретенный иммунитет появился в природе гораздо позже врожденного. Первыми обладателем приобретенного иммунитета считаются древние рыбы. Приобретенный иммунитет усовершенствовал иммунный ответ организма, дополнил его, а в некоторых случаях даже «облегчил» работу врожденному иммунитету. В результате он оказался эволюционно выгоден, поэтому закрепился у разных видов живых существ. Приобретенному иммунитету свойственен феномен иммунологической памяти, представленный лимфоцитами, которые ранее встречались с патогеном и знают, как на него реагировать. Кроме того, клетки памяти хранят информацию о структуре антител, которые они вырабатывают при повторной встрече с патогенами. Антитела – молекулы иммунной системы, способные метить чужеродные клетки, сигнализируя таким образом другим иммунным клеткам об угрозе и необходимости уничтожить потенциальную опасность. Благодаря клеткам памяти иммунная система экономит время – процессы распознавания и уничтожения с их участием происходят намного быстрее. В некоторых случаях антитела и вовсе препятствуют проникновению инфекции в организм (об этих молекулах подробнее в разделе «Молекулы иммунитета»).

В иммунологии принято делить органы иммунитета или лимфоидные органы на первичные и вторичные. В первичных лимфоидных органах – в тимусеи в костном мозге– происходит созревание T- и B-лимфоцитов, то есть клеток приобретенного иммунитета. Тимусили вилочковая железа – это небольшой орган, где происходит «обучение» T-лимфоцитов или Т-клеток. Тимус расположен за грудиной, в верхней части грудной клетки. Этот орган с возрастом неизбежно подвергается атрофии и замещается жировой тканью. В тимусе T-лимфоциты проходят отбор. В кровоток попадают только те из них, которые способны адекватно реагировать на инфекционные агенты и не поражать клетки организма. Остальные Т-лимфоциты – а их, как ни странно, большинство – уничтожаются с помощью программы клеточной гибели или апоптоза. Другой тип лимфоцитов – B-лимфоциты или B-клетки. Они также, как и все лимфоциты, образуются в костном мозге. В-клетки необходимы иммунной системе для того, чтобы запускать синтез антител против конкретного патогена, а также хранить информацию о том, какой именно тип антител может понадобиться при повторной встрече с конкретным возбудителем инфекции. В отличие от Т-клеток, В-лимфоциты не проходят строгий отбор и не гибнут массово. После образования B-лимфоцитов в костном мозге клетки переходят во вторичные лимфоидные органы – лимфатические узлы, селезенку и различные лимфоидные ткани слизистых, где происходит их созревание.

В костном мозгеобразуются все лейкоциты – белые кровяные тельца, которые осуществляют иммунные реакции. Лейкоциты – это потомки стволовых клеток крови, из которых в том числе развиваются красные кровяные тельца эритроциты, переносящие кислород, и кровяные пластинки тромбоциты, участвующие в каскаде свертывания крови под действием различных молекулярных факторов. Созревание и специализацию некоторые иммунные клетки завершают в иммунных органах – уже после выхода из органов кроветворения.

Лимфатические узлы– это органы округлой формы, которые располагаются вблизи лимфатических сосудов, соединяющих иммунные органы. Они играют роль своеобразных фильтров, которые собирают антигены– части чужеродных организмов. В этих узлах при взаимодействии антигенов с клетками приобретенного иммунитета происходит запуск образования антител– молекул-меток, при помощи которых иммунные клетки ликвидируют угрозы и оберегают организм от инфекций.

Работа лимфатической системы невозможна без соединительной ткани, которая циркулирует внутри системы. Лимфа– бесцветная прозрачная вязкая жидкость. Она движется по лимфатическим сосудам в сторону узлов системы за счет сокращения окружающих мышц. Лимфа содержит большое количество лимфоцитов, способных бороться с различными инфекциями. Здесь же B-лимфоциты секретируют антитела. Течение соединительной ткани внутри узла происходит достаточно медленно, и это дает лимфоцитам возможность взаимодействовать с другими лимфоцитами и дендритными клетками. Благодаря этому взаимодействию происходит запуск иммунного ответа со стороны приобретенного иммунитета.

Рисунок 1. Лимфатическая система

Селезенка – это самый крупный лимфоидный орган у позвоночных, который находится в брюшной полости. Его основная функция – быть фильтром для лимфы. В селезенке также происходит ее обогащение антителами. На ранних стадиях развития плода селезенка работает как орган кроветворения и производит в том числе самые первые иммунные клетки организма.

Прежде, чем переходить к описанию иммунных клеток, вспомним, что такое живая клетка и как она устроена.

Клетка – это структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности живого. Все живые организмы состоят из клеток. В некоторых случаях весь организм может быть представлен одной клеткой. Так, например, любая бактерия или микроскопический грибок, водоросль или простейшее является самостоятельной единицей живого.

Схема строения клетки животного

Клетка животного представляет собой микроскопический пузырек, оболочка или цитоплазматическая мембранакоторого служит барьером с ограниченной проницаемостью для воды и других веществ. Внутри клетки находится цитоплазма– вязкая субстанция, в котором плавают клеточные органеллыили органы клетки, выполняющие различные функции. У клеток животных присутствует оформленное ядро, которое хранит генетическую информацию в ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте). В ядре происходит синтез РНК (рибонуклеиновой кислоты), которая является посредником при передаче генетической информации. Согласно информации, переданной от ДНК в РНК, на рибосомахклетки вне ядра происходит синтез белка. Часто рибосомы могут находиться на стенках эндоплазматической сети– лабиринтообразного клеточного органа, необходимого для транспорта и синтеза не только белков, но и иных важных веществ – липидов, стероидов и многих других. При участии аппаратаили комплекса Гольджипроисходит процесс запасания нужных для клетки веществ и выведение остальных. Принцип работы аппарата Гольджи напоминает функционирование почтовой службы, которая упаковывает различное содержимое и может либо оставить «посылку» внутри клетки на хранение до более поздней отправки, либо направить в определенные органеллы немедленно. Некоторые «посылки» – лизосомыили внутриклеточные пузырьки, плавающие в цитоплазме – содержат ферменты, расщепляющие некоторые вещества. Эти биологические катализаторы нужны для осуществления внутриклеточного пищеварения, уничтожения ненужных продуктов жизнедеятельности клеток и вторгшихся в клетку патогенов. Для того, чтобы обеспечить все эти сложные процессы, в клетках работают «энергетические станции» – митохондрии. Эти органеллы запасают энергию в виде соединений благодаря процессам окисления, которые происходят на ее мембранах.