Наши внутренние войска: краткая история всего адаптивного иммунитета
Пока я готовлю новый пост о цитокинах, решил сделать небольшое резюме по адаптивному иммунитету. Здесь будет обобщающее описание процессов и клеток-участников приобретенного иммунитета. Что-то будет повторяться из прошлых постов, но зато все кратко и собрано в одном месте. В конце поста привожу ссылки на все посты об адаптивном иммунитете в хронологическом порядке. Как водится, вот мой предыдущий пост.
Поехали!
Врожденный иммунитет работает быстро и грубо: он активируется в течение минут - часов и уничтожает всё подозрительное. Для этого у нас имеется древняя система рецепторов, которые реагируют на большинство существующих микробов. Врожденный иммунитет не умеет прицельно охотиться за каким-то одним микробом. Поэтому его задача - организовать воспаление и попытаться уничтожить захватчика. Если удалить инфекцию не получается, врожденный иммунитет привлекает к месту побоища клетки адаптивного иммунитета.
Итак, наш врожденный иммунитет подобен дружинникам и социально ответственным гражданам. Они повсюду курсируют, следят за порядком и в случае чего могут вызвать подмогу. На помощь приходят более специализированные отряды. Например, отдел экономической безопасности, ОБНОН или угрозыск. Вот эти отделы и есть адаптивный (приобретенный) иммунитет.
Задача адаптивного иммунитета - произвести клетки, которые будут охотиться за одним определенным антигеном. А что такое антиген? Это любой кусочек внешнего мира, который способен вызвать иммунный ответ. Например, жгутик бактерии, её клеточная мембрана или токсин. Или вирусные белки. Или пыльца растений. В общем, всё, что не принадлежит нашему организму - это антиген. Антиген обычно белковой или углеводной природы и сравнительно больших размеров (молекула воды, например, не является антигеном). Бывает так, что ткани собственного организма тоже становятся антигенами (аутоантигены), тогда получается аутоиммунное заболевание.
Профессиональной ловлей антигенов занимаются моноциты, макрофаги и дендроциты. Самыми важными охотниками за головами при первой встрече с микробом являются дендритные клетки. Это большие клетки с множеством отростков, которые непрерывно поглощают любые доступные вещества вокруг себя. Как только они проглотили что-то подозрительное, каскад химических реакций заставляет их ползти к лимфатическому узлу.
В лимфатическом узле концентрируются созревшие лимфоциты. Это как раз те клетки, которые обеспечивают “прицельный” или адаптивный, или приобретенный иммунный ответ. Чем же он так хорош? Во-первых, система адаптивного иммунитета позволяет создать много-много клеток, охотящихся за одним конкретным веществом (например, за белком на поверхности вируса или за бактериальным токсином). Чем больше таких специфичных клеток, тем выше шанс на победу и быстрое уничтожение возбудителя. Во-вторых, клетки адаптивного иммунитета эффективно обнаруживают внутриклеточные микробы (вирусы, хламидии и т.п.), которые не доступны клеткам врожденного иммунитета. И, наконец, приобретенный иммунитет позволяет сформировать иммунную память.
Виды лимфоцитов и их функции.
Лимфоциты созревают в тимусе и красном костном мозге. После созревания образуются уникальные лимфоциты. В чем же их уникальность? У каждой клетки получается свой собственный рецептор, который не повторяется у другого лимфоцита. Этот рецептор подобен присоске с особой формой - он сможет прилипнуть только к определенному антигену. На каждом лимфоците присутствует от 50000 до 150000 рецепторов одного типа с уникальной структурой. Теоретически можно получить десять квинтиллионов вариантов лимфоцитов (единица с 18 нулями). В реальности это число ограничивается количеством в несколько миллиардов. Рецепторы на Т- и B-лимфоцитах называются Т-клеточный рецептор (TCR) и B-клеточный рецептор (BCR).
Итак, каждый лимфоцит с помощью уникального рецептора может обнаружить “свой” единственный антиген. Например, кусочек белка на поверхности вируса кори или белок нейраминидазу на поверхности вируса гриппа. Более того, обычно к одному антигену находятся несколько разных лимфоцитов.
Картинка иллюстрирует лимфоциты с разными вариантами рецепторов. Каждый из рецепторов “узнает” только свой антиген (или несколько похожих антигенов).
Таким образом, в нашей крови курсируют несколько миллиардов лимфоцитов. Количество лимфоцитов во всем теле достигает нескольких триллионов (с учетом других органов и клеток памяти). Это количество позволяет покрыть почти весь возможный спектр существующих антигенов.
Из лимфатического узла лимфоциты поступают в кровь. Оттуда они попадают в очаг воспаления, где находится кровожадный микроб. Где именно находится воспаление, лимфоциты чуют по “запаху”. Специальные вещества заставляют их задерживаться на стенках капилляров и выходить в ткани для реализации своих биологических эффектов.
Для того, чтобы лимфоцит-дозорный смог разглядеть внутреннее содержимое клеток, существует специальный механизм. Каждая клетка выносит на поверхность своей мембраны кусочки белков, которые синтезируются в цитоплазме. Это могут быть свои собственные белки или белки внутриклеточных паразитов. Эволюция изобрела отдельный процесс для реализации данного механизма. Люди назвали его главным комплексом гистосовместимости (ГКГ). Лимфоциты Т-киллеры умеют считывать содержимое ГКГ и, в случае обнаружения там чужеродного материала, уничтожают клетку. Именно Т-киллеры убивают инфицированные и опухолевые клетки. А помогают им в этом естественные киллеры - тип клеток, занимающих промежуточное положение между врожденным и приобретенным иммунитетом.
Большая часть лимфоцитов, которые повстречали свой антиген, превратится в рабочие клетки: киллеры, хелперы и плазмоциты (производят антитела). Оставшаяся небольшая часть трансформируется в клетки памяти. Эти клетки будут покоиться в разных местах организма до следующей встречи с тем же самым микробом, который их породил. При повторной встрече с антигеном клетки памяти активируются гораздо быстрее; кроме того, антитела становятся “сильнее” при повторной встрече с врагом. Если описать грубо, эффект иммунной памяти сводится к следующему: микроб распознается быстрее и уничтожается эффективнее. Это означает, что человек может и вовсе не почувствовать, что внутри него идёт какая-то борьба. А если почувствует, то в гораздо легкой форме.
Если клетки-киллеры охотятся за внутриклеточной инфекцией, то антитела поражают внеклеточные цели. К таким целям относятся бактерии, токсины, гельминты и другие антигены, которые оказались снаружи клетки. Особые генетические механизмы теоретически позволяют создать около десяти квадриллионов (единица с 16 нулями) уникальных вариантов антител. В реальности это число ограничено количеством B-лимфоцитов в несколько сотен миллионов. B-лимфоциты, как и все лимфоциты, активируются различными микробными молекулами. После активации B-клетки производят много своих клонов, у которых чуть-чуть разные B-клеточные рецепторы. Те клоны, чьи рецепторы лучше всего прилипают к антигену, выживут и превратятся в плазматические клетки. Задача плазматических клеток - синтезировать кучу уникальных рецепторов, которые поступают в кровь и слизистые оболочки. Эти рецепторы мы знаем как антитела.
От наивного В-лимфоцита до плазматической клетки. Процесс отбора В-лимфоцитов с более сильными антителами называется созреванием антител (созревание аффинности).
В финале превращений из B-лимфоцита получается плазматическая клетка. Она в два раза больше лимфоцита и в больших количествах синтезирует антитела одного варианта и одного типа. Типы антител отличаются по строению и обозначаются буквами M, G, A, E, D. Антитела передаются ребенку с молоком матери (в основном, IgA), а IgG проходит через плаценту (и отвечает за резус-конфликт). Обобщающие свойства антител основных типов привожу на картинке ниже.
Восемь месяцев назад, завершая посты о врожденном иммунитете, я выложил пост, где собрал ссылки в хронологическом порядке. Ниже делаю то же самое для адаптивного иммунитета.
Наши внутренний войска: гены, антигены и главный комплекс гистосовместимости
Наши внутренние войска: MHC и антигенпрезентация
Наши внутренние войска: MHC и антигенпрезентирующие клетки
Наши внутренние войска: четкие воины лимфоциты (про лимфоциты и Т-лимфоциты киллеры)
Наши внутренние войска: как закаляются T-лимфоциты (про тимус и созревание Т-лимфоцитов)
Наши внутренние войска: есть ли жизнь после тимуса? (Т-хелперы, лимфоузлы, CD4/CD8 индекс)
Наши внутренние войска: не киллерами едиными богат Т-репертуар (натуральные киллеры, Т-клетки памяти и другие Т-клетки)
Наши внутренние войска: пули-умницы антитела (антитела, часть 1)
Наши внутренние войска: антитела - что было дальше? (антитела, часть 2)
Наши внутренние войска: высокоточные снайперы B-лимфоциты
Наши внутренние войска: B-лимфоциты - из юношей в воины (активация В-лимфоцитов и плазматические клетки, созревание антител, про селезенку и лимфоузлы)
Наши внутренние войска: пОмни меня! (иммунная память)
Наши внутренние войска: ложка дёгтя в ваш липовый мёд (антителозависимое усиление инфекции)
Наши внутренние войска: химическое оружие (вводный пост о сигнальных молекулах - цитокинах)
Спасибо, кто следит за серией и читает мои посты! Пишите вопросы и помните, что не бывает глупых вопросов. Глуп тот вопрос, который не был задан (с). Всем праздничного настроения, максимально адаптивного иммунитета и долгих дней и приятных ночей!