Функциональная анатомия иммунной системы

Кафедра анатомии человека имени профессора
М.Г.Привеса
Функциональная
анатомия
иммунной системы
Доцент М.В.Никитин
Иммунная
система
(синоним
лимфоидная
система)
это
особо
организованная совокупность органов и
тканей, обеспечивающих защиту организма от
генетически чужеродных клеток или веществ,
поступающих из вне или образующихся в
самом организме.
Филогенез органов иммунной системы
Согласно
общепринятому
мнению
специфические
иммунологические реакции свойственны лишь позвоночным
животным.
Именно у этого вида появляются клетки лимфоидного типа,
хотя четкое обособление лимфоидной ткани от миелоидной
наблюдается лишь у высших позвоночных животных.
Среди причин появления лимфоидной ткани у предков
современных позвоночных, вероятно, следует выделить
исчезновение механических средств противомикробной
защиты – наружного скелета и хитиновой оболочки,
покрывающей органы дыхания, и даже стенки кишечника, что
должно было стимулировать возникновение иных средств
защиты – специфических иммунологических.
Возникновение
замкнутой
системы
кровообращения
потребовало и эволюции системы охраняющей постоянство
внутренней среды организма, что привело к появлению
системы кроветворения, продуцирующей в том числе и клетки
лимфоидного ряда.
Закономерности развития органов иммунной
системы:
Рабочей паренхимой органов иммуногенеза является
лимфоидная ткань.
Ранняя закладка всех органов иммунной системы в
эмбриогенезе.
Достаточная морфологическая зрелость органов
иммунной системы к моменту рождения.
Быстрое увеличение их размеров в детском и
подростковом возрасте, ускоренная дифференцировка
лимфоидной ткани.
Ранняя возрастная инволюция лимфоидной ткани, ее
замещение соединительной, жировой тканями.
Функции иммунной системы:
Обеспечение непрерывного процесса обновления
клеток крови в точном соответствии с потребностями
организма.
Поддержание
контроля
за
целостностью
и
индивидуальностью
организма,
основанного
на
способности клеток иммунной системы отличать
структурные компоненты своего организма от
генетически чужеродных и уничтожать последние.
Формирование
комплекса
защитных
реакций,
способных противостоять внешней среде.
В защитных реакциях организма в целом приоритетны
три направления: - распознавание и уничтожение
различных форм инфекционного начала (бактерии,
вирусы, грибы, паразиты, простейшие); продуктов их
метаболизма; чужеродных белков; полисахаридов.
Надзор за собственными клетками организма;
уничтожение своих генетически измененных клеток
(опухолевых) .
Максимальное ограничение аутоиммунных реакций
(направленных против собственных клеток) .
Особенности иммунной системы:
она генерализована по всему телу;
ее клетки постоянно циркулируют через
кровоток и лимфоток;
она обладает уникальной особенностью
вырабатывать сугубо специфические
молекулы антител, различные по своей
специфике в отношении каждого антигена.
центральной «фигурой» иммунной системы
является лимфоцит.
Естественный активный иммунитет
приобретается вследствие успешного
преодоления
болезни,
когда
образуются антитела, сохраняющиеся
некоторое время в крови и
поддерживающие иммунную память
лимфоцитов.
Естественный пассивный иммунитет,
приобретаемый в зародышевый
период и в период кормления
грудью:
зародыш
получает
материнские
антитела
через
плаценту,
а
новорожденный
всасывает их с молоком матери.
Искусственный иммунитет
активный - профилактический метод;
пассивный - лечение сыворотками.
Органы иммунной системы:
Центральные органы (красный костный мозг, тимус)
обеспечивают процессы антиген - независимой
пролиферации
и
дифференцировки
клетокпредшественников, поступающих из красного костного
мозга.
Периферические органы (все остальные органы
иммунной системы) обеспечивают процессы антиген
- зависимой пролиферации и дифференцировки
клеток, мигрирующих из центральных органов, где
они ранее приобрели специфические рецепторы к
данному антигену.
Для обеспечения контакта с антигенами эти органы
расположены на путях их поступления через лимфу
или кровь.
Закономерности
центральных
органов иммунной системы:
Расположение в хорошо защищенных от
внешних воздействий местах.
Местом дифференцировки лимфоцитов из
стволовых клеток являются и костный мозг, и
тимус.
Лимфоидная ткань находится в
своеобразной среде микроокружения.
Закономерности периферических
органов иммунной системы:
Расположение на путях возможного внедрения в
организм чужеродных веществ или на путях их
следования в организме.
Последовательное усложнение их строения в
зависимости от величин и продолжительности
антигенного воздействия.
Органы кроветворения и иммуногенеза
содержат:
кроветворные и стромальные клетки. Последние
выполняют опорную, трофическую и регуляторную
функции, обладая в каждом органе характерными
признаками;
особые кровеносные или лимфатические сосуды,
обеспечивающие
ряд
специфических
функций
(распознавание, сортировку и миграцию клеток, захват
антигенов и др.);
большое количество макрофагов, участвующих в
фагоцитозе разрушенных клеток (не соответствующих
необходимым параметрам и не прошедших отбор), а
также их фрагментов.
Иммунные реакции:
клеточные, обусловленные непосредственным контактным
воздействием иммунокомпетентных клеток на их мишени
(осуществляются Т – лимфоцитами, взаимодействующими с
антиген – представляющими клетками);
гуморальные, связанные с выработкой циркулирующих в крови и
жидкостях организма антител-иммуноглобулинов, которые
нейтрализуют антигены (обеспечиваются В – лимфоцитами,
взаимодействующими с атиген – представляющими клетками и Т –
лимфоцитами).
Cхема взаимодействия клеток иммунной ситстемы
Схема взаимодействия клеток иммунной системы: В-клетки образуют
антитела, а Т-хелперные (Тх) клетки - цитокины, регулирующие
иммунный ответ. В стимуляции (Тх) клеток для синтеза цитокинов
участвуют клетки, презентирующие антиген (АПК) и выполняющие ту
же функцию В-клетки. Большие зернистые (гранулярные) клетки (БГЛ)
могут распознавать и уничтожать клетки-мишени самого организма.
Цитокины - молекулы-посредники, обеспечивающие
успешное функционирование иммунной системы. Они
вырабатываются ее клетками в ответ на стимуляцию
антигеном. Цитокины усиливают (или помогают
активировать) одни реакции иммунной системы и
уменьшают или подавляют другие. В настоящее время
описано много цитокинов, и их список продолжает расти.
Цитокины можно вводить в организм путем инъекций
лечения некоторых болезней. Так, альфа-интерферон
активен в лечении ряда онкологических заболеваний,
например волосатоклеточного лейкоза. Другой цитокин,
бета-интерферон, помогает при рассеянном склерозе.
Третий цитокин, интерлейкин-2, может быть полезен в
лечении злокачественной меланомы и злокачественных
опухолей почек, хотя он имеет побочные эффекты. Еще один
цитокин, колоние-стимулирующий фактор гранулоцитов,
ускоряющий образование нейтрофилов, можно вводить
пациентам со злокачественными опухолями, у которых в
результате химиотерапии снизилось количество этих клеток.
Антитела
После контакта с антигеном В-лимфоциты превращаются в клетки, синтезирующие антитела. Антитела - это
особые белки, взаимодействующие с антигеном.
Каждое антитело имеет специфическую часть, которая связывается с соответствующим антигеном, и часть,
строение которой постоянно для большой группы антител, называемой классом иммуноглобулинов.
Выделяют пять классов иммуноглобулинов: IgM, IgG, IgA, IgE и IgD.
IgM - антитела, которые первыми производятся в ответ воздействие антигена. Например, когда ребенок
получает первую прививку от столбняка, через 10-14 дней у него образуются антитела класса IgM (первичный
ответ антител). Таких антител много в крови, и в норме они не встречаются в органах и тканях.
IgG - самый многочисленный класс антител. Они производятся в ответ на повторное воздействие антигена.
Например, после получения второй прививки от столбняка y ребенка в течение 5-7 дней вырабатываются
антитела IgG. Этот вторичный ответ антител развивается быстрее и активнее, чем первичный ответ. IgG
присутствуют и в крови, и в тканях. Это единственные антитела, которые могут переходить через плаценту от
матери к плоду и защищают младенца, пока его иммунная система не начнет вырабатывать собственные
антитела.
IgA - антитела, которые играют важную роль в защите организма от вторжения микроорганизмов через
слизистые оболочки, в том числе носа, глаз, легких и кишечника. IgA имеется в крови и в различных секретах
желудочно-кишечного тракта, носа, глаз, легких, в грудном молоке.
IgE - антитела, которые вызывают немедленные аллергические реакции. В этом отношении они единственные
из антител, по-видимому, приносят больше вреда, чем пользы. Однако, IgE очень важны в борьбе против
паразитарных заболеваний, например онхоцеркоза и шистосомоза, которые распространены в
развивающихся странах.
IgD - антитела, присутствующие в очень небольшом количестве в циркулирующей крови. Их функция до конца
не понятна.
Система комплемента включает более 18 белков. Они действуют по принципу каскада: один белок активирует
следующий. Система комплемента может быть <запущена>, двумя путями. Один путь называется
альтернативным (активация происходит микробными агентами или антигенами), а другой - классическим
(активация происходит иммунными комплексами - специфическими антителами, связанными с антигеном).
Система комплемента призвана разрушать чужеродные вещества самостоятельно или объединяясь с
другими компонентами иммунной системы.
Строение красного
костного мозга: 1 синусоидный
кровеносный капилляр;
2 - клетки эритропоэза
и лейкоцитопоэза на
различных стадиях
развития; 3 мегакариоциты; 4 костная перекладина
(по И. В. Алмазову и Л.
С. Сутулову)
Красный костный мозг составляет около половины
общей массы костного мозга, остальное - желтый
костный мозг.
Красный костный мозг у взрослого человека в
течение всей жизни располагается в ячейках
губчатого вещества плоских и коротких костей (в
рёбрах, грудине, костях черепа, таза, позвонках) и в
ячейках эпифизов длинных (трубчатых) костей. Он
составляет ≈1,5% массы тела человека. В красном
костном мозге разветвляются питающие его тонкие
кровеносные капилляры диаметром ≈6 - 20 мкм и
широкие капилляры диаметром ≤500 мкм
(синусоиды), через стенки которых мигрируют в
кровеносное русло зрелые клетки крови и клетки
системы иммунитета (В-лимфоциты). В красном
костном мозгу преобладает кроветворная
миелоидная ткань - одна из главных кроветворных
тканей. В ее состав входят стволовые кроветворные
клетки (≈0,1% всех клеток). Они являются
предшественниками эритроцитов и гранулоцитов
крови.
С возрастом кроветворная ткань в трубчатых
костях может замещаться желтым костным мозгом.
После больших кровопотерь на месте желтого
костного мозга может воссоздаваться красный
костный мозг.
Тимус:
1 - доли тимуса (правая и левая); 2 внутренние грудные артерия и вена; 3 перикард; 4 - левое легкое; 5 плечеголовная вена (левая)
Мозговое вещество тимуса: 1 - тимические
тельца (Гассаля); 2 - лимфоциты (тимоциты);
3 - эпителиоретикулоцит
ТИМУС - центральный орган лимфопоэза
Функции:
Контроль процесса избирательной миграции пре-Т-лимфоцитов из
красного костного мозга в тимус.
пролиферация и антиген независимая дифференцировка Тлимфоцитов с образованием их субклассов (пре-Т-киллеры, пре-Тхелперы, пре-Т-супрессоры) .
Отбор и уничтожение потенциально опасных Т-лимфоцитов,
агрессивных в отношении белков собственного организма негативная
селекция (в тимусе погибает 90% образованных лимфоцитов.
Контроль миграции созревающих лимфоцитов из тимуса в Тзависимые зоны лимфоузлов, селезенки, периферических органов.
Эндокринная функция. Образует гормоны и биологические активные
вещества, действующие местно и дистантно.
Регулирует пролиферацию и дифференцировку Т-лимфоцитов во
всех структурах, где они есть.
Клетки иммунной системы учатся отличать <своё> от
<чужого> в вилочковой железе (тимусе). При развитии
иммунной системы у плода стволовые клетки
мигрируют в тимус, делятся там и образуют Тлимфоциты. В ходе своего созревания в тимусе те Тлимфоциты, которые реагируют на молекулы главного
комплекса гистосовместимости, разрушаются, а те,
которые игнорируют их и учатся взаимодействовать с
несущими их клетками, продолжают созревать и затем
покидают тимус. В результате зрелые Т-лимфоциты не
атакуют собственные клетки и органы и могут
сотрудничать с другими клетками, когда необходимо
защитить организм. Если бы Т-лимфоциты не научились
игнорировать
собственные
молекулы
главного
комплекса гистосовместимости, они могли бы нападать
на <свои> клетки. Однако иногда Т-лимфоциты теряют
способность отличать <свое> от <чужого>, и это приводит
к развитию аутоиммунных болезней, например
системной красной волчанки или рассеянного склероза.
Медуллярный синус собирает лимфу для выхода
через эфферентный лимфатический сосуд.
Именно в медуллярном слое происходит
образование
антител
и
преобладают
плазматические клетки.
Область Т-лимфоцитов, или паракортикальная
зона, содержит в основном Т-лимфоциты, а
также
В-лимфоциты,
мигрирующие
в
медуллярный
слой.
Дендритные
клетки
специализированы для представления антигена
Т-лимфоцитам. Возможно, эта зона является
наиболее
вероятной
для
Т-В-клеточной
кооперации. В других условиях это происходит
крайне редко.
Посткапиллярная венула — специализированная
венула с высоким кубическим эндотелием, через
которую лимфоциты из крови поступают в
паракортикальную зону, а затем в эфферентный
лимфатический сосуд.
Способность к рециркуляции из крови в ткань и обратно
через лимфоидную систему является уникальной для
лимфоцитов и вместе с большой продолжительностью жизни и
специфичностью к индивидуальным антигенам определяет их
центральную роль в адаптивном иммунном ответе.
В целом лимфатические узлы отвечают на антигены,
вводимые в ткань, которые они дренируют, а селезёнка — на
антигены, находящиеся в крови.
Селезенка – единственный орган, лимфоидные образования
которого (лимфоидные узелки и лимфоидные муфты,
эллипсоиды) окружают конечные разветвления кровеносных
сосудов и осуществляют иммунный контроль крови,
протекающей по селезеночным сосудам из аорты в воротную
вену. Именно в селезенке происходят распознавание и
утилизация «вышедших из строя» эритроцитов и других
клеток крови, а также попавших в кровь чужеродных веществ,
в том числе и микроорганизмов. Следовательно, селезенку
вслед за лимфоидными узелками, бляшками и свободно
лежащими в стенках органов клетками лимфоидного ряда (1я «линия») и затем лимфатическими узлами (2-я «линия»)
правомочно считать 3-й «линией» иммунной защиты.
Лимфоидные образования отличаются многочисленностью и
особенностями расположения в слизистой оболочке, связанными со
спецификой строения и функций различных органов. Так, миндалины,
представляющие собой довольно крупные скопления лимфоидной
ткани, имеют большую площадь соприкосновения с внешней средой.
Особенно это относится к небным миндалинам, у которых имеются
широко разветвленные крипты. Большая площадь поверхности крипт
обеспечивает иммунный контроль соприкасающейся с миндалинами и
поступающей в пищеварительный тракт пищи и, по мнению некоторых
авторов, формирование иммунной «настороженности» всего организма
в результате взаимодействия антигенов с клетками лимфоидного ряда.
Лимфоидные узелки, лимфоидные бляшки, а также свободно лежащие
в стенках органов клетки лимфоидного ряда следует рассматривать как
первую «линию» иммунной защиты. Эта «линия» осуществляет свои
функции непосредственно в собственной пластинке слизистой оболочки
и даже в эпителиальном покрове органов пищеварения, дыхания и
мочевыделения. Те чужеродные вещества, которые «ускользнули» от
иммунного контроля в стенках этих органов или появились,
образовались за пределами первого барьера иммунной защиты,
попадают в ток лимфы и в кровоток. Оказавшись в просвете
лимфатических капилляров, эти чужеродные вещества с током лимфы
по лимфатическим сосудам следуют к региональным для этих органов
лимфатическим узлам. В лимфатических узлах лимфа и находящиеся в
ней вещества подвергаются иммунному контролю, чужеродные
вещества задерживаются в петлях ретикулярной ткани, уничтожаются
или
откладываются
в
паренхиме
лимфатических
узлов.
Строение нёбной миндалины: 1 - слизистая
оболочка; 2 - многослойный плоский эпителий; 3 лимфоидная ткань миндалины; 4 - лимфоидные
узелки; 5 - просвет крипты
В периферических органах иммунной системы
выявлены состоящие из лимфоцитов цепочки, которые имеют
определенные направления, группы с тесно прилежащими
друг к другу клетками, так называемые микрофагально – и
плазмоцитарно – лимфоцитарные островки. Это микрофаг или
плазматическая клетка, окруженная лимфоцитами. Именно в
этих структурах и происходят, по-видимому, передача
информации, взаимодействие клеток, участвующих в
иммунном ответе.
На путях возможного внедрения в организм генетически
чужеродных веществ наряду со свободно перемещающимися
клетками лимфоидного ряда находятся («сторожевые посты»)
многочисленные скопления лимфоидной ткани (миндалины,
лимфоидные узелки и лимфоидные бляшки). Подобные
скопления, как выяснилось в самое последнее время,
сосредоточены в слизистой оболочке практически всех
внутренних органов и даже в эпителиальном покрове,
который ограничивает и защищает организм от чужеродной
внешней среды. Только в эпителиальной выстилке тонкой
кишки на каждые три эпителиоцита приходится один
лимфоцит.
Типы нарушений иммунной системы
Усиление в деятельности ИС частичное или тотальное. Наиболее
характерными проявлениями этого изменения являются
аллергические реакции и тяжелое течение инфекционных
заболеваний с резким повышением температуры. Частичное
усиление характерно для экзем, нейродермитов, бронхиальной
астмы.
Ослабление в деятельности системы: чаще всего это заболевания
опухолевой и раковой природы, а также частично дистрофические
заболевания.
Извращенные реакции иммунитета, то есть когда за "чужого"
принимаются какие-то свои ткани, имеющие по своему строению
нечто общее с инфекционными агентами, с которыми организм
ранее встречался. Типичными представителями являются
ревматизм и синдром Рейтера, как осложнение хронической
гонореи.
Нарушения защиты. Часть тканей организма специальным образом
защищена от своих же иммунных клеток дополнительными
барьерами (мозг, колено, глаз, яички и т.д.). Эти ткани иммунитет
не признает за своих, и если барьер разрушить, кидается на
уничтожение своих-"чужих" тканей.
A Кровь здорового человека
B
Кровь больного с синдромом Чедиака-Хигаси
крупными гранулами вокруг ядра)
(Лейкоцит с
С Лейкоцит с недостаточным количеством гранул
Хроническая
гранулематозная
болезнь
А – хроническое
воспаление крыла носа
В – гранулема на шее
С – гингивит
Американские
ученые
(2008)
раскрыли механизм, позволяющий
вирусу
иммунодефицита
«отключать» иммунную систему
организма.
По
их
данным,
смертельный
вирус
способен
блокировать
активность
ВИЧспецифических Т-лимфоцитов при
помощи
так
называемого
«рецептора смерти клеток» (CD-1).
ВИЧ-специфические Т-лимфоциты,
способные
распознавать
и
уничтожать
инфицированные
вирусом клетки, вырабатываются
организмом в ответ на появление в
крови вируса иммунодефицита.
Однако
вирус
обладает
способностью
подавлять
деятельность . этих клеток, а затем
и иммунной системы в целом.
Специалисты в области трансплантологии утверждают, что
иммунную
систему
человека
можно
перепрограммировать, и теперь при пересадке органов
группы крови донора и реципиента не обязательно
должны
совпадать.
В сложном деле трансплантации одно правило всегда
оставалось незыблемым - реципиент и донор должны
иметь одинаковую группу крови. И зачастую пациенты
погибают потому, что никак не могут дождаться
донорского органа с необходимой именно для него
группой
крови.
Но в 2001 году канадские медики совершили настоящий
прорыв - они осуществили пересадку сердца младенцу,
отступив
от
принципа
единой
группы
крови.
Результат операции показал, что после трансплантации
иммунная
система
новорожденного
пациента
автоматически перепрограммировалась. Она восприняла
группу крови пересаженного сердца как свою
собственную.
Если такому "перепрограммированию" удастся "научить"
иммунную систему взрослого человека, это могло бы
открыть новую эру в трансплантологии, считают авторы.
По мнению ученых из медицинского
университета Гонконга (Thomm и др.,2004),
причиной гибели людей при гриппе является
не сам вирус, а собственная иммунная система
организма.
Иммунный ответ бывает таким
сильным, что вырабатываемые при этом
цитокины
становятся
причиной
гибели
собственных
клеток,
что
вызывает
мультиорганные нарушения и ведет к смерти.
Известно более 80 видов аутоиммунных заболеваний. В основе большинства из
них - дефектный ген, доставшийся по наследству. Дефектный ген может
"дремать" в человеческом организме годами, а потом вдруг - в результате
перенесенной инфекции - "проснуться". По мнению медиков, аутоиммунные
заболевания может провоцировать любая инфекция. Большинство из них
начинается в детском и юношеском возрасте с воспаления, которого часто даже
не замечают. Потом тянется инкубационный период, в течение которого
иммунная система активно борется с вирусами и их производными токсинами, вырабатывая иммунные клетки, антитела, медиаторы воспаления.
Однако существует некий предел, перейдя который организм переключается на
собственные ткани.
Инсулин-зависимый диабет (диабет I типа)
У страдающих этим тяжелым недугом лимфоциты по ошибке атакуют клетки
собственной поджелудочной железы (она-то и вырабатывает необходимый
организму инсулин). Процесс усиливается, если организм ослаблен инфекцией.
Рассеянный склероз
При этом заболевании забывшие о своем предназначении лимфоциты атакуют
собственный белок организма - миелин, из которого построены оболочки
нервных волокон. Болезнь распространяется вдоль волокон, словно по
бикфордову шнуру, поражая головной мозг, зрительные нервы и спинной мозг.
Разрушение оболочечного миелина приводит к сбоям в передаче нервных
импульсов. У больных начинаются покалывания и онемения рук и ног, звон в
ушах. Исход недуга плачевен - больным рассеянным склерозом угрожает
полный паралич.
Витилиго
Заболевание провоцируют прямые солнечные лучи, которые
разрушают клетки, вырабатывающие кожный пигмент меланин.
Уничтожая остатки этих клеток, лимфоциты начинают охоту и за
нормальными. В результате на коже образуются некрасивые белые пятна.
Болезнь Крона
Ее симптомы - боль в животе, понос и хроническое воспаление тонкого
кишечника. В этом случае лимфоциты атакуют клетки оболочки
кишечника, ошибочно принимая их за "чужие". После такой атаки
поверхность стенок кишечника становится похожей на булыжную
мостовую. Количество таких больных все время растет. Так, за последние
10 лет в Норвегии их стало вдвое больше, в США - втрое. Основной
контингент - люди от 20 до 30лет.
Болезнь Шегрена
Проявляется поражением слезных желез, конъюнктивитом. Причины
нарушений в иммунной системе пока не установлены. У женщин
заболевание встречается много чаще, чем у мужчин. Они жалуются на
жжение, "песок" в глазах.
Позднее появляется светобоязнь, снижается острота зрения. У болезни
Шегрена есть второй обязательный и постоянный признак - поражение
слюнных желез, при котором возникают сухость губ, стоматит, кариес.
Коэффициенты
радиационного риска
для разных органов
человека при
равномерном
облучении (1,00—
организм в целом).
ФАКТОРЫ, СНИЖАЮЩИЕ ИММУННУЮ СИСТЕМУ
Экологический фактор.
Некачественные товары и продукты. Приводят
к увеличению числа патологических форм
лимфоцитов, увеличению генетических
поломок различных клеток, что приводит к
усилению нагрузки на иммунную систему.
Психологический фактор - стрессы. Приводят к
увеличению выхода кортикостероидов, которые
приводят к массовой гибели лимфоцитов,
снижая иммунный статус.
Нарушения баланса питания, белковое
голодание.
из личного архива
Благодарю за внимание