Основи мікробіології, вірусології та імунології - 2001
Частина І. Загальна мікробіологія
УЧЕННЯ ПРО ІМУНІТЕТ. СПЕЦИФІЧНА ІМУНОПРОФІЛАКТИКА ІНФЕКЦІЙНИХ ХВОРОБ ТА ІМУНОТЕРАПІЯ. АЛЕРГІЯ ТА АНАФІЛАКСІЯ
Немає жодної хвороби, лікування та профілактику якої можна було б проводити без знань імунології. Імунологія — це наука, яка вивчає системи механізмів самозахисту організму. У сучасній імунології виділяють 2 основні розділи.
Інфекційна імунологія досліджує механізми несприйнятливості до інфекційних хвороб.
Неінфекційна імунологія вивчає проблеми:
· трансплантації та шляхи подолання несумісності при пересадженні органів і тканин;
· імунопатології — механізми розвитку автоімунних і алергічних захворювань, їх лікування;
· імуноонкології — механізми захисту від злоякісних пухлин;
· імуногематології — закономірності успадковування антигенів клітин крові та причини розвитку хвороб крові тощо.
Імунологічні методи лабораторних досліджень широко застосовують у практичній медицині для визначення імунологічного статусу людини, діагностики захворювань бактеріальної, вірусної, грибкової та протозойної етіології. Поряд із захисною функцією імунна відповідь може бути причиною розвитку патологічних процесів (анафілактичного шоку, сироваткової хвороби тощо).
Навчальна мета
Знати:
- види імунітету;
- фактори природної неспецифічної резистентності та специфічні фактори імунітету;
- реакції імунітету;
- класифікацію вакцин, принципи їх виготовлення, методи вакцинації та ревакцинації, сироваткові імунні препарати;
- основні форми алергії, механізм розвитку анафілактичного шоку та запобігання йому. Діагностичні алергічні реакції, їх значення.
Бути проінформованим: про структуру імунної системи, антигени макроорганізму, властивості імуноглобулінів, вікові особливості імунітету, календар щеплень, імуномодулятори.
План
1. Фактори захисту макроорганізму. Види імунітету.
2. Фактори природної неспецифічної резистентності.
3. Набутий імунітет. Структура імунної системи.
4. Фактори імунітету.
5. Реакції імунітету, їх практичне застосування.
6. Поняття про імунізацію.
7. Класифікація вакцин, принцип їх виготовлення, застосування, реакції організму на вакцинацію.
8. Сироваткові імунні препарати, їх види, способи введення, профілактика ускладнень.
9. Поняття про імуномодулятори.
10. Поняття про алергію та анафілаксію.
11. Сироваткова хвороба, її профілактика.
12. Атопічні реакції, їх особливості.
13. Діагностичні алергічні реакції, їх значення.
Імунітет (від лат. immunitas — звільнення) — це спосіб захисту організму від генетично чужорідних агентів, що забезпечує підтримання гомеостазу (постійного складу і властивостей внутрішнього середовища організму).
Фактори захисту макроорганізму. Види імунітету (схема 7). Фактори та механізми, які захищають макроорганізм від патогену, поділяють на 2 групи:
1) фактори неспецифічного захисту (природної неспецифічної резистентності);
2) фактори специфічного (імунного) захисту, які формуються впродовж життя людини.
Схема 7. Види імунітету
Існує дві основні форми протиінфекційного імунітету: спадковий та набутий імунітет.
Спадковий (видовий) природний імунітет характерний для людей та окремих видів тварин. У людей не виникають деякі хвороби тварин (чумка собак, холера курей та ін.), а у тварин — хвороби людей (дизентерія, черевний тиф). Але ця резистентність не абсолютна. Наприклад, жаби нечутливі до правця. Але якщо збудник хвороби ввести в організм жаби та помістити її в термостат за температури 37 °С, то вона захворіє. Видовий імунітет інколи ототожнюють з природною неспецифічною резистентністю.
Набутий імунітет формується в процесі індивідуального розвитку макроорганізму і характеризується суворою специфічністю. Він розвивається на основі природжених факторів неспецифічної резистентності природним і штучним шляхом. Набутий природний активний імунітет виникає після перенесеної маніфестної чи інапарантної інфекції (постінфекційний). Набутий природний пасивний імунітет передається через плаценту та з грудним молоком.
Штучний активний імунітет виникає після вакцинації (поствакцинальний), штучний пасивний — після введення сироваток або імуноглобулінів (постсироватковий).
При деяких інфекціях формується місцевий імунітет — несприйнятливість до інфекцій чутливої тканини вхідних воріт (слизові оболонки дихальних шляхів можуть бути несприйнятливими до респіраторних інфекцій).
Залежно від того, проти якого агента спрямований імунітет, розрізняють такі його форми: антибактеріальний, антитоксичний, противірусний, протигрибковий, протипаразитарний, протипухлинний, трансплантаційний.
Антимікробний стерильний імунітет формується в організмі, у якому немає патогенних мікробів, а інфекційний (нестерильний) — за наявності збудника хвороби (туберкульоз).
Фактори природної неспецифічної резистентності. До них відносять:
а) анатомо-фізіологічні фактори;
б) гуморальні фактори;
в) клітинні фактори.
Анатомо-фізіологічні фактори. Шкіра та слизові оболонки забезпечують механічний, хімічний та біологічний захист організму.
Непошкоджена шкіра є механічним бар'єром для мікроорганізмів. Злущування епітелію сприяє механічному видаленню мікробів. Чиста шкіра має бактерицидні властивості, оскільки речовини, які виділяють потові та сальні залози (пер- оксид водню, мурашина, оцтова та олеїнова кислоти, аміак, сечовина та ін.), спричинюють загибель мікроорганізмів.
Слизові оболонки (носа, порожнини рота, травного каналу та ін.), кон'юнктива також є механічними бар'єрами. Слиз адсорбує, вимиває та видаляє різні мікроби.
Ворсинки миготливого епітелію адсорбують мікроорганізми, які знаходяться в повітрі, а потім разом із слизом виштовхують їх. У слині, сльозах, носовому секреті та тканинних соках міститься фермент лізоцим (хімічний захист), здатний руйнувати пептидоглікан клітинної стінки мікроорганізму, що призводить до його загибелі.
У кислому середовищі шлунка (у нормі pH 0,9—1,5) гине більшість мікроорганізмів. Нормальна мікрофлора шкіри та слизових оболонок є антагоністом патогенної мікрофлори і пригнічує її розмноження (біологічний захист). Підвищення температури тіла сприяє прискоренню кровообігу та посиленню обмінних процесів. Температура 38—40 °С є оптимальною для активації макрофагів. У мікроорганізмів, у тому числі у вірусів, за такої температури пригнічуються процеси розмноження. В організмі посилюються функції системи виділення (під дією мікробів і токсинів розвиваються блювання та діарея, збільшуються пото- і сечовиділення, прискорюється дихання, з'являються чхання та кашель).
Гуморальні фактори. Сироватка крові містить розчинні речовини, які згубно діють на мікроорганізми: комплемент, пропердин, бета-лізин, Х-лізин, еритрин, плакіни, лейкіни, інтерферони, фактор некрозу пухлин (ФНП) та ін.
Система комплементу (від лат. complementum — додаток) — це велика група білків (10 % від загальної кількості) і глікопротеїдів сироватки крові, які взаємодіють між собою та з іншими компонентами імунної системи. Ця система активується мікроорганізмами, іонами кальцію та магнію. Компоненти системи комплементу зумовлюють запалення, активують макрофаги, спричинюють лізис (розчинення) бактерій. Комплемент термолабільний, руйнується за температури 55 °С протягом 30 хв.
Пропердин (від лат. pro і perdere — підготовка до руйнування) бере участь в активації комплементу.
Бета-лізини — термолабільні речовини, які згубно діють на грампозитивні мікроорганізми.
Х-лізини — термостабільні речовини, які згубно діють на грамнегативні мікроорганізми.
Еритрин — речовина, виділена з еритроцитів тварин. Він згубно діє на дифтерійну паличку та деякі інші мікроорганізми.
Лейкіни — бактерицидні речовини, виділені з лейкоцитів (відомо близько 20 інтерлейкінів).
Плакіни — подібні до лейкінів, але виділені з тромбоцитів.
Лізоцим — фермент, виділений із секретів слизових оболонок і крові, здатний руйнувати оболонку переважно грампозитивних мікроорганізмів.
Складові компоненти сечі та екстракти тканин містять біологічно активні речовини, які згубно діють на мікроорганізми.
ФНП виробляють Т-лімфоцити. Він згубно діє на пухлинні клітини.
Інтерферони — це глікопротеїди, які утворюються в клітинах макроорганізму під дією різних патогенів, активують імунітет і виявляють антимікробну та протипухлинну дію. Розрізняють три типи інтерферонів:
1) альфа-інтерферон — лейкоцитарний, його противірусна Дія виражена більше, ніж протипухлинна;
2) бета-інтерферон — фібробластний, його протипухлинна дія виражена більше, ніж противірусна;
3) гамма-інтерферон — імунний (лімфоцитарний), має виражені імуномодуляційні властивості (стимулює макрофаги).
Противірусну дію інтерферонів пояснюють тим, що вони стимулюють вироблення ферментів, які руйнують мРНК і блокують синтез вірусних білків. Людський інтерферон нині виробляють за методами генної інженерії. Ген, відповідальний за синтез інтерферону в організмі людини, уводять у геном Е. соlі, В. subtilis або дріжджових клітин, які набувають здатності синтезувати людський інтерферон.
Клітинні фактори.
Фагоцитоз. Фагоцитарні властивості проявляють:
1) зернисті поліморфноядерні лейкоцити крові та лімфи — мікрофаги;
2) моноцити крові;
3) макрофаги — клітини ретикулоендотеліальної системи.
За класифікацією ВООЗ (1972) усі макрофаги об'єднані в
систему мононуклеарних макрофагів (СМФ). Клітини-попередники макрофагів формуються в кістковому мозку зі стовбурової клітини, потім вони проникають у кров і перетворюються на моноцити, які циркулюють у крові близько 36 год. У подальшому ці клітини потрапляють у тканини і перетворюються на тканинні макрофаги.
У сполучній тканині містяться гістіоцити, у печінці — купферові клітини, у легенях — альвеолярні макрофаги, у лімфовузлах і селезінці — рухливі та фіксовані макрофаги, у серозних порожнинах — плевральні та перитонеальні макрофаги, у кістках — остеокласти, у нервовій тканині — мікрогліальні клітини.
Процес фагоцитозу включає 5 етапів: 1) хемотаксис; 2) адсорбцію; 3) утворення фагосоми; 4) утворення фаголізосоми; 5) процесинг (перероблення) антигену.
Унаслідок процесингу мікроорганізми гинуть, а їх антигени переходять на мембрану фагоцита. Вони запускають ланцюг імунних реакцій, які призводять до утворення антитіл, клітин імунної пам'яті та ФНП, а також активують систему комплементу, спричинюють запалення. Такий фагоцитоз називають завершеним.
Запалення. Це основний фактор неспецифічного захисту. При порушенні цілості тканин організму розвивається запальний процес. При цьому з мастоцитів (тучних клітин), які розселені по всьому організму, виділяються біологічно активні речовини (гістамін, брадикінін, серотонін, лейкотрієни), які підвищують проникність стінок капілярів, унаслідок чого в зону запалення проникають макрофаги та ексудат, що містить комплемент, фібриноген, антитіла, лейкоцити та інші речовини. Накопичення ексудату зумовлює утворення набряку. Фагоцити утворюють вал, фібриноген перетворюється на фібрин і закриває міжклітинні простори. Тромбуються кровоносні та лімфатичні судини. Усе це перешкоджає поширенню мікроорганізмів за межі вогнища запалення. У цьому вогнищі виникають несприятливі умови для розмноження мікробів (ацидоз — кисле середовище, гіпоксія — недостатність кисню, гіпертермія — підвищення температури). Крім того, мікроби гинуть під дією макрофагів, антитіл та комплементу. Запалення характеризується такими ознаками: набряк, гіперемія, гіпертермія, біль. Запальний процес може виникнути в будь-якій тканині, але найчастіше спостерігається запалення лімфатичних вузлів.
В організмі людини є близько 1000 лімфатичних вузлів. Лімфатичні судини пронизують тканини всього організму. Якщо мікроорганізми проникли через шкіру або слизові оболонки, вони потрапляють у лімфу, заносяться в лімфатичні вузли і там знищуються.
Деякі мікроби здатні захищатися від дії фагоцитів. Так, віруси грипу, збудники туберкульозу та токсоплазмозу, потрапляючи у фагосому, гальмують злиття її з лізосомою. Оболонка стафілококів і гонококів нечутлива до дії ферментів фаголізосоми, а рикетсії здатні проникати з фагосоми в цитоплазму. У таких випадках фагоцитоз не відбувається, тому мікроорганізми розмножуються та розносяться по організму. Такий фагоцитоз називають незавершеним. На поверхні зрілих макрофагів (фагоцитів) розміщені різноманітні рецептори до антитіл, комплементу, інтерферонів, лімфокінів, антигенів мікробів, молекул головного комплексу гістосумісності. Ці речовини, сполучаючись із макрофагами, активують їх.
Природні кілери (NK, від англ. natural killer — природний убивця) утворюються з клітин-попередників кісткового мозку і належать до лімфоцитів. NK здатні розпізнавати та лізувати будь-які пухлинні клітини.
Біологічні механізми самозахисту генома. Природна неспецифічна резистентність існує не тільки на рівні організму, але й на рівні клітини, де вона спрямована на захист найціннішого, що є в клітині, — генома.
Таким чином, в організмі існує та функціонує розгалужена система природної неспецифічної резистентності. Взаємодія анатомо-фізіологічних механізмів, гуморальних і клітинних факторів забезпечує знищення всіх генетично чужорідних агентів (мікроорганізмів, мутантних клітин). Разом з тим ці системи є основою для формування набутого імунітету. Так утворюється єдина найефективніша система самозахисту організму.
НАБУТИЙ ІМУНІТЕТ. СТРУКТУРА ІМУННОЇ СИСТЕМИ
Поряд з факторами природного неспецифічного захисту існує найбільш ефективна лінія захисту — набутий імунітет. Набутий імунітет здійснюється клітинними (лімфоцитами) і гуморальними (антитілами) факторами. Ці фактори виробляє імунна система. Її особливість полягає в тому, що вона не існує як єдиний анатомічний орган. Загальна маса лімфоїдної системи в людини становить 1,5—2 кг, а кількість лімфоїдних клітин — 1012.
Структура імунної системи (мал. 11). В імунній системі виділяють центральні та периферичні органи імунітету.
Мал. 11. Структура імунної системи людини
Центральні органи імунітету: кістковий мозок (у птахів — сумка Фабриціуса), тимус (загруднинна залоза), печінка (в ембріональний період).
Кістковий мозок — орган, в якому постійно утворюються клітини-попередники кровотворної та імунної систем, а також дозрівають В-лімфоцити.
Сумка Фабриціуса — бурса (від лат. bursa — сумка). У птахів тут дозрівають лімфоцити, які відповідають за гуморальний імунітет. Тому вони були названі В-лімфоцитами. Аналогом бурси в людини є кістковий мозок.
Тимус. Клітини-попередники Т-лімфоцитів з кісткового мозку проникають у кров, а з крові — у тимус, де під впливом гуморальних факторів тимуса (їх понад 20) перетворюються на зрілі (імунокомпетентні) Т-лімфоцити.
Печінка в ембріональний період є джерелом первинної популяції Т- і В-лімфоцитів. У ній відбуваються диференціація та дозрівання В-лімфоцитів. У печінці містяться різні типи лімфоцитів, які мають цитотоксичні властивості: NK, Т-кілери, Pit-клітини, які руйнують пухлинні клітини та клітини, заражені вірусом гепатиту. Після народження дитини стовбурові клітини переміщуються в кістковий мозок.
Зрілі В-лімфоцити відрізняються від незрілих тим, що на їх мембрані формуються рецептори ІgМ і IgG, тобто утворюються клони В-лімфоцитів. Кожний клон має свою антитільну специфічність і здатний розпізнавати тільки свій антиген. Таких клонів існує не менше ніж 107. Цей етап дозрівання В-лімфоцитів відбувається в ембріоні і називається антиген-незалежним.
Периферичні органи імунітету: селезінка, лімфатичні вузли. До периферичної імунної системи відносять також лімфоїдні тканини травного каналу, у тому числі червоподібного відростка (пейєрові бляшки, солітарні фолікули), лімфу та кров, де постійно циркулюють імунокомпетентні клітини.
У периферичних лімфоїдних органах є дві зони:
1) тимусзалежна, де розселяються Т-лімфоцити, які вийшли з тимуса;
2) тимуснезалежна, де розселяються В-лімфоцити, які вийшли з кісткового мозку. Тут вони перебувають у "замороженому" стані (до зустрічі з антигеном). У цих зонах відбуваються проліферація (розмноження) та диференціація В- і Т-лімфоцитів під впливом антигену. Цей етап дозрівання Т- і В-лімфоцитів називається антигензалежним.
Усі форми імунної відповіді індукуються речовинами, що дістали назву антигенів.
Антигени — це генетично чужорідні речовини природного або синтетичного походження, які при попаданні в організм спричинюють специфічну імунну реакцію. Імунна реакція на антиген може проявлятися:
· синтезом специфічний антитіл і сенсибілізованих лімфоцитів;
· формуванням клітин імунної пам'яті;
· формуванням імунологічної толерантності (від лат. tolerantia — терпимість).
Антигени характеризуються двома властивостями:
антигенністю — здатністю спричинювати синтез специфічних антитіл і сенсибілізованих лімфоцитів;
специфічністю — здатністю взаємодіяти тільки з тими антитілами та сенсибілізованими лімфоцитами, які утворилися під їх впливом.
Антигенами можуть бути речовини будь-якого походження: органічного (мікробного, рослинного, тваринного) і неорганічного. До складу антигенів входять білки, полісахариди або їх комплекси (глікопротеїди, ліпопротеїди, нуклеопротеїди). За здатністю проявляти антигенні властивості розрізняють:
· повноцінні антигени — речовини, які характеризуються двома властивостями (антигенністю та специфічністю);
· неповноцінні антигени (гаптени, від грецьк. hapto — прикріпляти) — речовини, які здатні проявляти антигенність тільки після прикріплення до молекул білка або іншого повноцінного антигену.
Гаптени мають одну властивість — специфічність, тобто здатність взаємодіяти з тими антитілами, які утворилися під їх впливом (після їх прикріплення до молекули-носія).
Невелика кількість ліпідів може проявляти властивості гаптену (кардіоліпін). Ліпіди здатні посилювати антигенність (імуногенність) інших антигенів, тому їх використовують як ад'юванти (від англ. adjuvant — помічник). Мінеральні масла, убиті туберкульозні палички (їх оболонка містить до 40 % ліпідів), АПС грамнегативних бактерій використовують як ад'юванти при імунізації низькомолекулярними розчинними вакцинами (анатоксин, хімічні вакцини).
Повноцінний антиген складається з молекули-носія (високомолекулярні білки, полісахариди) і детермінантної групи (епітоп), яка обумовлює специфічність.
Типи антигенної специфічності. Видова специфічність — наявність однакових антигенів на макромолекулах організмів одного виду (мікробів, рослин, тварин). Ці антигени називають видовими.
Групова специфічність — наявність однакових антигенів у певних груп тварин одного виду або в певних груп людей.
Ці антигени називають ізоантигенами. В еритроцитах людей виявлено понад 70 ізоантигенів. У клінічній практиці використовують антигени А і В, за наявністю яких виділяють 4 групи крові: 0, А, В і АВ (відповідно I, II, III і IV). Лейкоцитарні антигени об'єднані в систему головного комплексу гістосумісності — HLA. Ці антигени ще називають трансплантаційними, оскільки вони відповідають за відторгнення трансплантатів.
Типова специфічність зумовлена типовими антигенами, що розміщені на молекулах певного штаму мікробів, які входять до одного виду і визначають варіант мікроорганізмів.
Гетероспецифічність — наявність спільних антигенів у людей, різних видів тварин, мікроорганізмів. Гетероантигени здатні до перехресних імунних реакцій. Наявність гетероантигенів у мікроорганізмів і людей призводить до того, що імунна система або не розпізнає "чуже", або виробляє антитіла, які діють не тільки на мікроорганізм, а й на клітини організму, що зумовлює розвиток важких автоімунних хвороб.
Автоантигени спричинюють імунні реакції в організмі, з якого вони отримані.
Автоантигенами можуть бути:
а) забар’єрні автоантигени. До них відносять мозок, кришталик ока, сперматозоїди, клітини шкіри, нирок, печінки. Ці антигени в нормі не контактують з імунною системою. Вони виділяються при ушкодженні тканин і спричинюють автоімунні хвороби;
б) автоантигени, що утворюються з клітин і тканин, антигенні властивості яких можуть змінюватися внаслідок опіку та переохолодження, під дією медикаментів, вірусів, бактеріальних білків і токсинів тощо.
Антигени мікробної клітини. Мікробні клітини мають складний хімічний склад, тому являють собою комплекс антигенів. Антигенні властивості мають джгутики, капсула, клітинна стінка, цитоплазматична мембрана, рибосоми, токсини, ферменти, компоненти цитоплазми. У практичній мікробіології використовують основні види мікробних антигенів. О-антигени (соматичні) за хімічним складом є ліпополісахаридопротеїновим комплексом. Вони містяться в клітинній стінці, термостабільні, витримують температуру 80—100 °С. К-антигени (капсульні) складаються з полісахаридів, розміщені більш поверхнево, ніж О-антиген, частіше в клітинній стінці, рідко — в капсулі. К-антиген у деяких мікроорганізмів містить компоненти А, В, L, М і Vi. Компоненти В, L і Vi термолабільні (руйнуються за температури 60—80 °С), а компоненти А та М — термостабільні. Н-антигени (джгутикові) — це білки. Вони термолабільні. Протективні антигени не є компонентами мікробної клітини, вони синтезуються в спеціальних середовищах або в тканинах ураженого макроорганізму і характеризуються високою імуногенною активністю. Такі антигени виявлено в бацил сибірки, збудників коклюшу, бруцельозу та туляремії. Перехреснореагуючі антигени — спільні для мікробів і макроорганізмів. Наявність перехреснореагуючих антигенів у людей і збудників хвороб (грипу, чуми та ін.) призводить до того, що імунна система їх не зразу розпізнає. Тому хвороба має більш важкий перебіг. Цей феномен може зумовити тривале носійство, перехід хвороби в хронічну форму, розвиток автоімунних хвороб. Так, стрептококи здатні провокувати розвиток гломерулонефриту та ревмокардиту.
Суперантигени. Звичайні антигени спочатку поглинаються макрофагами (чи іншими антигенпрезентабельними клітинами), зазнають процесингу (перероблення), а потім за допомогою рецепторів HLA переміщуються на поверхню цього макрофага і зв'язуються рецепторами Т-лімфоцитів. Після цього починається процес утворення інтерлейкінів і антитіл. Суперантигени не переробляються, а зв'язуються з рецепторами макрофагів і Т-лімфоцитів, що призводить до інтенсивного розмноження Т-лімфоцитів і виділення великої кількості інтерлейкінів. Надлишок інтерлейкінів зумовлює отруєння організму, а надлишок Т-лімфоцитів призводить до автоімунних хвороб і пригнічення імунної системи. Властивості суперантигенів мають стафілококові ентеротоксини та токсин, який спричинює синдром токсичного шоку.
Антигени вірусів. Антигени простих вірусів за хімічним складом є нуклеопротеїдами, які здатні розчинятися. Тому їх називають S-антигенами (від лат. solutio — розчин). Антигени складних вірусів поділяють на дві групи:
а) антигени, що зв'язані з нуклеокапсидом;
б) антигени, що зв'язані з поверхневою оболонкою — суперкапсидом.
Оскільки до складу поверхневої оболонки входить мембрана клітини макроорганізму, то на віріонах можуть виявлятись антигени хазяїна та вірусу. Практичне значення мають антигени простих і складних вірусів — гемаглютинін і нейрамінідаза. Особливістю гемаглютиніну є здатність склеювати еритроцити, тому для виявлення вірусів використовують реакцію гемаглютинації (склеювання еритроцитів).
Фактори імунітету поділяють на клітинні (Т- і В-лімфоцити) і гуморальні (антитіла).
Клітинні фактори імунітету забезпечують захист від інфекцій, збудник яких розміщується внутрішньоклітинно (вірусні інфекції, туберкульоз та ін.). Вони розпізнають і знищують пухлинні клітини, зумовлюють виникнення гіперчутливості сповільненого типу (ГСТ) та відторгнення трансплантату. До клітинних факторів імунітету відносять Т- і В-лімфоцити, макрофаги.
Зі зрілих Т-лімфоцитів у тимусзалежній зоні периферичних лімфоїдних органів під впливом антигенів утворюється 5 субпопуляцій Т-лімфоцитів.
Т-хелпери (помічники) здатні розпізнавати тільки ті антигени, що містяться на мембрані макрофагів та інших антиген-презентабельних клітин і асоційовані з антигенами головного комплексу гістосумісності (HLA — від лат. human leukocyte antigen). Білки HLA, які розміщені на мембрані макрофагів, зв'язують чужорідний антиген у ході процесингу і виносять його на поверхню мембрани макрофага. У такому вигляді вони представляють антиген Т-хелперам (Тх). Після зв'язування з антигеном і білком HLA Тхздатні синтезувати інтерлейкіни, які активують В- і Т-лімфоцити.
Т-кілери здатні розпізнавати чужорідний антиген у комплексі зі HLA та знищувати ці клітини разом із патогенним агентом (клітини з вірусом або пухлинні клітини).
Т-супресори пригнічують тимчасове або постійне утворення імунокомпетентних (зрілих) В- і Т-лімфоцитів проти певного антигену. Особливо важливу роль ці клітини відіграють в ембріональний період і в 1-й тиждень життя новонародженого, оскільки вони пригнічують активність Т-цитотоксичних лімфоцитів матері щодо тканин ембріона, які мають антигени батька.
Т-контрсупресори блокують функцію Т-супресорів (це особливо важливо в перші дні народження дитини).
Т-клітини імунної пам'яті утворюються при первинній імунній відповіді і зберігаються роками, обумовлюючи тривалість набутого імунітету.
В-лімфоцити. Зі зрілих В-лімфоцитів у тимуснезалежних зонах лімфоїдних органів периферичної імунної системи утворюються антигензалежні зрілі В-лімфоцити. Після активації В-лімфоцити починають прискорено ділитися (8—10 разів). Частина лімфоцитів припиняє розмноження і утворює субклон клітин імунної пам’яті (близько 1000 клітин з 1 вихідної). Друга частина В-лімфоцитів перетворюється на плазматичні клітини, в яких ядро ущільнюється, а об'єм цитоплазми та кількість рибосом збільшуються. 90—96 % білків, які виробляє ця клітина, є антитілами проти того антигену, який спричинив активацію В-лімфоцита. Так утворюється клон клітин, що виробляють антитіла.
Макрофаги. Крім фагоцитозу, макрофаги відіграють важливу роль в індукції та регуляції імунної відповіді. Основна їх функція полягає в тому, що, захоплюючи неспецифічний корпускулярний антиген, макрофаг його перетравлює та розщеплює на менші фрагменти (процесинг антигену). Епітоп (активна група) цього антигену разом з молекулою HLAвиходить на мембрану макрофага. Так макрофаг представляє антиген В- і Т-лімфоцитам. Макрофаги продукують інтерлейкіни, які посилюють імунну відповідь лімфоцитів.
Гуморальні фактори імунітету забезпечують захист від інфекцій, при яких антигени (токсини, збудники) знаходяться позаклітинно, а також зумовлюють стан анафілаксії. До них відносяться антитіла (імуноглобуліни).
Антитіла — це білки сироватки крові, які утворюються у відповідь на потрапляння в організм антигенів і здатні специфічно взаємодіяти з ними.
Під час електрофорезу антитіла мігрують у складі сироваткових білків гамма-глобулінів, тому раніше їх називали гамма-глобулінами. У міжнародній класифікації антитіла названо імуноглобулінами. їх позначають символом "Іg". За хімічним складом імуноглобуліни є глікопротеїдами. Вивчення молекулярної структури засвідчило, що вони неоднорідні і відрізняються молекулярною масою, вмістом вуглеводів та іншими ознаками. Тому всі імуноглобуліни поділяють на 5 класів: IgG, IgM, ІgА, ІgЕ та IgD.
Молекули імуноглобулінів побудовані за одним типом (мал. 12). Вони складаються з двох ідентичних легких (L) ланцюгів (від англ. light — легкий) і двох ідентичних важких (Н) ланцюгів (від англ. heavy — важкий). Усі чотири ланцюги з'єднуються між собою ковалентно дисульфідними зв'язками. За допомогою ферментного розщеплення (папаїн) молекула імуноглобуліну розпадається на 3 фрагменти: два Fab-фрагменти (від англ. fragment antigen binding — фрагмент, що зв'язує антиген) і один Fc-фрагмент (від англ. constant — постійний). Ці фрагменти утворюються внаслідок розриву пептидних зв'язків у шарнірній ділянці молекули.
Мал. 12. Структура імуноглобуліну:
V — змінна (варіабельна) ділянка; С — постійна ділянка; Fab — фрагмент, що зв’язує антиген; Fc — фрагмент, що фіксується на клітинних мембранах і зв’язує комплемент; L — легкий ланцюг; Н — важкий ланцюг; -S-S- — дисульфідний зв’язок
Fab-фрагмент утворений за рахунок варіабельних частин (доменів) легкого і важкого ланцюгів. У ньому є активний центр (щілина між L- і Н-ланцюгами). Специфічність активного центру залежить від послідовності амінокислотних залишків, що входять до складу варіабельних доменів (їх близько 100—110 у кожному домені). Оскільки можлива безліч комбінацій послідовності розміщення амінокислот, то існує велика кількість (не менше ніж 109) різних за специфічністю активних центрів.
Fc-фрагменти є постійними ідентичними структурами для одного класу антитіл. Вони обумовлюють загальні властивості: здатність фіксуватися на білках комплементу, мембранах клітин (В- і Т-лімфоцитів, макрофагів, тканинних базофілів). У межах Fc-фрагменту локалізуються епітопи (антигенні детермінанти), які визначають індивідуальну антигенну специфічність даного імуноглобуліну.
Властивості імуноглобулінів. IgG і ІgЕ являють собою мономери, тобто складаються з двох L-ланцюгів і двох Н-ланцюгів. IgA можуть існувати як мономери, димери, тетрамери. ІgМ — пентамери. Мономери здатні з'єднуватися між собою за допомогою J-ланцюга (від англ. joining — сполучення). Імуноглобуліни-мономери мають по два активні центри, тому вони двовалентні. Кожний активний центр (Fab-фрагмент) зв'язує один епітоп (детермінанту) полівалентного антигену, внаслідок чого утворюється структура у вигляді сітки, яка випадає в осад. Такі антитіла називають повними. Але серед мономерних імуноглобулінів є такі, в яких один активний центр заблокований (причина цього явища невідома). Такі антитіла є одновалентними. Сполучаючись із детермінантою антигену, вони не здатні утворювати імунні комплекси у вигляді сітки, тому результат взаємодії цих антитіл з антигеном залишається невидимим (низькомолекулярний комплекс). Такі антитіла називаються неповними. У сироватці крові їх виявляють за допомогою реакції Кумбса. Імуноглобуліни характеризуються різною авідністю, тобто здатністю швидко і міцно зв'язуватися з молекулою антигену.
ІgМ (6—13%) синтезуються в організмі плода першими (8—10-й тиждень). Одна їх частина міститься в крові, а друга фіксується на мембрані В-лімфоцитів, формуючи клони зрілих В-лімфоцитів. Високий вміст ІgМ у сироватці крові новонародженого свідчить про внутрішньоутробну інфекцію. Вони також першими синтезуються в організмі при попаданні антигену (первинна імунна відповідь). Високий вміст ІgМ у сироватці крові хворого до одного антигену свідчить про наявність гострої інфекції. ІgМ мають високу, авідність. При взаємодії з антигенами зумовлюють їх аглютинацію (склеювання), преципітацію (утворення осаду), зв'язують комплемент. До ІgМ відносять нормальні антитіла сироватки крові, у тому числі а- та р-гемаглютиніни, за якими визначають групу крові. Не проходять через плаценту. З ІgМ пов’язаний імунітет проти кишкових інфекцій, тому новонароджені беззахисні перед ними. Нестача ІgМ компенсується за рахунок надходження в організм дитини IgA й IgG з молоком матері. Ось чому важливо годувати дитину материнським молоком.
IgG (70—80 %) утворюються на висоті первинної імунної відповіді, а більш інтенсивно — при вторинній імунній відповіді. Високий вміст IgG у сироватці крові хворого до одного антигену свідчить про період реконвалесценції. IgG мають високу авідність, є єдиним класом імуноглобулінів, які проходять через плаценту в організм плода і обумовлюють природний пасивний імунітет. Після народження дитини їх кількість зменшується, а потім (через 3—4 міс) починає збільшуватися за рахунок синтезу власних антитіл. Більшість IgG утворюють клітини імунної пам'яті, тому зберігаються в організмі роками, обумовлюючи тривалий-активний імунітет. IgG нейтралізують віруси, токсини, зв'язують комплемент, активують фагоцити. 52 % їх міститься в сироватці крові, 48 % — у тканинній рідині. До IgG відносять Rh-антитіла (антирезусні), які можуть зумовити серологічний конфлікт між організмом матері та плода.
IgA становлять 6—13 % від усієї кількості імуноглобулінів. За будовою молекул розрізняють сироватковий (15—20 %) і секреторний IgA (80—85 %). Сироватковий IgA — це мономер, а секреторний — димер (рідко тетрамер).
Сироватковий IgA не спричинює аглютинацію та преципітацію антигену, не активує комплемент. Він лізує антиген за наявності лізоциму та комплементу, нейтралізує віруси та токсини. Секреторний IgA (slgA) синтезується в клітинах секреторного епітелію кишок, верхніх дихальних шляхів, сечово-статевої системи, ротової порожнини та ін. Він постійно міститься в слині, сльозах, носовому секреті, травних соках, молозиві (найбільша концентрація — 1,5 г/л) і поті, обумовлюючи місцевий імунітет, оскільки запобігає адгезії мікроорганізмів на епітеліальних клітинах. slgА — основний фактор захисту організму від вірусів. Значення цього імуноглобуліну в забезпеченні місцевого імунітету виключно велике, оскільки загальна площа поверхні слизових оболонок складає кілька сотень квадратних метрів. Від сироваткового IgA він відрізняється не тільки молекулярною масою, а й тим, що зв'язаний із секреторним компонентом (білком бета-глобуліном), який захищає slgA від руйнування протеазами слизових оболонок.
ІgЕ (0,002 %) синтезуються в шкірі, лімфоїдній тканині дихальних шляхів, кишок і інших слизових оболонок. Вважають, що вони забезпечують місцевий імунітеті У сироватці крові їх дуже мало. Оскільки Fc-фрагмент у IgЕ на один домен більший, ніж у інших імуноглобулінів, він здатний адсорбуватися на мембрані тканинних базофілів (тучних клітин), тобто клітин, які містять біологічно активні речовини. Ці імуноглобуліни беруть участь в алергічних реакціях негайного типу, тому їх називають реагінами. Концентрація IqЕ зростає при бронхіальній астмі, екземі, полінозах, алергічному риніті.
IgD (1 %) поряд з ІgМ є головним мембранним рецептором зрілих В-лімфоцитів, які формуються ще в ембріональний період. За будовою він подібний до IgG, але не проходить через плаценту, не зв'язує комплемент. Він міститься переважно в крові, проте в спинномозковій рідині його більше, ніж імуноглобулінів інших класів (5—7 мг/л). Збільшення титру IgD спостерігається при імунодефіцитних станах і алергічних хворобах, під час вагітності. Біологічна роль його остаточно не з'ясована.