Предмет и задачи иммунологии. Иммунная система организма. Виды иммунитета

1.

Дисциплина: «Иммунология»
Тема лекции: «Предмет и задачи иммунологии.
Иммунная система организма. Виды иммунитета.
Неспецифические факторы защиты»
Лектор: заведующий кафедрой гистологии и
биологии д-р биол. наук И.Ю. Саяпина
Благовещенск 2024

2.

• Иммунология – это наука, изучающая
генетические, молекулярные и клеточные
механизмы защиты организма от всего
генетически чужеродного
• В иммунологии выделяют три направления:
1. Медицинская иммунология
(гомоиммунология).
2. Зооиммунология.
3. Фитоиммунология.
Медицинская иммунология изучает механизмы
иммуногенеза на клеточном, молекулярном и
генетическом уровнях для разработки методов:
1. Иммунодиагностики;
2. Иммунотерапии;
3. Иммунопрофилактики.

3.

Медицинская иммунология
Общая иммунология
Частная иммунология
Молекулярная иммунология
Иммунопрофилактика
Клеточная иммунология
Иммунология опухолей
Физиология иммунитета
Аллергология
Иммунохимия
Трансплантационная
иммунология
Иммуногенетика
Иммунология репродукции
Эволюционная иммунология
Иммунопатология
Иммунология репродукции
Иммунофармакология
Клиническая иммунология
Иммунология эмбриогенеза
Иммунобиотехнология

4.

Защитная система организма представлена
тремя линиями обороны
1-я линия обороны – механизмы
доиммунной неспецифической
резистентности (сопротивляемости)
организма:
Анатомические барьеры;
Биохимические факторы;
Физиологические факторы.

5.

Трахея и бронхи
1-я линия обороны
Анатомические барьеры:
кожный покров, слизистые
оболочки, щетинковые
волосы преддверия носа и др.
Кожа
Нарушение
барьера
Инфекция и
воспаление

6.

1-я линия обороны
Биохимические факторы: секрет потовых желез,
слюна, соляная кислота, пищеварительные ферменты в
тонком кишечнике, слизистый секрет воздухоносных
путей, ушная сера и т.д.
Физиологические факторы:
кашлевой рефлекс, чихание, рвота, диарея
и т.д.
Просвет желудка рН 1,5-2,0

7.

2-я линия обороны организма –
врожденный иммунитет
У позвоночных животных
и человека он представлен
клеточным звеном
и гуморальным звеном

8.

3-я линия обороны организма – клеточное
и гуморальное звено адаптивного иммунитета
• Иммунитет – это защитное свойство нашего
организма, основанное на распознавании
«своего» и «чужого».
• Оно направлено на поддержание и сохранение
гомеостаза (структурной, функциональной и
генетической целостности организма).
Алгоритм работы лимфоцитарного иммунитета
Распознавание
Деструкция и
элиминация
Запоминание

9.

• Возникновение адаптивного иммунитета
эволюционно связано с формированием
специализированных органов иммунной
защиты;
• В большинстве органов иммунной защиты
функционально ведущей тканью является
лимфоидная ткань (совокупность
лимфоцитов), поэтому такие органы
называются лимфоидными.

10.

Лимфоидные
органы
Селезенка
Лимфатические
узлы
Фолликул
Лимфоидная ткань,
ассоциированная с
кожей (SALT)
Лимфоидная ткань,
ассоциированная со
слизистыми
оболочками (MALT)
Первичный фолликул
Пейерова бляшка
Вторичный фолликул

11.

Лимфоидная ткань,
ассоциированная со
слизистыми
оболочками (MALT)
Лимфоидная ткань,
ассоциированная с
бронхами (BALT)
Лимфоидная ткань,
ассоциированная с
кишечником (GALT)
Лимфоидная ткань,
ассоциированная со
слизистыми
оболочками
урогенитального тракта
Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми
оболочками (mucosa-associated lymphoid tissue – MALT)
представлена солитарными (одиночными)
лимфоидными фолликулами или агрегатами
лимфоидных фолликулов (парные небные и трубные
миндалины, язычная и глоточная миндалины),
пейеровы бляшки, червеобразный отросток.

12.

Первичные органы иммунной системы
• Костный мозг – отвечает за антиген-независимую
пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов
(образование функционально зрелых В-клеток);
• Тимус – отвечает за антиген-независимую
пролиферацию и дифференцировку Т-лимфоцитов
(образование функционально зрелых Т-клеток).

13.

Вторичные органы иммунной системы
Селезенка, лимфатические узлы, SALT, MALT отвечают за
антиген-зависимую пролиферацию и дифференцировку Тлимфоцитов и В-лимфоцитов, которая начинается после
распознавания клетками антигена (АГ).

14.

Рециркуляция лимфоцитов
• Иммунная система – комплекс топографически разобщенных, но
взаимодействующих органов, тканей и клеток, обеспечивающих
защиту организма (иммунитет) от всего генетически чужеродного;
• Интеграция элементов иммунной системы обеспечивается
рециркуляцией лимфоцитов.
• Зрелые лимфоциты покидают тимус и костный мозг и выходят в
периферический кровоток;
• С током крови лимфоциты заселяются во вторичные лимфоидные
органы, а из них поступают обратно в кровь или лимфу;
• В процессе циркуляции создаются оптимальные условия для
встречи лимфоцитов с АГ и другими клетками иммунной системы,
участвующими в иммунном ответе.
• Критический момент рециркуляции лимфоцитов – возвращение
клеток из крови в лимфоидные органы. Этот процесс называется
хоминг лимфоцитов.
• Его обеспечивают молекулы адгезии на эндотелии
посткапиллярных венул с высоким эндотелием (HEV – high
endothelial venulae), которые есть только в лимфоидных органах.

15.

Рециркуляция и хоминг лимфоцитов

16.

Врожденный (видовой)
Адаптивный иммунитет
иммунитет – генетически
(приобретенный) – формируется
закрепленная
в течение жизни индивидуума
невосприимчивость к инфекции,
присущая всем особям одного
вида
Наследуемость
Передается по наследству
Не наследуется
Специфичность к антигену
Не обладает специфичностью к
Антигенспецифический
антигену
Быстрота реагирования
Реагирует быстро, с первых
Развивается медленно, в
минут проникновения антигена
течении нескольких дней
Запоминание информации об антигене
Нет
Есть иммунологическая память

17.

Активация врожденного иммунитета
• Рецепторы врожденного иммунитета получили
название паттерн-распознающих рецепторов
(Pattern Recognition Receptors, PRRs);
• PRRs распознают консервативные молекулярные
структуры на поверхности микроорганизмов,
которые на клетках макроорганизма не
встречаются.
• Консервативные молекулярные структуры
(полисахариды, липополисахариды и др.),
многократно повторяются на поверхности
микроорганизма, образуя паттерны (в переводе с
англ. – pattern – узор, последовательность),
которые и распознаются PRRs.
• PRR-рецепторы бывают мембранными ,
цитозольными и растворимыми;

18.

Классификация паттерн-распознающих
рецепторов (Pattern Recognition Receptors, PRRs)
• TLR (TOLL-like receptors) – TOLL-подобные
рецепторы (мембранные и внутриклеточные);
• NLR (NOD-like receptors) – NOD-подобные
рецепторы (внутриклеточные);
• RLR (RIG-like receptors) – RIG-подобные рецепторы
(внутриклеточные).
Взаимодействие паттерн распознающих рецепторов
с паттерном патоген-ассоциированных
молекул (РАРМ) инициирует внутриклеточные
сигнальные каскады, передающие сигнал в ядро,
после чего клетка начинает
синтез провоспалительных цитокинов.

19.

Врожденный иммунитет
Гуморальные факторы
Клеточные факторы
Белки острой фазы (СРБ,
пропердин, МСЛ, фибриноген,
сиаловые кислоты)
Микрофаги (гранулярные
лейкоциты – нейтрофилы,
эозинофилы, базофилы)
Система комплемента
Моноциты/макрофаги
Лизоцим
Тучные клетки
Лактоферрин и трансферрин
Дендритные клетки
Интерфероны
NK-клетки
Свертывающая система крови

20.

Система комплемента
• Система комплемента является основным фактором
гуморального звена врожденного иммунитета. Все белки
системы комплемента синтезируются в печени,
циркулируют в плазме крови в неактивном состоянии и
составляют 4% от всех её белков;
• В системе комплемента выделяют 9 основных белков,
которые обозначаются большой буквой С и порядковыми
номерами от 1 до 9.
• Активируется система комплемента по типу
ферментативно-каскадной реакции с образованием
ферментов и ферментных комплексов.
• Для обозначения субъединицы или фрагмента,
образовавшегося при расщеплении белков комплемента,
к порядковому номеру добавляется малая латинская
буква. Например, С2а, С3b, и т.д.

21.

Три пути активации комплемента
1. Классический, или иммунный путь активации
– запускается иммунным комплексом
антиген-антитело (Аг-Ат);
2. Альтернативный, или пропердиновый, путь
активации – запускается антигеном
(микроорганизмом) без участия антител, но
требует наличия белка пропердина;
3. Лектиновый путь активации запускается
маннозосвязывающим лектином (МСЛ) –
белок плазмы, распознающий маннозу на
поверхности бактерий.

22.

Ключевой момент активации системы комплемента –
диссоциация С3 на С3b и С3а
Классический
путь
Комплекс антиген антитело
(на поверхности
патогена)
МСЛ - путь
Маннозосвязывающий
лектин связывает
маннозу
на поверхности патогена
Альтернативный путь
Поверхность патогена
МСЛ, МАСБ-1, МАСБ-2
С4
С2
С3 конвертаза
Конечные
компоненты
комплемента
С5b, С6, С7, С8, С9
Выделение медиаторов
воспаления,
привлечение фагоцитов
Связывание с рецепторами
комплемента на
фагоцитах
Опсонизация патогенов
Элиминация иммунных
комплексов
Мембрано-атакующий
комплекс,
лизис патогенов и клеток

23.

• Фрагмент С3b связывается с поверхностью бактериальной
клетки, что необходимо для образования
мембраноатакующего комплекса (МАК).
• В образовании мембраноатакующего комплекса участвуют
компоненты С3b, С5b, С6, С7, С8 и главным образом С9.
• Молекулы С9 последовательно присоединяются к комплексу
из С5b, С6, С7, С8 на поверхности микроорганизма,
формируя ионный канал (пору).

24.

• Через пору внутрь бактериальной клетки
поступают ионы и вода, что вызывает
осмотический лизис клетки.
• Это называется цитолитическое действие
комплемента.

25.

Фрагмент С3а выполняет роль
хемоаттрактанта.
• Фрагмент С3а, который образуется при
диссоциации С3, принимает участие в развитии
воспалительного процесса.
• Он стимулирует миграцию (хемотаксис)
лейкоцитов из кровеносного русла в очаг
воспаления.
• Таким образом, комплемент запускает развитие
воспалительной реакции в том месте, куда
проникли микроорганизмы.

26.

Основные эффекты активации системы
комплемента
• Опсонизация микроорганизмов
(опсонирующая функция);
• Лизис бактериальных клеток
(цитолитическая функция);
• Усиление хемотаксиса;
• Компоненты С3а и С5а называются
анафилотоксинами, так как могут
участвовать в аллергических реакциях.

27.

Биологические эффекты белков системы комплемента
К
р
о
в
ь
и
н
т
и
м
а
опсонизация
Пролиферация
ГМК
м
е
д
и
а
Регуляция адаптивного
иммунтитета
Дегрануляция
тучных клеток
Апоптоз
Макрофаг

28.

Обобщенная схема развития клеток врожденного иммунитета

29.

Фагоцитоз – это комплекс клеточных событий, в основе
которых лежит распознавание, поглощение и элиминация из
организма корпускулярных частиц диаметром более 0,5 мкм
специализированными клетками фагоцитами.

30.

Виды фагоцитоза
• Фагоцитоз бывает завершенным и незавершенным.
Если в процессе фагоцитоза наступает гибель и полная
деградация микроорганизма, фагоцитоз считается
завершенным. Если микроорганизм сохраняет
жизнеспособность внутри фагоцита, фагоцитоз
называется незавершенным.
• Фагоцитоз может быть усилен рядом факторов,
которые получили название опсонинов. К опсонинам
относятся антитела и белки системы комплемента.
Бактерии и другие патогены, покрытые опсонинами,
лучше распознаются клетками-фагоцитами.
• Таким образом, фагоцитоз опсонизированного объекта
называется иммунный фагоцитоз;

31.

Иммунный фагоцитоз

32.

33.

Возможные пути активации тучных
клеток
Физические факторы
(холод, тепло,
механическое
раздражение,
травма)
Продукты активации
комплемента
С3а, С5а
(анафилатоксины)
Молекулы патогенов
(пептидогликаны,
ЛПС, флагеллин, РНК,
ДНК)
Перекрестное
связывание
антигеном/аллергеном
IgE на мембране
клетки
Тк
Цитокины и
медиаторы
воспаления
IL-1, IL-12, TNFα, PGD2

34.

35.

Активация и дегрануляция тучной клетки
Биологические эффекты медиаторов воспаления, выделившихся
из тучной клетки при активации
Реакция
лейкоцитов
Реакция
фибробластов
Адгезия
Хемотаксис
Активация
и дегрануляция
эозинофилов
Секреция IgE
Пролиферация
тучных клеток
Активация
Пролиферация
Синтез
коллагена
Реакция
экстрацеллюлярного
матрикса
Активация
матриксных
металлопротеиназ
Активация
коагуляционного
каскада
Реакция
микроциркуляторного
русла
Повышение
проницаемости
сосудистой стенки
Выход плазмы
и развитие отека
Появление молекул
клеточной адгезии на
эндотелиоцитах
Дилатация

36.

Дивергентная дифференцировка
моноцитов крови
Альвеолярные
МФ CD68+
Перитонеальные МФ,
CD68+
Воспалительные МФ,
CD68+
Интерстициальные
дендритные клетки
CD68low
Клетки
Купффера
CD68+ (печень)
Моноцит
CD68+
Клетки
Лангерганса CD68+
Микроглия ЦНС
CD68+
МФ красной пульпы
селезенки CD68+
МФ белой пульпы
селезенки CD68+

37.

Дендритные клетки – это специализированные
АПК, способные активировать наивные Т-клетки и
Т-клетки памяти.
Дендритные
клетки
Миелоидные
(интерстициальные)
Плазмоцитоидные
Клетки Лангерганса
Дерма, слизистые
оболочки, строма
органов, лимфоидные
органы
Т-зависимые зоны
вторичных
лимфоидных органов
Эпидермис,
неороговевающий
эпителий, эпителий
воздухоносных путей

38.

NK-клетки (натуральные киллеры) – осуществляют внеклеточный
киллинг опухолевых клеток, и клеток, инфицированных вирусами.
NK-клетки уничтожают клетки-мишени при
помощи перфоринов и гранзимов,
содержащихся в их гранулах.
После прикрепления к поверхности
клетки-мишени, начинается выделение
содержимого гранул путем экзоцитоза.
Белки перфорины внедряются в мембрану
клетки-мишени, и образуют каналы, через
которые проникают сериновые протеазы –
гранзимы.
Гранзимы активируют в клетке-мишени
другие сериновые протеазы – каспазы,
запускающих каскад внутриклеточных
реакций, приводящий к активации
эндонуклеаз, фрагментации ДНК и
апоптозу клетки-мишени.