Внутренняя среда организма и иммунитет

1.

Внутренняя среда организма
Кровь, тканевая жидкость и лимфа –
составляющие внутренней среды организма.
Тканевая жидкость образуется из плазмы крови (20 л/день) и
обеспечивает обмен веществ в клетках. Затем она поступает в
кровеносные и лимфатические сосуды. 10 л
Лимфа образуется из тканевой
жидкости, которая попадает в
слепо замкнутые капилляры
лимфатической системы (2-4
л/день). 1,5 л
1 – эритроциты 2 – капилляр
3 – клетка органа
4 – межклеточная среда и тканевая
жидкость
5 – лимфа и лимфатический сосуд
1

2.

Внутренняя среда организма
По лимфатическим сосудам лимфа направляется в вены большого
круга кровообращения. Это дополнительная транспортная система,
выполняет также и защитную функцию.
лимфа
плазма
крови
тканевая
жидкость
Таким образом, между составляющими внутренней среды организма
происходит постоянная циркуляция.
2

3.

Кровь
55-60 %
40-45 %
Форменные
элементы
Плазма крови
Неорганические
вещества
Органические
вещества
90-92%
Вода 90%
Минеральные
соли
около 8%
Эритроциты
Белки
Лейкоциты
Глюкоза
Тромбоциты
около 1%
Витамины
Состав крови.
Гормоны
Продукты
распада белков
3

4.

Кровь
7-8% от массы тела (4-5 л) – жидкая соединительная ткань;
плазма крови (~55%) и форменные элементы (~45%).
Плазма включает неорганические и органические вещества.
вода – до 90%;
• соли – ~1% (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, H2PO4-, HCO3-).
Концентрация солей относительно постоянна. Если плазма
гипертоническая (много солей) – клетки теряют воду, если их
мало – плазма становится гипотонической, вода уходит в
клетки и увеличивает их объем; в обоих случаях нарушается
их жизнедеятельность.
Физиологический раствор –
содержит столько же солей,
как и плазма крови
(в простейшем случае
0,9% NaCl).
4

5.

Кровь
7-8% от массы тела (4-5 л) – жидкая соединительная ткань;
плазма крови (~55%) и форменные элементы (~45%).
Плазма включает неорганические и органические вещества.
вода – до 90%;
• соли – ~1% (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, H2PO4-, HCO3-).
Концентрация солей относительно постоянна. Если плазма
гипертоническая (много солей) – клетки теряют воду, если их
мало – плазма становится гипотонической, вода уходит в
клетки и увеличивает их объем; в обоих случаях нарушается
их жизнедеятельность.
Органические вещества:
• белки (альбумины, глобулины, фибриноген и другие) – 7-8%;
• жиры и жирорастворимые витамины – 0,8%;
• глюкоза – 0,1-0,12%;
• мочевина – около 0,03%; pH – 7,4.
В плазме также находятся гормоны, витамины, растворимые
газы, различные ферменты.
5

6.

Белки плазмы различаются по строению, свойствам и
функциям:
• альбумины (60 %) – низкомолекулярные белки, основная
функция – поддержание осмотических свойств крови.
• глобулины (40 %) – высокомолекулярные белки,
подразделяются на три группы: альфа-глобулины, бетаглобулины и гамма-глобулины. Первые две группы выполняют
транспортную функцию, а гамма-глобулины являются основой
антител (иммуноглобулины).
• фибриноген и протромбин (0,3 %) – являются компонентами
свертывающей системы крови.
Альбумины и глобулины – крупные белковые молекулы, не
способные проходить сквозь стенки капилляров.
Они препятствуют избыточному поступлению воды в межклеточное
пространство.
6

7.

Форменные элементы на мм3:
• эритроциты (4.5-5 млн.)
• тромбоциты (250-400 тыс.)
• лейкоциты (6-9 тыс.)
700:50:1
Функции крови:
- дыхательная (транспорт газов);
- трофическая (транспорт
питательных веществ);
- выделительная (транспорт
продуктов обмена к органам
выделения);
- терморегуляционная (участие в
теплоотдаче);
- защитная (свертывание крови,
борьба с микроорганизмами);
- регуляторная (транспорт
биологически активных веществ);
- гомеостатическая (поддержание
постоянства внутренней среды
организма).
Примерно 80% всей крови быстро циркулирует по кровеносным
сосудам, меньшая часть (около 20%) движется медленно,
задерживаясь в депо крови: сосудах кожи, печени, селезёнки.
7

8.

Стволовые клетки красного костного мозга
аналогичны камбию растений,
получают
гормональные сигналы (от почек
Как называется
–аналогичная
эритропоэтин;
из очагов воспаления; от
ткань
печени – тромбопоэтин) + пересадки
растений?
красного костного мозга.
8

9.

Эритроциты
Двояковогнутые клетки диаметром 7-8 мкм,
толщиной 1-2 мкм. Клеточная оболочка
может содержать агглютиногены А или В;
может быть Rh+-белок, другие белки.
Безъядерные (теряют ядро по мере
созревания). В цитоплазме большое
количество молекул гемоглобина.
• образуются в красном костном мозге (510 млн./сек);
• продолжительность жизни 3-4 месяца;
• разрушаются (гемолиз) – в печени и
селезенке.
9

10.

Гемоглобин — белок, имеющий
четвертичную структуру и состоящий
из молекулы глобина из четырех
полипептидных цепей (2 α-цепи и 2 βцепи) и 4 гемов, содержащих Fe2+.
В легких гемоглобин легко
соединяется с кислородом с
образованием оксигемоглобина:
Hb+4О2 → Hb(О2)4
В тканях гемоглобин соединяется с
углекислым газом с образованием
карбгемоглобина:
Hb+СО2 → HbСО2
При соединении гемоглобина с СО
образуется карбоксигемоглобин,
причем сродство к угарному газу у
гемоглобина в 300 раз выше, чем к
кислороду.
10

11.

Лягушка
человек
курица
Основные функции эритроцитов связаны с
транспортом кислорода в ткани и двуокиси
углерода к легким.
Кислородная ёмкость крови – сколько мл O2 может
раствориться в 100 мл крови при полном насыщении
гемоглобина.
Зависит от:
1) количества эритроцитов
2) количества гемоглобина
3) от рН и СO2 (чем больше угекисл. газа и кислее среда –
меньше КЕК)
Транспорту газов способствуют:
- небольшие размеры эритроцитов, (чем больше
требуется кислорода данному виду животных для
жизнедеятельности, тем меньше размеры
эритроцитов);
- двояковогнутая форма облегчает диффузию
газов внутрь клетки и дает возможность
деформации клетки при прохождении через
капилляры;
- количество эритроцитов возрастает, если
11
человек живет высоко в горах.

12.

12

13.

Средний диаметр эритроцитов =
7-8 мкм; самые узкие капилляры
5-6 мкм; очень важна эластичность
эритроцитов (теряется через 100120 дней) + серповидно-клеточная
анемия (рецессивная аллель;
гетерозиготы – около 1% жителей
Земли).
13

14.

Развитие и размер тромбоцитов
14

15.

Тромбоциты
Плоские безъядерные форменные
элементы, способны к образованию
псевдоподий и передвижению:
• образуются – в красном костном
мозге;
• продолж-ть жизни – 8-11 дней;
• разрушаются – в печени и
селезенке.
Важнейшая функция — участие в гемостазе (свертывании крови):
• прикрепление к поврежденным стенкам сосуда (реакция на коллаген);
• склеивание (агрегация);
• образование тромбоцитарного («белого») тромба;
• активация ферментативных реакций свертывающей системы крови,
которые предотвращают кровотечение («красный тромб»).
Свертывание крови – важнейшая защитная функция крови. На этот
многоступенчатый процесс влияют более десятка веществ плазмы, а
также факторов, выделяемых тромбоцитами. Из них наиболее важны:
фибриноген, протромбин, тканевый и кровяной
15
тромбопластин, ионы Са2+, витамин К.

16.

Свертывание крови
(гемостаз).
На первой стадии гемостаза при
повреждении сосудов тромбоциты
контактируют с коллагеном, прилипают
к поврежденным клеткам и друг к другу
(«белый тромб») + тромбоциты
разрушаются, выделяя тромбопластин.
На второй стадии под влиянием тромбопластина при участии
Са2+ и других факторов свертывания, в частности витамина К,
неактивный протромбин плазмы превращается в активный тромбин.
На третьей стадии тромбин вызывает превращение
растворимого белка плазмы фибриногена в нерастворимые волокна
фибрина. Полимеризующиеся нити фибрина образуют сеть, в
ячейках которой застревают клетки крови - образуется сгусток, так
называемый тромб. На образование тромба в капиллярах уходит 3-5
минут, в венах – 8-10 минут.
16

17.

Пробоина в корабле = дырка в
стенке сосуда; тромбоциты
реагируют на коллаген – главный
белок соединительной ткани, и
активируются, склеиваются
ложноножками (белый тромб).
17

18.

Красный тромб - план «Б»:
тромбоциты выделяют
тромбопластин; он запускает
превращение протромбина плазмы
в тромбин, после чего тромбин
превращает «кирпичики» фибриногена (тоже плавают в плазме) в
нити фибрина («фибриновая сеть»).
В этой сети, как рыбы, застревают
эритроциты, блокируя кровотечение.
18

19.

Роль ионов
кальция!!!
Выделение тромбопластина
Роль ионов
кальция!!!
Роль ионов
кальция!!!
Протромбин и фибриноген
синтезирует печень; она же
образует тромбопоэтин.
Кровяной сгусток
(«красный тромб»)
Плазма крови
без
фибриногена
называется
сывороткой.
ГЕПАРИН
ГИРУДИН:
система
растворения
тромбов
19

20.

Тромбин и гемофилия;
витамин К;
гепарин, гирудин и
разрушение тромбов...
20

21.

Лейкоциты
Белые клетки крови, имеющие ядро. Способны к образованию
псевдоподий и передвижению, а также делению (пролиферации):
• образуются – в красном костном мозге, лимфатических
узлах,тимусе;
• продолжительность жизни – до 20 суток или десятки лет;
• разрушаются – в селезенке, очагах воспаления.
В зависимости
от зернистости
цитоплазмы
(лизосомы)
делятся на
гранулоциты
(зернистые;
фагоциты) и
агранулоциты
(незернистые;
лимфоциты).
21

22.

Иммунитет – устойчивость к инфекции (чужеродному материалу =
бактерии, вирусы, грибы, простейшие, полимеры, трансплантант).
22

23.

Лейкоциты, клетки иммунной системы,
тоже из стволовых клеток
красного костного мозга
Ф
Л
Ф
Л – лимфоциты
Ф – фагоциты
Клеточный и гуморальный
иммунитет.
23

24.

Иммунитет:
* врожденный (естественный,
неизменный; в течение минут-часов);
* приобретенный (в результате обучения; в течение
10-14 дней формируется способность быстро и
мощно реагировать на повторную встречу с
возбудителем).
24

25.

Врожденный иммунитет
(гуморальный и клеточный):
- интерфероны: ответ на вирусную инфекцию,
блокада размножения вируса;
- лизоцим (мурамидаза): фермент,
атакующий кл. стенку бактерий;
клетки,
зараженные
вирусами
- фагоциты крови (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы = гранулоциты);
- тканевые фагоциты
(тканевые макрофаги);
- натуральные
киллеры и др.
25

26.

ОСТРОЕ ВОСПАЛЕНИЕ:
БАКТЕРИИ
«ЧУЖОЙ»
МАТЕРИАЛ
ЭПИДЕРМИС
ДЕРМА
запускающая роль
тканевых макрофагов
(«пограничники»)
МАКРОФАГИ
МАКРОФАГИ
ГРАНУЛОЦИТЫ
РОСТ ПРОНИЦАЕМОСТИ
СОСУДОВ
ПОКРАСНЕНИЕ, ОТЕК
ЖАР, БОЛЬ
МАКРОФАГИ
• покраснение
• отек
• жар
• боль
26

27.

Приобретенный иммунитет
(гуморальный и клеточный):
- антитела (гамма-глобулины): связываются с чужеродными веществами-антигенами,
нейтрализуя их, активируя фагоциты и систему комплемента.
антигены:
чужеродные
молекулы
- В-лимфоциты (выработка антител).
- Т-лимфоциты (делятся на
несколько групп):
* взаимодействующие с В-клетками (Т-хелперы);
* убивающие
зараженные
вирусами клетки
(Т-киллеры).
27

28.

2) антиген запускает
синтез антител в
В-лимфоците
В-лимфоцит
1) бактерия антиген
образует
антиген
3) антитела выбрасыв. в кровь
комплекс
антигенантитело
антитело
фагоцит
4) антитела
бактерия
«метят»
бактерии,
производящие
антиген
(«опсонизация»)
5) фагоцит обнаруживает помеченную
бактерию и поглощает ее
28

29.

Антиген: свободный или на поверхности клетки
IgG
ПРИОБРЕТЕННЫЙ
ИММУНИТЕТ
АКТИВАЦИЯ
ВРОЖДЕННОГО
ИММУНИТЕТА
Н – тяжелые цепочки
L – легкие цепочки
V – вариабельные участки (связывание с антигеном)
С – участки связывания с системой комплемента и лейкоцитами
29

30.

30

31.

АНТИГЕН И \ АНТИТЕЛА
АНТИТЕЛО
АНТИГЕНЫ
Аг1
распознавание
Аг2
распознавание
Аг3
распознавание
На конкретные
фрагменты
(эпитопы)
антигена
настроены
вариабельные
участки
(паратопы)
антител
антигены
Каждый тип антител с уникальным
паратопом образуется особой группой
В-лимфоцитов (клеточный клон).
Таких клонов в организме человека –
несколько миллионов «на все случаи
жизни» (для всех вариантов эпитопов
антигенов).
31

32.

IgD
Стимуляция
В-клетки антигеном:
(упрощенный
вариант, который
реализуется только
при высокой
концентрации антигена;
в норме В-лимфоцитам
помогают Т-хелперы,
увеличивающие их
чувствительность к
антигену).
IgG
Результат: короткоживущие клетки,
образующие и выбрасывающие в
плазму антитела + В-клетки памяти,
обеспечивающие быструю вторичную реакцию на антиген.
Первичная и вторичная реакция при гуморальном иммунном ответе:
32 32
преимущественная продукция IgM сменяется преобладанием IgG.

33.

Эдуард
Дженнер
(1749-1823)
Работы –
с 1769 г.
Vacca –
корова
ВАКЦИНЫ И
СЫВОРОТКИ

34.

Виды иммунитета
Различают естественный и искусственный иммунитет.
Естественный иммунитет может быть врожденным и
приобретенным.
Естественный врожденный иммунитет организм получает по
наследству с генотипом;
Естественный приобретенный может быть:
• пассивным — получение антител с молоком матери или через
плаценту;
• активным — самостоятельный синтез антител во время болезни
и образование клеток иммунологической памяти на определенные
антигены.
34

35.

Искусственный иммунитет также может быть активным и
пассивным.
Искусственный активный иммунитет развивается после
введения в организм вакцины — ослабленных или убитых форм
микробов или их токсинов; при этом в организме осуществляется
самостоятельный иммунный ответ на введенные антигены.
Искусственный пассивный иммунитет осуществляется за счет
введения в организм лечебных сывороток — препаратов с готовыми
антителами, полученными от переболевшего животного.
Основоположником метода вакцинации является английский
врач Э.Дженнер, впервые предложивший использовать для
предупреждения заболевания натуральной оспой прививку
возбудителей коровьей оспы. Л.Пастер создал вакцины против
35
куриной холеры, сибирской язвы, бешенства.

36.

Цитокины – вещества, обеспечивающие межклеточное взаимодействие
при иммунном ответе; аналогичны медиаторам (в нервной системе) и
гормонам (в эндокринной системе).
Цитокины в большинстве случаев секретируются лейкоцитами; к ним
относятся интерлейкины (более 20), интерфероны и другие.
Клеточный иммунитет обеспечивается клетками-фагоцитами:
нейтрофилами, моноцитами, а также Т-лимфоцитами-киллерами.
За открытие явления фагоцитоза и создание
теории клеточного иммунитета
И.И.Мечникову в 1902 году была присуждена
Нобелевская премия.
Луи Пастер
Альбер Кальмет и
Камиль Герен
(вакцина БЦЖ,
туберкулез, см.
следующую стр.).
36

37.

Часть В-лимфоцитов
превращается в клетки
иммунологической памяти,
сохраняющиеся в организме
человека десятки лет.
При повторном попадании в
организм микробов с этими же
антигенами, активируются
клетки иммунологической
памяти и иммунный ответ
развивается очень быстро,
человек становится невосприимчивым к этому заболеванию.
За создание теории гуморального
иммунитета Пауль Эрлих вместе
с И.И.Мечниковым был удостоен
Нобелевской премии.
37

38.

Иммунологическая
недостаточность
(первичная и вторичная)
38

39.

АЛЛЕРГИИ = реакции гиперчувствительности: астма,
ринит, дерматозы и не только (15-20% населения Земли)…
Aspergillus spores
and hyphae
39

40.

Органоспецифические
ОрганоНЕспецифические
Спектр
аутоиммунных
заболеваний –
от органоспецифических
до органоНеспецифических.
2-5 : 10000
Антитела
к специфич.
рецепторам,
ферментам
и т.п.
Антитела к
ДНК (СКВ),
элементам
соед. ткани
РАЗНООБРАЗИЕ
ПРИЧИН, в т.ч.
травмы, инфаркты,
молекулярная
мимикрия и др.
Около 5% населения
Земли.
40

41.

41