Гуморальные факторы неспецифической резистентности, как показывает само название, содержатся в жидкостях организма (слезы, слюна, грудное молоко, сыворотка крови). К ним в настоящее время относят: комплемент, лизоцим, 3-лизины, систему пропердина, лейкины, плакины, гистоген, интерферон, нормальные антитела и др. Остановимся на некоторых из них.
Комплемент (от латинского слова complementum – дополнение) – это сложный по строению белок, состоящий из 11 компонентов (сывороточных глобулинов), продуцируемых макрофагами печени, селезенки, костного мозга, легких. Это дополнительный литический фактор, участвующий в разрушении чужеродных агентов. Комплемент принято обозначать буквой С, отдельные его компоненты обозначаются дополнительно арабскими цифрами (С1, С2 и т. д.). В сыворотке крови и тканевых жидкостях компоненты комплемента находятся в неактивном состоянии и не связаны друг с другом. Активация системы комплемента начинается после образования иммунного комплекса антиген – антитело. В организме комплемент обладает большим диапазоном биологического действия. Число известных реакций, протекающих с участием комплемента, непрерывно возрастает. Например, компонент СЗ обладает значительными опсонизирующими свойствами, способствуя фагоцитозу бактерий; С5 играет ведущую роль в хемотаксисе и способствует инфильтрации нейтрофилов в очаге воспаления и т. д.
Лизоцим – это фермент, вызываемый также мурамидазой, широко распространен в природе и содержится в клетках и жидкостях разнообразных организмов. Он обнаружен в относительно высоких концентрациях в яичном белке, в сыворотке крови человека, слезной жидкости, слюне, мокроте, секрете носовых полостей и т. д. Антимикробное действие лизоцима связано с его способностью расщеплять гликозифазные связи в молекуле муреина, входящего в состав клеточной стенки микроорганизмов.
β-Лизины-один из бактерицидных факторов неспецифической резистентности, играет большую роль в естественной защите организма от микробов. β-Лизины найдены в сыворотке крови человека и многих животных, их происхождение связано с тромбоцитами. Они действуют губительно на грамположительные бациллы, в частности, антракоиды.
Пропердин представляет особый белок сыворотки у теплокровных животных и человека. Его бактерицидное действие проявляется в комплексе с комплементом и ионами магния.
Лейкины – вещества, выделенные из лейкоцитов, обнаружены в сыворотке крови в незначительных количествах, однако оказывают выраженное бактерицидное действие. Аналогичные вещества были выделены из тромбоцитов и названы плакинами.
Кроме этих субстанций в крови и жидкостях организма обнаружены другие вещества, получившие название ингибиторов. Они задерживают рост и развитие микроорганизмов, главным образом вирусов. Интерферон – низкомолекулярный белок, вырабатываемый клетками тканей с целью подавления репродукции вируса внутри клетки.
Таким образом, гуморальные факторы иммунитета довольно многообразны. В организме они действуют сочетанно, оказывая бактерицидное и ингибирующее действие на различные микробы. Основные механизмы неспецифической резистентности развиваются постепенно, и показатели, характеризующие их, достигают средней нормы взрослых в разные сроки. Так, суммарная бактерицидная активность сыворотки крови у ребенка первых дней жизни очень низкая, но сравнительно быстро, к концу 2-4-й недели, достигает обычной нормы. Комплементарная активность в первые дни рождения очень низка. Однако содержание комплемента быстро увеличивается и уже на 2-4-й неделе жизни нередко достигает уровня взрослых. Содержание |3-лизинов и пропердина на ранних этапах онтогенеза также снижено, достигая средних норм взрослого к 2–3 годам. У новорожденных отмечается низкое содержание лизоцима и нормальных антител, которые в основном являются материнскими и поступают в организм ребенка трансплацентарно. Таким образом, можно заключить, что у детей раннего возраста активность гуморальных факторов защиты понижена.
Развитие клеточных механизмов защиты также имеет возрастные особенности. Фагоцитарная реакция у новорожденных детей слабая. Она характеризуется инертностью фазы захвата, которая тем более растянута, чем меньше ребенок. Так, скорость поглощения лейкоцитами бактерий у детей первых 6-и месяцев жизни в несколько раз меньше, чем у взрослых. Завершенность фагоцитоза менее выражена. Этому способствует и слабая опсонизирующая активность сыворотки крови. Эмбрионы млекопитающих и человека имеют низкую чувствительность (толерантность) к чужеродным веществам, токсинам бактерий. Исключение составляет стафилококковый токсин, к которому очень высокочувствительны новорожденные дети. Отчасти с этими особенностями связано ослабление воспалительной реакции, которая либо совсем не возникает, либо выражена очень слабо.
Иммунологическая реактивность организма. Антигены. Известны следующие основные формы реакций организма, из которых складывается иммунологическая реактивность – это продукция антител, гиперчувствительность немедленного типа, гиперчувствительность замедленного типа, иммунологическая память и иммунологическая толерантность.
Пусковым моментом, включающим систему иммунологических реакций, является встреча организма с веществом антигенной природы – антигеном.
Антигенами по отношению к данному организму являются все те вещества, которые несут признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунологических реакций.
Для организма человека в высшей степени чужеродными являются биохимические продукты микробов и вирусов. Необходимым условием антигенности является макромолекулярность. Как правило, вещества с молекулярной массой меньше 3 000 не являются антигенами. Чем крупнее молекулы, тем сильнее, при прочих равных условиях, антигенные свойства вещества.
Антитела. Основу иммунологической реактивности составляет сложный комплекс иммунологических реакций организма, которые до известной степени условно принято делить на реакции клеточные и гуморальные. Как говорят сами термины, в основе клеточных реакций лежит активное реагирование иммунокомпетентных клеток в ответ на антигенное раздражение. К гуморальным реакциям относятся те, в которых основным фактором служат антитела, циркулирующие в жидких средах организма. Согласно определению специального комитета ВОЗ, к антителам относятся белки животного происхождения, образуемые в организме позвоночных клетками лимфоидных органов при введении антигенов и обладающие способностью вступать с ними в специфическую связь.
В 1930 г. было установлено, что антитела представляют собой у-глобулины, по своим свойствам идентичные другим глобулинам, но отличающиеся от них способностью специфически соединяться с соответствующим антигеном. В настоящее время антитела принято называть иммуноглобулинами (Ig). Известно 5 классов иммуноглобулинов – IgM, IgG, IgA, IgE, IgD с молекулярной массой от 150000 до 900000.
Как в филогенетическом, так и в онтогенетическом отношении наиболее ранней и менее специализированной формой антител является IgM. У плода и новорожденных синтезируются преимущественно IgM; кроме того, первичный иммунный ответ также начинается с синтеза иммуноглобулинов этого класса. Это наиболее крупномолекулярный глобулин с моллекулярной массой 900000.
Благодаря своей макромолекулярности этот глобулин не проходит через плаценту. Общее количество IgM в сыворотке крови здоровых людей составляем 5-10 % от всех иммуноглобулинов. Содержание IgM значительно повышено у новорожденных детей, перенесших внутриутробно инфекцию.
IgG является основным классом иммуноглобулинов и составляет 70 % всех иммуноглобулинов сыворотки крови. Это «стандартное» антитело млекопитающих, молекулярная масса его 150000, имеет два центра связывания. В более значительных количествах синтезируется на вторичный антигенный стимул, связывает уже не только корпускулярные, но и растворимые антигены, например, экзотоксины микробов. Связывающая способность молекул этого иммуноглобулина в тысячи раз сильнее, чем у IgM. Он легко проникает через плаценту, участвуя в иммунологической защите плода и новорожденного. Иммуноглобулины G обладают способностью нейтрализовать многие вирусы, бактерии, токсины, оказывают опсонизирующее действие на бактерии. Важной особенностью их является более выраженная, чем у IgM, способность соединяться гаптенами и полугаптенами, что обеспечивает более высокую специфичность соединения антигена с антителом.
IgA составляет 15–20 % от всех глобулинов. Молекулярная масса -170000 или 340000, в зависимости от вида молекулы. Имеется два вида молекул IgA: сывороточный иммуноглобулин является мономером, молекула которого напоминает IgA; секреторный глобулин представляет собой полимерную молекулу, как бы удвоенный сывороточный IgA. Он отличается от сывороточного иммуноглобулина. Продуцируется плазматическими клетками слизистых оболочек верхних дыхательных путей, мочеполового и желудочно-кишечного тракта. Содержит особый секреторный или транспортный компонент (S или Т), который синтезируется эпителиальными клетками слизистых желез и присоединяется к молекуле IgA в момент ее прохождения через эпителиальные клетки слизистых. Этот компонент обеспечивает проникновение IgA через слизистые оболочки. Он обнаруживается в свободном состоянии в кишечном содержимом, слюне, секрете дыхательных путей и мочеполового тракта. Секреторный IgA оказывает антивирусное и антибактериальное действие на патогенную флору слизистых оболочек. Особенно велика его защитная роль в материнском молоке. Поступая с молоком матери в желудочно-кишечный тракт ребенка, он защищает слизистую оболочку от проникновения патогенных микроорганизмов. Содержание этого глобулина возрастает у кормящих женщин более чем в 5 раз. Устойчивость слизистых оболочек к инфекции во многом определяется содержанием IgA в секретах слизистых оболочек. У лиц со сниженным содержанием IgA наблюдаются частые простудные заболевания.
IgE – белок с молекулярной массой 200000, содержится в сыворотке крови в незначительных количествах (менее 1 % от всех иммуноглобулинов). Обладает способностью быстро фиксироваться тканями человека, особенно клетками кожи и слизистых оболочек. В больших количествах обнаруживается у лиц, страдающих аллергиями. При этом антитела класса IgE вырабатываются против веществ со слабыми антигенными свойствами, к которым у нормально реагирующих людей антитела не образуются. Эти антитела называются реагинами. В отличие от других антител они не преципитируют специфический антиген, не связывают комплемент, не проходя через плаценту.
IgD имеют молекулярную массу около 200000. Присутствуют в сыворотке крови в очень незначительных количествах, не превышающих 1 % по отношению ко всем остальным иммуноглобулинам. Их роль в организме недостаточна выяснена.
Синтез иммуноглобулинов в организме осуществляется иммунокомпетентными клетками лимфоцитарного ряда, которые трансформируются в плазматические клетки. Это высокоспециализированные клеточные элементы, структура которых обеспечивает выполнение их главной функции – синтеза большого количества белка. В секунду клетка может продуцировать 1000–1500 молекул антител.
Нарушения продукции антител могут быть врожденными и приобретенными. В первом случае мы имеем дело с генетически обусловленной врожденной агаммаглобулинемией, которая характеризуется резко пониженным содержанием иммуноглобулинов или их отсутствием. Приобретенная агаммаглобулинемия возникает в результате повреждения какого-либо из звеньев иммунной системы, ответственной за продукцию антител. Это может быть результатом тяжелой болезни, воздействия экстремальных факторов и т. д.
Клеточные основы иммунитета. К центральным органам иммунной системы организма относятся: вилочковая железа (тимус), фабрициева сумка у птиц и ее аналоги у человека, которые до настоящего времени точно не установлены. Предполагают, что функцию этого органа у млекопитающих и человека выполняет костный мозг или пейеровы бляшки стенок тонкого кишечника. Периферические органы иммунной системы включают лимфатические узлы, селезенку и кровь. Основным субстратом иммунной системы является лимфоидная ткань, общая масса которой в организме составляет 1,5–2 кг. Число лимфоидных клеток достигает 1012, они диффузно распространены по всему организму и постоянно рециркулируют.
В центральных лимфоидных органах лимфоциты приобретают иммунологическую компетентность, т. е. способность отвечать специфической реакцией гуморального и клеточного типа на антигенное воздействие. Иммунологически компетентная клетка (иммуноцит) является основным элементом, осуществляющим иммунологические функции по всему организму, в особенности на территории периферических органов иммунной системы. После первичного антигенного стимула иммуноциты приобретают специфическую направленность против антигена, индуцировавшего их специализацию. Они становятся клетками-предшественниками антителообразующих (плазматических) клеток, обеспечивающих гуморальный ответ; с другой стороны, создают клон сенсибилизированных лимфоцитов, ответственных за развитие иммуноклеточных реакций, к которым относятся: гиперчувствительность замедленного типа, трансплантационный иммунитет, иммунологическая толерантность и иммунологическая память. Постоянный обмен такими клетками между различными лимфоидными органами обеспечивает взаимодействие всех элементов иммунной системы как единого целого.
Начало новому представлению о функционировании центральных и периферических лимфоидных органов как единой системы положило открытие популяций Т- и В-лимфоцитов.
Лимфоидные клетки являются основными действующими (эффекторными) клетками иммунной системы. Они происходят из стволовых клеток костного мозга, которые, поступая в циркуляцию, могут попадать либо в тимус, либо в другие органы иммунной системы (аналогичные бурсе Фабриция птиц). Если стволовые клетки являются популяцией неспециализированных клеток, то после пребывания в тимусе или органах бурсы они приобретают отчетливую специализацию. Известно, что в тимусе под влиянием гормона тимозина лимфоциты «обучаются» реагировать на чужеродные антигены и сохранять нечувствительность (толерантность) к собственным антигенам.
Среди популяций Т-клеток различают три субпопуляции: Т-клетки-хелперы, Т-клетки-киллеры, Т-клетки-супрессоры. Т-хелперы обеспечивают совместно с макрофагами трансформацию В-лимфоцитов в плазматические клетки – антитело- редуценты. Т-супрессоры выполняют противоположную роль: блокируют действие Т-хелперов, тормозят антителогенез, обеспечивают развитие толерантности. Т-клетки-киллеры принимают участие в реакциях клеточного типа и вызывают в результате присущих им цитотоксических свойств разрушение клеток-мишеней, т. е. клеток, несущих антиген, к которому сенсибилизированы Т-киллеры. По длительности существования в организме лимфоциты делят популяцию короткоживущих Т-клеток (сохраняются в организме несколько дней) и долгоживущих ^-клеток (существуют месяцы и годы). Гетерогенность популяций Т-клеток объясняет разнообразие и сложность их функций в организме.
Т-клетки ответственны за иммунологическое распознавание, трансплантационный иммунитет, гиперчувствительность замедленного типа, клеточную резистентность к инфекциям, за взаимодействие Т- и В-лимфоцитов при гуморальном иммунном ответе и за регуляцию его уровня.
В-лимфоциты возникают из стволовых клеток костного мозга. Проходят «обучение» в органах-аналогах бурсы Фабриция. Мигрируя в периферические лимфоидные органы, они выполняют там функцию предшественников клеток-антител продуцентов.
Возрастные особенности иммуногенеза. Уже у 5-месячного человеческого плода появляются гетерогенные популяции Т- и В-лимфоцитов и фагоцитирующих клеток, начинается синтез компонентов комплемента, т. е. налицо основные факторы, необходимые для полноценного иммунного ответа. В то же время установлено, что иммунологическая реактивность у плода и новорожденного является пониженной. Имеется несколько причин, которые не позволяют организму плода и новорожденного создавать полноценный иммунный ответ. Прежде всего, – это пониженное содержание лимфоцитов в лимфатических узлах, пейеровых бляшках, селезенке, т. е. клеток, являющихся предшественниками иммунологически компетентных лимфоцитов. Незрелой является макрофагальная система, хотя имеется некоторое количество макрофагов, но их способность перерабатывать антиген недостаточна из-за несовершенства лизосомного аппарата клеток. У новорожденных низкий уровень нормальных антител и опсонинов, способствующих фагоцитозу. К моменту рождения ребенка еще не завершилось формирование системы распознавания и ответа на чужеродные антигены. Только после рождения лимфоидная ткань получает мощный стимул к своему развитию. На организм начинает воздействовать поток антигенной стимуляции, исходящей из желудочно-кишечного тракта, заселяемого микрофлорой уже в первые часы после рождения. Однако развитие и становление иммунной системы в онтогенезе есть не только следствие внешних антигенных воздействий, но и результат осуществления генетически детерминированной программы развития организма. При этом постоянная смена состава антигенов, как результат появления в процессе созревания эмбриона и плода антигенно различающихся белков макромолекул и клеточных поколений, сама по себе является уже мощным фактором для стимуляции иммунокомпетентных клеток.