Экологические воздействия и иммунобиологический надзор

СОДЕРЖАНИЕ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

Иммунитет - защита организма от генетически чужеродных агентов экзогенного и эндогенного  происхождения, направленная на сохранение и поддержание генетического гомеостаза организма, его структурной, функциональной, биохимической целостности и антигенной индивидуальности.

Иммунитет является одной из важнейших характеристик  для всех живых организмов, созданных  в процессе эволюции. Принцип работы защитных механизмов состоит в распознавании, переработке и элиминации чужеродных структур. Защита осуществляется с помощью двух систем - неспецифического (врожденного, естественного) и специфического (приобретенного) иммунитета. Эти две системы представляют собой две стадии единого процесса защиты организма. Неспецифический иммунитет выступает как первая линия защиты и как заключительная ее стадия, а система приобретенного иммунитета выполняет промежуточные функции специфического распознавания и запоминания чужеродного агента и подключения мощных средств врожденного иммунитета на заключительном этапе процесса.

 

I.МЕХАНИЗМЫ ИММУННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ.

В организме  человека имеются клетки и молекулы, выполняющие защитные функции.

Факторы неспецифической защиты.

•  Важнейшие клеточные факторы неспецифической защиты от бактерий и вирусов: фагоцитирующие клетки (гранулоциты и моноциты крови, тканевые макрофаги) и естественные киллеры (большие гранулярные лимфоциты крови).

•Неспецифическую  защиту организма обеспечивают также многочисленные молекулы, продуцируемые и секретируемые вышеназванными клетками, лимфоцитами и клетками печени. В крови постоянно циркулируют компоненты системы комплемента, обеспечивающие бактерицидность сыворотки крови. В защитных реакциях воспаления непосредственно участвуют цитокины: интерлейкины, фактор некроза опухолей, интерфероны.

Механизмы специфической защиты.

Внутренняя  среда организма защищена от проникающих  в неё чужеродных макромолекул и  патогенных микробов механизмами специфического иммунного ответа. Данные механизмы приобретаются после контакта с конкретным чужеродным веществом - антигеном. Действие этих механизмов строго избирательно и распространяется только на конкретный антиген, вызвавший иммунный ответ.

Реализация  иммунного ответа - функция высокоспециализированной иммунной системы организма, в состав которой входят

центральные органы (костный мозг, вилочковая железа) и  периферические (селезёнка, лимфатические  узлы, лимфоидная ткань, ассоциированная  со слизистыми оболочками).

Основные защитные функции иммунной системы (распознавание  и элиминацию чужеродных антигенов) осуществляют:

- иммунокомпетентные клетки (антигенпредставляющие - дендритные клетки и макрофаги, антигенраспознающие - Т- и В-лимфоциты);

- продуцируемые и секретируемые ими макромолекулы - антитела (иммуноглобулины) (рис. 1).

Неспецифические факторы защищают организм от разных инфекционных агентов, фагоциты и система  комплемента - от бактерий, естественные киллеры и интерфероны - от вирусов. Специфический иммунный ответ приводит к накоплению клонов Т- и В-лимфоцитов, реагирующих на конкретный антиген.

Активированные  Т-лимфоциты продуцируют цитокины, активирующие не только лимфоциты, но и фагоциты, и естественные киллеры. Активированные В-лимфоциты продуцируют антитела - иммуноглобулины, усиливающие фагоцитоз и активирующие систему комплемента (рис. 1).

Рис. 1. Взаимосвязь факторов и механизмов неспецифической защиты организма и специфического иммунного ответа.

Лимфоциты - единственные клетки организма, способные специфически распознавать и различать антигены и отвечать активацией на контакт с определённым антигеном. Выделяют В-лимфоциты и Т-лимфоциты.

•  В-лимфоциты распознают антигены специфическими рецепторами иммуноглобулиновой природы. Связывание антигена с таким рецептором служит сигналом активации В-лимфоцита и его дифференцировки в плазматическую клетку, активно продуцирующую и секретирующую специфические для данного антигена антитела.

•  Т-лимфоциты дифференцируются в вилочковой железе (тимусе). По функциям среди Т-лимфоцитов различают несколько субпопуляций.

 

II. РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ.

Взаимодействие  клеток иммунной системы, сила и характер иммунного ответа регулируются на уровне самой иммунной системы её медиаторами - цитокинами, которые вырабатываются клетками иммунной системы и действуют через специальные рецепторы на мембранах иммунокомпетентных клеток. Между антагонистическими группами цитокинов, контролирующими либо клеточный, либо гуморальный иммунный ответ, в норме поддерживается равновесие.

Цитокины - обширное семейство биологически активных пептидов, обладающих гормоноподобным действием, обеспечивающих взаимодействие клеток иммунной, кроветворной, нервной и эндокринной систем. В отличие от гормонов, поддерживающих гомеостатический баланс, цитокины:

- контролируют протекание иммунных реакций;

- инициируют формирование воспалительной реакции;

- участвуют в элиминации опухолевых клеток;

- оказывают влияние на функциональное состояние нервной и эндокринной систем.

Классификация и общие свойства цитокинов.

Цитокины рассматриваются  как полипептиды и белки, обеспечивающие развитие воспаления и иммунного  ответа. Цитокины сек- ретируются не всегда. В некоторых случаях они могут  экспрессироваться на поверхности  стимулированных клеток. Однако независимо

от того, секретируются  цитокины или только экспрессируются, все они обладают некоторыми общими свойствами:

- синтезируются в процессе реализации механизмов неспецифического или специфического иммунитета;

- связываются со специфическими рецепторами на клеткахмишенях;

- проявляют свою активность при низких концентрациях (порядка 10-11 моль/л);

- не обладают ферментативной и химической активностью;

- действуют опосредованно, изменяя функциональное состояние клеток-мишеней с помощью вторичных мессенджеров;

- оказывают аутокринное (на клетку-продуцент), паракринное (на соседние с клеткой-продуцентом клетки) и дистантное (на клетки удалённых на значительное расстояние органов и тканей) действие;

- служат медиаторами иммунной и воспалительной реакций;

- действуют как факторы роста и факторы дифференцировки клеток (при этом вызывают преимущественно медленные клеточные реакции, требующие синтеза новых белков);

- образуют регуляторную сеть, в которой отдельные элементы обладают синергическим или антагонистическим действием;

- обладают полифункциональной активностью и перекрывающимися функциями.

Лейкоциты служат источниками и в то же время  мишенью для цитокинов. В связи  с этим многие из цитокинов получили название «интерлейкинов».

Классификация цитокинов до определённого времени была бессистемной. Некоторые из них первоначально были названы по их доминирующему биологическому действию. С момента открытия IL-2 (1976 г.) описано более 20 иммунологически активных цитокинов, оказывающих различное действие на иммунную систему в условиях in vitro. Некоторые цитокины имеют не интерлейкиновую номенклатуру, а своё первоначальное название, например, ФНО (фактор некроза опухолей), КСФ (колониестимулирующие факторы), OSM (онкостатин М), LJF (фактор, ингибирующий лейкозные клетки), NGF (фактор роста нервов), CNTF (цилиарный нейротрофический фактор). Различные цитокины могут быть сгруппированы в пять обширных классов, объединённых по их доминирующему биологическому действию:

- воспалительные;

- антивоспалительные;

- факторы, вызывающие рост и дифференцировку лимфоцитов;

- гемопоэтические колониестимулирующие факторы;

- факторы, вызывающие рост мезенхимальных клеток. Исследования механизмов регуляции адаптации организма к

действию экстремальных  факторов позволили накопить достаточно убедительные данные и аргументы в пользу представления о том, что иммунная система играет существенную роль в регуляции физиологических функций наряду с нервной и эндокринной системами.

 

III. ВЗАИМОСВЯЗЬ ИММУННОЙ, НЕРВНОЙ И ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМ.

Нервная и эндокринная  системы модулируют функции иммунной системы с помощью нейротрансмиттеров, нейропептидов и гормонов, а иммунная система взаимодействует с нейроэндокринной с помощью цитокинов, иммунопептидов и иммунотрансмиттеров. Существует нейрогормональная регуляция иммунного ответа и функций иммунной системы, опосредованная действием гормонов и нейропептидов непосредственно на иммунокомпетентные клетки или через регуляцию продукции цитокинов (рис. 2). Вещества аксональным транспортом проникают в иннервируемые ими ткани и влияют на процессы иммуногенеза, и наоборот, со стороны иммунной системы поступают сигналы (цитокины, выделяемые иммунокомпетентными клетками), которые ускоряют или замедляют аксональный транспорт в зависимости от химической природы воздействующего фактора.

Нервная, эндокринная  и иммунная системы имеют много  общего в своём строении. Все три  системы действуют согласованно, дополняя и дублируя друг друга, значительно  повышая надёжность регуляции функций. Они тесно взаимосвязаны и  имеют большое количество перекрёстных путей. Существует определённая параллель между лимфоидными скоплениями в различных органах и тканях и ганглиями вегетативной нервной системы.

Стресс и иммунная система.

Эксперименты  на животных и клинические наблюдения свидетельствуют о том, что состояние стресса, некоторые психические расстройства приводят к резкому угнетению практически всех звеньев иммунной системы организма.

 

Рис. 2. Два механизма вмешательства иммунных процессов в деятельность нервной и эндокринной систем: А - глюкокортикоидная обратная связь, торможение синтеза интерлейкина-1 и других лимфокинов, Б - аутоантитела к гормонам и их рецепторам. Тх - Т-хелпер, МФ – макрофаг.

Большая часть  лимфоидных тканей имеет прямую симпатическую  иннервацию как кровеносных сосудов, проходящих через лимфоидную ткань, так и непосредственно самих лимфоцитов. Вегетативная нервная система непосредственно иннервирует паренхиматозные ткани тимуса, селезёнки, лимфатических узлов, аппендикса и костного мозга.

Воздействие фармакологическими препаратами на постганглионарные адренергические системы приводит к модуляции иммунной системы. Стресс, напротив, приводит к десенситизации β-адренорецепторов.

Норадреналин и адреналин  действуют на адренорецепторы - АМФ - протеинкиназа А подавляет продукцию провоспалительных цитокинов, таких как IL-12, фактор некроза опухоли α (TNFa), интерферон γ (IFNγ) антиген-представляющими клетками и Т-хелперами первого типа и стимулируют образование противовоспалительных цитокинов, таких как IL-10 и трансформирующий фактор роста-β (TFR_β).

Вместе с тем, при определённых условиях катехоламины способны ограничить местную иммунную реакцию путём  индукции образования IL-1, TNFa и IL-8, обеспечивая  защиту организма от вредного действия провоспалительных цитокинов и  других продуктов активированных макрофагов. При взаимодействии симпатической нервной системы с макрофагами нейропептид Y выступает в качестве сопередатчика сигнала с норадреналина на макрофаги. Блокируя a-адренорепторы, он поддерживает стимулирующий эффект эндо- генного норадреналина через β-адренорецепторы.

Опиоидные пептиды - одни из посредников между ЦНС и иммунной системой. Они способны оказывать влияние практически на все иммунологические процессы. В связи с этим было сделано предположение, что опиоидные пептиды опосредованно модулируют секрецию гормонов гипофиза и таким путём воздействуют на иммунную систему.

 

 

Нейротрансмиттеры и иммунная система.

Однако взаимоотношения  между нервной и иммунной системами  не ограничиваются регулирующим влиянием первой на вторую. В последние годы накопилось достаточное количество данных о синтезе и секреции нейротрансмиттеров клетками иммунной системы.

- Т-лимфоциты периферической крови человека содержат L-дофа и норадреналин, а В-клетки - только L-дофа.

- Лимфоциты in vitro способны синтезировать норадреналин как из L-тирозина, так и L-дофа, добавленных в культуральную среду в концентрациях, соответствующих содержанию в венозной крови (5-10^-5 и 10^-8 моль соответственно), в то время как D-дофа не влияет на внутриклеточное содержание норадреналина. Следовательно, Т-лимфоциты человека способны синтезировать катехоламины из их нормальных предшественников в физиологических концентрациях.

Соотношение норадреналин/адреналин  в лимфоцитах периферической крови  аналогично таковому в плазме. Существует отчётливая корреляционная связь между количеством норадреналина и адреналина в лимфоцитах, с одной стороны, и циклической АМФ в них - с другой, как в норме, так и при стимуляции изопротеренолом.