Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 2 (страница 67)
Перечень стадий процесса заживления
1. В поврежденном участке возникает кровотечение.
2. Происходит свертывание крови.
3. Начинается воспалительный процесс.
4. В рану мигрируют лейкоциты, которые поглощают чужеродный материал, бактерий и остатки клеток.
5. В ране собираются фибробласты, синтезирующие коллаген, из которого формируется рубцовая ткань.
6. Эпидермальные клетки поглощают последние остатки разрушенных клеток и начинают разрушать рубец.
7. Эпидермис образует в области раны новую кожу.
8. Струп слущивается.
Если рана небольшая, то для борьбы с инфекцией бывает достаточно одного лишь фагоцитоза, но при значительных размерах повреждения в действие вступает иммунная система организма.
14.14. Иммунная система
Макфарлейн Бёрнет — один из создателей современной теории иммунитета — определяет его как "способность распознавать вторжение в организм чужеродного материала и мобилизовать клетки и образуемые ими вещества на более быстрое и эффективное удаление этого материала".
Основные понятия
Антитело — молекула, синтезируемая организмом животного в ответ на присутствие чужеродного вещества, к которому эта молекула обладает высоким сродством. Все антитела — белки, называемые иммуноглобулинами. Молекула иммуноглобулина состоит из двух тяжелых цепей (Н-цепей) с мол. массой 50 000 — 60 000 и двух легких цепей (L-цепей) с мол. массой 23 000. В функциональном отношении молекула антитела подразделяется на константные и вариабельные участки, причем последние действуют подобно ключу, который подходит к определенному замку (рис. 14.72). Каждый организм способен производить тысячи видов антител различной специфичности, которые могут распознавать всевозможные виды чужеродных веществ.
Рис. 14.72. Молекула иммуноглобулина. Антиген связывается между вариабельными участками легкой и тяжелой цепей. (Из М. Cooper, A. Lawton, The development of the immune system, Scientific American, 1972.)
Чужеродное вещество, вызывающее образование антител, называют антигеном или иммуногеном. Обычно антиген представляет собой белковую или полисахаридную молекулу, находящуюся на поверхности микроорганизма или в свободном виде. У млекопитающих сформировались две системы иммунитета — клеточный и гуморальный иммунитет.
Такое разделение функций иммунной системы связано с существованием двух типов лимфоцитов-Т-клеток и В-клеток. Клетки обоих типов образуются в костном мозге из клеток — предшественниц. В формировании иммунологической компетентности Т-клеток решающую роль играет тимус (вилочковая железа). Что касается В-клеток, то полагают, что аналогичное влияние на их развитие оказывают плацента или костный мозг и печень плода. Клетки каждого из этих двух типов обладают колоссальной способностью "узнавать" какой-либо из миллионов существующих антигенов. Реакция антиген — антитело направлена на то, чтобы связать антиген, инактивировать его и предотвратить таким образом его вредное воздействие на организм.
Клеточный иммунитет. При взаимодействии с антигеном Т-лимфоциты, несущие на мембране рецепторы, способные распознавать этот антиген, начинают размножаться и образуют клон таких же Т-клеток. Клетки этого клона вступают в борьбу с несущими антиген микроорганизмами или вызывают отторжение чужеродной ткани.
Гуморальный иммунитет. В-лимфоциты распознают антиген таким же образом, как и Т-клетки, но реагируют по-иному. Размножаясь при стимуляции, они образуют клон плазматических клеток, которые синтезируют антитела и выделяют их в кровь или тканевую жидкость. Здесь антитела связываются с антигенами на поверхности бактерий и ускоряют их захват фагоцитами или присоединяются к бактериальным токсинам и нейтрализуют их.
14.14.1. Тимус и развитие Т-клеток
Тимус (вилочковая железа) расположен в грудной клетке под грудиной, около вентральной (у человека-передней) стороны сердца. Он начинает функционировать в период внутриутробного развития и проявляет наибольшую активность в момент рождения и в последующее время. После окончания вскармливания материнским молоком тимус уменьшается в размерах и вскоре перестает функционировать.
На важную роль тимуса в развитии иммунного ответа указывают следующие экспериментальные данные:
1. Удаление тимуса у новорожденных мышат приводит к гибели от хронической недостаточности лимфоцитов в крови и тканевой жидкости.
2. Новорожденные мышата с удаленным тимусом не распознают ткань, пересаженную от других мышей, и не дают на нее иммунного ответа.
3. Удаление тимуса у мышей в значительно более позднем возрасте не вызывает каких-либо неблагоприятных последствий.
Будущие Т-лимфоциты, образовавшиеся из стволовых клеток костного мозга, приобретают способность функционировать лишь после того, как пройдут через ткань тимуса. Механизм созревания Т-лимфоцитов еще не вполне ясен. Известно, что тимус выделяет гормон, называемый тимозином, который, возможно, способствует созреванию Т-клеток, однако роль тимуса как эндокринного органа до сих пор изучена плохо. Небольшое число лимфоцитов имеется при рождении в селезенке и других лимфатических железах.
Корковое вещество тимуса набито лимфоцитами, которые называют тимоцитами, чтобы отличить их от Т-лимфоцитов, циркулирующих в крови и тканевой жидкости (рис. 14.73). Большинство тимоцитов — незрелые клетки, но некоторые из них способны взаимодействовать с антигеном. В результате такого взаимодействия Т-лимфоциты начинают размножаться и синтезировать сложные молекулы — лимфокины, которые помогают атаковать и уничтожать чужеродные частицы. Зрелые, иммунокомпетентные Т-лимфоциты способствуют также созреванию В-клеток и выработке ими антител.
Рис. 14.73. Дифференциация и активность Т-лимфоцитов
Т-клетки все время выходят из тимуса и поступают в лимфатические узлы и селезенку, где в случае встречи со специфическим антигеном узнают его и начинают делиться; так образуются клоны идентичных клеток, способных узнавать этот антиген и реагировать с ним (рис. 14.74). Т-лимфоциты могут атаковать чужеродные клетки благодаря специфическому рецептору для антигена, встроенному в плазматическую мембрану. Когда этот "сенсибилизированный" лимфоцит узнаёт комплементарный к его рецептору антиген, он присоединяется к нему (подобно тому как ключ входит в замок) и разрушает его. Т-клетки регулярно переходят из лимфоидных тканей в циркулирующую кровь и тканевую жидкость, благодаря чему увеличивается вероятность их встречи с антигеном и его уничтожения.
Рис. 14.74. Сравнение клеточного и гуморального иммунитета
14.14.2. Образование В-клеток
Стволовые клетки, которым предстоит стать В-лимфоцитами, должны подвергнуться дальнейшей дифференцировке за пределами костного мозга. Эта дифференцировка может происходить в печени, селезенке или лимфатических узлах.
Когда поверхностные рецепторы (иммуноглобулины) В-лимфоцитов узнают комплементарные им антигены, В-лимфоциты начинают делиться и дифференцироваться, образуя клоны плазматических клеток и "клетки памяти" (рис. 14.74). Плазматические клетки, генетически идентичные друг другу, синтезируют большие количества антител одно-го вида.
Клетки, образующие антитела, живут всего лишь несколько дней, но в это время они могут синтезировать и выделять около 2000 идентичных молекул антител в секунду.
Клетки памяти играют важную роль в активации иммунного ответа организма при повторном внедрении того же антигена. О клетках памяти известно очень немногое — лишь то, что они существуют и каким-то образом позволяют организму, уже встречавшемуся с данным антигеном, при повторной встрече реагировать на него быстрее и энергичнее. Эта реакция носит название вторичного иммунного ответа и приводит к массовому выбросу антител, которые быстро нейтрализуют вредное действие антигена (см. рис. 14.76). Так формируется иммунитет. Следует, однако, помнить, что иммунитет к одному антигену не защищает организм от других антигенов. Каждый раз при попадании в организм нового патогенного агента заболевание может быть предотвращено только в том случае, если образуются соответствующие антитела нового типа.
14.14.3. Классы иммуноглобулинов и их биологическая активность
Известно пять классов иммуноглобулинов, принадлежность к которым определяется типом тяжелых цепей. Все классы различаются по биологической активности. Легкие цепи иммуноглобулинов относятся к типу х (каппа) или X (лямбда). Здесь нет необходимости более подробно рассматривать строение иммуноглобулинов. Основные функции различных классов иммуноглобулинов указаны в табл. 14.13.
Таблица 14.13. Классы иммуноглобулинов и их биологическая активность
14.14.4. Клонально-селекционная теория образования антител
Клонально-селекционная теория образования антител была разработана в 1950-е годы Ерне, Бёрнетом, Толмеджем и Ледербергом и в настоящее время общепринята как рабочая модель образования антител (рис. 14.75). В основе этой теории лежат следующие положения:
Рис. 14.75. Клонально-селекционная теория образования антител
1. У каждого индивидуума имеется чрезвычайно широкий набор лимфоцитов, каждый из которых способен распознавать только один специфический антиген.
2. Специфичность антитела (которое представляет собой белок) зависит от его аминокислотной последовательности, которая в свою очередь определяется кодирующей ее последовательностью ДНК. Таким образом, способность клетки к синтезу данного специфического антитела предопределена еще до ее встречи с антигеном.