Биохимические основы защитных реакций

Часть 4. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИЙ

Окружающая нас среда наполнена огромным количеством инфекционных агентов, желающих использовать нас для размножения своих генов. Эти агенты различаются размерами, формой, строением и разрушительной способностью. Кроме того, в организм человека из окружающей среды поступает множество веществ, часть из них не вовлекается в метаболизм организма, т. е. не используется ни для построения тканей организма, ни для получения энергии. Эти вещества называются чужеродными, или ксенобиотиками (от греч. ξενος - чужой + βιος - жизнь). Ксенобиотики могут попадать в организм человека с пищей, через кожные покровы и через органы дыхания. Для предотвращения возникновения нарушений в функционировании организма, вызванных инфекцией или ксенобиотиками, в процессе эволюции был создан ряд защитных механизмов, обеспечивающих развитие иммунитета к инфекциям (от лат. immunitas- свободный от чего-либо), и ферментных систем, осуществляющих детоксикацию и выведение из организма чужеродных соединений.

Глава 4.1. Иммунная защита

Иммунная система защищает организм от макромолекул (чужеродных белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов), но не реагирует на небольшие чужеродные соединения, которыми являются ксенобиотики, например лекарственные препараты, если только они не связаны с макромолекулами. Перед иммунной системой стоит сложная задача опознавания и разрушения чужеродных макромолекул без переваривания своих собственных. Иногда в результате ошибки иммунная система атакует белки своего организма, при этом возникает аутоиммунное заболевание (миастения, инсулинзависимый диабет, рассеянный склероз, красная волчанка).

4.1.1. В- и Т-лимфоциты. Стратегия иммунной защиты. Существует два защитных механизма: гуморальный (от лат.  humor - жидкость) и клеточный иммунитет. Первый механизм защиты обусловлен наличием в жидких средах организма растворимых антител. Антитела - растворимые белки, секретируемые клетками иммунной системы и специфически связывающиеся с чужеродными соединениями - антигенами (от англ. antibody generation). Антигеном может быть любая молекула, способная вызвать иммунный ответ, т. е. образование антител. Образование комплекса антеген-антитело запускает механизм защитных реакций от инфекции. Второй тип защиты реализуется, когда аномальные клетки организма (например инфицированные вирусом) опознаются особыми цитотоксическими или киллерными клетками, которые прикрепляются    к этим клеткам и разрушают их, прерывая в них репликацию вируса и, тем самым защищая организм от распространения вирусной инфекции.

Антитела вырабатываются плазматическими клетками, которые образуются при стимуляции В-клеток. Киллерные клетки являются Т-лимфоцитами (буква Т указывает на образование этих клеток        в тимусе). В-клетки созревают в костном мозге. Размножение и первичное созревание Т-клеток происходит в вилочковой железе (тимусе). Для выработки антител В-клетка должна вступить в контакт        с антигеном и с хелперной Т-клеткой, которая связывалась с этим же антигеном. В-клетка может образовывать только одно специфическое антитело. В организме человека вырабатывается около 10⁷ клонов В-клеток, значит, эти клетки способны секретировать 10⁷ видов антител. Т-клетка может ответить только на один антиген. В организме образуется огромное количество антител, им соответствует эквивалентное количество В-клеток, каждая из которых содержит ген, кодирующий антитело, секретируемое данной клеткой.

В процессе первичного созревания в костном мозге В-клетки фиксируют образуемые ими антитела, играющие роль рецептора, на поверхности клетки. С ними могут взаимодействовать только антигены, являющиеся компонентами собственного организма. Иммунная система с ними не должна взаимодействовать. Если взаимодействие произошло, то такие В-клетки отбраковываются, а остальные В-клетки, прошедшие отбор, высвобождаются в кровоток, где активируются чужеродным антигеном, и превращаются в зрелую           В-клетку только после взаимодействия с хелперной Т-клеткой, активированной при встрече с тем же антигеном.

Хелперные Т-клетки со специфическим рецептором к антигену на своей поверхности проходят созревание в тимусе с селекцией на взаимодействие с аутоантигенами аналогично В-клеткам. Выжившие в результате селекции в тимусе клетки высвобождаются в кровоток и активируются при встрече со специфическими антигенами. Далее они доставляют сигнал активированным В-клеткам для превращения их в плазматические клетки, секретирующие антитело. Плазматическая клетка является конечным продуктом дифференцировки В-клетки. Ее специализация - синтез и секреция антител.

Часть незрелых Т-клеток дает начало киллерным Т-клеткам, которые также проходят отбор на взаимодействие с компонентами собственного организма. Прошедшие селекцию клетки в кровотоке при узнавании чужеродного антигена на поверхности зараженной клетки-хозяина превращаются в функционально активные цитотоксические клетки и выделяют белок перфорин, увеличивающий проницаемость мембраны клетки-мишени и приводящий пораженную клетку к гибели.