Адаптивная иммунная система

редактировать
Подсистема иммунной системы, состоящая из специализированных системных клеток и процессов A растровый электронный микроскоп изображение один человеческий лимфоцит

адаптивная иммунная система , также называемая приобретенной иммунной системой , является подсистемой иммунной системы, которая состоит из специализированных системных клеток и процессов, которые устраняют патогены, предотвращая их рост. Приобретенная иммунная система является одной из двух основных стратегий иммунитета, обнаруженных у позвоночных (другая - врожденная иммунная система ).

Приобретенный иммунитет создает иммунологическую память после первоначального ответа на конкретный патоген и приводит к усиленному ответу на последующие встречи с этим патогеном. Этот процесс приобретенного иммунитета лежит в основе вакцинации. Подобно врожденной системе, приобретенная система включает компоненты гуморального иммунитета и компоненты клеточного иммунитета.

Google Ngram : «приобретенный иммунитет» против «адаптивного иммунитета». Пик «адаптивного» в 1960-е годы отражает его введение в иммунологию Робертом А. Гудом и использование его коллегами; взрывной рост в 1990-х годах был связан с использованием фразы «врожденный иммунитет».

В отличие от врожденной иммунной системы, приобретенная иммунная система очень специфична к определенному патогену. Приобретенный иммунитет также может обеспечить длительную защиту; например, тот, кто выздоравливает от кори, теперь защищен от кори на всю жизнь. В других случаях он не обеспечивает пожизненной защиты; например, ветряная оспа. Приобретенный ответ системы уничтожает вторгшиеся патогены и любые производимые ими токсичные молекулы. Иногда приобретенная система не может отличить вредные от безвредных чужеродных молекул; последствиями этого могут быть сенная лихорадка, астма или любая другая аллергия.

Антигены - это любые вещества, которые вызывают приобретенный иммунный ответ (адаптивный или неадаптивный к организм).

Клетки, которые осуществляют приобретенный иммунный ответ, представляют собой белые кровяные тельца, известные как лимфоциты. Две основные активности - ответы антител и клеточно-опосредованный иммунный ответ - также осуществляются двумя разными лимфоцитами (В-клетками и Т-клетками). В ответах антител В-клетки активируются, чтобы секретировать антитела, которые являются белками, также известными как иммуноглобулины. Антитела проходят через кровоток и связываются с чужеродным антигеном, вызывая его инактивацию, что не позволяет антигену связываться с хозяином.

При приобретенном иммунитете патоген-специфические рецепторы являются " приобретены "в течение жизни организма (тогда как патоген-специфические рецепторы врожденного иммунитета уже закодированы в зародышевой линии ). Приобретенный ответ называется «адаптивным», потому что он подготавливает иммунную систему организма к будущим вызовам (хотя на самом деле он также может быть неадаптивным, когда приводит к аутоиммунитету ).

Система в высокой степени адаптируемый из-за соматической гипермутации (процесс ускоренных соматических мутаций ) и V (D) J-рекомбинации ( необратимая генетическая рекомбинация генных сегментов рецептора антигена). Этот механизм позволяет небольшому количеству генов генерировать огромное количество различных рецепторов антигена, которые затем уникально экспрессируются на каждом индивидуальном лимфоците. Поскольку перестройка гена приводит к необратимому изменению ДНК каждой клетки, все потомство (потомство) этой клетки наследуют гены, кодирующие одинаковую рецепторную специфичность, включая В-клетки памяти и Т-клетки памяти, которые являются ключами к долгоживущему специфическому иммунитету.

Теоретическая основа, объясняющая g Работа приобретенной иммунной системы обеспечивается теорией иммунных сетей. Эта теория, основанная на устоявшихся концепциях клональной селекции, применяется при поиске вакцины против ВИЧ.

Содержание

  • 1 Именование
  • 2 Функции
  • 3 Лимфоциты
  • 4 Представление антигена
    • 4.1 Экзогенные антигены
    • 4.2 Эндогенные антигены
  • 5 Т-лимфоциты
    • 5.1 CD8 + Т-лимфоциты и цитотоксичность
    • 5.2 Хелперные Т-клетки
      • 5.2.1 Th1 и Th2 : ответы Т-хелперов
    • 5.3 Гамма-дельта-Т-клетки
  • 6 В-лимфоциты и продукция антител
  • 7 Альтернативные системы
    • 7.1 У безчелюстных позвоночных
    • 7.2 У насекомых
  • 8 Иммунологическая память
    • 8.1 Пассивная память
    • 8.2 Активная память
      • 8.2.1 Иммунизация
  • 9 Иммунологическое разнообразие
  • 10 Приобретенный иммунитет во время беременности
  • 11 Теория иммунных сетей
    • 11.1 Стимуляция адаптивного иммунитета
  • 12 Эволюция
  • 13 Типы приобретенного иммунитета
  • 14 См. Также
  • 15 Примечания и ссылки

Именование

Термин «адаптивный» впервые был использован Робертом Гудом для ссылки к антителам в 1964 году у лягушек как синоним «приобретенного иммунного ответа». Гуд признал, что использовал эти термины как синонимы, но пояснил только, что «предпочитает» использовать термин «адаптивный». Он, возможно, думал о тогда неправдоподобной теории образования антител, в которой антитела были пластичными и могли адаптироваться к молекулярной форме антигенов и / или к концепции «адаптивных ферментов», описанной Monod у бактерий, то есть ферментов, экспрессия которых может быть вызвана их субстратами. Эта фраза использовалась почти исключительно Гудом и его учениками, а также несколькими другими иммунологами, работающими с маргинальными организмами, до 1990-х годов, когда она стала широко использоваться в тандеме с термином «врожденный иммунитет», который стал популярным после открытия системы рецепторов Толля. в Drosophila, ранее маргинальном организме для изучения иммунологии. Термин «адаптивный», используемый в иммунологии, является проблематичным, поскольку приобретенные иммунные ответы могут быть как адаптивными, так и дезадаптивными в физиологическом смысле. Действительно, как приобретенный, так и врожденный иммунные ответы могут быть как адаптивными, так и дезадаптивными в эволюционном смысле. В большинстве учебников сегодня, после раннего использования Джейнвей, используется почти исключительно слово «адаптивный», и в глоссариях отмечается, что этот термин является синонимом слова «приобретенный».

Классический смысл «приобретенного иммунитета» со времени открытия Тонегава стал означать «антиген-специфический иммунитет, опосредованный перестройками соматических генов, которые создают клон-определяющие рецепторы антигена». В последнее десятилетие термин «адаптивный» все чаще применяется к другому классу иммунного ответа, до сих пор не связанному с перестройками соматических генов. К ним относятся распространение естественных киллеров (NK) с до сих пор необъяснимой специфичностью в отношении антигенов, рост NK-клеток, экспрессирующих рецепторы, закодированные в зародышевой линии, и активация других врожденных иммунных клеток до активированного состояния, которое дает кратковременную «иммунную память». ". В этом смысле «адаптивный иммунитет» больше напоминает концепцию «активированного состояния» или «гетеростаза», возвращаясь, таким образом, к физиологическому смыслу «адаптации» к изменениям окружающей среды.

Функции

Обзор процессов, участвующих в первичном иммунном ответе

Приобретенный иммунитет запускается у позвоночных, когда патоген уклоняется от врожденной иммунной системы и (1) генерирует пороговый уровень антигена и (2) генерирует «чужие» или «опасные» сигналы, активируя дендритные клетки.

Основные функции приобретенной иммунной системы включают:

  • Распознавание специфических «чужих» антигенов в присутствии «своего», во время процесс презентации антигена.
  • Генерация ответов, адаптированных для максимального устранения конкретных патогенов или инфицированных патогенами клеток.
  • Развитие иммунологической памяти, в которой патогены " запоминается "через В-клетки памяти и Т-клетки памяти.

У людей адаптивной иммунной системе требуется 4-7 дней, чтобы вызвать значительный ответ.

Лимфоциты

Клетками приобретенной иммунной системы являются Т- и В лимфоциты ; лимфоциты - это подмножество лейкоцитов. В-клетки и Т-клетки являются основными типами лимфоцитов. В организме человека около 2 триллионов лимфоцитов, составляющих 20–40% белых кровяных телец (WBC); их общая масса примерно такая же, как головного мозга или печени. Периферическая кровь содержит 2% циркулирующих лимфоцитов; остальные перемещаются в тканях, и лимфатическая система.

В-клетки и Т-клетки происходят из одних и тех же мультипотентных гемопоэтических стволовых клеток и морфологически неотличимы друг от друга до тех пор, пока не активируются. В-клетки играют большую роль в гуморальном иммунном ответе, тогда как Т-клетки непосредственно участвуют в клеточно-опосредованных иммунных ответах. У всех позвоночных, кроме Agnatha, В-клетки и Т-клетки продуцируются стволовыми клетками в костном мозге.

Предшественники Т мигрируют из костного мозга в тимус, где они называются тимоцитами и где они развиваются в Т-клетки. У людей примерно 1-2% пула лимфоцитов рециркулирует каждый час, чтобы оптимизировать возможности антиген-специфических лимфоцитов найти свой специфический антиген во вторичных лимфоидных тканях. У взрослого животного периферические лимфоидные органы содержат смесь В- и Т-клеток, по крайней мере, на трех стадиях дифференцировки:

  • наивные В и наивные Т-клетки (клетки, которые не созрели), вышли из костного мозга или тимуса, попали в лимфатическую систему, но еще не встретили своего родственного антигена,
  • эффекторных клеток, которые были активированы своим родственным антигеном и активно участвуют в устранении патогена. 264>
  • клетки памяти - выжившие после прошлых инфекций.

Презентация антигена

Приобретенный иммунитет зависит от способности иммунных клеток различать собственные клетки организма и нежелательных захватчиков. Клетки-хозяева экспрессируют «собственные» антигены. Эти антигены отличаются от антигенов на поверхности бактерий или на поверхности инфицированных вирусом клеток-хозяев («чужие» или «чужие» антигены). Приобретенный иммунный ответ запускается путем распознавания чужеродного антигена в клеточном контексте активированной дендритной клетки.

За исключением безъядерных клеток (включая эритроциты ), все клетки способны презентировать антиген посредством функции молекул главного комплекса гистосовместимости (MHC). Некоторые клетки специально оборудованы для представления антигена и примирования наивных Т-клеток. Дендритные клетки, B-клетки и макрофаги снабжены специальными «костимулирующими» лигандами, распознаваемыми костимулирующими рецепторами на Т-клетках, и называются профессиональными антигенами. представляющие клетки (APC).

Некоторые подгруппы Т-клеток могут быть активированы профессиональными APC, и каждый тип Т-клеток специально оборудован для борьбы с каждым уникальным токсином или микробным патогеном. Тип активированных Т-клеток и тип генерируемого ответа частично зависят от контекста, в котором APC впервые столкнулся с антигеном.

Экзогенные антигены

Презентация антигена стимулирует Т-клетки становиться либо «цитотоксические» CD8 + клетки или «вспомогательные» CD4 + клетки.

дендритные клетки поглощают экзогенные патогены, такие как бактерии, паразиты или токсины, в тканях, а затем мигрируют посредством хемотаксических сигналов, в лимфатические узлы, обогащенные Т-клетками. Во время миграции дендритные клетки претерпевают процесс созревания, в ходе которого они теряют большую часть своей способности поглощать другие патогены и развивают способность связываться с Т-клетками. Дендритная клетка использует ферменты для измельчения патогена на более мелкие части, называемые антигенами. В лимфатическом узле дендритная клетка отображает эти чужеродные антигены на своей поверхности, связывая их с рецептором, называемым главным комплексом гистосовместимости, или MHC (также известным у людей как человеческий лейкоцитарный антиген (HLA)). Этот комплекс MHC: антиген распознается Т-клетками, проходящими через лимфатический узел. Экзогенные антигены обычно отображаются на молекулах MHC класса II, которые активируют CD4 + Т-хелперные клетки.

Эндогенные антигены

Эндогенные антигены продуцируются внутриклеточными бактерии и вирусы, размножающиеся в клетке-хозяине. Клетка-хозяин использует ферменты для переваривания белков, связанных с вирусами, и отображает эти части на своей поверхности для Т-клеток, связывая их с MHC. Эндогенные антигены обычно отображаются на молекулах MHC класса I и активируют цитотоксические Т-клетки CD8 +. За исключением безъядерных клеток (включая эритроциты ), MHC класса I экспрессируется всеми клетками-хозяевами.

Т-лимфоциты

CD8 + Т-лимфоциты и цитотоксичность

Цитотоксические Т-клетки (также известные как ТС, Т-киллеры или цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ)) представляют собой подгруппу Т-клеток, которые вызывают гибель клеток, инфицированных вирусами (и другими патогенами) или иным образом повреждены или дисфункциональны.

Наивные цитотоксические Т-клетки активируются, когда их Т-клеточный рецептор (TCR) сильно взаимодействует с пептидной молекулой MHC класса I. Это сродство зависит от типа и ориентации комплекса антиген / MHC, и это то, что удерживает CTL и инфицированную клетку связанными вместе. После активации CTL подвергается процессу, называемому клональным отбором, в котором он приобретает функции и быстро делится, чтобы произвести армию «вооруженных» эффекторных клеток. Активированные CTL затем путешествуют по телу в поисках клеток, несущих этот уникальный пептид MHC Class I +.

При воздействии этих инфицированных или дисфункциональных соматических клеток эффекторные CTL высвобождают перфорин и гранулизин : цитотоксины, которые образуют поры в плазматической мембране клетки-мишени, позволяя ионам и воде течь в инфицированную клетку и вызывая ее взрыв или лизировать. Высвобождение CTL гранзим, сериновая протеаза, инкапсулированная в гранулу, которая проникает в клетки через поры, чтобы вызвать апоптоз (гибель клеток). Чтобы ограничить обширное повреждение тканей во время инфекции, активация CTL строго контролируется и, как правило, требует очень сильного сигнала активации MHC / антигена или дополнительных сигналов активации, обеспечиваемых «вспомогательными» Т-клетками (см. Ниже).

После излечения инфекции большинство эффекторных клеток погибают, и фагоциты уничтожают их, но некоторые из этих клеток остаются в качестве клеток памяти. При более позднем столкновении с тем же антигеном эти клетки памяти быстро дифференцируются в эффекторные клетки, резко сокращая время, необходимое для достижения эффективного ответа.

Хелперные Т-клетки

Путь активации Т-лимфоцитов. Т-клетки вносят вклад в иммунную защиту двумя основными способами: некоторые направляют и регулируют иммунные ответы; другие напрямую атакуют инфицированные или раковые клетки.

Лимфоциты CD4 +, также называемые «вспомогательными» Т-клетками, являются медиаторами иммунного ответа и играют важную роль в установлении и максимальном увеличении возможностей приобретенного иммунного ответа. Эти клетки не обладают цитотоксической или фагоцитарной активностью; и не может убивать инфицированные клетки или устранять патогены, но, по сути, «управляет» иммунным ответом, направляя другие клетки на выполнение этих задач.

Хелперные Т-клетки экспрессируют Т-клеточные рецепторы (TCR), которые распознают антиген, связанный с молекулами MHC класса II. Активация наивной хелперной Т-клетки заставляет ее выделять цитокины, которые влияют на активность многих типов клеток, включая APC (антигенпредставляющую клетку), которая ее активировала. Хелперные Т-клетки требуют гораздо более мягкого активационного стимула, чем цитотоксические Т-клетки.

Th1 и Th2: ответы Т-хелперных клеток

Как правило, два типа ответов эффекторных CD4 Т-хелперных клеток могут быть вызваны путем активации дополнительных сигналов, которые «помогают» активировать цитотоксические клетки. профессиональные APC, обозначенные Th1 и Th2, каждый из которых предназначен для уничтожения различных типов патогенов. Факторы, которые определяют, вызывает ли инфекция ответ типа Th1 или Th2, до конца не изучены, но генерируемый ответ действительно играет важную роль в выведении различных патогенов.

Ответ Th1 характеризуется образованием Интерферон-гамма, который активирует бактерицидную активность макрофагов и побуждает В-клетки вырабатывать опсонизирующие (маркировка фагоцитоза) и связывающие комплемент антитела, и приводит к клеточно-опосредованному иммунитету. В общем, ответы Th1 более эффективны против внутриклеточных патогенов (вирусов и бактерий, находящихся внутри клеток-хозяев).

Th2-ответ характеризуется высвобождением интерлейкина 5, который индуцирует эозинофилы при избавлении от паразитов. Th2 также продуцирует интерлейкин 4, который способствует переключению изотипа В-клеток. В общем, ответы Th2 более эффективны против внеклеточных бактерий, паразитов, включая гельминтов, и токсинов. Подобно цитотоксическим Т-клеткам, большинство хелперных клеток CD4 погибают при разрешении инфекции, а некоторые остаются в виде клеток памяти CD4.

Все больше и больше в научных исследованиях на мышах и людях появляются убедительные доказательства более широкого разнообразия субпопуляций эффекторных Т-хелперных клеток CD4. Регуляторные Т (Treg) -клетки признаны важными негативные регуляторы адаптивного иммунитета, поскольку они ограничивают и подавляют иммунную систему, чтобы контролировать аберрантные иммунные ответы на аутоантигены; важный механизм в контроле развития аутоиммунных заболеваний. Фолликулярные хелперные Т-клетки (Tfh) представляют собой другую особую популяцию эффекторных Т-клеток CD4, которые развиваются из наивных Т-клеток после активации антигена. Клетки Tfh специализируются на помощи В-клеткам гуморальному иммунитету, поскольку они обладают уникальной способностью мигрировать в фолликулярные В-клетки во вторичных лимфоидных органах и передавать им положительные паракринные сигналы, позволяющие генерировать и воспроизводить высококачественных антител с созревшей аффинностью. Подобно Treg, клетки Tfh также играют роль в иммунологической толерантности, поскольку аномальное увеличение количества клеток Tfh может привести к неограниченной продукции аутореактивных антител, вызывая тяжелые системные аутоиммунные нарушения.

Актуальность CD4 Т-хелперные клетки выделяются во время инфекции ВИЧ. ВИЧ способен подорвать иммунную систему, специфически атакуя Т-клетки CD4, именно те клетки, которые могут управлять удалением вируса, но также и клетки, которые обеспечивают иммунитет против всех других патогенов, встречающихся в течение жизни организма.

Гамма-дельта-Т-клетки

Гамма-дельта-Т-клетки (γδ Т-клетки) обладают альтернативным Т-клеточным рецептором (TCR) в отличие от CD4 + и CD8 + αβ Т-клеток и имеют общие характеристики хелперных Т клетки, цитотоксические Т-клетки и естественные клетки-киллеры. Как и другие «нетрадиционные» подмножества Т-клеток, несущие инвариантные TCR, такие как CD1d -ограниченные Т-клетки естественных киллеров, γδ Т-клетки обладают характеристиками, которые ставят их на границу между врожденным и приобретенным иммунитетом.. С одной стороны, γδ Т-клетки можно рассматривать как компонент адаптивного иммунитета в том смысле, что они перестраивают гены TCR посредством рекомбинации V (D) J, что также приводит к разнообразию соединений и развивает фенотип памяти. С другой стороны, однако, различные подмножества также могут считаться частью врожденной иммунной системы, где ограниченные рецепторы TCR или NK могут использоваться в качестве рецептора распознавания образов. Например, согласно этой парадигме, большое количество Т-клеток Vγ9 / Vδ2 в течение нескольких часов реагирует на обычные молекулы, продуцируемые микробами, а сильно ограниченные интраэпителиальные Т-клетки Vδ1 отвечают на стрессовые эпителиальные клетки.

В-лимфоциты и продукция антител

Путь активации В-лимфоцитов. В-клетки защищают хозяина, вырабатывая антитела, которые идентифицируют и нейтрализуют чужеродные объекты, такие как бактерии и вирусы.

В-клетки являются основными клетками, участвующими в создании антител, которые циркулируют в плазме крови и лимфа, известная как гуморальный иммунитет. Антитела (также известные как иммуноглобулин, Ig) - это большие Y-образные белки, используемые иммунной системой для идентификации и нейтрализации посторонних предметов. У млекопитающих существует пять типов антител: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM., различающиеся биологическими свойствами; каждый эволюционировал для обработки разных видов антигенов. После активации В-клетки продуцируют антитела, каждое из которых распознает уникальный антиген и нейтрализует определенные патогены.

Связывание антигена и антитела может вызвать пять различных защитных механизмов:

  • Агглютинация: уменьшает количество инфекционных единиц, которые могут быть рассмотрены
  • Активация комплемента: вызывает воспаление и лизис клеток
  • Опсонизация: покрытие антигена антителом усиливает фагоцитоз
  • Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность: антитела прикреплены к клетке-мишени вызывают разрушение макрофагами, эозинофилами и NK-клетками
  • Нейтрализация: блокирует адгезию бактерий и вирусов к слизистой оболочке

Подобно T-клеткам, B-клетки экспрессируют уникальный рецептор B-клеток (BCR), в данном случае, молекула мембраносвязанного антитела. Все BCR любого клона B-клеток распознают и связываются только с одним конкретным антигеном. Критическое различие между В-клетками и Т-клетками заключается в том, как каждая клетка «видит» антиген. Т-клетки распознают свой родственный антиген в процессированной форме - как пептид в контексте молекулы MHC, тогда как В-клетки распознают антигены в их нативной форме. Как только В-клетка встречает свой родственный (или специфический) антиген (и получает дополнительные сигналы от (преимущественно Th2-типа)), она далее дифференцируется в эффекторную клетку, как известно как плазматическая клетка.

Плазматические клетки - это клетки с коротким сроком жизни (2–3 дня), которые секретируют антитела. Эти антитела связываются с антигенами, делая их более легкими мишенями для фагоцитов, и запускают каскад комплемента. Около 10% плазматических клеток выживают и становятся долгоживущими антигенспецифическими В-клетками памяти. Эти клетки, уже подготовленные к выработке специфических антител, могут быть призваны быстро отреагировать, если тот же патоген повторно заразит хозяина, в то время как хозяин испытывает мало симптомов, если таковые имеются.

Альтернативные системы

У бесчелюстных позвоночных

Примитивные бесчелюстные позвоночные, такие как минога и микс, имеют адаптивную иммунную систему, которая показывает 3 разных клеточных линии, каждая из которых имеет общее происхождение с В-клетками, αβ Т-клетками и врожденными γΔ Т-клетками. Вместо классических антител и рецепторов Т-клеток эти животные обладают большим набором молекул, называемых вариабельными рецепторами лимфоцитов (сокращенно VLR), которые, как и антиген рецепторы челюстных позвоночных производятся только из небольшого числа (одного или двух) генов. Считается, что эти молекулы связывают патогенные антигены аналогично антителам и с такой же степенью специфичности.

У насекомых

Долгое время считалось что насекомые и другие беспозвоночные обладают только врожденной иммунной системой. Однако в последние годы у насекомых были обнаружены некоторые из основных признаков адаптивного иммунитета. Это иммунная память и специфичность. Хотя признаки присутствуют, механизмы отличаются от таковых у позвоночных.

Иммунная память у насекомых была обнаружена посредством феномена прайминга. Когда насекомые подвергаются воздействию нелетальной дозы или уничтожаются нагреванием бактерий, у них появляется память об этой инфекции, которая позволяет им противостоять смертельной дозе тех же бактерий, которым они подвергались раньше. В отличие от позвоночных, насекомые не обладают клетками, специфичными для адаптивного иммунитета. Вместо этого эти механизмы опосредуются гемоцитами. Гемоциты действуют так же, как фагоциты, и после прайминга они способны более эффективно распознавать и поглощать патоген. Также было показано, что можно передавать память потомству. Например, в пчелах, если матка заражена бактериями, новорожденные рабочие имеют повышенные способности в борьбе с теми же бактериями. Другая экспериментальная модель, основанная на красном мучном жуке, также показала, что специфическая для патогена праймированная память передается потомству как от матери, так и от отца.

Наиболее общепринятая теория специфичности основана на Dscam ген. Ген Dscam, также известный как клеточная адгезивная молекула синдрома Дауна, представляет собой ген, содержащий 3 вариабельных домена Ig. Эти домены могут быть альтернативно сращены, достигая большого количества вариаций. Было показано, что после воздействия различных патогенов образуются разные формы сплайсинга dscam. После того, как животные с разными формами сплайсинга подвергаются воздействию одного и того же патогена, выживают только особи со сплайсинговой формой, специфичной для этого патогена.

Другими механизмами, поддерживающими специфичность иммунитета насекомых, являются РНК-интерференция ( РНКи). РНКи - это форма противовирусного иммунитета с высокой специфичностью. У него есть несколько различных путей, которые заканчиваются тем, что вирус не может размножаться. Одним из путей является миРНК, в котором длинная двухцепочечная РНК разрезается на части, которые служат в качестве матриц для белкового комплекса Ago2-RISC, который обнаруживает и разрушает комплементарную РНК вируса. Путь MiRNA в цитоплазме связывается с комплексом Ago1-RISC и действует как матрица для деградации вирусной РНК. Последняя - это piRNA, где малая РНК связывается с семейством белков Piwi и контролирует транспозоны и другие мобильные элементы. Несмотря на исследования, точные механизмы, ответственные за иммунное праймирование и специфичность у насекомых, описаны недостаточно хорошо.

Иммунологическая память

Когда В-клетки и Т-клетки активируются, некоторые из них становятся В-клетками памяти и некоторые Т-клетками памяти. На протяжении всей жизни животного эти клетки памяти формируют базу данных эффективных В- и Т-лимфоцитов. При взаимодействии с ранее встреченным антигеном выбираются и активируются соответствующие клетки памяти. Таким образом, второе и последующие воздействия антигена вызывают более сильный и быстрый иммунный ответ. Это «адаптивный» в том смысле, что иммунная система организма готовится к будущим вызовам, но, конечно, «неадаптивный», если рецепторы аутоиммунные. Иммунологическая память может иметь форму пассивной кратковременной памяти или активной долговременной памяти.

Пассивная память

Пассивная память обычно кратковременна, длится от нескольких дней до нескольких месяцев. Новорожденные младенцы ранее не подвергались воздействию микробов и особенно уязвимы для инфекций. Мать обеспечивает несколько уровней пассивной защиты. In utero, материнский IgG транспортируется непосредственно через плаценту, так что при рождении человеческие дети имеют высокий уровень антител с таким же диапазоном антигенов. Грудное молоко содержит антитела (в основном IgA), которые переносятся в кишечник младенца и защищают его от бактериальных инфекций, пока новорожденный не сможет синтезировать свои собственные антитела.

Это это пассивный иммунитет, потому что плод фактически не производит никаких клеток памяти или антител: он только их заимствует. Кратковременный пассивный иммунитет также может передаваться искусственно от одного человека к другому через богатую антителами сыворотку.

Активную память

В целом активный иммунитет является долгосрочным и может быть приобретен путем инфицирования с последующим инфицированием. путем активации В-клеток и Т-клеток или искусственно приобретенных вакцинами в процессе, называемом иммунизацией.

Иммунизация

Исторически инфекционные заболевания были основной причиной смерти населения. За последнее столетие для борьбы с их распространением были разработаны два важных фактора: санитария и иммунизация. Иммунизация (обычно именуемая вакцинацией ) - это преднамеренная индукция иммунного ответа и представляет собой единственную наиболее эффективную манипуляцию с иммунной системой, разработанную учеными. Иммунизация успешна, потому что они используют естественную специфичность иммунной системы, а также ее индуцируемость.

Принцип иммунизации заключается во введении антигена, полученного из болезнетворного организма, который стимулирует иммунную систему к выработке защитного иммунитета против этого организма, но который не сам вызывает патогенные эффекты этого организма. антиген (сокращение от генератора антител) определяется как любое вещество, которое связывается со специфическим антителом и вызывает адаптивный иммунный ответ.

Большинство вирусных вакцин основано на живые аттенуированные вирусы, тогда как многие бактериальные вакцины основаны на бесклеточных компонентах микроорганизмов, включая безвредные токсин компоненты. Многие антигены, полученные из бесклеточных вакцин, не вызывают сильного адаптивного ответа, и большинство бактериальных вакцин требуют добавления адъювантов, которые активируют антигенпрезентирующие клетки врожденной иммунной системы для усиления иммуногенность.

Иммунологическое разнообразие

Антитело состоит из двух тяжелых цепей и двух легких цепей. Уникальная вариабельная область позволяет антителу распознавать соответствующий антиген.

Большинство крупных молекул, включая практически все белки и многие полисахариды, могут служить антигенами. Части антигена, которые взаимодействуют с молекулой антитела или рецептором лимфоцитов, называются эпитопами или антигенными детерминантами. Большинство антигенов содержат множество эпитопов и могут стимулировать выработку антител, специфические Т-клеточные ответы или и то, и другое. Очень малая часть (менее 0,01%) от общего числа лимфоцитов способна связываться с конкретным антигеном, что позволяет предположить, что только несколько клеток реагируют на каждый антиген.

Для приобретенного ответа на «запоминание» и устранять большое количество патогенов, иммунная система должна быть способна различать множество разных антигенов, а рецепторы, распознающие антигены, должны быть продуцированы в огромном разнообразии конфигураций, по сути, по одному рецептору (по крайней мере) для каждого патогена, который может когда-либо встретиться. Даже в отсутствие стимуляции антигеном человек может продуцировать более 1 триллиона различных молекул антител. Для хранения генетической информации, которая производит эти рецепторы, потребуются миллионы генов, но весь человеческий геном содержит менее 25 000 генов.

Мириады рецепторов производятся с помощью процесса, известного как клональный отбор. Согласно теории клонального отбора, при рождении животное случайным образом генерирует огромное разнообразие лимфоцитов (каждый из которых несет уникальный антигенный рецептор) из информации, закодированной в небольшом семействе генов. Для создания каждого уникального антигенного рецептора эти гены подверглись процессу, называемому V (D) J-рекомбинацией, или комбинаторной диверсификацией, при которой один генный сегмент рекомбинирует с другими генными сегментами с образованием единого уникального гена. Этот процесс сборки генерирует огромное разнообразие рецепторов и антител еще до того, как организм когда-либо сталкивается с антигенами, и позволяет иммунной системе реагировать на почти неограниченное разнообразие антигенов. На протяжении всей жизни животного лимфоциты, которые могут реагировать против антигенов, с которыми оно фактически сталкивается, отбираются для действия, направленного против всего, что экспрессирует этот антиген.

Обратите внимание, что врожденная и приобретенная части иммунной системы работают вместе, а не вопреки друг другу. Приобретенные руки, В и Т-клетки не могли функционировать без врожденной системы. Т-клетки бесполезны без антигенпрезентирующих клеток, которые их активируют, а В-клетки калечат без помощи Т-клеток. С другой стороны, врожденная система, вероятно, была бы переполнена патогенами без специального действия адаптивного иммунного ответа.

Приобретенный во время беременности иммунитет

Краеугольным камнем иммунной системы является распознавание «я» по сравнению с «чужим». Поэтому механизмы, которые защищают человеческий плод (который считается «чужим») от атаки иммунной системы, представляют особый интерес. Хотя не появилось исчерпывающего объяснения этого загадочного и часто повторяющегося отсутствия отторжения, две классические причины могут объяснить, как переносится плод. Во-первых, плод занимает часть тела, защищенную неиммунологическим барьером, матку, которую иммунная система обычно не патрулирует. Во-вторых, сам плод может способствовать местной иммуносупрессии у матери, возможно, в результате процесса активного истощения питательных веществ. Более современное объяснение этой индукции толерантности состоит в том, что специфические гликопротеины, экспрессируемые в матке во время беременности, подавляют иммунный ответ матки (см. eu-FEDS ).

Во время беременности у живородящих млекопитающих (всех млекопитающих, кроме Monotremes ), эндогенные ретровирусы (ERV) активируются и продуцируются в больших количествах во время имплантация эмбриона. В настоящее время известно, что они обладают иммуносупрессивными свойствами, что предполагает их роль в защите эмбриона от иммунной системы его матери. Кроме того, вирусные слитые белки вызывают образование плацентарного синцития для ограничения обмена мигрирующими клетками между развивающимся эмбрионом и телом матери (что-то вроде эпителия не может сделать достаточно, поскольку некоторые клетки крови специализируются, чтобы вставлять себя между соседними эпителиальными клетками). Иммунодепрессивное действие было исходным нормальным поведением вируса, аналогичным ВИЧ. Слитые белки были способом распространения инфекции на другие клетки путем простого слияния их с инфицированной (ВИЧ тоже). Считается, что предки современных живородящих млекопитающих развились после заражения этим вирусом, что позволило плоду выжить в иммунной системе матери.

В рамках проекта генома человека было обнаружено несколько тысяч ERV классифицированы на 24 семейства.

Теория иммунных сетей

Теоретическая основа, объясняющая работу приобретенной иммунной системы, обеспечивается теорией иммунных сетей, на основе взаимодействий между идиотипами (уникальные молекулярные особенности одного клонотипа, т. е. уникальный набор антигенных детерминант вариабельной части антитела) и «антиидиотипами» (рецепторы антигенов, которые реагировать с идиотипом, как если бы это был чужеродный антиген). Эта теория, основанная на существующей гипотезе клонального отбора и с 1974 г. был разработан в основном Нильсом Джерном и Джеффри В. Хоффманном, рассматривается как имеющий отношение к пониманию патогенеза ВИЧ и поиску Вакцина против ВИЧ.

Стимуляция адаптивного иммунитета

Одним из самых интересных достижений биомедицинской науки за последние несколько десятилетий стало выяснение механизмов, опосредующих врожденный иммунитет. Один набор механизмов врожденного иммунитета является гуморальным, например активация комплемента. Другой набор включает рецепторы распознавания образов, такие как толл-подобные рецепторы, которые индуцируют продукцию интерферонов и других цитокинов, повышая устойчивость клеток, таких как моноциты, к инфекциям. Цитокины, продуцируемые во время врожденных иммунных ответов, входят в число активаторов адаптивных иммунных ответов. Антитела оказывают аддитивное или синергетическое действие с механизмами врожденного иммунитета. Нестабильные кластеры HbS Band-3, главный интегральный белок эритроцитов; антитела распознают эти кластеры и ускоряют их удаление фагоцитарными клетками. Кластерные белки Band 3 с прикрепленными антителами активируют комплемент, а фрагменты C3 комплемента представляют собой опсонины, распознаваемые рецептором комплемента CR1 на фагоцитарных клетках.

Популяционное исследование показало, что защитный эффект серповидноклеточного признака против малярии falciparum включает усиление приобретенного, а также врожденного иммунного ответа на малярийного паразита, демонстрируя ожидаемый переход от врожденного иммунитета к приобретенному.

Повторяющиеся малярийные инфекции усиливают приобретенный иммунитет и расширяют его действие против паразитов, экспрессирующих различные поверхности антигены. К школьному возрасту у большинства детей выработался эффективный адаптивный иммунитет против малярии. Эти наблюдения вызывают вопросы о механизмах, которые способствуют выживанию большинства детей в Африке, позволяя некоторым из них развить потенциально смертельные инфекции.

При малярии, как и при других инфекциях, врожденные иммунные реакции приводят к адаптивным иммунным ответам и стимулируют их. Генетический контроль врожденного и приобретенного иммунитета в настоящее время является обширной и процветающей дисциплиной.

Гуморальный и клеточно-опосредованный иммунный ответ ограничивает размножение малярийных паразитов, и многие цитокины вносят вклад в патогенез малярии, а также в разрешение инфекций.

Эволюция

приобретенная иммунная система, наиболее изученная у млекопитающих, возникла у челюстей примерно 500 миллионов лет назад. Большинство молекул, клеток, тканей и связанных с ними механизмов этой системы защиты обнаружено в хрящевых рыбах. Лимфоцитарные рецепторы, Ig и TCR обнаружены у всех челюстных позвоночных. Самый древний класс Ig, IgM, связывается с мембраной и затем секретируется при стимуляции В-клеток хряща рыб. Другой изотип, IgW акулы, связан с IgD млекопитающих. TCR, как α / β, так и γ / δ, обнаружены у всех животных от гнатостомов до млекопитающих. Организация генных сегментов, которые претерпевают генную перестройку, отличается у хрящевых рыб, которые имеют кластерную форму, по сравнению с транслоконной формой у костных рыб для млекопитающих. Подобно TCR и Ig, MHC обнаруживается только у челюстных позвоночных. Гены, участвующие в процессинге антигена и презентации, а также гены класса I и класса II тесно связаны в пределах MHC почти все изученные виды.

Лимфоидные клетки могут быть идентифицированы в deuterostomes до позвоночных (то есть в морских ежах). Они связывают антиген с рецепторами распознавания образов (PRR) врожденной иммунной системы. У рыб без челюстей две подгруппы лимфоцитов используют вариабельные рецепторы лимфоцитов (VLR) для связывания антигена. Разнообразие создается за счет реаранжировки, опосредованной цитозиндезаминазой, основанных на LRR сегментах ДНК. Нет доказательств существования генов, активирующих рекомбинацию (RAG), которые реорганизуют сегменты генов Ig и TCR у челюстных позвоночных.

Считается, что эволюция AIS, основанная на молекулах Ig, TCR и MHC, возникла в результате двух основных эволюционных событий: перенос транспозона RAG (возможно вирусного происхождения) и две полногеномные дупликации. Хотя молекулы AIS хорошо сохраняются, они также быстро развиваются. Тем не менее, сравнительный подход показывает, что многие признаки довольно однородны для разных таксонов. Все основные особенности АИС возникли рано и быстро. У бесчелюстных рыб разные AIS, которые основаны на перестройке генов для генерации различных иммунных рецепторов с функциональной дихотомией, аналогичной молекулам Ig и TCR. Врожденная иммунная система, которая играет важную роль в активации AIS, является наиболее важной защитной системой беспозвоночных и растений.

Типы приобретенного иммунитета

Иммунитет можно получить активно или пассивно. Иммунитет приобретается активно, когда человек подвергается воздействию посторонних веществ и иммунная система реагирует. Пассивный иммунитет - это когда антитела передаются от одного хозяина к другому. Как активно приобретаемый, так и пассивно приобретаемый иммунитет можно получить естественным или искусственным путем.

  • Естественно приобретенный активный иммунитет - когда человек естественным образом подвергается воздействию антигенов, заболевает, а затем выздоравливает.
  • Естественно приобретенный пассивный иммунитет - включает естественную передачу антител от матери к ее ребенку. Антитела проникают через плаценту женщины к плоду. Антитела также могут передаваться через грудное молоко с выделениями молозива.
  • Искусственно приобретенный активный иммунитет - осуществляется путем вакцинации (введение мертвого или ослабленного антигена в клетку-хозяина).
  • Искусственно приобретенный пассивный Иммунитет - это введение в организм человека антител, а не антигенов. Эти антитела получены от животного или человека, которые уже обладают иммунитетом к этой болезни.
Приобретены естественным путемПриобретены искусственно
Активные - Антиген попадает в организм естественным путемАктивный - Антигены вводятся в вакцины.
Пассивный - антитела переходят от матери к плоду через плаценту или младенца через материнское молоко.Пассивный - Преформированные антитела в иммунную сыворотку вводятся путем инъекции.

См. Также

Викискладе есть материалы, относящиеся к адаптивному иммунитету.

Примечания и ссылки

Примечания
Ссылки
Последняя правка сделана 2021-06-10 00:07:30
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте