Врождённый иммунитет

Анатомические барьеры

Врожденная иммунная система включает в себя кожу. Наружные слои кожи называются "эпителиальными". Эпителиальные клетки образуют восковой физический барьер, который не пропускает большинство инфекционных агентов. Эти клетки являются первой линией защиты врожденной иммунной системы против вторгшихся организмов.

Старые клетки кожи отпадают, и это помогает удалить бактерии, которые прилипли к коже.

Кожа продолжает внутреннюю оболочку кишечника и легких. В кишечнике и легких движение перистальтики или ресничек помогает удалять инфекционные агенты. Кроме того, слизь задерживает инфекционные агенты. В кишечнике микрофлора кишечника может препятствовать патогенным бактериям, выделяя токсичные вещества или конкурируя с патогенными бактериями за питательные вещества или за прикрепление к поверхности клеток.

Промывающее действие слез и слюны помогает предотвратить инфекцию глаз и рта.

Воспаление

Воспаление является одной из первых реакций иммунной системы на патогены или чужеродные вещества, которые проникают через анатомические барьеры.

Воспаление стимулируется химическими факторами, выделяемыми поврежденными клетками. Оно устанавливает физический барьер против распространения инфекции и способствует заживлению поврежденных тканей после удаления патогенов.

Химические факторы, образующиеся во время воспаления, привлекают фагоциты, особенно нейтрофилы. Затем нейтрофилы запускают другие части иммунной системы.

Система комплемента

Система комплемента - это биохимический каскад иммунной системы, который помогает антителам очищать патогены или помечать их для уничтожения другими клетками.

Каскад состоит из множества белков плазмы, которые производятся в печени. Белки работают вместе, чтобы:

• вызывают привлечение воспалительных клеток.
• помечают патогены для уничтожения, покрывая их поверхность.
• разрушают плазматическую мембрану инфицированной клетки, вызывая цитолиз инфицированной клетки и гибель патогена.
• избавить организм от нейтрализованных комплексов антиген-антитело.

Элементы каскада комплемента встречаются у многих видов, не относящихся к млекопитающим, включая растения, птиц, рыб и некоторые виды беспозвоночных.

Клетки врожденного иммунного ответа

Все белые кровяные клетки (ЛК) известны как лейкоциты. Лейкоциты отличаются от других клеток организма: они работают как независимые одноклеточные организмы. Они могут свободно перемещаться и захватывать остатки клеток, инородные частицы или вторгшиеся микроорганизмы. Они вырабатываются кровообразующими стволовыми клетками в костном мозге.

К врожденным лейкоцитам относятся: Естественные клетки-киллеры, тучные клетки, эозинофилы, базофилы; и фагоцитирующие клетки, включая макрофаги, нейтрофилы и дендритные клетки. Они выявляют и уничтожают патогены, вызывающие инфекцию.

Тучные клетки

Тучные клетки - это тип клеток врожденного иммунитета в соединительной ткани и слизистых оболочках. Они тесно связаны с защитой от патогенов и заживлением ран. Они также часто ассоциируются с аллергией и анафилаксией. При активации тучные клетки быстро выделяют в окружающую среду характерные гранулы, богатые гистамином и гепарином, а также различные гормональные медиаторы и хемотаксические цитокины. Гистамин расширяет кровеносные сосуды, вызывая признаки воспаления, и привлекает нейтрофилы и макрофаги.

Фагоциты

Слово "фагоцит" буквально означает "пожирающая клетка". Это иммунные клетки, которые поглощают, т.е. фагоцитируют, патогены или частицы. Чтобы поглотить частицу или патоген, фагоцит вытягивает часть своей плазматической мембраны, оборачивая мембрану вокруг частицы до тех пор, пока она не окажется в клетке (т.е. частица теперь находится внутри клетки). Попав внутрь клетки, вторгшийся патоген оказывается в эндосоме, которая сливается с лизосомой. Лизосома содержит ферменты и кислоты, которые убивают и переваривают частицу или организм. Фагоциты обычно патрулируют организм в поисках патогенов, но они также способны реагировать на группу высокоспециализированных молекулярных сигналов, производимых другими клетками, называемых цитокинами. К фагоцитирующим клеткам иммунной системы относятся макрофаги, нейтрофилы и дендритные клетки.

Фагоцитоз собственных клеток хозяина - обычное явление в рамках регулярного развития и поддержания тканей. Когда клетки хозяина погибают, фагоцитирующие клетки удаляют их из пораженного участка. Удаляя мертвые клетки, фагоцитоз является важной частью процесса заживления.

Макрофаги

Макрофаги - это крупные фагоцитирующие лейкоциты. Они могут перемещаться через клеточную мембрану капиллярных сосудов и проходить между клетками, чтобы охотиться за вторгающимися патогенами. Макрофаги являются наиболее эффективными фагоцитами и могут фагоцитировать значительное количество бактерий или других клеток или микробов. Связывание бактериальных молекул с рецепторами на поверхности макрофага побуждает его поглощать и уничтожать бактерии. Патогены также стимулируют макрофаг к выработке хемокинов, которые привлекают другие клетки к месту инфекции.

Нейтрофилы

Нейтрофилы и два других типа клеток (эозинофилы и базофилы) известны как гранулоциты (потому что в их цитоплазме есть гранулы) или полиморфноядерные клетки (ПМЯК) из-за их характерных дольчатых ядер.

Гранулы нейтрофилов содержат различные токсические вещества, которые убивают или подавляют рост бактерий и грибов. Основными продуктами нейтрофила являются сильные окислители. К ним относятся перекись водорода, свободные радикалы кислорода и гипохлорит. Нейтрофилы являются наиболее многочисленным типом фагоцитов, составляя от 50 до 60% от общего количества циркулирующих лейкоцитов. Они обычно являются первыми клетками, прибывающими к месту инфекции. Костный мозг нормального здорового взрослого человека производит более 100 миллиардов нейтрофилов в день, а во время острого воспаления - более чем в 10 раз больше.

Дендритные клетки

Дендритные клетки (ДК) - это фагоцитарные клетки, присутствующие в тканях, контактирующих с внешней средой, в основном в коже (где их часто называют клетками Лангерганса), а также во внутренней слизистой оболочке носа, легких, желудка и кишечника. Дендритные клетки очень важны в процессе презентации антигена и служат связующим звеном между врожденной и адаптивной иммунными системами.

Базофилы и эозинофилы

Базофилы и эозинофилы - это клетки, родственные нейтрофилам (см. выше). Когда базофилы активируются при встрече с патогеном, они выделяют гистамин, который важен для защиты от паразитов и играет роль в аллергических реакциях (таких как астма). При активации эозинофилы выделяют ряд высокотоксичных белков и свободных радикалов, которые убивают бактерии и паразитов. Эти же химические вещества вызывают повреждение тканей во время аллергических реакций. Поэтому активация и выделение токсинов эозинофилами жестко регулируется, чтобы предотвратить любое неуместное разрушение тканей.

Естественные клетки-киллеры

Естественные клетки-киллеры, или NK-клетки, - это часть врожденной иммунной системы, которая не атакует непосредственно вторгшиеся микробы. Вместо этого NK-клетки уничтожают скомпрометированные клетки хозяина, такие как опухолевые клетки или клетки, инфицированные вирусом. Они распознают такие клетки по состоянию, известному как "отсутствие себя". Этот термин описывает клетки с низким уровнем маркера клеточной поверхности под названием MHC I (основной комплекс гистосовместимости). Это может происходить при вирусных инфекциях клеток хозяина. Они были названы "естественными киллерами", потому что им не требуется активация, чтобы уничтожить клетки, которым "не хватает себя".

Изображение нормальной циркулирующей крови человека, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Видны эритроциты, несколько бугристых белых кровяных телец, включая лимфоциты, моноцит, нейтрофил и множество маленьких дискообразных тромбоцитов.


Макрофаг


Нейтрофил


Эозинофил

Иммунные системы беспозвоночных

Антимикробные пептиды

Антимикробные пептиды, или пептиды защиты хозяина, являются частью врожденного иммунного ответа. Они встречаются у всех классов живых организмов. Эти пептиды являются мощными антибиотиками широкого спектра действия. Они убивают как грамотрицательные, так и грамположительные бактерии, микобактерии (включая Mycobacterium tuberculosis), оболочечные вирусы, грибы и даже трансформированные или раковые клетки.

Источники морской рыбы содержат высокие уровни антимикробных соединений. Тестирование на живой рыбе показало, что рыбные пептиды, используемые в составе пищевых/кормовых ингредиентов, работают хорошо.

Различные структуры антимикробных пептидов