Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

20.4: Вроджена імунна система

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5375

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Вирізати папір

    Це просто виріз паперу, але перерва у вашій шкірі може забезпечити легкий спосіб проникнення патогенів у ваше тіло. Якби бактерії проникли через розріз і інфікували рану, ваша вроджена імунна система швидко відповіла б запаморочливим масивом загальних захисних сил.

    Паперовий виріз
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Паперовий виріз

    Вроджена імунна система - це підмножина імунної системи людини, яка виробляє швидкі, але неспецифічні реакції на патогени. Вроджені реакції є родовими, а не пристосованими до певного збудника. Кожен збудник, який зустрічається, реагує однаковими загальними способами вродженої системою. Хоча вроджена імунна система забезпечує негайний і швидкий захист від хвороботворних мікроорганізмів, вона не надає їм тривалого імунітету. У більшості організмів вроджена імунна система є домінуючою системою захисту господаря. Крім більшості хребетних, включаючи людей, вроджена імунна система є єдиною системою захисту господаря.

    У людини вроджена імунна система включає поверхневі бар'єри, запалення, систему комплементу та різноманітні клітинні реакції. Поверхневі бар'єри різних типів, як правило, утримують більшість патогенних мікроорганізмів поза організмом. Якщо ці бар'єри виходять з ладу, то спрацьовують інші вроджені захисні сили. Запусковою подією зазвичай є ідентифікація патогенів за рецепторами розпізнавання візерунків на клітині вродженої імунної системи. Ці рецептори розпізнають молекули, які широко поділяються патогенами, але відрізняються від молекул господаря. Крім того, інші вроджені захисні сили можуть бути спровоковані, коли пошкоджені, травмовані або напружені клітини посилають тривожні сигнали, багато з яких розпізнаються тими ж рецепторами, що і ті, що розпізнають патогени.

    Бар'єри для патогенів

    Перша лінія захисту організму складається з трьох різних типів бар'єрів, які утримують більшість патогенів з тканин організму. Типи бар'єрів - механічні, хімічні та біологічні бар'єри.

    Механічні бар'єри

    Механічні бар'єри є першою лінією захисту від хвороботворних мікроорганізмів, і вони фізично блокують потрапляння патогенів в організм. Шкіра - найважливіший механічний бар'єр. Насправді це єдиний найважливіший захист, який має організм. Зовнішній шар шкіри, епідерміс, жорсткий і дуже важко проникнути хвороботворним мікроорганізмам. Він складається з відмерлих клітин, які постійно скидаються з поверхні тіла. Це допомагає видалити бактерії та інші інфекційні агенти, які прилипли до шкіри. Епідермісу також не вистачає кровоносних судин і зазвичай не вистачає вологи, тому він не забезпечує відповідного середовища для більшості хвороботворних мікроорганізмів. Волосся, які є допоміжним органом шкіри, також допомагають утримувати від хвороботворних мікроорганізмів. Волоски всередині носа можуть затримувати більші патогенні мікроорганізми та інші частинки в повітрі, перш ніж вони зможуть потрапити в дихальні шляхи дихальної системи.

    Слизові оболонки забезпечують механічний бар'єр для патогенів та інших частинок в отворах тіла. Ці мембрани також вирівнюють дихальні, шлунково-кишкові, сечовивідні та репродуктивні шляхи. Слизові оболонки виділяють слиз, яка є слизовим і кілька липким речовиною, що затримує патогенні мікроорганізми. Багато слизових оболонок також мають волосяні вії, які змітають слиз і захоплені хвороботворні мікроорганізми до отворів тіла, де вони можуть бути видалені з тіла. При чханні або кашлі з носа і горла механічно викидається слиз, а також хвороботворні мікроорганізми, як ви можете бачити на фото нижче. Інші механічні захисні сили включають сльози, які вимивають хвороботворні мікроорганізми з очей, і сечу, яка вимиває збудників з сечовивідних шляхів.

    Чхати
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Чхання може вигнати багатьох хвороботворних мікроорганізмів з дихальних шляхів. Ось чому ви завжди повинні прикривати рот і ніс і при чханні.

    Хімічні бар'єри

    Хімічні бар'єри також захищають від зараження патогенами. Вони знищують патогенні мікроорганізми на зовнішній поверхні тіла, в отворах тіла та на внутрішніх накладах тіла. Пот, слиз, сльози, слина та грудне молоко містять антимікробні речовини, такі як фермент лізоцим, які вбивають хвороботворні мікроорганізми, особливо бактерії. Сальні залози в дермі шкіри виділяють кислоти, які утворюють дуже тонку, слабокислу плівку на поверхні шкіри, яка діє як бар'єр для бактерій, вірусів та інших потенційних забруднень, які можуть проникнути в шкіру. Сеча і вагінальні виділення також занадто кислі для багатьох збудників. Сперма містить цинк, який більшість патогенів не переносять, а також дефенсіни, які є протимікробними білками, які діють головним чином шляхом порушення мембрани клітин бактерій. У шлунку шлункова кислота і травні ферменти називаються протеазами, які розщеплюють білки, вбивають більшість хвороботворних мікроорганізмів, що потрапляють в шлунково-кишковий тракт в їжу або воду.

    Біологічні бар'єри

    Біологічні бар'єри - живі організми, які допомагають захистити організм від хвороботворних мікроорганізмів Трильйони нешкідливих бактерій зазвичай живуть на шкірі людини і в сечовивідних, репродуктивних і шлунково-кишкових трактах. Ці бактерії використовують їжу та поверхневий простір, які допомагають запобігти колонізації організму хвороботворних бактерій. Деякі з цих нешкідливих бактерій також виділяють речовини, які змінюють умови їх навколишнього середовища, роблячи його менш гостинним для потенційно шкідливих бактерій. Наприклад, вони можуть виділяти токсини або змінювати рН. Всі ці дії нешкідливих бактерій знижують шанси на те, що патогенні мікроорганізми зможуть досягти достатньої кількості, щоб викликати хворобу.

    Запалення

    Якщо хвороботворним мікроорганізмам вдається порушити бар'єри, що захищають організм, то починається одна з перших активних реакцій вродженої імунної системи. Ця відповідь - запалення. Основна функція запалення полягає у встановленні фізичного бар'єру проти поширення інфекції. Він також усуває початкову причину пошкодження клітин, очищає мертві клітини та тканини, пошкоджені від початкового інсульту та запального процесу, і ініціює відновлення тканин. Запалення часто є відповіддю на зараження хвороботворними мікроорганізмами, але є й інші можливі причини, включаючи опіки, обмороження та вплив токсинів.

    Ознаки та симптоми запалення включають почервоніння, набряк, тепло, біль і часто деяку втрату функції. Ці симптоми викликані посиленням кровотоку в інфіковану тканину і рядом інших процесів, проілюстрованих на малюнку\(\PageIndex{3}\) і описаних нижче в тексті.

    запальні response.jpg

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Цей малюнок показує, що відбувається під час запальної реакції.

    Запалення викликається такими хімічними речовинами, як цитокіни та гістаміни, які виділяються травмованими або інфікованими клітинами або клітинами імунної системи, такими як макрофаги (описані на малюнку\(\PageIndex{5}\)), які вже присутні в тканині. Ці хімічні речовини змушують капіляри розширюватися і стають негерметичними, збільшуючи приплив крові до зараженої області і дозволяючи крові потрапляти в тканини. Лейкоцити, що руйнують патогени, білки комплементу та протеїни, що відновлюють тканини, мігрують у тканинні простори з кровотоку, щоб атакувати патогени та відновити їх пошкодження. Цитокіни також сприяють хемотаксису, який представляє собою міграцію до місця зараження лейкоцитами, що знищують хвороботворні мікроорганізми. Деякі цитокіни мають противірусну, протигрибкову та антибактеріальну дію, наприклад, припинення синтезу білка в клітинах-господарях, які потрібні вірусам для виживання та реплікації.

    Система комплементу

    Система комплементу - це складний біохімічний механізм, названий за його здатність «доповнювати» вбивство патогенів безпосередньо шляхом створення отворів в організмі збудника та надання допомоги антитілам. Антитіла виробляються як частина адаптаційної імунної відповіді. Система комплементу складається з більш ніж двох десятків білків, які в нормі знаходяться в крові і синтезуються в печінці. Білки зазвичай циркулюють як нефункціональні молекули попередника до активації.

    Стільникові відповіді

    Клітинні реакції вродженої імунної системи включають в себе безліч різних видів лейкоцитів. Багато з цих лейкоцитів циркулюють в крові і діють як самостійні одноклітинні організми, шукаючи і знищуючи патогенні мікроорганізми в людському господареві. Ці та інші імунні клітини вродженої системи ідентифікують патогенні мікроорганізми або сміття, а потім певним чином допомагають усунути їх. Один із способів - фагоцитоз.

    фагоцитоз

    Фагоцитоз - важлива особливість вродженого імунітету, яку виконують клітини, класифіковані як фагоцити. У процесі фагоцитозу фагоцити поглинають і перетравлюють хвороботворні мікроорганізми або інші шкідливі частинки. Фагоцити, як правило, патрулюють організм, шукаючи патогени, але вони також можуть бути викликані в конкретні місця шляхом виділення цитокінів, коли виникає запалення. Деякі фагоцити постійно проживають в певних тканині.

    Як показано на малюнку\(\PageIndex{4}\), коли такий збудник, як бактерія, зустрічається фагоцитом, фагоцит подовжує частину своєї плазматичної мембрани, обертаючи мембрану навколо збудника до тих пір, поки він не обволікається. Потрапивши всередину фагоцита, збудник стає укладеним у внутрішньоклітинний бульбашку, який називається фагосомою. Потім фагосома зливається з іншою везикулою, яка називається лізосомою, утворюючи фаголізосому. Травні ферменти і кислоти з лізосоми вбивають і перетравлюють збудника в фаголізосомі. Завершальним етапом фагоцитозу є виведення розчинних залишків зі зруйнованого збудника через екзоцитоз.

    phagocytosis.jpg
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Фагоцитоз - це багатоступінчастий процес, при якому збудник поглинається і перетравлюється імунними клітинами, званими фагоцитами.

    лейкоцити

    Типи лейкоцитів, які вбивають збудників шляхом фагоцитозу, включають нейтрофіли, макрофаги та дендритні клітини. Макрофаги і дендритні клітини є похідними моноцитів. \(\PageIndex{5}\)На малюнку показано п'ять основних типів лейкоцитів, лімфоцитів, базофілів, еозинофілів, нейтрофілів та моноцитів. Оскільки лімфоцити в основному беруть участь в адаптивній імунній системі, в цьому понятті вони не обговорюються.

    малювання і мікроскоп слайдів з 5 лейкоцитів
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): П'ять типів лейкоцитів: зліва направо, лімфоцитарні, базофіли, еозинофіли, нейтрофіли, моноцити.

    Нейтрофіли

    Нейтрофіли - це лейкоцити, які подорожують по всьому тілу в крові і, як правило, є першими імунними клітинами, які прибувають на місце інфекції. Як показано на малюнку\(\PageIndex{5}\), ці клітини містять гранули і несуть мультилопатевое ядро. Вони є найчисленнішими видами фагоцитів і в нормі складають не менше половини від загальної кількості циркулюючих лейкоцитів. Кістковий мозок нормальної здорової дорослої людини виробляє понад 100 мільярдів нейтрофілів на добу. Під час гострого запалення щодня може вироблятися більше 10 разів більше нейтрофілів. Багато нейтрофілів потрібні для боротьби з інфекціями, оскільки після того, як нейтрофіл фагоцитує лише кілька патогенів, він, як правило, гине.

    Макрофаги

    Макрофаги - це великі фагоцитарні лейкоцити, які розвиваються з моноцитів. Макрофаги проводять більшу частину свого часу в межах інтерстиціальної рідини в тканині організму. Як показано на малюнку\(\PageIndex{5}\), моноцити не містять гранул і несуть велике ниркоподібне ядро. Вони є найбільш ефективними фагоцитами і можуть фагоцитировать значну кількість патогенів або інших клітин. Макрофаги також є універсальними клітинами, які виробляють широкий спектр хімічних речовин - включаючи ферменти, білки комплементу та цитокіни - на додаток до їх фагоцитарної дії. Як фагоцити, макрофаги діють як поглиначі, які позбавляють тканини від зношених клітин та іншого сміття, а також хвороботворних мікроорганізмів. Крім того, макрофаги діють як антигенпрезентують клітини, які активізують адаптивну імунну систему. (Щоб дізнатися більше про антигенпрезентуючі клітини, див. Концепцію Адаптивна імунна система.)

    еозинофіли

    Еозинофіли - це нефагоцитарні лейкоцити, які пов'язані з нейтрофілами. Вони спеціалізуються на захисті від паразитів. Як показано на малюнку\(\PageIndex{5}\), ці клітини містять гранули і несуть двобідне ядро у формі вушної раковини. Ці лейкоцити дуже ефективні для знищення великих паразитів, таких як глисти, виділяючи ряд високотоксичних речовин при активації. Еозинофіли можуть стати гіперактивними і викликати алергію або астму.

    базофіли

    Базофіли - це нефагоцитарні лейкоцити, які також пов'язані з нейтрофілами. Вони є найменш численними з усіх лейкоцитів. Як показано на малюнку\(\PageIndex{5}\), ці клітини містять гранули і несуть двобідне ядро. Базофіли виділяють два типи хімічних речовин, які допомагають у захисних силах організму: гістамін та гепарин. Гістаміни відповідають за розширення судин і підвищення їх проникності при запаленні. Гепарин пригнічує згортання крові, а також сприяє переміщенню лейкоцитів в область інфекції.

    Дендритні клітини

    Як і макрофаги, дендритні клітини розвиваються з моноцитів (див\(\PageIndex{6}\). Рис. Вони мешкають в тканині, що мають контакт із зовнішнім середовищем, тому розташовуються переважно в шкірі, носі, легенях, шлунку, кишечнику. Їх плазмова мембрана має розширення. Окрім поглинання та перетравлення патогенів, дендритні клітини також діють як антигенпрезентуючі клітини, які викликають адаптивні імунні реакції.

    дендритна клітина
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): дендритна клітина

    огрядні клітини

    Огрядні клітини - це нефагоцитарні лейкоцити, які допомагають ініціювати запалення шляхом секреції гістаміну. У деяких людей гістаміни викликають алергічні реакції, а також запалення. Огрядні клітини також можуть виділяти хімічні речовини, які допомагають захищатися від паразитів.

    Природні клітини-вбивці

    Природні клітини-кілери знаходяться в підмножині лейкоцитів, званих лімфоцитами, які виробляються лімфатичною системою. Природні клітини-вбивці знищують ракові або заражені вірусом клітини-господаря, хоча вони безпосередньо не атакують вторгнення патогенів. Природні клітини-вбивці розпізнають ці клітини господаря за умовою, яку вони демонструють під назвою «відсутнє себе». Клітини з відсутнім самоврядуванням мають аномально низький рівень клітинно-поверхневих білків основного комплексу гістосумісності (MHC), які зазвичай ідентифікують клітини організму як себе.

    Рецензія

    1. Що таке вроджена імунна система?
    2. Визначте першу лінію захисту організму.
    3. Визначте і наведіть приклади механічних і хімічних бар'єрів вродженої імунної системи.
    4. Що таке біологічні бар'єри, і як вони захищають організм?
    5. Створіть цілі запалення.
    6. Що провокує запалення, і які ознаки та симптоми воно викликає?
    7. Визначте систему комплементу. Як він допомагає знищити хвороботворні мікроорганізми?
    8. Перерахуйте шість різних типів лейкоцитів і викладіть їх роль у вроджених імунних реакціях.
    9. Опишіть два способи, за якими патогени можуть ухилятися від вродженої імунної системи.
    10. Поясніть, як слиз може сприяти імунній системі як механічний бар'єр, так і хімічний бар'єр.
    11. Який тип клітин імунної системи може як фагоцитировать патогени, так і виробляти хімічні речовини, що сприяють запаленню?

      А. макрофаги

      B. природні клітини-вбивці

      C. базофіли

      D. огрядні клітини

    12. Якими способами фагоцити можуть зіткнутися з хвороботворними мікроорганізмами в організмі?
    13. Опишіть різні два способи, за допомогою яких ферменти відіграють певну роль у вродженій імунній відповіді.
    14. Правда чи брехня. Білки комплементу можуть вироблятися макрофагами.
    15. Правда чи брехня. Основна функція запалення полягає у виділенні репараційних білків в місці пошкодження.

    Дізнатися більше

    https://bio.libretexts.org/link?16847#Explore_More

    Перегляньте це відео, щоб дізнатися про просту силу миття рук:

    Атрибуції

    1. Власна вирізка Лоуренса Факуна (Flickr), CC BY 2.0, через Вікісховище
    2. Чхання Джеймса Ґатані; CDC Бібліотека зображень громадського здоров'я ID 11162, суспільне надбання через Wikimedia Commons
    3. Запальна реакція за допомогою OpenSTAX, CC BY 3.0
    4. Фагоцитоз по OpenStax, CC BY 3.0
    5. Лейкоцити Suzanne Wakim ліцензовані CC BY 4.0 адаптовані з:
    6. S8-дендритні клітини, що перетягують конідії в колагені Джудіт Бенсен, Приянка Наранг, Майк Хасенберг, Френк Гунцер, Урсула Білітевскі, Ніна Кліппель, Манфред Роде, Маттіас Брок, Аксель Брахаге, Маттіас Гунцер, CC BY 2.5 via wikimedia.org
    7. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0