Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

20.5: Адаптивна імунна система

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5362

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

    Поцілунок смерті

    На фотографії на малюнку\(\PageIndex{1}\) зображена група Т-клітин (зелена і червона), що оточують ракову клітину (синій, центр). Коли Т-клітина вбивці контактує з раковою клітиною, вона прикріплюється до небезпечної мети і поширюється над нею. Потім Т-клітина вбивці використовує спеціальні хімічні речовини, що зберігаються в везикулах (червоних), щоб нанести вбивчий удар. Таким чином, ця подія отримала прізвисько «поцілунок смерті». Після того, як клітина-мішень буде вбита, Т-клітини вбивці рухаються далі, щоб знайти наступну жертву. Вбивця Т-клітини, як ці, є важливими гравцями в адаптивній імунній системі.

    Т-клітини вбивці оточують ракову клітину
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Три клітини-вбивці, що оточують клітини раку

    Адаптивна імунна система є підсистемою загальної імунної системи. Він складається з вузькоспеціалізованих клітин і процесів, які усувають специфічні збудники і пухлинні клітини. Адаптивна імунна відповідь приводиться в рух антигенами, які імунна система визнає чужорідними. На відміну від вродженої імунної відповіді, адаптивна імунна відповідь дуже специфічна для конкретного збудника (або його антигену). Важливою функцією адаптивної імунної системи, яку не поділяє вроджена імунна система, є створення імунологічної пам'яті або імунітету. Це відбувається після первинної реакції на конкретний збудник. Він дозволяє швидше, сильніше реагувати на наступні зустрічі з тим же збудником, як правило, до того, як збудник може викликати симптоми хвороби.

    Лімфоцити є основними клітинами адаптивної імунної системи. Вони являють собою лейкоцити, які виникають і дозрівають в органах лімфатичної системи, включаючи кістковий мозок і тимус. Людський організм в нормі налічує близько 2 трильйонів лімфоцитів, які складають приблизно третину всіх лейкоцитів. Більшість лімфоцитів, як правило, секвестуються всередині тканинної рідини або органів лімфатичної системи, включаючи мигдалини, селезінку та лімфатичні вузли. Лише близько 2 відсотків лімфоцитів в нормі циркулюють в крові. Існує два основних типи лімфоцитів, які беруть участь в адаптивних імунних реакціях, які називаються Т-клітинами та В-клітинами. Т-клітини знищують заражені клітини або виділяють хімічні речовини, які регулюють імунні реакції. В-клітини виділяють антитіла, які зв'язуються з антигенами патогенів, щоб їх можна було видалити іншими імунними клітинами або процесами.

    Т-клітини

    Існує кілька типів Т-клітин або Т-лімфоцитів. Основними типами є кілерні (або цитотоксичні) Т-клітини та допоміжні Т-клітини. Обидва типи розвиваються з незрілих Т-клітин, які активізуються під впливом антигену.

    Активація Т-клітин

    Т-клітини повинні бути активовані. Після того як збудник фагоцитується і перетравлюється макрофагами, частина збудника виводиться на поверхню макрофага. Білки, які відображають антиген (входить до складу збудника), називаються Major Histoscompatibility Complex (MHC). Існує два типи MHC, MHCI та MHCII. Тому макрофаги називаються антигенпрезентуючими клітинами, як показано на малюнку\(\PageIndex{2}\) та малюнку\(\PageIndex{3}\). В-лімфоцити також можуть виступати в ролі антигенпрезентуючих клітин. Т-клітини хелпера легше активуються, ніж клітини-вбивці. Активація кілерних Т-клітин сильно регулюється і може вимагати додаткової стимуляції від Т-клітин хелперів.

    Помічник Т-клітин

    Активовані помічники Т-клітини не вбивають інфіковані або ракові клітини. Натомість їх роль полягає в тому, щоб «керувати» як вродженими, так і адаптивними імунними реакціями, направляючи інші клітини для виконання цих завдань. Вони контролюють інші клітини шляхом вивільнення цитокінів. Це білки, які можуть впливати на активність багатьох типів клітин, включаючи цитотоксичні Т-клітини-кілери (іноді їх називають лише кілерними Т-клітинами), В-клітини та макрофаги. Наприклад, деякі цитокіни, що виділяються допоміжними Т-клітинами, допомагають активувати клітини-кілери.

    Активація лімфоцитів
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Після активації антигенпрезентуючої клітиною, хелперні Т-клітини запускають різні інші клітини імунної системи, такі як активація В-клітин для виробництва антитіл, набір та активація макрофагів та активація цитотоксичних Т-клітин. На цьому зображенні APC розшифровується як антигенпрезентуючі клітини, а CD4 + - глікопротеїн кластерної диференціації, який присутній на поверхні Т-клітин.

    Т-клітини вбивці (цитотоксичні Т-клітини)

    Коли інфіковані клітини організму представляють антиген збудника до Т-клітини-вбивці, він активується (див. Нижню панель малюнка\(\PageIndex{3}\)). Активовані Т-клітини-кілери індукують загибель клітин, які несуть специфічний антиген, що не є самою, оскільки вони заражені патогенами або є раковими. Антиген націлений на клітину для знищення Т-клітинами, які подорожують через кров, шукаючи клітини-мішені для вбивства. Клітини Killer T можуть використовувати різні механізми для знищення клітини-мішеней. Один із способів - вивільнення токсинів в гранулах, які потрапляють і вбивають інфіковані або ракові клітини (рис.\(\PageIndex{3}\)).

    T осередок Receptors.png
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Наївні CD4+ (Helper) Т-клітини залучають молекули MHC II на антиген-презентуючих клітині (APC) і активуються. Клони активованої Т-клітини хелпера, в свою чергу, активують В-клітини і CD8+ T (кілерні) клітини, які стають цитотоксичними Т-клітинами. Цитотоксичні Т-клітини вбивають інфіковані клітини.

    Активація В-клітин і В-клітин

    В-клітини, або В-лімфоцити, є основними клітинами, які беруть участь у створенні антитіл, які циркулюють у плазмі крові та лімфі. Антитіла - це великі Y-подібні білки, які використовуються імунною системою для ідентифікації та нейтралізації чужорідних загарбників. Окрім виробництва антитіл, В-клітини можуть також функціонувати як антигенпрезентуючі клітини або секретувати цитокіни, які допомагають контролювати інші імунні клітини та реакції.

    Перш ніж В-клітини зможуть активно функціонувати для захисту господаря, їх необхідно активувати. Як показано на малюнку\(\PageIndex{4}\), активація В-клітин починається, коли В-клітина поглинає і перетравлює антиген. Антиген може бути як вільно плаваючим, так і поверх збудника. В-клітини інтерналізують антиген і представляють його на своєму MHC помічнику Т-клітині. Т-клітина активує і виділяє цитокіни, які допомагають В-клітині розмножуватися, а дочірні клітини дозрівати в плазматичні клітини та В-клітини пам'яті. Плазмові В-клітини виробляють антитіла.

    Активація В-клітин
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): В-клітини активуються і стають плазматичними клітинами, що продукують антитіла, за допомогою Т-клітин хелперів.

    Плазмові клітини

    Плазматичні клітини - це клітини, що секретують антитіла, які утворюються з активованих В-клітин. Кожна плазматична клітина схожа на крихітну фабрику антитіл. Він може виділяти мільйони копій антитіла, кожен з яких може зв'язуватися зі специфічним антигеном, який активував вихідну В-клітину. Специфічність антитіла до специфічного антигену проілюстрована на малюнку\(\PageIndex{5}\). Коли антитіла зв'язуються з антигенами, це робить клітини, що несуть їх, легше мішеней для фагоцитів, щоб знайти і знищити. Комплекси антитіло-антиген також можуть викликати систему комплементу вродженої імунної системи, яка руйнує клітини в каскаді білкових ферментів. Крім того, комплекси, швидше за все, згущуються (агглютинат). Якщо це відбувається, вони фільтруються з крові в селезінці або печінці.

    антитіла
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Кожне антитіло відповідає своєму антигену, як замок підходить під ключ.

    імунітет

    Більшість активованих Т-клітин і В-клітин гинуть протягом декількох днів після того, як збудник був очищений з організму. Однак деякі з клітин виживають і залишаються в організмі як Т-клітини пам'яті або В-клітини пам'яті. Ці клітини пам'яті готові активувати негайну реакцію, якщо вони знову піддаються впливу одного і того ж антигену в майбутньому. Це основа імунітету.

    Найбільш раннє відоме посилання на поняття імунітету відноситься до бубонної чуми (див. Рис.\(\PageIndex{6}\)). У 430 році до н.е., грецький історик і генерал на ім'я Фукідід зазначив, що люди, які одужали від попереднього нападу чуми, можуть виходжувати людей, хворих на чуму, не заразившись хворобою вдруге. Ми тепер знаємо, що це стосується багатьох захворювань і відбувається воно через активного імунітету.

    Акральна гангрена через чуму
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Мертві, почорнілі тканини на кінчиках пальців і інших кінцівках є ознакою бубонної чуми, що породжує іншу її назву - чорну смерть.

    Активний імунітет

    Активний імунітет - це здатність адаптивної імунної системи протистояти конкретному збуднику, оскільки у нього сформувалася імунологічна пам'ять збудника. Активний імунітет є адаптивним, оскільки він виникає протягом життя людини як адаптація до зараження конкретним збудником і готує імунну систему до майбутніх викликів від цього збудника. Активний імунітет може виникнути природним або штучним шляхом.

    Природно придбаний активний імунітет

    Активний імунітет набувається природним шляхом, коли збудник вторгається в організм і активізує адаптивну імунну систему. Коли початкова інфекція закінчується, залишаються В-клітини пам'яті і Т-клітини пам'яті, які забезпечують імунологічну пам'ять збудника. Поки клітини пам'яті живі, імунна система готова до негайної реакції, якщо той же збудник спробує знову заразити організм.

    Штучно придбаний активний імунітет

    Активний імунітет також можна придбати штучно за допомогою імунізації. Імунізація - це навмисне вплив на людину збудника з метою спровокувати адаптивну імунну відповідь і формування клітин пам'яті, специфічних для цього збудника. Збудник вводиться у вакцину - зазвичай ін'єкцією, іноді носом або ротом (рис.\(\PageIndex{7}\)) - тому імунізацію ще називають вакцинацією.

    Краплі поліомієліту
    Малюнок\(\PageIndex{7}\): Ця маленька дитина отримує пероральну вакцину проти поліомієліту.

    У вакцині зазвичай використовується тільки частина збудника, ослаблена форма збудника або мертвий збудник. Це викликає адаптивну імунну відповідь, не роблячи імунізованої людини хворим. Ось так ви, швидше за все, стали імунітетом до таких захворювань, як кір, свинка та вітрянка. Імунізація може тривати все життя або вимагати періодичних уколів для підтримки імунітету. Хоча імунізація, як правило, має тривалий ефект, зазвичай потрібно кілька тижнів, щоб виробити повний імунітет.

    Імунізація - найефективніший метод, коли-небудь виявлений при профілактиці інфекційних захворювань. Цілих 3 мільйони смертей запобігають щороку через щеплення. Широко поширений імунітет завдяки щепленню значною мірою відповідає за всесвітнє викорінення віспи і майже ліквідацію ряду інших інфекційних захворювань у багатьох популяцій, включаючи такі захворювання, як поліомієліт і кір. Імунізація настільки успішна, оскільки використовує природну специфіку та індукованість адаптивної імунної системи.

    пасивний імунітет

    Пасивний імунітет виникає, коли патогенно-специфічні антитіла або активовані Т-клітини передаються людині, яка ніколи не піддавався впливу збудника. Пасивний імунітет забезпечує негайний захист від збудника, але адаптивна імунна система не виробляє імунологічну пам'ять для захисту господаря від того ж збудника в майбутньому. На відміну від активного імунітету, пасивний імунітет триває лише до тих пір, поки в крові виживають перенесені антитіла або Т-клітини. Зазвичай це становить від декількох днів до декількох місяців. Однак, як і активний імунітет, пасивний імунітет можна придбати як природним, так і штучним шляхом.

    Природно придбаний пасивний імунітет

    Пасивний імунітет набуває природним шляхом плід через кров матері. Антитіла транспортуються від матері до плоду через плаценту, тому немовлята мають високий рівень антитіл при народженні. Їх антитіла мають той самий діапазон антигенної специфічності, що і їхня маті.Пасивний імунітет також може бути придбаний немовлям через грудне молоко матері. Це дає молодим немовлятам захист від поширених патогенів у їхньому середовищі, поки дозріває їхня імунна система.

    Штучно придбаний пасивний імунітет

    Діти старшого віку і дорослі можуть придбати пасивний імунітет штучно за допомогою ін'єкцій антитіл або активованих Т-клітин. Це можна зробити, коли існує високий ризик зараження і недостатній час для вироблення організмом активного імунітету за допомогою вакцинації. Це також може бути зроблено для зменшення симптомів триваючих захворювань або для компенсації імунодефіцитних захворювань (для останніх див. Поняття Розлади імунної системи).

    Адаптивна імунне ухилення

    Багато патогенних мікроорганізмів існують протягом тривалого часу, живучи з людськими популяціями протягом багатьох поколінь. Щоб зберігатися, деякі розвинули механізми ухилення від адаптивної імунної системи людських господарів. Один із способів, які вони зробили це, - швидко змінюючи свої несуттєві антигени. Це називається антигенною варіацією. Прикладом збудника, який використовує такий підхід, є вірус імунодефіциту людини (ВІЛ). Він швидко мутує, тому білки на його вірусній оболонці постійно змінюються. До моменту реагування адаптивної імунної системи антигени вірусу змінилися. Антигенна варіація є основною причиною того, що зусилля з розробки вакцини проти ВІЛ ще не увінчалися успіхом.

    Інший підхід до ухилення, який можуть застосовуватися деякі патогени, - це маскування антигенів патогенів молекулами господаря, щоб імунна система господаря не могла виявити антигени. ВІЛ також використовує такий підхід. Оболонка, яка покриває вірус, формується з самої зовнішньої мембрани клітини-господаря.

    Характеристика: Моє людське тіло

    Якщо ви думаєте, що щеплення призначені саме для дітей, подумайте ще раз. Існує кілька вакцин, рекомендованих CDC для людей старше 18 років. За цим посиланням показано графік вакцин, рекомендований для всіх дорослих у віці 19 років і старше. Додаткові вакцини можуть бути рекомендовані деяким дорослим на основі конкретних захворювань або інших показань. Ви в курсі своїх вакцин? Ви можете проконсультуватися з лікарем, щоб бути впевненим.

    Рецензія

    1. Що таке адаптивна імунна система?
    2. Опишіть основні клітини адаптивної імунної системи.
    3. Як активуються лімфоцити?
    4. Визначте два загальних типи Т-клітин та їх функції.
    5. Як активовані В-клітини допомагають захищатися від хвороботворних мікроорганізмів?
    6. Визначте імунітет.
    7. Які два способи може виникнути активний імунітет?
    8. Чим пасивний імунітет відрізняється від активного імунітету?
    9. Як може виникнути пасивний імунітет?
    10. Які шляхи ухилення від адаптивної імунної системи людини розвивалися у вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ)?
    11. Опишіть два способи, за допомогою яких В-клітини та Т-клітини працюють разом, щоб генерувати адаптивні імунні реакції.
    12. Які клітини безпосередньо вбивають заражені патогеном або ракові клітини?
      1. А. плазматичні клітини
      2. B. клітини-вбивці
      3. C. помічники Т-клітин
      4. D. все вищесказане
    13. Чому щеплення передбачають вплив людини на версію збудника?
    14. Правда чи брехня. Імунізація - це форма пасивного імунітету.
    15. Правда чи брехня. Антитіла, що передаються від матері до дитини через грудне молоко, викликають формування В-клітин пам'яті і довгострокового імунітету.

    Дізнатися більше

    https://bio.libretexts.org/link?16848#Explore_More

    Перегляньте це відео, щоб дізнатися про нещодавній стан розробки вакцини проти ВІЛ:

    Атрибуції

    1. Вбивці Т-клітин, оточені раковими клітинами NIH, суспільне надбання через Вікісховище
    2. Т-клітинні рецептори Чарльза Молнара, CC BY 4.0 через кампус BC
    3. Активація лімфоцитів Мікаелем Хеггстремом, публічне надбання через Wikimedia Commons
    4. Активація B-клітин Фредом Устрицею, публічне надбання через Wikimedia Commons
    5. Антитіла від Fvasconcellos, суспільне надбання через Вікісховище
    6. Акральна гангрена цифр CDC, суспільне надбання через Wikimedia Commons
    7. Падіння поліомієліту USAID, суспільне надбання, через Вікісховище
    8. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0