Механізми імунітету: запалення, апоптоз

Міністерство науки та освіти, молоді та спорту України

Дніпропетровский національний університет імені Олеся Гончара

факультет біології, екології та медицини

кафедра мікробіології  та вірусології

 

 

Аналітичній огляд

на тему

Механізми імунітету: запалення, апоптоз

 

 

 

 

 

виконавець

студентка групи БМ-12м-5

Грабова Г. Ю.

керівник

доц. Соколова І. Є.

 

 

Дніпропетровськ

2012 
Зміст

1. Запалення………………………………………………………………………..3

2. Апоптоз…………………….……………………………………………………7 
1. Воспаление

Воспаление - это защитная реакция организма, направленная на поддержание гомеостаза; в ее развитии участвуют почти все клетки крови, которые являются участниками иммунного ответа, поэтому воспаление почти всегда иммунное подоплеку.

Причиной воспаления может быть любой фактор: внутри- и внеклеточные инфекции (бактериальные, вирусные, протозойные, грибные), гельминты, посттравматические, постхирургические, послеожоговые реакции, радиоактивное излучение, раковая опухоль или трансплантация.

Формы воспаления:

• острое (доимунное)
• хроническое (иммунное).

Они различаются как  характером течения, так и составом клеток в очаге, но общими для них  являются четыре основные признаки - боль, покраснение, повышение температуры и отек.

Вокруг очага воспаления может формироваться плотная  известковая капсула. Все это приводит к закрытию очага и, как следствие, к возникновению отеков. Увеличивается давление на нервные окончания, из-за чего возникает боль. Выделение вазоактивных аминов (гистамина и др.) клетками, которые разрушаются в очаге, вызывает расширение капилляров и покраснение, а выделение цитокинов, (в том числе интерферонов, интерлейкинов и ФНО) вызывает повышение температуры, усиливает распад клеток и способствует развитию анафилактических реакций.

Острое воспаление

Иногда называют доимунным, потому что оно начинается с часа появления чужеродного антигена в организме и развивается без участия лимфоцитов и антител.

1) Активируется комплемент  через С-реактивный белок, лектиновый  или альтернативный путь

2) Дегрануляция тучных  клеток (простагландины и лейкотриены) - выделяются гранулы, наполненные вазоактивными аминами. Амины повышают проницаемость стенок капилляров, через эндотелиальный слой сосудов в очаг воспаления начинают просачиваться гранулоциты, моноциты, макрофаги - фагоциты. Этот процесс активируется выделением C3a и C5a - компонентов комплемента. Это еще больше усиливает дегрануляцию тучных клеток – замкнутый круг на усиление р-и.

Важнейшую роль в фагоцитозе - гранулоциты (нейтрофилы) - уже в первые часы развития воспаления могут осуществлять завершенный фагоцитоз возбудителей, некротизированных или трансформированных клеток. Активация комплемента усиливает фагоцитоз.

В результате перечисленных реакций разрушаются антигены и некоторые макрофаги. В очаге идет некротизация, формируется абсцесс, который представляет собой полость, наполненную гноем. Абсцесс окружен фибрином, гной содержит продукты распада и некоторые клетки крови - зачастую гранулоциты, моноциты и макрофаги. Иногда в очаге воспаления  появляются антитела, происходит опсонизация, или могут включать классический путь активации комплемента.

В остром воспалении главную роль играют фагоциты и завершенный лизис.

Хроническое воспаление

Иногда возникает вследствие незавершенного острого воспаления, когда абсцесс не открывается  полностью. При этом к очагу попадают активированные антигеном Т- и В-лимфоциты и другие клетки. Из-за присутствия в очаге иммуноцитов хроническое воспаление называют иммунным.

Чаще хроническое воспаление развивается при поражениях организма  внутриклеточными паразитами (вирусами, простейшими, некоторыми бактериями), которые способны противодействовать фагоцитозу и развиваться в самых фагоцитах. Т. к. моноциты и макрофаги являются АПК, то в очаге достаточно долго присутствуют антигены, их фрагменты, иммунные комплексы.

Абсцесс или не возникает, или развивается частично. Хроническое воспаление связанно с активацией иммунного ответа, в очаге преобладают Тк, моноциты, макрофаги, компоненты комплемента (классический путь) и антитела. Если очаг сосредоточен в лимфоузле, то именно там начинают синтезироваться антитела и цитокины. В наибольшем количестве производятся интерлейкины, гамма-интерферон и ФНО.

Если Тк не справляются, обр. лимфогранулема – скопление макрофагов  вокруг непереваренного антигена. (могут встречаться и гигантские клетки – неск. слившихся макрофагов, и большие эпителиоидные клетки – ферментативные фабрики). Гранулема окружена фибрином, выделяемым соединительно-тканевыми фибробластами и часто покрывается известью. Образование множественных лимфогранулем ведет к гранулематозным заболеваний.

Наиболее часто образование лимфогранулем вызывается хламидиями, вирусом генитального герпеса, папилломавирусом, цитомегаловирусом, лейшманиями, шистосомами, трипаносомами.

Иногда хроническое  воспаление протекает по типу гиперчувствительности замедленного типа (РГЗТ), то есть развивается аллергия с участием Т-клеточного звена иммунитета, цитокинов, лейкотриенов, простагландинов. Типичная реакция данного типа - реакция Манту.

Иногда аллергическими реакциями сопровождаются вирусные и бактериальные инфекции, для которых характерно длительное персистирование в организме (лепра, бруцеллез, лейшманиоз, шистосомоз).

Роль воспаления:

• положительная - позволяет блокировать антигены в очаге и приводит к запуску всех защитных реакций (в т. ч. иммунных), направленных на элиминацию. Выделение вазоактивных аминов способствует расширению кровеносных сосудов, что обеспечивает проникновение в очаг клеток крови и гуморальных факторов, и наоборот, вывод в кровь продуктов распада, последующем нейтрализуются в печени и почках, т.е. приводит к ускорению процесса.

• отрицательная значение - сопровождается развитием негативного симтомокоплекса, происходит разрушение некоторых собственных клеток организма, участвующих в элиминации.

 

2. Апоптоз

Апоптоз - явление программируемой гибели.

Открытие 1972 г., Kerr, Wyllie, Currie (Англия) описали явление у личинок круглых червей нематод. У них наблюдали одновременную гибель определенного количества клеток - всегда 131. Начиная с 80-х годов. было получено много данных, подтверждающих существование этого явления.

Апоптоз - это сложный  процесс фрагментации содержимого  клетки изнутри (так называемое "самоубийство"), что осуществляется специальными внутреклеточными ферментами под действием внешних сигналов. Связан с деструкией органелл (в первую очередь митохондрий), может вызвать гибель всего организма.

 

Митаптоз и феноптоз

Под понятием "митаптоз" (Скулачев) понимают запрограммированную гибель митохондрий, которая индуцируется избытком супероксида, феноптоза - это запрограммированная гибель всего организма. Аноикоз  - это явление запрограммированной гибели клетки в случае, когда она попадает в непривычную для нее среду. (гибель клетки, оторванной от ткани). Гибель индуцируется вследствие того, что не происходит стимуляция жизнедеятельности через интегриновые рецепторы, поскольку отсутствуют контакты с подобными клетками.

Программа апоптоза реализуется практически на всех стадиях онтогенеза. В эмбриогенезе происходит естественная гибель избыточных нейронов, лимфоцитов, мюлеровых протоков у самцов млекопитающих, межпальцевых перепонок в амниотических животных, хвоста у головастиков, тканей гусеницы при метаморфозе насекомых.

В организме человека, состоящем, в среднем с 10¹³-10¹⁴ клеток, ежесуточно умирают 100 миллиардов клеток. Таким образом, за 1,5 - 2 года полностью восстанавливается масса тела взрослого человека.

Очевидно, апоптоз играет важную роль в поддержании гомеостаза клеточной популяции, освобождая организм от мутантных, раковых, старых клеток и клеток, которые изменили свою антигенную структуру.

Апоптоз имеет особое значение для осуществления контроля за иммунной системой, так как именно для ее клеток характерна способность к размножению в течение всей жизни. Так, в лимфоцитах, не прошедших контроль антигенной структуры, запускается апоптоз. Известно, что после окончания подросткового периода начинается постепенная инволюция тимуса, лимфоидной ткани аденоидов и тонзил. Возрастное снижение активности иммунитета связывают с апоптозом лимфоцитов, вызванным дисфункцией митохондрий. Апоптоз лимфоцитов наблюдается при голодании.

Существенное значение апоптоз имеет для развития иммунологической толерантности, а именно в эмбриогенезе погибают те лимфоциты, которые способны продуцировать антитела к белкам собственного организма.

Аналогична данной схеме ​​способность клеток злокачественных опухолей вызывать апоптоз лимфоцитов и тем самым защищать себя от иммунных реакций организма. Это обеспечивает опухоли иммунологическую неприкосновенность и привилегированность.

Апоптоз происходит при элиминации короткоживущих (несколько часов) клеток крови - нейтрофилов, при отрицательной и положительной селекции тимоцитов, а также в клетках-мишенях под действием цитотоксических лимфоцитов и NK-клеток. Установлено также, что В-лимфоциты, активированные антигеном через BCR-рецептор, на несколько дней защищены от апоптоза, что необходимо для развития иммунного ответа. Если лимфоциты активируются другим путем (например, под действием митогенов), то у них быстро через Fas-рецептор включается апоптоз.

Программа апоптоза в лимфоцитах и в дендритных клетках может запускаться высокими дозами специфического антигена (при парентеральном введении), а также суперантигенами. Приводит к: в первом случае развитием иммунологической толерантности, во втором - формированием иммунодепрессии.

Описаны случаи генетических дефектов Fas-рецепторов. У таких людей  с самого рождения проявляют тяжелые  формы лимфопролиферативных и аутоиммунных болезней, быстро приводят к летальному исходу.

Апоптоз может протекать как природный и необходимый для организма процесс, а может быть индуцирован различными факторами: радиоактивным излучением, лекарственными препаратами, гормонами, цитокинами и их аналогами, вирусами, бактериями, другими инфекционными агентами, внутриклеточными сигналами.

 

Некроз также трактуется как гибель клетки опосредованная действием

 деструктивных факторов, которые приводят к нарушению целостности ЦПМ. Это травматическая гибель клеток, которая возникает по разным причинам: термический или химический ожог, осмотический шок, механическая травма, повреждения ядами или микробными токсинами.

Термин "апоптоз" используют для определения тех форм гибели клеток, которые являются результатом  активных запрограммированных процессов  и сопровождаются сморщиванием клеток, уменьшением их объема. Программа апоптоза включается под действием сигналов, которые не обязательно токсичны или деструктивны для клетки, поэтому этот тип гибели называют самоубийством клетки.

Острые воспалительные реакции завершаются некрозом, в то время как хронизация процесса сопровождается сожительством микро- и макроорганизма и, как следствие, накоплением антигенных детерминант, вызывающих активацию иммунного ответа, синтез цитокинов и опосредованный ими апоптоз.  

 

 

Таблица 2.1

Сравнительная характеристика апоптоза и некроза

 

 

Показатель	Апоптоз	Некроз
Индуцирующий фактор	Восприятие сигнала рецепторами  мембраны, нелетальное повреждение ДНК, включение специфической генетической программы	Повреждающие агенты: токсичные, физические, ишемические, инфекционные. Их действие несовместимо с жизнью клетки. Активация лизосомальных ферментов
Причина гибели	Нарушение функций митохондрий, деградация ДНК	Нарушение целостности мембраны, лизис  клетки
Морфологические изменения клетки	Уменьшение в размерах, сморщивание клетки, потеря мембраной микроворсинок, образование пузырьков	Увеличение в размерах, набухание  клетки. Нарушение целостности  мембраны
Изменения ядра	Конденсация хроматина, образования  апоптических телец путем выгибания ядерной мембраны, фрагментация ядра	Набухание ядра, потеря хроматина, кариолизис
Состояние ДНК	Междонуклеосомная деградация ДНК, образование фрагментов длиной 85   п.   н. и более мелких	Неупорядоченные произвольные разрывы  ДНК
Изменения в цитоплазме и органеллах	Конденсация цитоплазмы, уплотнения гранул, органеллы сохранены	Повреждение лизосом и других мембранных структур на ранних этапах некроза
Синтез белков и енергозависимость	Синтез специфических белков. Для  реализации апоптоза необходимо большое количество энергии	Синтез белков отсутствует. Энергия  не расходуется
Конечная стадия	Апоптические тельца фагоцитируются макрофагами, эпителиальными и  другими клетками	Образование клеточного детрита, фагоцитувание крупных фрагментов гранулоцитами, макрофагами
Механизмы	Связывание специфических рецепторов с лигандами, генетически запрограммированное включение каскадного протеолиза, активация киназ, циклинов, эндонуклеаз	Спонтанный протеолиз лизосомальными энзимами, неспецифическая рестрикция ДНК
Примеры проявления	Метаморфоз, гибель лимфоцитов в эмбриогенезе при формировании имутехнологической толерантности, радиационная и гормонозависимая гибель лимфоцитов	Повреждение инфекционными агентами, комплемент зависимый лизис клеток, гибель клеток от действия токсинов, детергентов, ядов, гипоксии и других факторов