Техническое обеспечение учебного процесса
1) Тестовый контроль с использованием пакета компьютерных программ; 2) обеспечение иллюстративной части занятия наглядными пособиями (стенды, таблицы, электронограммы) с использованием мультимедиа (Multimedia Projector DV-thenter); 3) микроскопы; 4) наборы учебных и демонстрационных препаратов.
Домашнее задание
См. учебно-методическую разработку лабораторного занятия для студентов по теме «Иммунная система».
Тема 10. ИММУННАЯ СИСТЕМА
Краткое содержание темы
Иммунная система объединяет органы и ткани, в которых происходит образование и взаимодействие клеток-иммуноцитов, выполняющих функцию распознавания генетически чужеродных субстанций (антигенов) и осуществляющих специфическую реакцию.
Иммунитет - это защита организма от всего генетически чужеродного - микробов, вирусов, от чужих клеток или генетически измененных собственных клеток. Он обеспечивает поддержание генетической целостности и постоянства внутренней среды организма, выполняя функцию распознавания «своего» и «чужого».
Иммунная система представлена красным костным мозгом - центральным и универсальным органом гемопоэза, источником стволовых клеток для иммуноцитов; тимусом - центральным органом лимфоцито-поэза; периферическими органами лимфоцитопоэза - селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани в органах; лимфоцитами крови и лимфы, а также популяциями лимфоцитов и плазмоцитов, проникающими в соединительные и эпителиальные ткани.
Антигены- это сложные органические вещества, способные при поступлении в организм вызывать специфический ответ. Свойствами антигенов обладают бактерии, вирусы, паразиты, чужеродные клетки и ткани, мутационно изменившиеся собственные клетки тела (например, раковые), продукты жизнедеятельности чужеродных клеток - белки, полисахариды, полипептиды и др. Различают 2 вида антигенов: 1) экзогенные (через главный комплекс гистосовместимости усиливают образование Т-киллеров); 2) эндогенные (опухолевые клетки, клетки хронического воспаления) - усиливают образование Т-супрессоров и Т-киллеров.
Антитела - сложные белки, синтезируемые плазмоцитами, способные специфически соединяться с соответствующими антигенами и обезвреживать их. Обнаружение антител в глобулиновой фракции белков крови обусловило их название - иммуноглобулины. Выявлено несколько классов иммуноглобулинов - G, M, A, D, E. Ig G - 75%, циркулирует в крови и лимфе. Ig A - 15%, секретируется железистым эпителием желудочно-кишечного тракта и желез. Защищает эпителиальные поверхности. Ig M - 10%, вырабатывается на наличие токсинов и продуктов их распада, детоксицируя их. Ig D - 0,2%, маркер В-лимфоцитов, опосредует дифференцировку В-клеток. Ig E - активизирует тучные клетки, базофилы при аллергических реакциях, распознает аллерген, способствует выделению гистамина и гистаминазы.
Комплемент - группа белков, содержащихся в свежей сыворотке крови, активируется при связывании антитела с антигеном. Этот процесс приводит или к лизису определенных типов клеток, или к образованию биологически активных веществ из белков комплементов, которые, прикрепляясь к бактериям, облегчают их фагоцитоз нейтрофилами. Такие вещества называются опсонинами.
Главные молекулы гистосовместимости (МНС) - семейство глико-протеидов, существующие на поверхности всех клеток и определяющие интенсивность иммунного ответа на тот или иной антиген. Совокупность гликопротеидов клеточной поверхности лейкоцитов у человека называется HLA. Существует 2 класса молекул МНС: I - набор гликопротеидов клеточной поверхности экспрессируются на всех клетках, узнаются Т-киллерами; II - экспрессируются на лимфоцитах и макрофагах, узнаются Т-хелперами.
Иммуннокомпетентные клетки: Т-лимфоциты; В-лимфоциты; О-клет-ки; макрофаги.
Свойства иммуноцитов:
1. Обладают памятью, как долговременной, так и передающейся по наследству.
2. Преимущественно долгожители.
3. Характеризуются функциональным разнообразием.
4. Общее число 2х1012, из которых 2х1010 постоянно циркулирует в организме.
Развитие: родоначальницей всех иммуноцитов является кроветворная стволовая тотипотентная клетка красного костного мозга, генерирующая образование предшественников как Т-, так и В-лимфоцитов.
Т-лимфоциты - тимусозависимые клетки, 70-90% от всех лимфоцитов. В виде предшественников и бластов они мигрируют из красного костного мозга в вилочковую железу, попадая в корковую зону ее дольки. Проходят антигеннезависимую дифференцировку (генетически программируются на образование клеток, способных давать специфический тип иммунного ответа) и специализируются в двух направлениях. Одни бласты (большая часть) превращаются под влиянием тимозина, тимулина и тимопоэтина В популяцию Т-лимфоцитов, реагирующих на антиген. Химические гуморальные факторы обеспечивают дозревание Т-лимфоцитов вне вилочковой железы в периферических лимфатических органах (лимфатический узел, селезенка, лимфоидные фолликулы других органов), заселяя тимусозави-симые зоны (антигензависимая дифференцировка). Другая часть бластов дифференцируется с образованием клеток, несущих рецепторы к антигенам собственного организма (аутоиммунный ответ).
В тимусозависимых зонах (лимфатические узлы пара кортикальная зона, селезенка - периартериальная) под влиянием антигенов и оседлых интердигитирующих макрофагов (короткоотростчатые) Т-лимфоциты превращаются в Т-эффекторные иммуноциты и Т-клетки памяти. Среди эффекторных клеток различают:
1. Цитотоксические Т-киллеры - разрушают (лизируют) чужеродные и свои видоизмененные клетки непосредственно или выделяя соответствующие цитокины. Среди них выделяют: НК - клетки (нулевые, натуральные), не имеющие поверхностных рецепторов и составляющие резерв недифференцированных иммуноцитов. При дифференцировке на поверхности Т-киллеров появляются специфические мембранные молекулы гликопротеидов (антигены), обнаруживаемые с помощью набора антител (кластеров дифференцировки). Создана CD-номенклатура:
Кластер CD1 - маркер ранней стадии созревания Т-клеток в вилочковой железе.
Кластеры CD2, CD3 - характерны для Т-лимфоцитов крови и периферических лимфоидных органов.
Кластеры CD4+ - являются Т-хелперами.
Кластеры CD8+ - являются Т-супрессорами.
Кластеры CD 16 - натуральные киллеры, образующие первую линию защиты, действуют немедленно.
2.Т-хелперы (помощники) распознают чужеродные антигены (представляемые макрофагами), усиливают пролиферацию, миграцию, дифференцировку В-лимфоцитов, образование из них плазмоцитов и продукцию иммуноглобулинов. Выделяя интерлейкины, усиливают подвижность и фагоцитарные свойства макрофагов, усиливают функцию Т-киллеров и размножение Т-клеток в вилочковой железе. По типу выделяемых цитокинов различают 2 типа Т-хелперов:
1) Продуцируют интерлейкин 1, интерлейкин 12, интерферон. Участвуют в гиперчувствительных реакциях замедленного действия
2) Секретируют интерлейкин 3, интерлейкин 4, 5, 6. Участвуют в гиперчувствительных реакциях немедленного типа.
3. Т-супрессоры - ингибируют активность Т-хелперов и плазмоцитов, контролируя количество последних и количество антител, синтезируемых этими клетками, а также подавляют взаимодействие между Т- и В-лимфоцитами. Морфологически все Т-лимфоциты имеют вид округлых клеток с округлым ядром, сравнительно небольшой ободок цитоплазмы. Величина 5-13 мкм, ядро 3-12 мкм. По величине различают малые, средние и большие. Большинство лимфоцитов относится к малым зрелым формам, ядро которых занимает почти весь объем цитоплазмы, содержит одно или несколько ядрышек. В цитоплазме лежат несколько митохондрий, слабо развиты эндоплазматическая сеть и комплекс Голь-джи, много лизосом. На поверхности - множество пальцевидных выростов, снабжены соответствующими рецепторами на плазматической мембране, в связи с этим способны прилипать к эритроцитам барана, образовывая «розетки». Этот иммунологический метод используется для их идентификации (отличие от В-лимфоцитов). Долгоживущие.
4.Т-клетки памяти - образуют быстрый рециркуляционный пул, который постоянно «работает» в организме. Они «запоминают» качество антигена и при повторной встрече с ним формируют ускоренную «вторичную» иммунную реакцию. Приобретенное свойство памяти лимфоцитов наследуется. Живут 20 и более лет.
5. В-лимфоциты: 10-30% от всех лимфоцитов. Короткоживущие (от 2 суток до 6 месяцев). Развитие: у птиц проходят антигеннезависи-мую дифференцировку в фабрициевой сумке. У человека таким органом является красный костный мозг, где формируется группа малодифференцированных В-лимфоцитов (кластер CD 19). С током крови они поступают в периферические органы иммунной системы (селезенка, лимфатические узлы, лимфоидные скопления в пищеварительном тракте), где под влиянием антигена, Т-хелперов и дендритных (длинноотрос-чатых) макрофагов проходят антигензависимую дифференцировку. При этом в корковом веществе лимфатических узлов и герминативных центрах лимфоидных фолликулов остальных органов возникает пул эффекторных клеток В-лимфоцитов (кластер CD 20). Из стимулированных В-лимфоцитов образуются В-лимфобласты, которые, размножаясь, приобретают способность к синтезу антител, становясь последовательно плазмобластами, проплазмоцитами и плазмоцитами.
Плазматическая клетка: высоко дифференцированная, продуцирующая иммуноглобулины (5 классов, см. выше). Размер 10-20 мкм, цитоплазма имеет ярко выраженную базофилию. Компактное ядро эксцентрично расположенное, округлой формы, содержит плотный хроматин в виде обода колеса. Объем цитоплазмы плазмоцита заметно превосходит объем ядра, в ней много вакуолей (пенистая цитоплазма). Сбоку от ядра или охватывая его, находится ясно выраженная центросфера, вокруг которой лежат митохондрии и канальцы и мешочки ЭПС с множеством рибосом. Большинство плазмоцитов - короткоживущие (около 2-х суток), некоторые живут от 2-х недель до 6 месяцев.
В-супрессоры - тормозят выработку антител плазматическими клетками и действуют подавляюще (как и Т-супрессоры) на реакции гуморального иммунитета.
В-клетки памяти - короткоживущие рециркулирующие В-лимфоци-ты. Несут информацию о встрече с антигеном. Имеют оптимальную возможность непосредственно, вырабатывая антитела, уничтожать антиген. На работе этих клеток основаны принципы формирования иммунной реакции после вакцинации.
Макрофаги - обладают активной подвижностью, адгезивностью и выраженной способностью к фагоцитозу. Синтезируют пищеварительные ферменты, фагоцитин, лизоцим, интерферон, эндогенный пи-роген, являющиеся главными факторами иммунитета. Развиваются из стволовой кроветворной клетки, проходя в красном костном мозге последовательно стадии монобласта, промоноцита и моноцита. Последние циркулируют в крови и, выселяясь в ткани, превращаются в макрофаги. Размеры - 20-100 мкм; ядро неправильной формы, слабо базофильная цитоплазма. В ней много митохондрий и лизосом, хорошо развит пластинчатый комплекс и ЭПС. Функции:
1) пассивная передача антигена Т- и В-лимфоцитам и индукция специфического ответа на антигены (в начале иммунной реакции);
2) выработка цитокинов, ослабляющих агрессию антигена;
3) стимулируют продукцией интерлейкина I, воздействующего на ДНК клеток, размножение, пролиферацию и дифференцировку Т- и В-лимфоцитов;
4) секретируют фактор, усиливающий хемотаксис и подвижность Т-кил-леров;
5) индуцируют продукцию Т-хелперов в периферических органах.
6) активизируют синтез иммуноглобулинов в плазмоцитах;
7) активно фагоцитируют и переваривают комплекс «антиген+антитело», завершая тем самым иммунную реакцию.
Взаимодействие клеток в иммунном ответе. Клеточный иммунитет формируется при трансплантации органов и тканей, инфицировании виру
сами, при злокачественном опухолевом процессе. Т-киллер реагирует с антигеном в комплексе с гликопротеидами МНС I класса в плазматической мембране клетки-мишени. Связывание Т-киллера с антигеном ведет к высвобождению цитотоксическими клетками порообразующих белков - перфоринов. Полимеризуясь в плазматической мембране клетки-мишени, они превращаются в трансмембранные каналы. Мембрана клетки-мишени становится проницаемой, что способствует гибели клеток. Гуморальный иммунный ответ обеспечивают макрофаги (антигенпрезентирующие клетки), Т-хелперы и В-лимфоциты. Попавший в организм антиген поглощается макрофагом, который расщепляет его на фрагменты. С комплексом МНС II класса фрагменты появляются на поверхности макрофага (процессирование антигена), который узнается Т-хелпером. Т-хелпер стимулирует секрецию интерлейкина I макрофагом, в свою очередь активизирующий синтез и секрецию интерлейкина II Т-хелпером. Т-хелпер активирует В-лимфоциты, воздействуя на него интерлейкином П. В-лимфоцит, процессируя антиген, представляет его фрагмент в комплексе с МНС II класса на клеточной поверхности. Он узнается Т-хелпером. Последний начинает секрецию ин-терлейкинов-2, -4, -5, -6 и интерферона, под влиянием которых В-лимфоцит размножается, дифференцируется с образованием плазматических клеток и В-клеток памяти. Интерферон активирует макрофаги, активно фагоцитирующие и разрушающие антиген, тем самым обеспечивая пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов в плазмоциты. Последние вырабатывают специфические иммуноглобулины на данный вид антигена.
Хронокарта
1. Организационная часть с мотивацией темы - 5 мин.
2. Программированный контроль - 10 мин.
3. Опрос-беседа - 35 мин.
4. Объяснение препаратов - 10 мин.
5. Перерыв - 15 мин.
6. Контроль за самостоятельной работой студентов. Помощь в работе с препаратами - 65 мин.
7. Подведение итогов. Проверка альбомов - 10 мин. Время лабораторного занятия: 3 часа.