Имунология: как работи имунната система — вроден и адаптивен имунитет
Имунология: как работи имунната система — вроден и адаптивен имунитет, имунологична памет и ефективна защита срещу инфекции и болести.
Имунологията е наука за имунната система. Имунната система е част от тялото, която работи срещу инфекции и паразитизъм от други живи същества. Имунологията се занимава с работата на имунната система при здраве и болести, както и с нарушенията в работата на имунната система. Тя обхваща основни механизми на защита, клетъчни и молекулярни процеси, както и клинични приложения като ваксинация, имунодиагностика и имунотерапия.
Имунната система е налице при всички растения и животни. Знаем това, тъй като биолозите са открили гени, кодиращи toll-подобни рецептори, в много различни метазои. Тези toll-подобни рецептори могат да разпознават бактериите като "чужди" и са отправна точка за имунните реакции. Видът имунитет, който се задейства от toll-подобните рецептори, се нарича вроден имунитет. Това е така, защото той е изцяло унаследен в нашия геном и започва да функционира пълноценно веднага щом тъканите и органите ни се развият правилно. Вроденият имунитет осигурява първата линия на защита и ограничава разпространението на патогените, докато по-специфичните адаптивни механизми се активират.
Гръбначните животни, и само те, имат втори вид имунитет. Той се нарича адаптивен имунитет, тъй като "помни" предишни инфекции. Тогава, ако същата инфекция се появи отново, реакцията е много по-силна и бърза. Тази имунологична памет "дава огромно предимство при оцеляването" и благодарение на нея гръбначните животни "могат да оцелеят в продължение на дълъг живот в среда, изпълнена с патогени". Адаптивният имунитет е основата на ваксините — той позволява на организма да научи и съхрани опит от срещи с патогени, без да претърпява тежко заболяване.
Компоненти и механизми на вродения имунитет
- Физични и химични бариери: кожа, лигавици, слъзна и слузна секреция, киселинност на стомаха — първата преграда срещу навлизане на микроби.
- Фагоцитиращи клетки: неутрофили, макрофаги и дендритни клетки — те поемат, разрушават и представят част от патогените на адаптивната система.
- NK клетки (естествени убийци): откриват и унищожават заразени или туморно променени клетки без предишна експозиция.
- Комплемент: кръг от белтъци в кръвта, които маркират патогени за унищожаване, правят пори в мембраните им и усилват възпалението.
- Рецептори за разпознаване на модели (PRRs): като toll-подобните рецептори — те разпознават общи молекулярни характеристики на микробите (PAMPs) и задействат бързи защитни реакции.
- Възпаление и цитокини: локален отговор, при който кръвоносните съдове се разширяват, в тъканите се привличат имунни клетки и се освобождават медиатори (цитокини), които организират борбата с инфекцията.
Компоненти и механизми на адаптивния имунитет
- В-лимфоцити (B клетки): произвеждат антитела — белтъци, които свързват и неутрализират микроби или маркират клетките за унищожение. Част от B-клетките се превръщат в дълготрайни паметни клетки.
- Т-лимфоцити (T клетки): има няколко вида: CD8+ цитотоксични клетки убиват заразени клетки; CD4+ помощни клетки координират имунния отговор и подпомагат B-клетките.
- Антигенна презентация и MHC: дендритните клетки и макрофагите представят фрагменти от патогени върху молекули MHC, за да активират специфични Т клетки.
- Клониране и селекция: при среща с антиген се активират малки популации от специфични лимфоцити, които се умножават (клонират) и изграждат силна и целенасочена защита.
- Имунна памет: някои клетки оцеляват дълго като паметни клетки и при повторна среща с патогена дават бърз и мощен отговор.
Клинично значение и нарушения
- Ваксинация: използва принципа на адаптивния имунитет, за да създаде памет без да предизвика тежко заболяване.
- Имунодефициенции: вродени или придобити състояния (като СПИН), при които част от имунната система е нарушена и прави организма по-податлив на инфекции.
- Автоимунни заболявания: когато имунната система атакува собствените тъкани (например ревматоиден артрит, тип 1 диабет).
- Алергии и свръхчувствителност: прекомерни или неправилни реакции към безвредни вещества (прах, храни, полени), водещи до симптоми от кихане до анафилаксия.
- Трансплантация: отхвърлянето на присадени органи е резултат от имунната реакция към "чужд" тъканен антиген; имуносупресията намалява риска, но повишава възможността за инфекции.
Диагностика и модерни приложения
- Имунологичните тестове включват серология (антиген/антитяло), имуноавсорбционни тестове (ELISA), PCR за патогенен материал и имунофенотипизация с flow cytometry.
- Имунотерапии: при онкологията се използват имуноонкологични лекарства (напр. блокери на контролни точки) за усилване на антитуморния имунен отговор.
- Моноклонални антитела се използват както за лечение (например при автоимунни болести и рак), така и за диагностика.
Имунологията е бързо развиваща се дисциплина, която свързва основната биология с клиничната медицина и фармацията. Разбирането на взаимодействието между вродените и адаптивните механизми води до по-добри стратегии за профилактика, диагностика и лечение на много болести.
Видове имунитет при гръбначните животни
Вродена имунна реакция
Под вродена имунна система обикновено се разбират всички клетки и системи, които не трябва да бъдат изложени на конкретен патоген, за да могат да работят.
Вроденият имунитет започва от кожата, която е отлична бариера за инфекциите.
Адаптивен имунен отговор
Адаптивната имунна система включва клетки и системи, които не изискват предварително излагане на патоген. Тя обяснява уникалната способност на имунната система на бозайниците да запомня предишни инфекции и да реагира бързо и силно на вторични инфекции. Тази имунологична памет се дължи на биологията на Т-клетките и В-клетките.
Други аспекти на имунитета
Ваксините стимулират придобитата имунна система, като предлагат слаби форми на инфекция, с които организмът може да се пребори. Системата запомня как да го направи отново, когато се появи по-силна инфекция. Ако ваксината подейства, тогава организмът може да се пребори със сериозна инфекция.
Разпространението на ваксини и други лекарства, влияещи на имунната система, може да се счита за друго ниво на придобита имунна система, което се регулира от достъпа до ваксинация и медицина като цяло. Пресечната точка между това и разпространението на болестта (както се изучава в епидемиологията) е част от областта на общественото здраве.
Грешки и слабости
Грешките на имунната система могат да причинят увреждане. При автоимунните заболявания организмът атакува части от себе си, тъй като системата приема някои части на тялото за "чужди". Някои видове артрит се причиняват по този начин.
Понякога сериозните патогени се промъкват, защото повърхността им е маскирана като нещо, което клетъчните стени на гостоприемника могат да приемат. Това е начинът, по който работят вирусите. След като попаднат в клетката, техният генетичен материал я контролира. Инфекции като ХИВ попадат по този начин и след това атакуват клетките, които са в основата на имунната система. Често се използват изкуствени средства, за да се възстанови функцията на имунната система в заразения с ХИВ организъм и да се предотврати появата на СПИН. Това е един от най-сложните въпроси в имунологията, тъй като включва всички нива на тази система. Тези изследвания през 80-те и 90-те години на миналия век коренно промениха представата за човешката имунна система и нейните функции и интеграция в човешкия организъм.
История на имунологията
Имунологията е наука, която изследва структурата и функциите на имунната система. Тя води началото си от медицината и ранните проучвания на причините за имунитета към болести. Най-ранното известно споменаване на имунитета е по време на чумата в Атина през 430 г. пр. Тукидид (460-395 г. пр.н.е.) отбелязва, че хората, които са се възстановили от предишен пристъп на някои болести, могат да се грижат за болните, без да се заразяват втори път.
През XVIII в. Пиер-Луи Моро дьо Мопертюи прави опити с отровата на скорпион и наблюдава, че някои кучета и мишки са имунизирани срещу тази отрова. Това и други наблюдения на придобития имунитет довеждат до разработването на ваксинацията и теорията за зародишите на болестите от Луи Пастьор (1822-1895 г.). Теорията на Пастьор е в пряко противоречие със съвременните теории за болестите, като например теорията за миазмите. Едва след доказателствата, които Робърт Кох (1843-1910 г.) публикува през 1891 г. (за които получава Нобелова награда през 1905 г.), микроорганизмите са потвърдени като причинители на инфекциозните заболявания. Вирусите са потвърдени като човешки патогени през 1901 г., когато вирусът на жълтата треска е открит от Уолтър Рийд (1851-1902).
В края на XIX век имунологията постигна голям напредък в изучаването на хуморалния имунитет и клетъчния имунитет чрез бързи разработки. Особено важна е работата на Пол Ерлих (1854-1915 г.), който предлага теорията за страничните вериги, за да обясни специфичността на реакцията антиген-антитяло. Нобеловата награда за 1908 г. е присъдена съвместно на Ерлих и на основателя на клетъчната имунология Иля Мечников (1845-1916).
Най-простата форма на имунитет е системата за рестрикция на ДНК при бактериите, която предотвратява заразяването с бактериофаги.
Свързани страници
- Лимфна система
- Бели кръвни клетки
Въпроси и отговори
В: Какво представлява имунологията?
О: Имунологията е наука за имунната система при растенията и животните.
В: Какво представлява имунната система?
О: Имунната система е съвкупност от органи, тъкани и клетки, които защитават организма от инфекции, причинени от други живи организми.
В: С какво се занимава имунологията?
О: Имунологията се занимава с функционирането на имунната система при здраве и болести, както и с нарушенията в работата на имунната система.
В: Толподобните рецептори само при животните ли се срещат?
О: Не, toll-подобни рецептори се срещат при много различни метазоиди, както при растения, така и при животни.
В: Какво представлява вроденият имунитет?
О: Вроденият имунитет е вид имунитет, който е унаследен в гените ни и работи пълноценно веднага след като тъканите и органите ни се развият правилно. Той се задейства от toll-подобни рецептори.
В: Какво представлява адаптивният имунитет?
О: Адаптивният имунитет е вид имунитет, който "помни" предишни инфекции. Ако същата инфекция се появи отново, реакцията е много по-силна и бърза.
В: Кой вид имунитет "дава огромно предимство за оцеляване"?
О: Адаптивният имунитет "дава огромно предимство за оцеляване", защото позволява на гръбначните животни да оцелеят дълго време в среда, пълна с патогени.
обискирам