Știință de rețea g

Bazele imunității
G. I. Abelev
Universitatea de Stat din Moscova. M. V. Lomonosova

INTRODUCERE
Imunitate - pentru a proteja organismul de infecție sau, într-un sens mai larg - reacția organismului la macromolecule străine. microorganisme și celule. Protecția se realizează prin două sisteme - nespecific imunitatea (înnăscute natural) și specifice (dobândite). Aceste două sisteme pot fi considerate ca un proces în două etape, un organism de protecție unică. Imunitatea nespecifica acționează ca o primă linie de apărare, și modul în care stadiul final, iar sistemul efectuează intermediare funcțiile dobândite imunitate agent de recunoaștere și memorie boală specifică (sau materii străine), și mijloace de legătură puternic imunitatea înnăscută în etapa finală a procesului.






sistemul imunitar înnăscut se bazează pe inflamatie si fagocitoza. fenomene care trebuie luate în considerare în articolul următor. Acest sistem răspunde doar la agenți corpusculare (microorganisme, aschii) și substanțe toxice care distrug celulele și țesuturile, sau mai degrabă produselor corpusculare de distrugere.
Al doilea și cel mai dificil sistem - dobândit imunitate - pe baza funcției specifice a limfocitelor, celule sanguine recunosc macromolecule străine și reacționează la ele, fie direct sau producerea de molecule proteice protectoare.

fenomenologie
Luați în considerare reacția elementară este un sistem imunitar specific în două modele complet diferite de aspect - deducând proteinei străine și respingerea țesutului străin. Dacă sângele unui animal, cum ar fi un iepure, pentru a intra în mod direct, fără a trece prin bariere tisulare, sângele proteinei animale din altă specie (de exemplu, albumină, cal) într-un amestec cu propria albumină, în primele zile după introducerea ambelor proteine ​​se va comporta în mod nediferențiat, care este emis de constantă și o perioadă destul de lungă de „timp de înjumătățire“ (Fig. 1).

Fig. 1. Curbele excreție proteinelor proprii și străine din sângele de iepure.
SAK - iepure albumină serică, SAL - cal albumină serică, HSA - albumină serică umană, și - un răspuns inițial, B - un răspuns repetat în - inducerea toleranței.

O proteină străină în acest caz, dispersia netoxic și molecular. Ea nu produce nici o inflamație sau fagocitoza, care este liber să treacă de la prima linie de apărare și în mod direct întâlnește al doilea. Despre a 7-a zi a curbelor derivă lor proprii și proteine ​​străine sunt puternic divizate - primul continuă să „muta“, „timp de înjumătățire“ a curbei sale, un punct de cotitură pentru un al doilea, și iese afară din circulație de viteză a crescut în mod dramatic (Figura 1a.). Organismul, deci, se disting prin „ei“ de „nu sa“, este prima caracteristică a reacției imunității specifice. Diferența este stocată - Reintroducerea proteina cabalin reduce latență și reacție întărit (curba excreție mai abruptă). Aceasta se numește memorie imunologica - oa doua trăsătură caracteristică a reacției specifice de imunitate. specifice de memorie, a amintit numai contactul cu albumina ecvină, dar nu cu orice proteina treia. Specificitatea este foarte mare aducere aminte, iar aceasta este a treia caracteristică a răspunsului imun adaptiv (Fig. 1b). Răspunsul imun la o macromoleculă străină poate suprima în mod selectiv, dacă îl introduceți în organism în curs de dezvoltare in utero sau în primele ore după naștere. Capacitatea de a distinge proteina străină introdusă pe cont propriu, la un astfel de animal este pierdut după naștere. reacția Suprimarea specificitate strictă - se aplică numai proteina introdusă în procesul de dezvoltare, dar nu și în orice altă proteină străină (figura 1c.). Acest fenomen se numește toleranță (toleranță). Este o caracteristică integrantă a imunității reacție elementară a patra Dobândite sau specifice.
Patru semne de reacție sunt inseparabile, ele sunt întotdeauna împreună, indiferent de ce sistemul este jucat răspunsuri imune. De exemplu, respingerea pielii sau organe de la un genetic diverse animale si oameni, se pare că nu-i plăcea eliminarea proteinei străine, sunt supuse acelorași legi. Deci, dacă luați mouse-ul o linie omogenă genetic, atunci toți indivizii acestei linii vor fi identice genetic și au, de exemplu, de culoare albă. Dacă astfel de șoareci transplantate grefa de piele (transplant) o altă linie consangvinizată, chiar negru, și ca un control - clapa de piele de la o linie identică genetic, ambele primul take altoi rădăcină, dar 12 - ziua a 14-a arborelui clapă neagră este înconjurată de leucocite. apoi aportul sanguin și va începe să se deterioreze după ora 3 - 4 din ziua în care va fi tăiat, în contrast cu martorul, genetic identic cu grefa. Evident, ne-am întâlnit din nou aici cu capacitatea organismului de a face diferența între „ei“ de la „nu a lui.“ Această caracteristică este amintit: transferul secundar negru din piele mouse-ul alb duce la creșterea respingere a grefei, mai rapid și mai intens (memoria imunologică). Depozitarea specific - lambou piele mouse-line „brun“ transplantat la transplantul de transplant „negru“ repetat este respins de tipul de primar, mai degrabă decât re-răspuns. În final, toleranță: când transplantare țesuturi o astfel de determinare este chiar mai bine decât în ​​sistem la o proteină străină. Administrarea la un animal celule sanguine vii genetic linii străine în timpul dezvoltării fetale ea o viata sensibile la tesuturi de transplant face și organe linia donator de sânge. Este pe acest model de toleranță și a fost descoperit pentru prima dată în 1953.






Astfel, la oameni și animale (pești, amfibieni, reptile, păsări, mamifere) au un sistem de imunitate, capacitatea de a distinge „nostru“ de la „nu sa“ amintesc întâlnirea cu „nu dvs.“, și cu specificitate mare pentru a respinge „nr lui „și să răspundă imunologic areactivity (toleranță) la contactul cu o substanță străină, introdusă anterior în cursul dezvoltării timpurii. Acest sistem este baza dobândite sau specifice, imunitatea.
Imunitatea dobândită este utilizat pe scară largă pentru vaccinare, administrarea adică de microorganisme atenuate sau omorâte sau extrase din macromolecule le, provocând un răspuns imunologic la aceste microorganisme. Vaccinarea este principala modalitate de a preveni astfel de boli teribile precum variola, tuberculoza, poliomielita, antrax, si multe altele. Imunitatea dobândită este un obstacol major pentru transplanturi de organe (inimă, rinichi, ficat) și țesuturi (piele) de la o persoană la alta. Pentru a depăși această barieră de incompatibilitate sunt medicamente care suprima sistemul imunitar.
O substanță care poate cauza dobândită răspunsul imun este numit un antigen. Antigenul poate fi orice substanță. Ar trebui să fie străin, macromolecular (cu o greutate moleculară mai mare de 10 000 -. 12000), și au o structură chimică stabilă. antigene tipice sunt proteine ​​și polizaharide. În primul exemplu (a se vedea figura 1 ..) Antigenul este o proteină străină în sine - albumina din sânge, iar al doilea - specific proteine ​​prezente pe membranele celulelor transplantate, așa-numitele antigene de histocompatibilitate.

Anticorpii și receptori care recunosc antigen ale limfocitelor
Ce se întâmplă la punctul de îndepărtare a curbelor de fractură și de respingere? In primul caz, când antigenul sub formă de particule libere molecular care circulă în sânge, ca răspuns la acestea apar proteina protectoare - anticorp. care recunosc în mod specific, forma cu acesta un complex, se neutralizează, în cazul în care antigenul este toxic (toxină bacteriană, venin de șarpe sau virusul bolii) și permite îndepărtarea rapidă din organism.
În respingerea grefei rolul principal aparține unui tip special de limfocite T limfocite-ucigași, „criminali“. Acești anticorpi limfocite transporta receptori pe membrana sale exterioare - receptori ai celulelor T (RTC). RTC recunoaște în mod specific un antigen localizat pe membrana celulelor străine și killer furniza atașarea la o celulă țintă care este necesară pentru funcția sa ucigaș letală. Pentru a celulelor țintă ucigașe ucis, acestea trebuie să se atașeze la membrană și să-l aloce în spațiul dintre criminal și țintă special de proteine ​​„fagure de miere“ membrana celulei țintă, prin care celula moare. După aceea, ele sunt detașate de țintă și de a trece la o altă celulă, și așa mai departe de mai multe ori. Când re-întâlnirea cu organismul antigen produc mai mulți anticorpi și celule killer, acestea apar într-un timp mai scurt decât în ​​prima întâlnire și specificitatea lor în interacțiunea cu creșterile de antigen. Aceasta se manifestă memorie imunologică, iar pe baza acestui efectul vaccinării.
Cum sunt anticorpi și receptori de limfocite? Evident, structura lor ar trebui să fie neobișnuit, deoarece acestea recunosc în mod specific număr strict mare de antigene diferite - orice proteină străină, polizaharidă sau moleculă sintetică, în general, nu a fost găsit în natură. Astfel, anticorpii și limfocitele T în mod tipic nu reacționează cu proteinele și celulele proprii ale organismului. Cum natura rezolva această problemă?
Principiul și structura anticorpilor RTK este prezentată în Figura 2. Un anticorp este format din două perechi identice de lanțuri polipeptidice: H (Heavy - severă), cu o greutate moleculară de aproximativ 50000 și L (Light - pulmonare) - aproximativ 25 000. Lanțurile sunt conectate între ele prin legături covalente ( sulfură) (Fig. 2a).

Fig. 2. Structura schematică a anticorpilor și T Circuit receptori celulari (RTC).
H și L - lanțurile grele și ușoare ale anticorpilor, respectiv, VL și VH - regiuni variabile, respectiv, lanțurile ușoare și grele; Va și Vb - regiuni variabile A și B lanțuri; Act. c. - situsurile active ale anticorpilor și RTK. Dreptunghiurile - repetabile unități similare (domenii) în structura lanțurilor polipeptidice; M - membrana celulelor.
1 D - din diversitate (diversitate), J - de la Joining (conectare). fragment V'-gena care controlează primii 95 de aminoacizi din V-domenii, D - 2 până la 10 și J - la 5 la 15 (a se vedea figura 3 ..).

receptor de limfocite, spre deosebire de anticorpi - heterodimer compus din perechi diferite de lanțuri - a și b, cu o greutate moleculară de aproximativ 50000, interconectate legătură una disulfit. H, L-, A și B lanțuri au un plan de structură similară și se referă la o superfamilie mare de proteine ​​- imunoglobuline. Structura lor se bazează pe o unitate recurentă similară (domeniu) constând din aproximativ 110 aminoacizi încolăcite în globulele seamănă între ele (vezi. Fig. 2, unde unitățile desemnate ca dreptunghiuri). Fiecare domeniu într-o moleculă de anticorp sau RTC își îndeplinește funcția sa biologică, iar cel mai important dintre ele - recunoașterea și legarea de antigen - transporta domenii terminale (vezi figura 2 ..). O pereche de terminal (unul dintre H-lanț, celălalt al L-lanț, și o RTC - unul dintre un lanț, celălalt al b-lanțul) formează situsul activ, cavitatea structura unica, o recunoaștere în molecula de antigen, mici porțiuni discrete constând 4 - 8 aminoacizi. Aceste site-uri de antigen sunt adecvate pentru structura sitului activ „ca fiind cheia de blocare“ care formează legături covalente puternice cu anticorpul antigen. Alți anticorpi (și RTC) diferă unul de altul prin structura situsuri active. La diferenta de nivel chimic al centrelor active ale structurii determinate de domeniile terminale primare H și L, a- și b catenă, adică secvența de aminoacizi în ea. Land H și lanțuri L (precum și a și b), care formează „pereții“ ale situsului activ, sunt numite variabile (V) sau regiuni. Restul moleculelor este constantă și se numește constantă regiunea (C). Regiunile variabile includ mii de molecule de anticorpi, constante - unități. Funcția principală a regiunilor variabile - situsurile active ale anticorpilor și RTK. O varietate de centre active, este foarte mare, cel puțin 107-108, care este suficient pentru o recunoaștere mai mult sau mai puțin specific oricărui antigen ales arbitrar. Astfel, anticorpii și structura RTC, sau mai degrabă site-urile lor active, asigură recunoașterea oricărei proteine ​​străine sau polizaharida care a intrat în corp.