Механизмы иммунного ответа помогают организму противостоять инфекционным агентам, таким как вирусы, бактерии, грибы, паразиты, а также чужеродным клеткам (при трансплантации костного мозга или внутренних органов).
Большинство людей считают, что иммунитет возникает только при столкновении с инфекциями или после введения вакцины, однако определенные механизмы иммунного ответа также могут использоваться в лечении рака путем применения клеточно-опосредованной иммунотерапии.
Принципы работы иммунной системы
Иммунитет подразделяется на врожденный и приобретенный. Врожденный иммунитет действует неспецифично: в ответ на проникновение любого патогена в организме возникают сходные механизмы защитных реакций. Он представлен внешними барьерами (кожа, слизистые оболочки), которые препятствуют проникновению инфекции, естественными киллерами (NK-клетками), способными уничтожать инфекции и раковые клетки, а также биомолекулами (интерфероны, цитокины), вырабатываемыми при активации определеного набора генов.
Приобретенный иммунитет отличается специфическим действием, развивается спустя некоторое время после встречи организма с инфекционным агентом. Сначала активизируются дендритные клетки и макрофаги (антигенпрезентирующие клетки), которые обрабатывают чужеродные белки и разделяют их на мелкие молекулы, с которыми могут взаимодействовать Т-лимфоциты. Каждый Т-лимфоцит распознает только отельную часть инфекционного антигена, после чего он начинает делиться, формируя защитную клеточную популяцию.
При этом активизируется популяция Т-хелперов, стимулирующих превращение В-лимфоцитов в плазматические клетки, которые начинают вырабатывать специфические антитела против чужеродного возбудителя. Одновременно с этим в процесс иммунного ответа включаются Т-киллеры, которые способны напрямую уничтожать патогены.
Таким образом, в ответе организма на внедрение чужеродных антигенов участвуют 2 механизма: клеточно-опосредованный иммунитет (Т-лимфоциты) и гуморальный иммунитет (антитела). Кроме того, после борьбы с определенным возбудителем образуются Т-лимфоциты памяти, которые фиксируют информацию об эффективных методах уничтожения патогена, и при его повторном проникновении в организм иммунный ответ будет возникать намного быстрее.
Таким образом, иммунная система защищает организм от внедрения чужеродных агентов посредством активации разных типов клеток, которые обеспечивают немедленную, пролонгированную и превентивную защиту от инфекций.
При этом первыми на опасность реагируют NK-клетки и макрофаги. которые обеспечивают врожденный иммунитет. Также важны нейтрофилы (один из типов лейкоцитов), которые способны уничтожать чужеродные агенты, независимо от наличия антител или специфических Т-лимфоцитов. В дополнение к ним за приобретенный иммунитет отвечают дендритные клетки, обучающие популяцию Т-хелперов, а также Т-киллеры и Т-клетки памяти. Действуя сообща, все эти клеточные популяции обеспечивают надежную защиту от любых чужеродных антигенов.
Разновидности клеток иммунной системы
Основные типы клеток, которые используются в реакциях иммунного ответа, — Т-лимфоциты, В-лимфоциты, дендритные клетки.
Дендритные клетки
Эта популяция называется антигенпрезентирующими клетками, поскольку они обрабатывают поступающие в организм чужеродные антигены и представляют их Т-хелперам.
Макрофаги
Еще один вид антигенпрезентирующих клеток, которые работают совместно с дендритными клетками, чтобы обеспечить правильную работу первого звена иммунного ответа. Некоторые типы макрофагов способны перемещаться в опухолевые ткани и защищать злокачественные клетки от распознавания иммунной системой пациента.
Т-лимфоциты
Т-лимфоциты — разновидность белых кровяных телец (лейкоцитов), которые образуются из мультипотентных стволовых клеток в костном мозге, затем созревают в тимусе и попадают в кровоток. Они находятся в лимфатических узлах, селезенке, циркулирующей крови. Существует несколько типов Т-лимфоцитов, участвующих в иммунном ответе:
- Т-хелперы (CD4). Они первыми распознают чужеродные агенты, проникающие в организм извне, а также способны улавливать собственные мутантные клетки.
- Т-киллеры (CD8). Эта клеточная популяция отвечает за прямое уничтожение вирусов и других патогенов, которые по структуре отличаются от нормальных клеток тела.
- Т-клетки памяти. Эти клетки сохраняют информацию о продукции специфических антител и клеточных иммунных реакциях в ответ на предыдущее внедрение патогенов. При повторной встрече с тем же возбудителем Т-лимфоциты памяти обеспечивают быстрый вторичный ответ. Таким образом они отвечают за долгосрочную защиту человека от инфекционных возбудителей.
- Регуляторные Т-лимфоциты. Эти клетки угнетают функцию иммунитета и в нормальных условиях отвечают за противодействие чрезмерным иммунным реакциям. При аутоиммунных заболеваниях Т-супрессоры способны уменьшить повреждающее действие Т-киллеров на здоровые ткани организма. В то же время, при онкопатологии регуляторные Т-лимфоциты играют отрицательную роль, поскольку они снижают эффективность иммунной защиты против рака. Поэтому одной из важнейших задач иммунотерапии является угнетение Т-супрессоров, чтобы нацелить собственную иммунную систему пациента на борьбу с опухолью.
В-лимфоциты
В-лимфоциты получают стимуляцию от антигензависимых Т-лимфоцитов, после чего они превращаются в плазматические клетки и начинают вырабатывать специфические антитела для борьбы с чужеродными антигенами.
Естественные киллеры
Они также известны как NK-клетки, и принадлежат к механизмам врожденного иммунного ответа. Естественные киллеры уничтожают патогены без предварительных активизирующих сигналов от Т-лимфоцитов.
NKT-клетки
Они представляют собой особую клеточную субпопуляцию, которая одновременно имеет маркеры естественных киллеров и Т-лимфоцитов. Некоторые типы NKT-клеток обладают противоопухолевой активностью и способны регулировать работу иммунной системы.
Каждый из вышеназванных типов клеток имеет подтипы, которые обладают особыми функциями и могут располагаться в разных тканях тела. Однако, более подробный анализ каждой субпопуляции и ее участия в иммунном ответе выходит за рамки данной статьи.