Аутоиммунный бунт конца жизни. Заболевания иммунной системы Почему иммунная система уничтожает

Аутоиммунными называются заболевания, характеризующиеся сбоем в работе иммунной системы, из-за которого она начинает атаковать здоровые ткани организма. Симптомы аутоиммунных заболеваний могут быть очень разными, в зависимости от типа заболевания.

Даже у клеток здоровых тканей могут быть антигены.

В норме иммунная система реагирует только на антигены инородных или опасных веществ, однако в результате некоторых нарушений она может начать вырабатывать антитела к клеткам нормальных тканей - аутоантитела.

Аутоиммунная реакция может привести к воспалению и повреждению тканей. Иногда, впрочем, аутоантитела вырабатываются в таком маленьком количестве, что аутоиммунные заболевания не развиваются.

Мнение экспертов

Врачи до сих пор не в полной мере понимают, как работает иммунная система... и что происходит, когда она начинает работать против нас.

В настоящее время известно по крайней мере 80 аутоиммунных заболеваний – в том числе волчанка, рассеянный склероз, сахарный диабет 1 типа и целиакия – но существует как минимум 40 или более других заболеваний, связанных со сбоями в работе иммунной системы.

В иммунной системе существуют механизмы, препятствующие возникновению иммунного ответа на собственные нормальные антигены. Но всегда существует вероятность того, что эти механизмы могут сломаться, причем, чем старше индивидуум, тем выше вероятность какого-либо сбоя. Когда это происходит, образуются аутоантитела (антитела, способные взаимодействовать со «своими» антигенами).

К сожалению, врачи немногим могут помочь – только устранить симптомы и помочь больным выявить факторы риска и в дальнейшем избегать потенциально опасных для жизни ситуаций.

Что нам известно

Загрязнение окружающей среды также является фактором риска для тех, кто генетически предрасположен к аутоиммунным заболеванием.

Пассивное курение, химикаты, содержащиеся в продуктах питания или в воздухе, пары топлива для реактивных двигателей, воздействие УФ-лучей и другие формы загрязнения окружающей среды – вот триггеры, провоцирующие развитие аутоиммунных заболеваний.

Вакцины, все вакцины, обладают иммуносупрессорным действием, т.е. подавляют иммунную функцию. Химические вещества, содержащиеся в вакцинах, угнетают иммунную систему; содержащийся в них вирус угнетает иммунную систему, а чужеродная ДНК/РНК из животных тканей угнетает иммунитет.

Агглютинин из проростков пшеницы (WGA) вызывает атрофию тимуса у крыс и может напрямую связываться и активировать лейкоциты. Антитела к анти-WGA в сыворотке крови человека перекрестно реагируют с другими белками, а это указывает на то, что они могут способствовать развитию аутоиммунных заболеваний.

Все системы организма зависят от ферментов. Изменение ферментов под действием фтора может привести к повреждению иммунной системы.

Деформированные ферменты (с измененной структурой) – это белки, но теперь они стали чужеродными белками (антигенами), которые, как мы знаем, вызывают аутоиммунные заболевания, в том числе волчанка, артрит, астму и атеросклероз.

Некоторые наночастицы связывают с аутоиммунными заболеваниями, такими как системная красная волчанка, склеродермия и ревматоидный артрит.

Некоторые аутоиммунные заболевания

Аутоиммунное заболевание	Ткани, к которым вырабатываются аутоантитела	Последствия
Аутоиммунная гемолитическая анемия	Красные кровяные тельца	Анемия (снижения уровня эритроцитов в крови), повышенная утомляемость, вялость, головокружение. Возможно увеличение селезенки. Анемия может протекать в очень тяжелых формах и иногда приводит к смерти больного.
Буллезный пемфигоид		Крупные волдыри, окруженные покрасневшими, воспаленными участками кожи; кожный зуд. При правильном лечении прогноз благоприятный.
Синдром Гудпасчера	Легкие и почки	Симптомы заболевания: одышка, откашливание мокроты с кровью, слабость, отеки и зуд. Прогноз благоприятный, если лечение начато до того, как произошло серьезное повреждение легких и почек.
Болезнь Грейвса	Щитовидная железа	Увеличение и избыточная стимуляция щитовидной железы, что может привести к повышенному уровню гормонов щитовидной железы (гипертиреозу). Среди симптомов заболевания: непереносимость высоких температур, тремор, уменьшение веса, нервозность. Благоприятный прогноз при правильном лечении.
Болезнь Хасимото	Щитовидная железа	Воспаление и повреждение щитовидной железы, результатом чего становится снижение уровня гормонов щитовидной железы (гипотиреоз). Среди симптомов: увеличение веса, грубая кожа, непереносимость холода, сонливость. Для облегчения состояние больного часто требуется лечение на протяжении всей жизни.
Рассеянный склероз	Головной и спинной мозг	Повреждение оболочки пораженных нервных клеток. В результате клетки не могут нормально передавать сигналы. Симптомы заболевания: слабость, необычные ощущения, нарушения зрения, головокружение, мышечные спазмы. Симптомы могут время от времени исчезать и возвращаться.
Миастения	Нервно-мышечные соединения	Мышцы, особенно глазные, слабеют и быстро устают; интенсивность проявления симптомов, а также прогрессия заболевания существенно варьируется у разных пациентов. Симптомы можно контролировать с помощью специальных препаратов
Пузырчатка		Появление больших волдырей на коже. Нарушение может быть угрожающим жизни.
Пернициозная анемия	Клетки внутренней оболочки стенки желудка	Повреждение клеток оболочки желудка, характерное для этого аутоиммунного расстройства, затрудняет абсорбцию витамина В12, необходимого для созревания клеток крови и поддержания нервных клеток. Результатом этого становится анемия, а также слабость и потеря чувствительности, вызванные повреждением нервных тканей. Без лечения расстройство может привести к повреждению спинного мозга; повышается риск развития рака желудка. При своевременном лечении, однако, прогноз благоприятный.
Ревматоидный артрит	Суставы и другие ткани, например, ткани легких, нервов, кожи и сердца	Ревматоидный артрит может вызывать различные симптомы, в том числе жар, слабость, боли в суставах , онемение суставов и/или их деформация, потеря чувствительности, боль в груди , отеки.
Волчанка	Суставы, почки, кожа, легкие, сердце, головной мозг и клетки крови	Заболевание вызывает такие симптомы, как повышенная утомляемость, одышка, зуд, боль в сердце, сыпь. Большинство пациентов с этим нарушением продолжают активную жизнь, несмотря не периодические обострения.
Диабет первого типа	Бета-клетки поджелудочной железы (которые вырабатывают инсулин)	Среди симптомов: сильная жажда, частое мочеиспускание, усиленный аппетит, а также различные долгосрочные осложнения. Чтобы контролировать состояние пациента, необходимо лечение инсулином на протяжении всей жизни.
Васкулит	Кровеносные сосуды	Васкулит может поражать кровеносные сосуды в одной или нескольких частях тела. Прогноз зависит от типа васкулита и степени повреждения тканей, которое он вызвал.

Аутоиммунные реакции могут быть спровоцированы несколькими способами:

• Субстанция, которая в норме присутствует только в определенной части организма, попадает в кровоток. Например, удар в глаз может вызвать попадание внутриглазной жидкости в кровь; иммунная система распознает внутриглазную жидкость как чужеродную и атакует ее.
• Нормальные для организма вещества изменяются, например, вирусами, лекарственными препаратами, солнечным светом или радиацией. Эти измененные вещества иммунная система может принять за инородные субстанции.
• В организм проникают чужеродные вещества, имеющие большое сходство с естественными веществами организма. Иммунная система может по ошибке атаковать не только первые, но и вторые. Например, антигены бактерий, вызывающих острый фарингит, похожи на клетки тканей сердца. В редких случаях в результате острого фарингита иммунная система начинает атаковать сердце человека (эта реакция развивается при ревматической лихорадке).
• Клетки, контролирующие выработку антител - например, В-лимфоциты (разновидность белых кровяных телец) - могут функционировать неправильно и вырабатывать аномальные антитела, направленные против здоровых клеток организма.
• Предрасположенность к развитию аутоиммунных заболеваний может передаваться по наследству. У людей, имеющих такую предрасположенность, любой вирус может вызвать такое расстройство. Гормональные факторы также могут влиять на развитие заболевания этого типа - не случайно аутоиммунные нарушения наиболее часто встречаются у женщин.

Сахарный диабет 1-го типа возникает в результате атаки поджелудочной железы иммунными клетками. Ученые Федеральной политехнической школы Лозанны (ФПШЛ) обнаружили что может спровоцировать эту атаку, открывая новые направления для лечения.

• access_time

Сахарный диабет 1-го типа является редкой, но наиболее агрессивной формой сахарного диабета, как правило, развивающийся у детей и подростков. Собственные иммунные клетки пациента начинают атаковать клетки поджелудочной железы, которые выделяют инсулин, в конечном счете ликвидируя его производство в организме. Иммунитет атакует определенные белки внутри инсулин-продуцирующих клеток. Тем не менее, остается неясным, как это происходит на самом деле. Ученые из ФПШЛ обнаружили, что атака иммунных клеток в случае диабета 1-го типа может быть вызвана выделением белков из самой поджелудочной железы.

Саморазрушительные сигналы

Ученые из института биоинженерии во главе с Стейнунном Баэкесковым обнаружили, что бета-клетки поджелудочной железы на самом деле выделяют белки, которые атакуются иммунной системой. Но дело не только в белках, а и в других компонентах клетки. Речь идет о экзосомах , веществе, представляющее собой мелкие пузырьки, которые секретируются всеми типами клеток, чтобы распределить молекулы с различными функциями. Но предыдущие исследования показали, что экзосомы могут активировать атаку иммунной системы. Исходя из этого, исследователи из ФПШЛ изучили экзосомы бета-клеток поджелудочной железы человека и животных.

По результатам стало ясно, что панкреатические бета-клетки человека и крыс выделяют три белка, связанные с диабетом 1 типа и фактически используются клиницистами, чтобы диагностировать его у людей.

Исследователи также обнаружили, почему атаки иммунной системы обращены в первую очередь на поджелудочную железу: когда инсулин производящие бета-клетки были подвержены стрессу, они выделяли большое количество экзосом, покрытых белками, которые активируют иммунные процессы. Эти белки имеют сильное воспалительное действие и могут быть вовлечены в индукцию аутоиммунного ответа при диабете.

Есть надежда на то, что это приведет к новым направлениям в разработке более эффективных методов лечения. Возможно будут открыты вещества, выполняющие функцию экзосом с молекулами-ингибиторами иммунного ответа. Эти синтетические молекулы будут угнетать атаку на клетки поджелудочной железы.

Иммунная система защищает нас 24 часа в сутки, однако, при определенных нарушениях начинает атаковать собственный организм.

Как работает иммунная система

Вы этого не замечаете, но внутри вас постоянно происходит борьба с чужеродными завоевателями. Миллионы бактерий, вирусов и так и норовят поселиться на всем готовом, и вести свою бурную жизнедеятельность за ваш же счет. Поэтому защитные механизмы организма постоянно должны быть на чеку, и в случае опасности немедля реагировать. Иммунная система - это своего рода министерство обороны, которое нещадно уничтожает микроскопических «оккупантов» и «нелегальных мигрантов». Чтобы вы не делали, чем бы вы ни занимались, многочисленная армия иммунных клеток готова сражаться с неприятелем. Причем на каждый конкретный тип чужеродного возбудителя (антигена) продуцируются специфические «наемные убийцы» (антитела). Даже во время сна, каждая клетка тела человека надежно защищена.

Возникает вопрос: каким же образом иммунитет уничтожает «все чужое», а свои собственные ткани и органы остаются невредимыми? Все дело в том, что на поверхности каждой клетки организма есть специальные белки - нечто вроде удостоверения личности. Иммунитет способен распознавать эти белки, как свои. Таким образом, здоровая клетка, предъявив иммунитету свою «корочку» спокойно занимается своими делами, не опасаясь насильственных действий. Это явление известно как «иммунологическая толерантность».

Как только иммунные клетки встречаются с чужеземцами без «документов», немедленно начинается операция по обезвреживанию противника.

Иммунолог

Процесс образования аутоантител происходит постоянно, но существует система устойчивости (толерантности) к этим антителам. Когда же происходит срыв толерантности, то начинается болезнь. При этом могут поражаться кожа, сосуды, суставы и все внутренние органы по отдельности или в сочетаниях. Коварность этих недуг в том, что их часто невозможно отличить от инфекционных или соматических болезней, и подтвердить наличие аутоиммунного заболевания можно только лабораторно.

Когда реакция чрезмерна

Сегодня в основном все озадачены тем, как усилить иммунную систему. Мы то и дело при любом удобном случае пытаемся всеми силами укрепить здоровье, принимая растительного либо синтетического происхождения. К сожалению, кроме проблемы иммунодефицита , также есть опасность перекоса и в другую сторону. Определенные сбои в организме приводят к тому, что иммунная система, наше министерство обороны, начинает бороться с собственным организмом, не отличая «своих» от «чужих». И таким образом верный защитник становится страшным монстром, пожирающим все на своем пути. Возникает так называемый , что ведет к серьезным заболеваниям. Ревматоидный артрит, системная волчанка, (поражение щитовидной железы), гломерулонефрит (поражение почек), рассеянный склероз - вот далеко не весь перечень этих болезней.

Долгое время не удавалось понять причину этих болезней. Как варианты лечения использовались местные или общие противовоспалительные средства, которое естественно оказывались неэффективными.

И только полвека назад медицина потихоньку начала приходить к разгадке аутоиммунных заболеваний. Хотя до сих пор эта категория болезней таит в себе много загадочного и непонятного. К примеру, относительно недавно выяснилось, что наличие в организме аутоагрессивных антител (поражающих клетки собственного организма) вовсе не является патологией!

Возникает закономерный вопрос: зачем природа создала в нашем организме систему, направленную против нас? Оказывается, аутоантитела выполняют очень важную функцию по очистке организма от устаревших клеток. Ведь за всю жизнь мы буквально несколько раз перерождаемся, на место старых клеток приходят новые и т.д.

Причинами этих болезней могут быть как генетические, так и факторы окружающей среды. Однако часто приходится говорить об их сочетании, т.к. наследственность может не реализоваться. Среди причин нарушения аутоиммунного процесса стоит выделить следующие:

• питание;
• психология человека;
• хронические инфекции;
• стрессы;
• лекарственные препараты;
• облучение.

Однако стоить иметь в виду, что у каждого пациента будет свой комплекс вышеперечисленных факторов.

Сложности лечения

Поиск эффективного лечения аутоиммунных заболеваний ведется по нескольким направлениям. В последнее время ученые даже подумывают о применении генотерапии, благодаря которой можно будет заменить дефектный ген. Однако данная методика лечения войдет в практику еще не скоро, к тому же не всегда причиной конкретного недуга служат мутации в геноме.

На сегодняшний день в протоколы лечения, преимущественно, включены препараты подавляющие иммунную систему или же изменяющие иммунный ответ. В зависимости от конкретного случая могут применятся гормоны, иммунодепрессанты, препараты на основе моноклональных антител. В нашей стране также применяется и плазмоферез (отбор крови с последующим отделением плазмы).

Профилактика снижения иммунитета

Настоящей проблемой в лечении аутоиммунных заболеваний является то, что зачастую известные методы действуют отнюдь не на причину болезни, а на весь организм в целом. Кроме того, что подавляется активность аутоиммунных процессов, лекарственные препараты заметно снижают и нормальные защитные функции организма. Конечно же такая ситуация не может никого устраивать, поэтому ведутся активные работы по разработке эффективных средств лечения. И одним из обнадеживающих методов стала Т-клеточная вакцинация . Суть способа состоит в том, что из агрессивных иммунных клеток готовится вакцина, и при введении ее в организм, иммунитет волей-неволей начинает бороться с агрессором. В настоящее время Т-клеточная вакцинация применяется в лечении рассеянного склероза и ревматоидного артрита.

Около 5% населения Земли страдают аутоиммунными заболеваниями - состоянием, при котором собственные клетки иммунной системы организма вместо того, чтобы бороться с патогенами, уничтожают нормальные клетки органов и тканей. В этой статье, предваряющей спецпроект по аутоиммунным заболеваниям, мы рассмотрим основные принципы работы иммунной системы и покажем, почему возможна такая диверсия с ее стороны.

Этой статьей мы начинаем цикл по аутоиммунным заболеваниям - болезням, при которых организм начинает бороться сам с собой, вырабатывая аутоантитела и/или аутоагрессивные клоны лимфоцитов. Мы расскажем о том, как работает иммунитет и почему иногда он начинает «стрелять по своим». Некоторым самым распространенным заболеваниям будут посвящены отдельные публикации. Для соблюдения объективности мы пригласили стать куратором спецпроекта доктора биологических наук, чл.-корр. РАН, профессора кафедры иммунологии МГУ Дмитрия Владимировича Купраша . К тому же у каждой статьи есть свой рецензент, более детально вникающий во все нюансы. Рецензентом этой - вводной - статьи стал Евгений Сергеевич Шилов , кандидат биологических наук, научный сотрудник этой же кафедры.

Антигены - любые вещества, которые организм воспринимает как чужеродные и, соответственно, отвечает на их появление активацией иммунитета. Самыми важными для иммунной системы антигенами являются кусочки молекул, расположенных на внешней поверхности патогена. По этим кусочкам можно определить, какой именно агрессор напал на организм, и обеспечить борьбу с ним.

Цитокины - азбука Морзе организма

Для того чтобы иммунные клетки могли скоординировать свои действия в борьбе с врагом, им необходима система сигналов, сообщающих, кому и когда вступать в бой, или заканчивать битву, или, наоборот, возобновлять ее, и многое-многое другое. Для этих целей клетками вырабатываются небольшие белковые молекулы - цитокины , например, различные интерлейкины (IL-1, 2, 3 и т.д.) . Многим цитокинам сложно приписать однозначную функцию, однако с некоторой степенью условности их можно разделить на пять групп: хемокины, факторы роста, про воспалительные, противо воспалительные и иммунорегуляторные цитокины.

Упомянутая выше условность классификации означает, что цитокин, входящий в одну из перечисленных групп, при определенных условиях в организме может сыграть диаметрально противоположную роль - например, из провоспалительного превратиться в противовоспалительный.

Без налаженной связи между видами войск любая хитроумная военная операция обречена на провал, поэтому клеткам иммунной системы очень важно, принимая и отдавая приказы в виде цитокинов, правильно их интерпретировать и слаженно действовать. Если цитокиновые сигналы начинают вырабатываться в очень большом количестве, то в клеточных рядах наступает паника, что может привести к повреждению собственного организма. Это называется цитокиновым штормом : в ответ на поступающие цитокиновые сигналы клетки иммунной системы начинают продуцировать всё больше и больше собственных цитокинов, которые, в свою очередь, действуют на клетки и усиливают секрецию самих себя. Формируется замкнутый круг, который приводит к разрушению окружающих клеток, а позже и соседних тканей.

По порядку рассчитайсь! Иммунные клетки

Как в вооруженных силах существуют разные рода войск, так и клетки иммунной системы можно разделить на две большие ветви - врожденного и приобретенного иммунитета, за изучение которых в 2011 году была вручена Нобелевская премия , . Врожденный иммунитет - та часть иммунной системы, что готова защищать организм немедленно, как только совершилось нападение патогена. Приобретенный же (или адаптивный ) иммунный ответ при первом контакте с врагом разворачивается дольше, так как требует хитроумной подготовки, но зато после может осуществлять более сложный сценарий защиты организма. Врожденный иммунитет очень эффективен в борьбе с единичными диверсантами: он обезвреживает их, не беспокоя специализированные элитные воинские подразделения - адаптивный иммунитет. Если же угроза оказалась более существенной и есть риск проникновения патогена всё глубже в организм, клетки врожденного иммунитета немедленно сигнализируют об этом, и в бой вступают клетки иммунитета приобретенного.

Все иммунные клетки организма образуются в костном мозге от кроветворной стволовой клетки , которая дает начало двум клеткам - общему миелоидному и общему лимфоидному предшественникам , . Клетки приобретенного иммунитета происходят от общего лимфоидного предшественника и, соответственно, называются лимфоцитами , тогда как клетки врожденного иммунитета могут брать начало от обоих предшественников. Схема дифференцировки клеток иммунной системы изображена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема дифференцировки клеток иммунной системы. Кроветворная стволовая клетка дает начало клеткам - предшественницам миелоидной и лимфоидной линий дифференцировки, из которых дальше образуются все типы клеток крови.

Врожденный иммунитет - регулярная армия

Клетки врожденного иммунитета распознают патоген по специфичным для него молекулярным маркерам - так называемым образам патогенности . Эти маркеры не позволяют точно определить принадлежность патогена к тому или иному виду, а лишь сигнализируют о том, что иммунитет столкнулся с чужаками. Для нашего организма подобными маркерами могут служить фрагменты клеточной стенки и жгутиков бактерий, двухцепочечная РНК и одноцепочечная ДНК вирусов, и т.д. При помощи специальных рецепторов врожденного иммунитета, таких как TLR (Toll-like receptors , Толл-подобные рецепторы) и NLR (Nod-like receptors , Nod-подобные рецепторы), клетки взаимодействуют с образами патогенности и приступают к реализации своей защитной стратегии.

Теперь подробнее рассмотрим некоторые клетки врожденного иммунитета.

Для того чтобы понять, как работает Т-клеточный рецептор, надо вначале немного обсудить еще одно важное семейство белков - главный комплекс гистосовместимости (MHC , major histocompatibility complex ) . Эти белки - молекулярные «пароли» организма, позволяющие клеткам иммунной системы отличать своих соотечественников от неприятеля. В любой клетке постоянно идет процесс деградации белков. Специальная молекулярная машина - иммунопротеасома - расщепляет белки на короткие пептиды, которые могут быть встроены в MHC и, как яблочко на тарелочке, преподнесены Т-лимфоциту. Тот при помощи TCR «видит» пептид и распознает, принадлежит ли он собственным белкам организма или является чужеродным. Одновременно TCR проверяет, знакома ли ему молекула MHC, - это позволяет отличать собственные клетки от «соседских», то есть клеток того же вида, но другой особи. Именно совпадение молекул MHC необходимо для приживления пересаженных тканей и органов, отсюда и такое мудреное название: histos по-гречески означает «ткань». У человека молекулы MHC также называются HLA (human leukocyte antigen - человеческий лейкоцитарный антиген).

Видео 2. Кратковременные взаимодействия Т-клеток с дендритной клеткой (обозначена зеленым ).

T-лимфоциты

Для активации Т-лимфоцита нужно, чтобы он получил три сигнала. Первый из них - взаимодействие TCR с MHC, то есть распознавание антигена. Второй - так называемый костимуляторный сигнал, передающийся антигенпрезентирующей клеткой через молекулы CD80/86 на СD28, находящуюся на лимфоците. Третий же сигнал - продукция коктейля из множества провоспалительных цитокинов. Если какой-то из этих сигналов ломается, это чревато серьезными последствиями для организма, например, реакцией аутоиммунитета.

Существует два типа молекул главного комплекса гистосовместимости: MHC-I и MHC-II. Первый присутствует на всех клетках организма и несет на себе пептиды клеточных белков или же белков заразившего ее вируса. Специальный подтип Т-клеток - Т-киллеры (их еще называют CD8+ Т-лимфоциты) - своим рецептором взаимодействует с комплексом «MHC-I-пептид». Если это взаимодействие достаточно сильное, значит, пептид, который видит Т-клетка, не характерен для организма и, соответственно, может принадлежать внедрившемуся в клетку врагу - вирусу. Необходимо срочно обезвредить нарушителя границ, и Т-киллер отлично справляется с этой задачей. Он, подобно NK-клетке, выделяет белки перфорин и гранзим, что приводит к лизису клетки-мишени.

Т-клеточный рецептор другого подтипа Т-лимфоцитов - Т-хелперов (Th-клетки, CD4+ T-лимфоциты) - взаимодействует с комплексом «MHC-II-пептид». Это комплекс есть не на всех клетках организма, а в основном на иммунных, и пептиды, которые могут презентироваться молекулой MHC-II, являются фрагментами патогенов, захваченных из внеклеточного пространства. Если Т-клеточный рецептор взаимодействует с комплексом «MHC-II-пептид», то Т-клетка начинает продуцировать хемокины и цитокины, помогающие другим клеткам эффективно осуществлять свою функцию - борьбу с врагом. Потому-то эти лимфоциты и называются хелперами - от английского helper (помощник). Среди них выделяют множество подтипов, которые различаются спектром вырабатываемых цитокинов и, следовательно, ролью в иммунном процессе. Например, существуют Th1-лимфоциты, эффективные в борьбе с внутриклеточными бактериями и простейшими, Th2-лимфоциты, помогающие В-клеткам в работе и потому важные для противостояния внеклеточным бактериям (о чём мы скоро поговорим), Th17-клетки и многие другие.

Видео 3. Движение Т-хелперов (красные ) и Т-киллеров (зеленые ) в лимфоузле. Видео снято при помощи прижизненной двухфотонной микроскопии.

Среди CD4+ T-клеток существует особый подтип клеток - регуляторные Т-лимфоциты . Их можно сравнить с военной прокуратурой, сдерживающей фанатизм рвущихся в бой солдат и не дающей им причинить вред мирному населению. Эти клетки продуцируют цитокины, подавляющие иммунный ответ, и таким образом ослабляют иммунную реакцию, когда враг повержен.

То, что Т-лимфоцит распознает только чужеродные антигены, а не молекулы собственного организма, является следствием хитроумного процесса, называемого селекцией . Она происходит в специально созданном для этого органе - тимусе , где завершают свое развитие Т-клетки. Суть селекции такова: клетки, окружающие юный, или наивный, лимфоцит, показывают (презентируют) ему пептиды собственных белков. Тот лимфоцит, который слишком хорошо или слишком плохо узнает эти белковые фрагменты, уничтожается. Выжившие же клетки (а это менее 1% всех предшественников Т-лимфоцитов, пришедших в тимус) обладают промежуточным сродством к антигену, следовательно, они, как правило, не считают собственные клетки мишенями для атаки, но имеют возможность среагировать на подходящий чужеродный пептид. Селекция в тимусе - механизм так называемой центральной иммунологической толерантности .

Существует также периферическая иммунологическая толерантность . При развитии инфекции на дендритную клетку, как и на любую клетку врожденного иммунитета, действуют образы патогенности. Только после этого она может созреть, начать экспрессировать на своей поверхности дополнительные молекулы для активации лимфоцита и эффективно представлять антигены Т-лимфоцитам. Если же Т-лимфоцит встречается с незрелой дендритной клеткой, то он не активируется, а самоуничтожается или же супрессируется. Это неактивное состояние Т-клетки называется анергией . Таким способом в организме предотвращается патогенное действие аутореактивных Т-лимфоцитов, которые по тем или иным причинам выжили в ходе селекции в тимусе .

Всё вышесказанное относится к αβ-Т-лимфоцитам , однако существует еще один тип Т-клеток - γδ-T-лимфоциты (название определяет состав белковых молекул, образующих TCR) . Они относительно малочисленны и в основном заселяют слизистую оболочку кишечника и другие барьерные ткани, играя важнейшую роль в регуляции состава обитающих там микробов. У γδ-T-клеток механизм распознавания антигенов отличается от αβ-Т-лимфоцитарного и не зависит от TCR .

B-лимфоциты

В-лимфоциты несут на своей поверхности В-клеточный рецептор . При контакте с антигеном эти клетки активируются и превращаются в особый клеточный подтип - плазматические клетки , обладающие уникальной способностью секретировать свой B-клеточный рецептор в окружающую среду - именно эти молекулы мы называем антителами . Таким образом, как BCR, так и антитело имеет сродство к распознаваемому им антигену, как бы «прилипает» к нему. Это дает возможность антителам обволакивать (опсонизировать) клетки и вирусные частицы, покрытые молекулами антигена, привлекая макрофаги и другие иммунные клетки для уничтожения патогена. Антитела также умеют активировать специальный каскад иммунологических реакций, называемый системой комплемента , который приводит к перфорации клеточной мембраны патогена и его гибели.

Для эффективной встречи клеток адаптивного иммунитета с дендритными клетками, несущими в составе MHC чужеродные антигены и поэтому работающими «связными», в организме существуют специальные иммунные органы - лимфоузлы . Распределение их по организму неоднородно и зависит от того, насколько уязвимой является та или иная граница. Бόльшая их часть находится вблизи пищеварительного и дыхательного трактов, ведь проникновение патогена с пищей или вдыхаемым воздухом - наиболее вероятный способ заражения.

Видео 4. Перемещение Т-клеток (обозначены красным ) по лимфоузлу. Клетки, образующие структурную основу лимфоузла и стенки сосудов, помечены зеленым флуоресцентным белком . Видео снято при помощи прижизненной двухфотонной микроскопии.

Развитие адаптивного иммунного ответа требует достаточно много времени (от нескольких дней до двух недель), и для того чтобы организм мог защищаться от уже знакомой инфекции быстрее, из Т- и В-клеток, участвовавших в прошлых битвах, формируются так называемые клетки памяти . Они, подобно ветеранам, в небольшом количестве присутствуют в организме, и если появляется знакомый им патоген, вновь активируются, быстро делятся и целой армией выходят на защиту границ.

Логика иммунного ответа

Когда организм атакуют патогены, в бой в первую очередь вступают клетки врожденного иммунитета - нейтрофилы, базофилы и эозинофилы. Они выделяют вовне содержимое своих гранул, способное повредить клеточную стенку бактерий, а также, например, усилить кровоток, чтобы как можно больше клеток поспешило в очаг инфекции.

Одновременно с этим дендритная клетка, поглотившая патоген, спешит в ближайший лимфоузел, где передает информацию о нём находящимся там Т- и В-лимфоцитам. Те активируются и путешествуют до местонахождения патогена (рис. 2). Битва разгорается: Т-киллеры при контакте с зараженной клеткой убивают ее, Т-хелперы помогают макрофагам и В-лимфоцитам осуществлять их механизмы защиты. В итоге патоген гибнет, а победившие клетки отправляются на покой. Бόльшая их часть погибает, но некоторые становятся клетками памяти, которые поселяются в костном мозге и ждут, когда их помощь снова понадобится организму.

Рисунок 2. Схема иммунного ответа. Проникший в организм патоген обнаруживается дендритной клеткой, которая движется в лимфоузел и там передает информацию о враге Т- и В-клеткам. Те активируются и выходят в ткани, где реализуют свою защитную функцию: В-лимфоциты продуцируют антитела, Т-киллеры при помощи перфорина и гранзима В осуществляют контактный киллинг патогена, а Т-хелперы продуцируют цитокины, помогающие другим клеткам иммунной системы в борьбе с ним.

Так выглядит схема любого иммунного ответа, однако она может заметно видоизменяться в зависимости от того, какой именно патоген проник в организм. Если мы имеем дело с внеклеточными бактериями, грибами или, скажем, глистами, то основными вооруженными силами в этом случае будут эозинофилы, В-клетки, продуцирующие антитела, и Th2-лимфоциты, помогающие им в этом. Если же в организме поселились внутриклеточные бактерии, то на помощь в первую очередь спешат макрофаги, которые могут поглотить инфицированную клетку, и Th1-лимфоциты, помогающие им в этом. Ну а в случае вирусной инфекции в бой вступают NK-клетки и Т-киллеры, которые уничтожают зараженные клетки методом контактного киллинга.

Как мы видим, многообразие типов иммунный клеток и механизмов их действия неслучайно: на каждую разновидность патогена у организма припасен свой эффективный способ борьбы (рис. 3).

Рисунок 3. Основные типы патогенов и клетки, принимающие участие в их уничтожении.

А теперь все вышеописанные иммунные перипетии - в коротком видео.

Видео 5. Механизм иммунного ответа.

Громыхает гражданская война...

К сожалению, ни одна война не обходится без потерь среди гражданского населения. Долгая и интенсивная защита может дорого стоить организму, если агрессивные высокоспециализированные войска выйдут из-под контроля. Повреждение собственных органов и тканей организма иммунной системой называется аутоиммунным процессом . Заболеваниями этого типа страдает около 5% человечества.

Селекция Т-лимфоцитов в тимусе, а также удаление аутореактивных клеток на периферии (центральная и периферическая иммунологическая толерантность), о которых мы говорили ранее, не могут полностью избавить организм от аутореактивных Т-лимфоцитов. Что же касается В-лимфоцитов, вопрос о том, насколько строго осуществляется их селекция, до сих пор остается открытым. Поэтому в организме каждого человека обязательно присутствует множество аутореактивных лимфоцитов, которые в случае развития аутоиммунной реакции могут повреждать собственные органы и ткани в соответствии со своей специфичностью.

За аутоиммунные поражения организма могут быть ответственны как Т-, так и В-клетки. Первые осуществляют непосредственное убийство безвинных клеток, несущих на себе соответствующий антиген, а также помогают аутореактивным В-клеткам в продукции антител. Т-клеточный аутоиммунитет хорошо изучен при ревматоидном артрите, сахарном диабете первого типа, рассеянном склерозе и многих других болезнях.

В-лимфоциты действуют куда более изощренно. Во-первых, аутоантитела могут вызывать гибель клеток, активируя на их поверхности систему комплемента или же привлекая макрофаги. Во-вторых, мишенями для антител могут стать рецепторы на поверхности клетки. При связывании такого антитела с рецептором тот может или блокироваться, или же активироваться без реального гормонального сигнала. Так происходит при болезни Грейвса : В-лимфоциты производят антитела против рецептора к ТТГ (тиреотропному гормону), мимикрируя действие гормона и, соответственно, усиливая продукцию тиреоидных гормонов . При миастении гравис антитела против рецептора к ацетилхолину блокируют его действие, что приводит к нарушению нейромышечной проводимости. В-третьих, аутоантитела вместе с растворимыми антигенами могут образовывать иммунные комплексы, которые оседают в различных органах и тканях (например, в почечных клубочках, суставах, на эндотелии сосудов), нарушая их работу и вызывая воспалительные процессы.

Как правило, аутоиммунное заболевание возникает внезапно, и невозможно точно определить, что стало его причиной. Считается, что триггером для запуска может послужить практически любая стрессовая ситуация, будь то перенесенная инфекция, травма или переохлаждение. Значительный вклад в вероятность возникновения аутоиммунного заболевания вносит как образ жизни человека, так и генетическая предрасположенность - наличие определенного варианта какого-либо гена.

Предрасположенность к тому или иному аутоиммунному заболеванию часто ассоциирована с определенными аллелями генов MHC, о которых мы уже много говорили. Так, наличие аллеля HLA-B27 может служить маркером предрасположенности к развитию болезни Бехтерева , ювенильного ревматоидного артрита, псориатического артрита и других заболеваний. Интересно, что присутствие в геноме того же самого HLA-B27 коррелирует с эффективной защитой от вирусов: например, носители этого аллеля имеют пониженные шансы заразиться ВИЧ или гепатитом С , . Это еще одно напоминание о том, что чем агрессивнее воюет армия, тем вероятнее потери среди гражданского населения.

Кроме того, на развитие болезни может влиять уровень экспрессии аутоантигена в тимусе. Например, продукция инсулина и, соответственно, частота презентации его антигенов Т-клеткам различается от человека к человеку. Чем она выше, тем ниже риск развития сахарного диабета первого типа, так как это позволяет удалить специфичные к инсулину Т-лимфоциты.

Все аутоиммунные заболевания можно разделить на органоспецифические и системные . При органоспецифических болезнях поражаются отдельные органы или ткани. Например, при рассеянном склерозе - миелиновая оболочка нейронов, при ревматоидном артрите - суставы, а при сахарном диабете первого типа - островки Лангерганса в поджелудочной железе. Системные аутоиммунные заболевания характеризуются поражением многих органов и тканей. К таким болезням относятся, например, системная красная волчанка и первичный синдром Шегрена, поражающие соединительную ткань. Более подробно об этих заболеваниях будет рассказано в других статьях спецпроекта.

Заключение

Как мы уже убедились, иммунитет - это сложнейшая сеть взаимодействий как на клеточном, так и на молекулярном уровнях. Создать идеальную систему, надежно защищающую организм от атак патогенов и одновременно ни при каких условиях не повреждающую собственные органы, не смогла даже природа. Аутоиммунные заболевания - побочный эффект высокой специфичности работы системы адаптивного иммунитета, те издержки, которыми нам приходится платить за возможность успешно существовать в мире, кишащем бактериями, вирусами и другими патогенами.

Медицина - творение рук человека - не может в полной мере исправить то, что было создано природой, поэтому на сегодняшний день ни одно из аутоиммунных заболеваний полностью не излечивается. Поэтому цели, которых стремится достичь современная медицина, - это своевременная диагностика заболевания и эффективное купирование его симптомов, от которого напрямую зависит качество жизни пациентов. Однако для того чтобы это было возможно, необходимо повысить информированность населения об аутоиммунных заболеваниях и способах их лечения. «Предупрежден - значит вооружен!» - вот девиз общественных организаций, созданных для этого по всему миру.

Литература

1. Mark D. Turner, Belinda Nedjai, Tara Hurst, Daniel J. Pennington. (2014). Cytokines and chemokines: At the crossroads of cell signalling and inflammatory disease . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research . 1843 . Focus on 50 years of B cells . (2015). Nat. Rev. Immun. 15 ;

Не успел наступить период холодов, а вы уже мучаетесь от насморка? За зиму успеваете переболеть гриппом 2-3 раза? Скорее всего, причина заболеваний кроется в ослабленной иммунной системе. Не секрет, что иммунитет стоит на защите нашего организма, предупреждая вирусные и любые другие заболевания. И если по какой-либо причине эта защита ослабевает, атаки вирусов и бактерий могут достигать своей коварной цели. Причем не стоит думать, будто к ослаблению иммунитета приводит лишь серьезное заболевание, перенесенная операция или истощение организма. Порой нездоровые привычки, которые в повседневной жизни мы даже не замечаем, существенно ослабляют иммунную систему.

12 незаметных вещей, которые разрушают наш иммунитет

1. Недостаток сна

Бессонница является одной из самых распространенных причин ослабления иммунитета. Отсутствие режима, занятость на работе, стресс, или депрессия – все эти факторы мешают полноценному отдыху организма, не давая высыпаться. По исследованиям Национального института сердца, в организме людей, которые регулярно спят 4 часа в сутки и даже меньше, вырабатывается в 2 раза меньше антител, призванных бороться с простудой. Дефицит сна существенно ослабляет естественную защиту организма, а потому пересмотрите режим отдыха с увеличением времени сна минимум до 8 часов.

2. Злоупотребление алкоголем

Согласно исследованиям Национального института здоровья, чрезмерное употребление алкоголя негативно влияет на здоровье, в частности, ухудшает умственные процессы, приводит к проблемам со сном и нарушает процесс усваивания полезных веществ. К тому же, регулярное употребление спиртных напитков тормозит размножение кровяных телец, обеспечивающих защиту организма. Добавим к этому и то, что алкоголь разрушает клетки печени, которые призваны очищать кровь от вредных веществ. В результате этого процесса в организме остаются шлаки и токсины, что ощутимо ослабляет иммунитет.

Задумайтесь еще и о том, что алкоголь негативно влияет на сосудистую систему, заметно сокращая продолжительность жизни, и может стать причиной онкологии. А стоит ли сокращать свою жизнь ради сомнительного удовольствия от бокала вина или рюмки водки?

Известно, что курение значительно повышает вероятность развития бронхита и других инфекций дыхательной системы. Ученые изучили состояние лимфоцитов во всех органах и системах организма курильщика, и пришли к выводу, что курение существенно тормозит клеточный иммунитет. Причем максимальный урон от этой вредной привычки несут легочные лимфоциты, что на первых этапах грозит курильщику инфекционными заболеваниями, а в конечном итоге может обернуться раком легких.

Более того, попадая в кровь или в слюну человека, никотин снижает количество иммуноглобулинов – белков, которые формируют иммунную реакцию. В результате организм попросту пропускает атаку вирусов, не успевая среагировать и предупредить заболевание.

4. Злоупотребление сахаром

По утверждениям ученых злоупотребление сахаром снижает защитную силу организма более чем на 40%. Исследования говорят о том, что употребление сахара буквально через 10 минут ослабляет иммунитет, и этот процесс продолжается несколько часов. Происходит это потому, что повышение уровня глюкозы в крови разрушает витамин C и нарушает структуру клеток иммунитета. В этом плане каждый человек должен задуматься над снижением потребление сахара до 50 г в сутки, ведь кроме ослабления иммунитета злоупотребление этим продуктом приводит к развитию кариеса, ожирению и гипертонии, повышая тем самым риск ишемической болезни сердца.

5. Отсутствие физических упражнений

Не секрет, что повышение частоты сердечных сокращений, вызванное физическими упражнениями, стимулирует циркуляцию крови и улучшает снабжение кислородом органов и тканей. К тому же при занятиях спортом учащается дыхание, помогающее выводить из организма вирусы и бактерии. Однако и это еще не все. Во время упражнений повышается температура тела, приводящая к гибели патогенной микрофлоры. Все это благотворно сказывается на состоянии организма, у которого повышается сопротивляемость к инфекциям. Если же человек не занимается спортом, циркуляция крови снижается, организм накапливает токсины и подвергается стрессу. Все это и приводит к снижению иммунитета, а значит и к различным заболеваниям.

Чтобы повысить сопротивляемость организма к инфекциям достаточно три раза в неделю заниматься спортом – совершать пробежки, плавать, играть в теннис, кататься на велосипеде, в общем, получать умеренные нагрузки, которые позволят забыть о сезонных простудах.

6. Отсутствие гигиены

Мыть руки по утрам и вечерам для полноценной борьбы с микробами недостаточно. Умывать их нужно перед каждым приемом пищи, после транспорта и прихода с улицы, после рукопожатий, а также после любой работы. В идеале постоянно держите в сумочке или в автомобиле средство для дезинфекции рук и обрабатывайте ими кожу не менее 20 секунд. Одной только чисткой зубов тоже не обойтись, нужно очищать язык от налета, в котором активно размножаются микробы, очищать ирригатором пространство между зубов. Также требуется очищать слизистую носа при помощи полоскания прохладной водой. Все это позволит снизить количество болезнетворных агентов, попадающих в организм, а значит, не допустит снижения защитных сил организма.

7. Отсутствие в рационе продуктов, повышающих иммунитет

Регулярное мытье рук, безусловно, полезная мера в борьбе за здоровый иммунитет. Однако основную роль в укреплении защитных сил организма играет правильное питание. Чтобы поддерживать иммунитет достаточно регулярно употреблять продукты, которые повышают защиту организма. Перечислим продукты, которые обеспечивают организм полезными веществами:

• протеины (яйца, мясо, молочные продукты, орехи и грибы);
• цинк (печень, креветки, фасоль и зеленый горошек);
• йод (морепродукты, томаты, морковь и спаржа);
• селен (злаки, семена, грибы и пивные дрожжи);
• пищевые волокна (отруби, бобовые культуры, овсяная крупа и яблоки);
• лакто- и бифидобактерии (моченые яблоки, квашеная капуста, кисломолочные продукты).
• витамин A (морковь, яблоки, рыбий жир, сливочное масло);
• витамин B (пшено, ржаной хлеб, яйца и зелень);
• витамин C (лимоны, апельсины, клюква, шиповник);
• витамин E (оливковое, кукурузное, подсолнечное и другие масла).

8. Работа в ночную смену

Человек, который регулярно работает в ночные смены, сталкивается с такой проблемой, как недостаток витамина D – ценного вещества, которое все мы получаем благодаря солнечному свету. Дефицит этого витамина становится еще одним ударом по иммунной системе. Чтобы этого избежать постарайтесь хотя бы 15–20 минут в день находиться на солнце.

9. Отсутствие уборки в квартире

Даже полноценный сон не обеспечит необходимую защиту организму, если вы спите в не проветриваемом помещении. Спертый воздух и большое количество пыли играет на руку микробам, что в конечном итоге приводит к частым заболеваниям. Чтобы предупредить простуду и грипп важно не только следить за собственной гигиеной, но и бороться с микробами на подступах к организму, а значит, проводить регулярную уборку в квартире. Для этого ежедневно протирайте плоские поверхности от пыли, дезинфицируйте дверные ручки, компьютерную мышку и клавиатуру, проветривайте помещение и мойте полы.

10. Пессимистический настрой

Возможно, вы не задумывались о том, что настроение может влиять на состояние здоровья, но ученые в один голос утверждают – пессимистический настрой негативно влияет на организм, создавая предпосылки к появлению различных заболеваний. Всему виной кортизол – гормон стресса, повышенная выработка которого разрушает клетки иммунной системы. Как этому противостоять? Очень просто! Ищите позитив во всем что видите, находите поводы для веселья, радуйтесь каждому дню, чаще встречайтесь с друзьями и больше времени проводите с родными людьми, которые дадут вам необходимую поддержку. А еще читайте классиков, которые знали толк в юморе – Чехова, Зощенко и Аверченко. Помните, смех продлевает жизнь!

11. Злоупотребление антибиотиками

Такая фармакологическая группа препаратов, как антибиотики, была разработана почти 100 лет назад исключительно для борьбы с бактериями. Вот только сегодня наблюдается настоящий бум популярности антибиотиков, которые частенько используют как средство от всех болезней. А ведь принимая антибиотики без назначения врача и пытаясь вылечить ими вирусные или грибковые заболевания, человек, конечно же, не получает желаемого результата, а вот микрофлору кишечника «убивает» основательно. Это и приводит к снижению иммунной защиты организма. Совет тут может быть только один – принимайте антибактериальные препараты как можно реже, и только по настоянию врача.

12. Отсутствие лечения аллергии

Известно, что аллергическая реакция возникает в том случае, когда иммунная система начинает воспринимать шерсть животных, пыльцу растений или пыль в качестве чужеродных агентов. В результате этого процесса от собственной защитной системы страдает сам организм, клетки которого постепенно разрушаются. Если своевременно не обратиться к врачам и не начать бороться с аллергией, иммунитет ослабнет настолько, что начнет пропускать и другие «удары», от бактерий и вирусов. Крепкого вам здоровья!