Фагоцитоз как важнейшая реакция организма
Содержание работы:
- Фагоцитоз как важнейшая реакция организма.....................
..............2 - Характеристики клеток – фагоцитов.....................
.............................. .7 - Антитела и их роль в организме.....................
.............................. .......11 - Список использованной литературы....................
.............................. .17
Фагоцитоз как важнейшая реакция организма
Иммунитет выражает общую реактивность организма и объединяет многие взаимосвязанные явления: иммунитет — невосприимчивость животных к заразным (инфекционным) болезням; реакцию биологической несовместимости тканей — попадание тканей животных одного вида в организм другого вида (гетерогенные, или филогенные); попадание тканей животного одной иммунологической группы в организм с другой иммунологической группой в пределах вида (изогенные); взаимодействие патологических тканей, образовавшихся в организме (при опухолях, воспалении), со здоровыми тканями, эмбриональных тканей с тканями взрослого организма; реакцию повышенной чувствительности организма (анафилаксия и аллергия); явления привыкания организма к ядам.
Барьерная функция — совокупность физических, физико-химических и биохимических процессов, лежащих в основе биологической проницаемости тканей. В организме различают внешние и внутренние барьерные приспособления. К внешним приспособлениям относят кожу и слизистые оболочки. Неповрежденная кожа — естественный барьер, предохраняющий организм от проникновения в него механических, химических и инфекционных раздражителей. Кожа непроницаема для большинства микроорганизмов, лишь отдельные возбудители проникают через отверстия выводных протоков потовых и сальных желез. Секреты кожи в отношении многих патогенных микроорганизмов (гемолитический стрептококк, кишечная палочка) бактерицидны. Бактерицидные свойства кожи зависят от кислотности пота, наличия в секрете сальных желез некоторых липидов, действующих антисептически. В защитной функции кожи также играет роль ее рецепторный аппарат (возникновение оборонительного рефлекса). При различных нарушениях рецепторного аппарата кожи может повышаться ее проницаемость, в ней возникает расстройство обмена веществ, снижается ее сопротивляемость к патогенным раздражителям. Проникновению возбудителей в организм препятствуют также слизистые оболочки глаз, носоглотки, дыхательных, пищеварительных и мочеполовых путей. Способствует этому секрет слизистых желез, смывающий инородные тела (в том числе и микроорганизмы) и разбавляющий химические вещества. Имеют определенное значение и выделяемые слизистыми оболочками некоторые бактерицидные вещества (лизоцим). Например, лизоцим путем ферментативного действия способен растворить некоторые микробы (холерные вибрионы, менингококки). Защитную функцию выполняет и мерцательный эпителий дыхательных путей. Благодаря колебаниям ресничек в сторону носоглотки наружу выводятся микроорганизмы и инородные тела. Способствуют очищению дыхательных путей двигательные оборонительные рефлексы, кашель, чихание. Бактерицидным действием обладает желудочный сок, а желчь и секрет кишечника отчасти имеют и антисептические свойства. Своеобразную защитную роль выполняет кишечная микрофлора. Микроорганизмы кишечника предохраняют организм от патогенных возбудителей. Происходит своеобразная борьба (конкуренция) между разными видами микроорганизмов. Нередко постоянная микрофлора, как более адаптированная к местным условиям, доминирует, препятствуя развитию и проникновению в организм патогенных микроорганизмов. Внутренние приспособительные барьеры представляют собой сложную систему, способную предохранить его ткани и органы от действия болезнетворных факторов. К внутренним барьерам относятся:
а) лимфатические узлы — способны задерживать микробы в ткани фолликулов, а также участвуют в образовании специфического иммунитета; б) ретикулоэндотелиальные клетки различных органов (печени, селезенки, лимфатических узлов, костного мозга, гисгиоцигы соединительной ткани);
в) печень — обладает способностью обезвреживать токсические продукты (аммиак превращается в мочевину, индол в индикан), некоторые микроорганизмы подвергаются в ней фагоцитозу;
г) плацента — защищает плод болезнетворных раздражителей химического или биологического характера;
д) гематоэнцсфалическнй, или ликворный, барьер (мозговые оболочки, эпендима желудочков, хориоцидальные сплетения и сосудистый эндотелий мозга) — регулирует и поддерживает постоянство химического состава и другие свойства внутренней среды мозга.
На развитие и жизнедеятельность возбудителей инфекции неблагоприятно влияют биохимические и физико-химические свойства тканей. В этом отношении последние играют определенную роль защиты. Организм способен противодействовать патогенным микробам и токсинам при помощи реакции иммунитета. Сыворотка крови животных содержит специфические антитела, принимающие участие в реакциях специфического иммунитета, а также особые неспецифические вещества, обладающие свойствами бактерицидности. К факторам неспецифического иммунитета относят пропердин — белок, мигрирующий в бета-глобулиновой области (содержание в крови до 0,03%). Его молекулярная масса в 8 раз превышает молекулярную массу гамма-глобулина. Пропердин в присутствии комплемента и ионов магния (пропердиновая система) обладает бактерицидным действием на многие патогенные микроорганизмы. К неспецифическим веществам сыворотки относят лейкин (выделяется при распаде лейкоцитов); интерферон — особый белок, образующийся в клетках лимфоидного ряда при вирусной инфекции; он подавляет размножение вирусов гриппа и энцефалита.
Важнейшей реакцией иммунитета является фагоцитоз (внутриклеточное переваривание микроорганизмов). Учение о фагоцитозе создал великий русский ученый И. И. Мечников. Он основоположник учения о фагоцитозе и иммунитете. Фагоцитозом (греч. phago — пожираю и cytos — клетка) называется способность различных соединительнотканных клеток — фагоцитов захватывать и переваривать микробы и животные клетки. В результате многолетних наблюдений И. И. Мечников установил, что фагоцитоз очень распространен в природе. У низших одноклеточных и многоклеточных организмов функции питания и фагоцитоз совершаются одними и теми же клетками; у высокоорганизованных животных фагоцитоз осуществляется только специфическими мезенхимными клетками — фагоцитами. Из клеток крови обладают фагоцитарной способностью полиморфно-ядерные клетки, названные И. И. Мечниковым микрофагами. Основная функция лейкоцитов крови (подвижные фагоциты) — захватывать микробы и мелкие частицы. К макрофагической системе относятся клетки мезенхимного происхождения: ретикулоэндотелий печени, селезенки, костного мозга, надпочечников и лимфатических желез, подвижные фагоциты соединительной ткани (гистиоциты, плазмоциты) и мононуклеары крови. Микрофаги поглощают возбудителей острых инфекций — стрептококков, стафилококков, пневмококков. Они захватывают обычно возбудителей хронических инфекций (туберкулез), а также частицы отмирающих клеток и продукты распада. Имеются данные, что в фагоцитирующей клетке увеличивается потребление кислорода и повышаются окислительные процессы, активируются обмен веществ и различные ферментативные системы. Функция фагоцитирования осуществляется вследствие использования основного энергетического материала — гликогена, а также аденозинтрифосфорной кислоты и особенно адениловой кислоты.
Вещества, угнетающие гликогенолиз (мышьяковистокислый
калий, флоридзин), тормозят фагоцитоз;
адениловая кислота, наоборот, его активирует.
Во время фагоцитоза наблюдается усиление
деятельности всех микроструктур цитоплазмы
(энергетические процессы в митохондриях,
биосинтез белка в рибосомах, ферментативные
процессы в лизосомах). И. И. Мечников методом
сравнительного наблюдения над животными,
достигшими разных ступеней эволюционного
развития, доказал, что между активностью
фагоцитоза и резистентностью организма
к инфекции существует прямая зависимость:
чем активнее фагоцитоз по отношению к
микробам, тем отчетливее выражен к ним
иммунитет, и наоборот. Например, у кур,
голубей и у других птиц наблюдается устойчивость
к возбудителю сибирской язвы, так как
у них активно выражен фагоцитоз этих
возбудителей. Напротив, кролик легко
заболевает сибирской язвой — у него недостаточно
выражен фагоцитоз возбудителя сибирской
язвы. Резистентность организма можно
искусственно повысить или понизить путем
усиления или ослабления его фагоцитарной
реакции. Экспериментальные исследования
свидетельствуют о том, что у иммунизированных
животных фагоцитоз к соответствующему
микробу более выражен, чем у неиммунизированных.
И. И. Мечников первым доказал связь процессов
иммунитета с функцией активной мезенхимы.
В дальнейшем это явилось основой учения
о так называемой ретикулоэндотелиальной
системе, которой отводится значительное
место в развитии иммунитета, воспаления
и других физиологических и патологических
процессов. В механизме иммунитета значение
ретикулоэндотелиальной или макрофагальной
системы подтверждается экспериментами
с блокированием (введением в кровь коллоидных
веществ) или удалением селезенки (богатой
элементами ретикулоэндотелия), в результате
чего у животного понижается резистентность
к инфекции. Также установлено, что в реакциях
иммунитета участвуют лимфоциты и плазматические
клетки, являющиеся продуцентами антител.
Плазматические клетки происходят из
ретикулярных клеток селезенки и лимфатических
узлов, характеризуются базофильностью
цитоплазмы (вследствие повышенного содержания
в них рибонуклеиновой кислоты).
Характеристики клеток – фагоцитов
Фагоцитоз осуществляют клетки фагоциты – это важные клетки иммунной системы. Фагоциты
циркулируют по организму в поиске чужеродных
клеток. Когда агрессор найден, происходит
его связывание при помощи рецепторов. После фагоцит поглощает
агрессора. Подобный процесс длится около
9 минут. Внутри фагоцита бактерия попадает
в состав фагосомы, которая в течение минуты
сливается с гранулой или лизосомой, содержащими
ферменты. Микроорганизм погибает под
воздействием агрессивных пищеварительных
ферментов либо в результате дыхательного
взрыва, при котором высвобождаются свободные
радикалы. Все клетки фагоциты находятся
в состоянии готовности и могут быть призваны
в определённое место, где необходима
их помощь, при помощи цитокинов. Цитокины
– это сигнальные молекулы, играющие важную
роль на всех этапах иммунного ответа. Молекулы трансфер
факторы – это одни из наиболее важных цитокинов
иммунной системы. С помощью цитокинов,
фагоциты также обмениваются информацией,
вызывают другие фагоцитарные клетки
к источнику инфекции, активируют «спящие»
лимфоциты.
Фагоциты человека и других позвоночных
делят на «профессиональные» и «непрофессиональные»
группы. Этот раздел основывается на эффективности,
с которой клетки участвуют фагоцитозе.
Профессиональные фагоциты - это моноциты, макрофаги, нейтрофилы, тканевые
дендритические клетки и тучные клетки.
Моноциты – это клетки крови, которые относятся к группе лейкоцитов. Моноциты называют «дворниками организма» из-за их удивительных возможностей. Моноциты поглощают клетки болезнетворных агентов и их фрагменты. При этом количество и размер поглощаемых объектов могут быть в 3 – 5 раз больше, чем те, которые способны поглощать нейтрофилы. Моноциты могут поглощать и микроорганизмы, находясь в среде с повышенной кислотностью. Другие лейкоциты на такое не способны. Моноциты также поглощают все остатки «борьбы» с патогенными микробами и тем самым создают благоприятные условия для восстановления тканей в местах воспаления. Собственно за эти способности моноциты и получили название «дворники организма».
Макрофаги, дословно «большие пожиратели» - это большие иммунные клетки, которые захватывают и затем по частям уничтожают чужеродные, мертвые или поврежденные клетки. В том случае, если «поглощенная» клетка является инфицированной или злокачественной, макрофаги оставляют нетронутыми ряд ее чужеродных компонентов, которые затем используются в качестве антигенов для стимуляции образования специфичных антител. Макрофаги путешествуют по организму в поисках проникших сквозь первичные барьеры чужеродных микроорганизмов. Макрофаги находятся по всему телу почти во всех тканях и органах. Расположение макрофага можно определить по его размеру и внешнему виду. Продолжительность жизни тканевых макрофагов от 4 до 5 дней. Макрофаги могут быть активированы для выполнения таких функций, которые моноцит выполнить не может. Активированные макрофаги играют важную роль в разрушении опухолей путём образования фактора некроза опухоли альфа, гамма-интерферона, оксида азота, реактивных форм кислорода, катионных белков и гидролитических ферментов. Макрофаги выполняют роль уборщиков, избавляя организм от изношенных клеток и другого мусора, а также роль антиген-презентующих клеток, активирующих звенья приобретённого иммунитета человека.
Нейтрофилы обитают в крови и представляют собой наиболее многочисленную группу фагоцитов, обычно представляющую около 50% -60% общего количества циркулирующих лейкоцитов. Диаметр этих клеток около 10 микрометров и живут только в течение 5 дней. Во время острой фазы воспаления нейтрофилы мигрируют к очагу воспаления. Нейтрофилы – это первые клетки, реагирующие на очаг инфекции. Как только поступает соответствующий сигнал, они, примерно, в течение 30 минут выходят из крови и достигают места инфекции. Нейтрофилы быстро поглощают чужеродный материал, но после этого не возвращаются в кровь. Гной, который образуется в очаге инфекции – это мертвые нейтрофилы.
Дендритные клетки – это особые антиген-презентующие клетки, которые имеют длинные отростки (дендриты). С помощью дендритов осуществляется поглощение патогенов. Дендритные клетки располагаются в тканях, которые контактируют с окружающей средой. Это, в первую очередь, кожа, внутренняя оболочка носа, лёгких, желудка и кишечника. После активации, дендритные клетки созревают и мигрируют в лимфатические ткани и там взаимодействуют с Т- и B-лимфоцитами. В результате этого возникает и организовывается приобретённый иммунный ответ. Зрелые дендритные клетки активируют Т-хелперы и Т-киллеры. Активированные Т-хелперы взаимодействуют с макрофагами и B-лимфоцитами чтобы и их, в свою очередь, активировать. Дендритные клетки, помимо всего этого, могут воздействовать на возникновение того или иного типа иммунного ответа.
Тучные клетки поглощают, убивают грамотрицательные бактерии и обрабатывают их антигены. Они специализируются на обработке фимбриальных белков на поверхности бактерий, которые участвуют в прикреплении к тканям. Также тучные клетки образовывают цитокины, которые запускают реакцию воспаления. Это важная функция в деле уничтожения микробов, потому что цитокины привлекают больше фагоцитов к месту инфекции.
К «непрофессиональным» фагоцитам относятся фибропласты, паренхиматозные, эндотелиальные и эпителиальные клетки. Для таких клеток фагоцитоз является не главной функцией. Каждые из них выполняют какие-либо другие функции. Это связано с тем, что «непрофессиональные» фагоциты не имеют специальных рецепторов, таким образом, они являются более ограниченными, чем «профессиональные».
Антитела и их роль в организме
В то время как природа антигенов может быть различной, антитела состоят только из белков, к тому же особой структуры, так называемые гамма-глобулины. Известно два типа молекул гамма-глобулинов. Первый тип с молекулярной массой 1 млн. дальтон в ответ на антигенные действия появляется быстрее, хотя активность его невысокая. Через некоторое время синтезируются значительно более активные антитела, но с меньшей молекулярной массой, равной 160 тыс. дальтон.
В отличие от антигенов, которые поливалентные, антитело обладает только двумя активными центрами. О структуре антител стало известно после опытов по расщеплению гамма-глобулинов ферментами (папаином и др.). При этом антитело не разрушалось, а расщеплялось на две полипептидные цепи. Антитела в организме можно обнаружить в сыворотке крови, лимфе, молоке, спинномозговой жидкости. Они появляются через 5-7 дней после проявления действия антигена, способны накапливаться и в конце концов выводятся из организма. Длительность их сохранения зависит от состояния организма, природы и дозы антигена, а также от повторяемости поступления антигена в организм.
Условно антитела делят на нейтрализующие (антитела к. ферментам), растворяющие (цитолизины и гемолизины), коагулирующие (преципитины и агглютинины). Считают, что антитело едино (по структуре), но в разных реакциях может проявлять себя в зависимости от условий и места встречи с антигеном. Кроме того, известны антитела, которые не преципитируют и проявляются при повышенной чувствительности организма к антигену. Это так называемые реагины, действующие в аллергических реакциях.
В результате исследования установлено пять классов иммуноглобулинов. Наиболее распространенный обозначается символом JgG; он представляет собой около 90% общей активности антитела, находится как в крови, так п вне сосудов, способен связывать комплемент, может проникать через плаценту у животных, а оттуда пассивно в организм плода. Иммуноглобулин М находится преимущественно в сосудах, первым участвует в иммунном ответе, связывает комплемент и представляет 7-10% общей активности антител. Иммуноглобулин А есть как в крови, так и вне сосудов. В высоких концентрациях в слюне, молозиве, слезной жидкости, влагалищной слизи много его у копытных животных. Обнаружены также JgA, JgE. Активный центр антител, место, в котором может произойти соединение с антигеном, названо паратопом.
Красный костный мозг - центральный орган иммунной системы, поставляющий стволовые клетки для всего кроветворения. В костном мозге представлена разнообразная популяция из лимфоидных, гранулоидных и эритроидных элементов при небольшом проценте тромбоцитов, базофилов, тучных клеток, моноцитов и макрофагов. Среди них особое место занимают лимфоциты. Подлинное их значение стало известно недавно. Из красного костного мозга клетки-предшественники мигрируют. Одни заносятся в тимус; там они изменяются под действием гормона - тимозина, размножаются митотическим делением и расселяются в селезенке, лимфатических узлах, где окончательно преобразуются в тимусзависимые Т-лимфоциты. Эти клетки небольшого размера, с крупным шаровидным, сильно окрашиваемым (основными красками) ядром, бедные цитоплазмой.
Т-лимфоциты находятся в тимусе между корковым слоем и мозговыми тяжами, в селезенке, в лимфе грудного протока, в периферической крови. В тимусе обнаружены две субпопуляции лимфоцитов. Около 95% их в кортикальном слое тимуса - это физиологически незрелые клетки (окончательное дозревание происходит позже). Примерно 5% клеток (иммунозрелые) сосредоточено в мозговой части тимуса. Они устойчивы к действию кортизона и способны к выполнению своей функции. Т-лимфоциты - долгоживущие клетки.
Прежде всего, они способны к иммунному распознаванию генетически «иного». В организме и участвуют в отторжении трансплантантов, в аллергической реакции, регулируют силу иммунного ответа. Среди Т-лимфоцитов встречают несколько категорий, которые можно различить по их поверхностным структурам. Одни из них способны разрушать инородные антигены и клетки своими гидролитическими ферментами — это клетки-убийцы (киллеры). Другие распознают все «иное» в организме, участвуют непосредственно во взаимодействии с макрофагами и В-лимфоцитами, помогая возникновению иммунного ответа. Т-лимфоциты не синтезируют антитела, но без них антитела не могут появиться. В-л имфоциты происходят из красного костного мозга. У них ускоренный клеточный цикл. Незрелые и зрелые В-лимфоциты различают по способности фиксировать антиген и по особенностям иммунного ответа. Эти лимфоциты расселяются в селезенке и лимфоузлах, где формируется из них тимуснезависимая система В-лим-фоцитов. В селезенке их находят в лимфатических фолликулах и мякотных тяжах белой пульпы, в лимфоузлах — в мозговых тяжах и лимфоидных миндалинах. Встречаются они также в лимфе грудного протока, в костном мозге и в периферической крови. В-лимфоциты обусловливают гуморальный иммунный ответ, аллергию немедленного типа и некоторые аутоиммунные реакции. При иммунном ответе В-лимфоциты преобразуются в иммунобласты, которые становятся плазмобластами, а плазмобласты, в свою очередь, плазматическими клетками, способными синтезировать антитела. Плазматические клетки синтезируют и секретируют иммуноглобулины. Эти клетки крупнее В-лимфоцитов, от которых они произошли, в зависимости и от степени зрелости, цитоплазма их обильна, резко базофильна, в ней много РНК и поэтому хорошо окрашивается, ядро расположено эксцентрично, хроматин находится в нем отдельными глыбками, а иногда радиально, а около ядра хорошо развит пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи), участвующий в секреции белков. Отличительная черта плазматической клетки — развитая гранулярная цитоплазматическая сеть с хорошо выраженными цистернами, вдоль которой расположены многочисленные рибосомы. Это признаки активной секреции, которая происходит путем отщепления частиц цитоплазмы цитолизом. Макрофаги в эмбриогенезе происходят из третьего зародышевого листка — мезодермы. К макрофагам относят клетки ретикулогистиотидной системы. Это моноциты крови, гистиоциты соединительной ткани, эндотелиальные клетки печени, свободные и фиксированные макрофаги селезенки, костного мозга, лимфоузлов брюшной полости, клетки микроглии нервной системы. Общие для всех макрофагов свойства: способность к фагоцитозу, прилипание к гладкой поверхности рецепторов, к глобулинам и комплементу, радиоустойчивость и неспособность синтезировать иммуноглобулины. Циркулирующие макрофаги — круглые либо овальные, ядро бобовидное, с хорошо выявляемым основными красками хроматином. Цитоплазма богата митохондриями, гликогеном, РНК, лизосомами; дает реакцию на кислую фосфатазу; в ней разбросаны островки, дающие реакцию на пероксидазу. Тканевые макрофаги значительно крупнее циркулирующих; среди них гистиоциты, купферовы клетки печени, альвеолярные макрофаги легких, лимфоузлов и серозных полостей (плевральная, брюшная), костной ткани и микроглии нервной ткани. Клеточная мембрана макрофагов очень складчатая, покрыта микроворсинками, которые захватывают сигналы антигенов Макрофаги не имеют рецепторов для распознавания антигенов, не обладают «памятью», не синтезируют иммуноглобулины. Тем не менее они участвуют в иммунном ответе как клеточного, так и гуморального типа и в известной мере регулируют этот ответ. Функции макрофагов многообразны. Они участвуют в обмене железа и липидов, действуют как фагоциты, секретируют вещества, участвующие в системных реакциях либо местно; представляют антигены иммунокомпетентным клеткам; устраняют избыток антигенов Выяснено также, что активация макрофага связана с выделением Т-лимфоцитов, так называемых лимфокинов, усиливает синтез нейтральных протеаз.
Антитела в организме
Список использованной литературы
- Алов, И.А. Основы функциональной морфологии клетки [Текст] / И.А. Алов, А.И. Брауде, М.Е. Аспиз. –М.: 2005. –С. 204-218.
- Байматов, В.Н. Практикум по патологической физиологии [Текст] / В.Н. Байматов. –СПб.: Издательство «Лань», 2013. — 352 с.
- Бикхардт, К. Н. Клиническая ветеринарная патофизиология [Текст] / К. Н. Бикхардт. – М.: Аквариум-Принт, 2012. – 288 с.
- Костенко, Т.С. Ветеринарная микробиология [Текст] / Т.С. Костенко, Е.И. Скаршевская, С.С.Гительсон –Москва: 2003. –567с.
- Лютинский, С.И. Патологическая физиология сельскохозяйственных животных [Текст] / С.И. Лютинский. –М.: Колос, 2011. – 495 с.
