Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Иммунная система мозга

ФГОУ ВПО

МГАВМ и Б им. К. И. Скрябина

РЕФЕРАТ

по иммунологии

на тему:

«ИММУННАЯ СИСТЕМА МОЗГА»

Выполнила:

студентка III курса

11 группы

Берест К. Ю.

Москва 2011
Содержание

Введение
Антигены ЦНС
Антиген представляющие клетки ЦНС
Механизмы проникновения лимфоцитов в ЦНС
Регуляция иммунных процессов в ЦНС
Действие гуморальных факторов иммунной системы на нервные клетки
Действие клеточных факторов иммунной системы на нервные клетки
Ограниченияе иммунных процессов в ЦНС
Список литературы

Введение

Нервная и иммунная системы имеют некоторые общие черты в принципах функционирования, только эти системы способны распознавать и запоминать объект, то есть мозг и иммунная система - две организменные структуры, обладающие памятью. Взаимодействие между нервной и иммунной системами осуществляется с помощью растворимых медиаторов. Лимфоциты имеют рецепторы для ряда нейромедиаторов, таких как ацетилхолин, дофамин, энкефалины и эндорфины. В то же время мозг изолирован от иммунной системы и относится к так называемым «забаръерным» органам, в которых в нормальных условиях развитие иммунного ответа практически невозможно. Это связано с отсутствием обычного лимфатического дренирования мозга, низким уровнем экспрессии молекул МНС на клетках мозга, наличием гемато-энцефалического барьера.

Все эти факторы и особенно наличие четкого анатомического разграничения между иммунной системой и нервной тканью, дают основание рассматривать ЦНС как иммунологически привилегированный орган. Тем не менее, несмотря на отсутствие или почти отсутствие в ЦНС дендритных клеток, Т- и В-лимфоцитов, различные формы иммунного ответа могут возникать и развиваться при соответствующих условиях, как в центральной, так и в периферической нервной системе. Для этого имеются следующие предпосылки:

• ЦНС имеет развитую фагоцитарную систему, представленную

глиальными клетками, способными при активации продуцировать

различные цитокины;

• активированные Т-лимфоциты могут преодолевать гемато-энцефалический барьер и проникая в ЦНС обеспечивать иммунологический надзор.

Вместе с тем, формирование любого типа иммунного ответа в ЦНС является нежелательным явлением и всегда ведет к возникновению того или иного патологического процесса.

Антигены ЦНС

Наиболее выраженными иммуногенными свойствами в ЦНС обладают белки белково-липидной мембраны - миелина, покрывающего нервные клетки и нервные волокна. К ним относятся гидрофобный протеолипидный белок, гидрофильный основной белок миелина (ОБМ) и др.

Протеины и гликопротеины являются аутоантигенами для собственного организма, причем из этих веществ ОБМ обладает наибольшими иммуногенными свойствами. Механизм, с помощью которого белки и гликопротеины мозга становятся иммуногенными, неясен.

Антиген представляющие клетки ЦНС

Мозг сравнительно беден АПК. Однако при соответствующих условиях такие клетки, интенсивно экспрессирующие молекулы МНС, могут появляться в ЦНС в повышенных количествах. АПК в ЦНС характеризуются экзогенным и эндогенным происхождением. К первым относятся дендритные клетки, ко вторым - олигодендроциты, клетки микроглии и астроглии, а также клетки эндотелия сосудов.

Дендритные клетки, играя ведущую роль в представлении антигена лимфоцитам, делятся на три подтипа: миелоидные, лимфоидные дендритные клетки. Для всех подтипов этих клеток характерен высокий уровень экспрессии молекул МНС (главный комплекс гистосовместимости) класса I, МНС класса II и костимулирующих молекул (вспомогательные молекулы на дендритных клетках).

Клетки астроглии происходят из нейроэктодермы и имеют общие черты в развитии с клетками олигодендроглии. Экспрессия этого белка резко увеличивается при активации астроглии - характерного развития поражений ЦНС воспалительной, ишемической или травматической природы.

Клетки астроглии - астроциты, находятся в тесном контакте с клетками эндотелия, являются частью гематоэнцефалического барьера, обладают способностью реагировать на ряд стимулирующих воздействий, но более медленно по сравнению с микроглией. Астроциты обладают способностью представлять антиген, секретируют in vitro цитокины, а также ряд биологически активных молекул, обладающих нейротропными свойствами. К ним относятся фактор роста нервов (NGF), фактор роста фибробластов (FGF), глиальный фактор роста (GDGF) и др. Эти молекулы стабилизируют и поддерживают гомеостаз внутри мозга, участвуют в процессах заживления мозговой ткани, удаляют клеточный детрит из пораженных участков, контролируют образование нейротоксинов и регулируют внутриклеточные сигналы, осуществляемые кальцием. Астроциты проявляют также способность понижать функциональную активность Т-клеток и тем самым уменьшать цитотоксический эффект этих клеток в участках воспаления мозговой ткани. Cреди эндогенных компонентов иммунной системы ЦНС астроциты играют ведущую роль в восстановлении нервной ткани при развитии заболевания или при действии на нее каких-либо повреждающих факторов.

Клетки микроглии принадлежат к линии мононуклеарных фагоцитов костномозгового происхождения. Для покоящейся микроглии характерна ветвистая форма, но при активации они принимают биполярную амебоидную форму. По локализации клетки микроглии можно подразделить на периваскулярные и паренхиматозные. В отличие от периваскулярной, паренхиматозная микроглия имеет более продолжительный период жизни и она не заменяется моноцитами периферической крови.

В отличие от астроцитов, клетки микроглии характеризуются быстрой активацией при действии даже слабых раздражающих воздействий. Поэтому эти клетки играют важную роль в защите паренхимы мозга от инфекционных агентов, от развития опухолей и нейродегенерации, ишемии, травмы и воспаления. Как и другие клетки фагоцитарного ряда, клетки микроглии выполняют в ЦНС функции «мусорщиков и восстановителей» поврежденной мозговой ткани.

Следует отметить, что такие иммунологически инертные клетки, как нейроны при активации иммунной системы (ротационный стресс, внутривенное введение антигена - столбнячного анатоксина) существенно усиливают экспрессию генов. Нейроны могут проявлять и некоторые другие функции, значимые в функционировании иммунной системы ЦНС. В частности, при совместном культивировании нейроны подавляют экспрессию молекул МНС класса II на поверхности астроцитов, тогда как экспрессия этих молекул на поверхности микроглиальных клеток остается не измененной.

Главным показателем антигенпредставляющей функции является способность изучаемых клеток после контакта со специфическим антигеном стимулировать пролиферацию Т-лимфоцитов. Таким образом, динамическое состояние микроокружения из глиальных клеток является важнейшей переменной, определяющей возможность и состояние иммунного ответа в ЦНС.

Механизмы проникновения лимфоцитов в ЦНС

Гемато-энцефалический барьер является сложным мультиклеточным комплексом, защищающим мозг от проникновения лейкоцитов и создающим в нем относительное постоянство внутренней среды. Барьер состоит из эндотелия сосудов мозга, базальной мембраны, перицитов, клеток периваскулярной микроглии и астроцитов, прилегающих основанием к эндотелию. Эндотелий в мозгу, в отличие от других органов и тканей, характеризуется наличием плотных соединений между клетками, что создает механическую преграду для проникновения лимфоцитов.

Лимфоциты периферической крови имеют исходно пониженный авидитет (т. е. скорость, полноту и прочность соединения антитела с антигеном) к эндотелию сосудов мозга: они прикрепляются к клеткам эндотелия сосудов мозга, культивируемым in vitro, значительно слабее, чем к эндотелию сосудов из других органов. Иными словами, имеется и механический, и функциональный барьер для миграции лимфоцитов в мозг.

Миграция лейкоцитов из кровяного русла в ЦНС осуществляется на уровне капилляров. Для этого, помимо активации лимфоцитов, важным является повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера, что проявляется в активации его эндотелия.

Повышение проницаемости их барьера индуцируется провоспалительными цитокинами, синтезируемыми активированными моноцитами-макрофагами и Т-клетками. Помимо цитокинов в повышении проницаемости гемато-энцефалического барьера принимает участие ряд других биологически активных веществ, например, металлопротеазы, синтезируемые эндотелиальными клетками капилляров, клетками астрогии и микроглии. Эти ферменты могут также разрушать межклеточный матрикс, способствуя продвижению антигенспецифических Т-клеток к своим мишеням. В повышении проницаемости гемато-энцефалического барьера принимает участие гистамин.

Как правило, Т-клетки, мигрировавшие в воспалительный очаг мозга, продолжают оставаться в периваскулярной области и не двигаются дальше в паренхиму мозга. Эти Т-клетки, а также моноциты-макрофаги являются главным источником цитокинов, повышающих проницаемость гемато-энцефалического барьера. Эти же клетки, находящиеся в периваскулярной области, синтезируют хемокины - хемоаттрактанты, способствующие привлечению большого числа лейкоцитов в воспалительный очаг. Активированный эндотелий сам начинает продуцировать ряд провоспалительных цитокинов и хемокинов, усиливая дальнейшую активацию клеток эндотелия и лейкоцитов и дальнейший приток клеток в ЦНС. Создание лекарственных средств, подавляющих синтез цитокинов, является одним из современных актуальных направлений в лечении воспалительных заболеваний ЦНС.

Регуляция иммунных процессов в ЦНС

Главными регуляторами иммунных процессов, развивающихся в любом органе или в любой ткани организма человека и млекопитающих, являются цитокины. Их действие может носить отрицательный и положительный характер; они могут быть и активными участниками терминации этих патогенных процессов.

Основные эндогенные продуценты цитокинов и хемокинов в ЦНС, влияющих на развитие иммунного ответа в этой системе – глиальные клетки.

При анализе взаимодействия различных цитокинов было установлено, что клетки микроглии продуцируют большие количества супрессивных (ИЛ-10), чем провоспалительных (ИЛ-1b, ИЛ-6, ИЛ-12) цитокинов. Преимущественный синтез цитокинов, подавляющих развитие иммунного ответа и воспаления, создает в ЦНС здоровое физиологическое микроокружение, что имеет исключительно важное значение для нормального функционирования этой системы и, вероятно, является одной из ведущих причин, ограничивающих развитие иммунного ответа в ЦНС. Развитие воспалительного процесса или его подавление зависит от соотношения синтеза провоспалительных и ингибирующих цитокинов, а это в свою очередь зависит от функционального состояния микроглии, степени ее активации, экспрессии рецепторов для цитокинов и ряда факторов, которые еще предстоит изучить.

Цитокины, синтезируемые в нервной ткани глиальными клетками, участвуют не только в регуляции иммунных процессов, но и влияют па функции мозга. Они могут регулировать нейро-эндокринную активность, сон, температуру тела, поведение животного и др. ИЛ-1 и ИЛ-6 могут индуцировать пролиферацию астроглии.

Действие гуморальных факторов иммунной системы на нервные клетки

Основными клетками-мишенями в ЦНС для иммунных факторов являются нейроны и олигодендроциты. Иммунный лизис нервных клеток осуществляется антителами, поступающими из кровяного русла и связывающимися с поверхностными детерминантами клетки с последующей фиксацией компонентов комплемента. Источником компонентов комплемента в мозгу могут быть клетки микроглии и макрофаги. Показано, что комплемент-зависимому лизису могут подвергаться клетки олигодендроглии мозга кроликов.

Доказано также существование комплемент-независимых механизмов действия антител на нервные клетки. Этот механизм заключаемся в проникновении из кровяного русла в нервную ткань антител против поверхностных функциональных рецепторов нервных клеток, во взаимодействии этих антител с клетками и нарушении их функций.

Действие клеточных факторов иммунной системы на нервные клетки

Основное действие на клетки нервной системы оказывают антиген-специфические Т-лимфоциты.

Цитотоксическое действие на нервную ткань могут оказывать и глиальные клетки. Микроглиальные клетки являются типичными фагоцитами, способными поглощать бактерии и клеточный детрит, но не живые клетки. При повышении проницаемости гемато-энцефалического барьера в ЦНС могут проникать специфические антитела. Следствие этой реакции - развитие опосредованной антителами клеточной цитотоксичности, ведущей к гибели клеток-мишеней.

Ограничение иммунных процессов в ЦНС

Развитие иммунного ответа в ЦНС инициируется клетками эндогенного происхождения - микроглией, астроцитами, клетками эндотелия и клетками экзогенного происхождения - дендридными клетками, макрофагами, Т- и В-лимфоцитами. Каждый из этих участников вносит свой вклад в развитие этого ответа, но главным инициатором и элонгатором этого процесса являются Т-клетки. Поэтому для ограничения иммунного процесса в ЦНС и развивающегося аутоиммунного воспаления прежде всего, необходима элиминация из этой системы Т-лимфоцитов, комментированных к антигенам мозга.

Одним из путей элиминации Т-клеток из воспалительных очагов в ЦНС является апоптоз. Обнаружено, что спонтанное выздоровление от ЭАЭ связано с гибелью Т-клеток в результате алоптоза, индуцируемого различными цитокинами.

Роль микроглии в регуляции иммунного ответа в ЦНС противоречива: она участвует и в индукции, и в его терминации.

Важная роль в ограничении воспаления и иммунного ответа в ЦНС принадлежит ингибиторным или противовоспалительным цитокинам и простагландинам, продуцируемым клетками микроглии. Они резко подавляют экспрессию молекул МНС на антигенпредставляющих клетках и тем самым способствуют завершению иммунного ответа. Угнетая экспрессию молекул адгезии на лейкоцитах и на клетках эндотелия, они препятствуют пополнению клетками иммунной системы очага воспаления в ЦНС. Существенную роль в ограничении иммунного ответа в ЦНС играют клетки астроглии. Над осадочная жидкость активированных астроцитов является мощным ингибитором пролиферации специфических к ОБМ Т-лимфоцитов и синтеза IgG специфическими к ОБМ В-клетками. В то же время для астроцитов, также как и для клеток микроглии, характерна двоякая роль в развитии воспаления и иммунных процессов в ЦНС: они являются и терминаторами и их активаторами, что также зависит от их исходного функционального состояния. В совокупности все эти факторы ведут к ограничению и угнетению иммунного ответа в ЦНС и, как следствие этого, к исчезновению патологических симптомов и выздоровлению.

В заключение необходимо подчеркнуть, что, как показано выше, ЦНС располагает комплексом мощных средств, препятствующих формированию в этой системе иммунного ответа, всегда ведущего к развитию заболевания - труднопреодолимым гемато-энцефалическим барьером, рядом факторов, угнетающих развитие в мозгу иммунного ответа и комплексом средств для ограничения и подавления иммунного ответа в случае его инициации. Более того, в мозгу отсутствуют главные инициаторы иммунного ответа - Т-лимфоциты. В то же время, в процессе эволюции даже такой иммунологически привилегированный орган, как мозг, полностью не оставлен без «внимания» иммунной системы.

Самый древний механизм защиты организма от чужеродного - фагоцитоз, представлен клетками глиальной системы. Однако удаление проникших в ЦНС микробов далеко не единственная функция клеток этой системы. Глия продуцирует ряд биологически активных веществ, необходимых для функционирования нервных клеток. В то же время, глиальные клетки являются потенциальными антигеплредставляющими элементами, необходимыми для инициации иммунного ответа. Кроме того, мозг имеет элементы лимфатического дренирования и некоторую возможность для проникновения в него активированных Т-клеток для иммунологического надзора.

Эта двойственность оказалась опасной для организма животного, так как в конечном итоге исходно содержит элементы, имеющие возможности развивать в ЦНС иммунный процесс. Белки мозга являются чужеродными для собственного организма. Поэтому при нарушении проницаемости гемато-энцефалического барьера и при активации Т-клеток создаются условия для проникновения этих клеток в мозг, распознавания ими аутоантигенов и развития иммунного процесса. Поэтому несмотря на наличие мощных, на первый взгляд, препятствий для развития иммунного ответа в ЦНС, человек болеет рядом аутоиммунных заболеваний, таких как рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера различными демиелинизирующими состояниями как центральной так периферической нервной системы. Провоспалительным цитокинам принадлежит ведущая роль в инициации и элонгации этих процессов а противовоспалительным цитокинам - их терминации.

Дальнейшая разработка проблемы функционирования иммунной системы мозга, понимание молекулярных механизмов действия цитокинов и хемокинов на клетки-мишени, их конкурентных и симбиотических взаимоотношений между собой и между нервными клетками важны не только для выявления фундаментальных закономерностей физиологических основ функционирования иммунной системы, но и для прикладных целей. Имеются в виду изучение развития воспаления и аутоиммунных процессов в ЦНС, создание современных подходов к лечению и профилактике развивающихся в ней патологических процессов. К числу практически «открытых» проблем физиологии иммунной системы мозга, по-видимому, можно отнести и проблему происхождения и функций элементов иммунной системы спинномозговой жидкости (СМЖ). По имеющимся данным в СМЖ выявляются Т- и В-лимфоциты, иммуноглобулины, характерные для мозговой ткани белки, например ОБМ, и другие элементы. По представлениям ряда авторов иммуноциты СМЖ имеют гематогенное происхождение, по другим - иммунокомпетентные клетки СМЖ представляют собой изолированную самоподдерживающуюся систему, осуществляющую функции иммунологического надзора и обеспечивающую иммунологически охраняемое функционирование мозга. Однако вне зависимости от решения этой проблемы является очевидным тесное физиологически значимое взаимодействие иммунной и нервной систем, реализация которого оказывает существенное влияние как на нервную, так и на иммунную системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Р. М. Хаитов «Физиология иммунной системы» М.: 2005
Н. И. Лисяный «Иммунная система головного мозга» Киев, 1999
А. Ройт «Основы иммунологии» М.: «Мир» 1991
А. Ройт, Дж. Бростофф, Д. Мейл «Иммунология» 2000