Введение
Ранее в публикацииях о живой клетке мы дошли до описания живого организма. В организме человека размещаются системы органов, которые его образуют, и они были кратко рассмотрены в предыдущих публикациях. Пять из всех систем органов человека являются регулирующими (управляющими) важнейшие процессы жизнедеятельности: нервная, кровеносная, эндокринная, лимфатическая и иммунная. Обеспечение безопасного функционирования организма возлагается на внешние и внутренние системы.
Иммунитет — это способность организма самостоятельно защищать (делать безопасной) собственную целостность и биологическую индивидуальность. Иммунная система появилась вместе с многоклеточными организмами и создавалась, как система, способствующая их выживанию и развитию. Иммунная система, как и другие, в теории представлена тремя уровнями: органным, клеточным и молекулярным со сложнейшими взаимодействиями между ними.
Иммунология — наука, изучающая специфические реакции организма, направленные на обеспечение безопасности, защиту здоровья, собственной целостности и биологической индивидуальности.
Здоровьем по определению ВОЗ является состояние полного физического, душевного и социального благополучия, а не только отсутствием болезней и физических дефектов. Это определение приводится в Преамбуле к Уставу Всемирной организации здравоохранения, (ВОЗ) принятому Международной конференцией здравоохранения, Нью‑Йорк, 19–22 июня 1946 г.; подписанному 22 июля 1946 г. представителями 61 страны (Официальные документы Всемирной организации здравоохранения, Nº 2, стр. 100) и вступившему в силу 7 апреля 1948 г. С 1948 г. это определение не менялось.
Современная иммунология различает два взаимодействующих компонента иммунной системы — врожденный, насчитывающий до 1,5 млрд лет, и приобретенный (адаптивный) более поздний (500 млн лет) виды иммунитета, обеспечивающие развитие иммунного ответа на генетически чужеродные субстанции, которые представляют собой микроорганизмы, злокачественные опухолевые клетки, пересаженные органы и ткани.
Сотрудников ВОЗ — с ее 194 государствами‑членами в шести регионах и более чем 150 бюро — объединяет общее стремление улучшить здоровье для всех и везде. Вместе они стремятся бороться с болезнями — инфекционными, такими как грипп и ВИЧ, и неинфекционными, такими как рак и сердечно‑сосудистые заболевания.
Цель публикации в первую очередь образовательная, познавательная, популяризация науки, а также стремление привлечь в ряды исследователей, в науку приток новых молодых умов, вызвать в таких умах стремление к поиску ответов на возникающие вопросы. Масштабность темы требует ввести разумные ограничения на излагаемый материал после краткого панорамного ее рассмотрения.
Источники вторжения, нападения на организм
Все вредные воздейсвия на организм, его здорвье специалистами подразделяются на:
воспаления;
опухоли;
нейродегенеративные процессы.
В иммунологии рассматриваются варианты (иммунного ответа) реагирования иммунной системы на:
пересадку органов или тканей — отторжение трансплантата — органа или ткани, пересаженного от другого организма;
возникновение злокачественных новообразований — уничтожение опухолевых клеток;
инфекции — уничтожение болезнетворных микроорганизмов.
Воспаления — это самый древний патологический процесс, в котором можно выделить два компонента: повреждение и реакция на него. Оно лежит в основе более 80% болезней. Реакцию на повреждение обеспечивает врожденный иммунитет. Если реакции макрофагов недостаточно, подключается приобретенный (адаптивный) иммунитет, антитела‑защитники, лимфоциты‑киллеры скапливаются в очаге воспаления и нейтрализуют микробы, которые заносятся в очаг.
Локальное воспаление — это рана, фурункул, системное — это сепсис, при котором микроб прорывается в кровь, оседает в органах, начинает размножаться. В крови накапливаются гнойные микробы и кровь уже не несет достаточное количество своих белков, антител, не выполняет защитных функций, плохо переносит кислород, эритроциты и др.
Опухоли или новообразование — это патологический процесс, который возможен у всех живых организмов. У человека более 200 видов опухолей, они вторые по частоте проявления паталогические процессы (15–20% заболеваний).
Нейродегенеративные заболевания — группа в основном медленно прогрессирующих, наследственных или приобретенных заболеваний нервной систкмы. К ним относят: боковой амиотрофический склероз, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, болезнь Хантингтона, множественную системную атрофию и прионные заболевания.
В 1997 г Нобелевская премия по медицине была вручена нейробиологу Стенли Прузинеру за расшифровку механизмов нейродегенеративных заболеваний. За открытие прионов (англ. prion от protein «белок»+infection «инфекция»), которые могут быть в двух формах: одна нормальная имеется в любой клетке организма, другая — дефектная. Дефектные со временем накапливаются и разрушительно воздействуют на мозг.
В статьях о генетическом коде, этот код рассматривался в рамках и с позиций общей теории связи (кодирования). В технике система кодирования включает в обязательном порядке устройства кодирования (кодер) и декодирования (декодер). В живой природе создается что‑то подобное, реализующее не только коммуникационные связи для приема\передачи информации внутри и между организмами, но также связи для обмена материальными и энергетическими субстанциями. Природа, используя генетический код, создает многообразные живые объекты, далеко не всегда благоприятно взаимодействующие между собой. Организмы вырабатывают системы распознавания и противодействия токсичному воздействию на них. В живых организмах с ДНК и генетическим кодом роль кодера возлагается на генетический аппарат клетки, выходом которого являются не обычные слова, а объкеты‑белки (в роли слов кода), и синтаксическую правильность таких «слов» проверяет «декодирующее» устройство — иммунная система.
Функции иммунной системы живых организмов более широкие, чем у декодера в технических системах. Традиционный декодер в технике обрабатывает только те слова кода (с ошибками или без ошибок), которые поступают на его вход независимо от источника происхождения таких слов, т. е. это декодер сосредоточенного типа. «Объекты‑слова», поступающие в организм, «декодируются» иммунной системой во всех зонах контакта организма с внешней и внутренней его средой.
Здесь заметим,что человеческий организм — обиталище многих миллионов различных микроорганизмов — бактерий, микробов, вирусов, различных агентов, грибков, токсикантов. На коже можно обнаружить 17–20 видов бактерий, в гортани их число доходит до сотни, а кишечник наполнен миллионами миллионов и они в нем не поддаются учету. Вся их совокупность — это микробиом, составляющий по массе 2–2,5 кг у среднего человека (70 кг). Бактерии живут в просветах между клетками организма, а вирусы обычно внутриклеточные обитатели. Когда организм в норме и здоров, соблюдается количественный баланс всех этих обитателей. Очередь до фундаментального изучения микробиома, как это случилось с геномом и протеомом, еще не дошла и инвесторов с миллиардными вложениями пока не видно.
Иммунная система в этой ситуации выступает как распределенный декодер. При этом декодирование «объектов‑слов» лищь одна из многих функций иммунной системы.
Что и как противодействует нападениям на организм
Врожденный (видовой) иммунитет — наследственно закрепленная система защиты организма человека от патогенных и непатогенных микроорганизмов, а также продуктов тканевого распада. Клетки врожденного иммунитета распознают патоген по специфичным для него молекулярным маркерам — так называемым «образам патогенности». (В технике распознавание по сигнатурам компьютерных вирусов). Эти маркеры не позволяют точно определить принадлежность патогена к тому или иному виду, а лишь сигнализируют о том, что система защиты (иммунитет) столкнулась с возмутителями спокойствия: чужаком или своим, но ставшим для организма предателем (врагом).
В технических системах декодер, обнаружив синтаксическую некорректность поступившего на его вход слова, вносит исправления, корректирует ошибки, если их число допустимо для кода. Если ошибок больше допустимого уровня, то следует отказ от декодирования и запрос на повторную передачу слова. Иммунная система, распознав слова‑белки «чужого» объекта, не занимается коррекцией его, а блокирует и уничтожает.
Для врожденного иммунитета важно отсутствие стрессов организма — спокойствие!
Врожденный иммунитет на клеточном уровне представляют:
моноциты — предшественники макрофагов (клетки, пожирающие чужеродные частицы). Образуются в костном мозге, затем поступают в кровь, но быстро ее покидают, превращаясь в тканевые макрофаги и дендритные клетки;
макрофаги и дендритные клетки расположены в коже, слизистых. Обладают подвижностью, переносятся с током крови и лимфы. Они поглощают (фагоцитируют) патоген, и уже внутри себя при помощи содержимого вакуолей растворяют его. Дендритные клетки развиваются подобно ветвям дерева. Благодаря ветвям‑антеннам они работают связистами между врожденным и приобретенным видами иммунитета;
клетки крови, содержащие в цитоплазме гранулы (гранулоциты): нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. Важное значение придается стрессовым состояниям.
Стресс (англ. напряжение) – это динамичный, фазовый процесс, возникающий в ответ на любое раздражение и характеризующийся специфическим синдромом. Стрессы, особенно если они частые и длительные, оказывают отрицательное действие как на психологическое состояние, так и на физическое здоровье человека. Стресс — причина многих заболеваний.
Стресс нарушает деятельность человека, его поведение, приводит к разнообразным психоэмоциональным нарушениям (тревожность, депрессия, неврозы, эмоциональная неустойчивость, упадок настроения, или, наоборот, перевозбуждение, гнев, нарушения памяти, бессонница, повышенная утомляемость и др.).
Создатель учения о стрессе канадский патофизиолог Ганс Гуго Бруно Селье. Там описано воздействие стресса на организм. Ведущим защитником является надпочечник, кора которого производит в большом количестве гормоны — глюкокортикоиды, резко повышающие устойчивость организма. Гипоталамус, «эмоциональный центр» мозга, передает сигнал гипофизу и коре надпочечников, которая повышает синтез гормонов и выброс их в кровь. Мозговой строй надпочечников вырабатывает адреналин, сужающий сосуды. Повышается уровень сахара в крови, усиливается работа сердца, мозга, и в результате человек сопротивляется стрессу. Селье говорил, что стресс — это пряная приправа к жизни, без стресса, без эмоций не бывает жизни. Важна «доза».
Средний или легкий стресс — это стимуляция, а тяжелый ведет к трем клиническим стадиям. Первая фаза — тревога, состоит из двух стадий: шока и противошока, длится до двух суток. Вторая фаза — адаптация, когда выделяются гормоны коры надпочечников и повышается устойчивость, все готово к сопротивлению. А третья стадия, если стресс продолжает действовать или адаптивные возможности организма исчерпаны, — это истощение, которое может завершиться смертью, как и стадия шока. Психоэмоциональный стресс прежде всего действует на мозг.
Первым в борьбу с вторжением вступает врожденный (видовой) иммунитет. Основным его средством являются макрофаги (большие пожиратели), а есть еще малые фагоциты (лейкоциты).
С патогенными бактериями борются антибиотиками, а до вирусов они дотянуться не могут. Баланс микробиома нарушается, возникает дисбактериоз, что чревато нарушениями пищеварения. Людям с тяжелыми дисбактериозами назначают даже специальный препарат — высушенный кал здорового человека инкапсулированный в оболочку в виде таблетки для восстановления микробиоты кишечника. Прогресс!
Исследованиям подвергаются не только средства защиты, противодействия, но и источники возмущений, неприятностей‑заболеваний.
Л.А.Зильбер, академик трижды сидевший в шарашке. В 1944 при создании Академии медицинских наук сразу был избран в академики. Он показал, что в организме человека есть вирусы, способствующие онкологическим заболеваниям. они находятся в толстом кишечнике и слизистой носа. Они распространяются «вертикально», от матери к плоду непрерывно от поколения к поколению в отличие от инфекционных заболеваний — от заболевшего к здоровому, т. е. «горизонтальное» распространение.
Приобретенный иммунитет (или адаптивный — франц. adapter «приспосабливать»).
Адаптивный иммунитет основывается на трех главных процессах:
распознавание антигенов (как правило чужеродных для организма) с помощью рецепторов;
удаление (элиминация) распознанных чужеродных агентов;
формирование иммунологической памяти о контакте с антигеном, позволяющей быстрее и эффективнее удалять этот антиген при повторном его распознавании.
Приобретенный иммунитет формируется индивидуально в течение жизни
под влиянием антигенной стимуляции и, в свою очередь, подразделяется на естественный и искусственный.
Естественный иммунитет формируется при встрече с патогеном, в результате чего в организме вырабатываются защитные иммунные факторы (активный естественный иммунитет), либо они попадают в готовом виде из материнского оргазма в период внутриутробного развития или при грудном вскармливании (пассивный естественный иммунитет).
Искусственный иммунитет создается путем введения вакцин или анатоксинов, которые стимулируют выработку антител против конкретных патогенов или их ядов. При этом с профилактической целью воспроизводится процесс реакции иммунной системы пациента на патоген, но в бессимптомной или легкой клинической форме с сохранением их защитной иммунной силы в течение нескольких месяцев, лет или даже пожизненно (искусственный активный иммунитет).
Когда необходимо быстро и на короткое время защитить пациента от реального риска встречи с патогеном во время эпидемии или нейтрализовать уже проникший в его организм патоген применяются иммуноглобулины (антитела) как в очищенном виде, так и в дозированных объемах плазмы или сыворотки, полученных из крови донора (человека или животного). Применение готовых антител формирует пассивный искусственный иммунитет, сохраняющийся 2–3 недели.
К адаптивному или «лимфоцитарному неоиммунитету» относят клетки, называемые хелперам, супрессорами, киллерами и др. Если древний врожденный иммунитет не справляется с нападением на подмогу вызывается приобретенный иммунитет. Макрофаги через белковые молекулы‑цитокины просят помощи лимфоцитов, привлекается более 400 цитокинов, образующих цитокиновую сеть.
Установлено, что с момента рождения лимфоциты несут в себе информацию о всех патогенах, с которыми сталкивались в процессе жизни наши бабушки и дедушки и более далекие предки (вся популяция с момента зарождения человека). У нас имеется клон лимфоцитов против чумы, дизентерии, стрептококков и стафилококков, против десятков тысяч микроорганизмов.
В соответствии с клонально‑селекцинной теорией Бернета у эмбриона содержатся «образцы» тех нескольких десятков, сотен или миллионов антител, которы могут вырабатываться у взрослого организма. Каждая антителопродуцирующая клетка может вырабатывать лишь один тип антител, других антигенов она не видит, толерантна к ним. В 1960г. М. Бернету и П. Б. Медавару присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытие искусственной иммунной толерантности»
Иммунная система
Иммунитет или иммунная система — это регуляторная система организма, которая защищает его от всех чужеродных веществ извне (вирусы, бактерии, грибы и т. д.) и контролирует уничтожение вышедших из строя или устаревших собственных клеток (например, именно иммунитет защищает нас от опухолевых образований).
Иммунная система включает центральные и периферические органы. Центральные органы иммунной системы представляют собой красный костный мозг и тимус. Костный мозг является хранилищем стволовых клеток, из которых образуются клетки крови
Органы иммунной системы (СК – стволовые клетки)
Центральные органы иммунной системы отвечают за образование и созревание клеток, а периферические органы обеспечивают защиту, то есть иммунный ответ.
Иммунная система включает сеть лимфатических узлов (их около 600) и сосудов, по которым протекает прозрачная жидкость, называемая лимфой.
Антиген – любой генетически чужеродный агент, попавший в организм и способный вызвать иммунный ответ. Система защищает организм от патогенов, которые могут нанести вред организму.
Состав: Лимфатическая система; Лимфатический сосуд, Лимфатический узел, Лимфа, Костный мозг, Тимус, Селезенка, Лимфоидная ткань, связанная с кишечником, Миндалины, Междоузлие.
Тимус (или вилочковая железа) – один из главных органов иммунной системы, расположенный у человека за грудиной ниже ключиц, который отвечает за образование Т-клеток иммунной системы в лимфоидных тканях организма (рис.2а).
Миндалины (рис.2в), получившие свое название из-за внешней схожести с миндалем, представляют собой скопление лимфоидной ткани в верхней части носоглотки. У человека шесть миндалин: две небные, две грудные и по одной носоглоточной и язычной.
Селезенка является самым крупным лимфоидным органом (рис. 2б). Кроме того, она может накапливать некоторое количество крови. В экстренных ситуациях селезенка способна послать свои запасы в общий кровоток. Это позволяет улучшить качество и скорость иммунных реакций организма. Селезенка очищает кровь от бактерий и перерабатывает всевозможные вредные вещества. В ней полностью разрушаются эндотоксины, а также остатки умерших клеток при ожогах, травмах или других повреждениях тканей. У людей, оставшихся по какой-либо причине без селезенки, ухудшается иммунитет.
Нарушения иммунной системы у человека
Нарушения в работе иммунной системы можно подразделить на три категории: иммунодефициты, аутоиммунные заболевания и реакции гиперчувствительности
Иммунодефици́ты — нарушения иммунологической реактивности, обусловленные выпадением одного или нескольких компонентов иммунного аппарата или тесно взаимодействующих с ним неспецифических факторов.
Единой классификации не существует. По происхождению иммунодефициты делят на первичные и вторичные.
Аутоимму́нные заболева́ния (от αὐτός [autos] «сам; он самый» + «иммунный» - относящийся к иммунной системе) — обширный класс разнородных по клиническим проявлениям заболеваний, развивающихся вследствие патологической выработки аутоиммунных антител или размножения аутоагрессивных клонов киллерных клеток против здоровых, нормальных тканей организма, приводящих к повреждению и разрушению нормальных тканей и к развитию аутоиммунного воспаления.
Вакцинация особенно важна для больных аутоиммунными ревматологическими болезнями, которые лечатся иммунодепрессантами.
Гиперчувствительность — повышенная чувствительность организма к какому-либо веществу. Гиперчувствительность является нежелательной излишней реакцией иммунной системы и может привести не только к дискомфорту, но и к смерти.
Эффективные методы положительного воздействия на иммунитет:
регулярная вакцинация по скорости и качеству реакции превышает естественный процесс формирования иммунитета на конкретную инфекцию;
сбалансированное питание, обеспечивающее поддержание нормального обмена веществ;
регулярные физические нагрузки, обеспечивающие физиологическое функционирование всех систем организма, поддержание оптимальных показателей массы тела;
отказ от вредных привычек, приводящих к зависимостям (алкогольной, никотиновой, наркотической, токсической, компьютерной);
режим дня, особенно влияние циркадных ритмов (смена дня и ночи): во время бодрствования пика достигает численность T-киллеров и NK-клеток, а также концентрация противовоспалительных веществ, таких как кортизол и катехоламины; во время сна достигает своего пика формирование Т-клеток памяти.
Нежелательные методы воздействия на иммунитет:
прием иммуностимуляторов клинически не оправдан;
прием витаминов явно переоценен;
банные процедуры и сауна на иммунную систему не влияют;
народные средства, такие как мед и чеснок обладают легким бактерицидным, но не иммуногенным действием.
В США более 50% рожениц настаивали на проведении кесарева сечения. Мотивировали уменьшением болей при родах. Но исследования показали, что если ребенок выходит по естественным родовым путям, он обсеменяется микрофлорой матери. После чего включается собственный иммунитет ребенка, а у "кесарят" иммунитет отстает.
В целом, свидетельствует официальная статистика здоровых детей рождается от 15 до 25 %. Здоровых первоклассников уже только 22%, а выпускников школы всего 2,5%. Нуждаются в лечении 97,5% выпускников, 70% из них страдают хроническими заболеваниями. Причин такого положения много. Одна из них - прогресс медицины. Изменилась жизнь и изменились факторы. Это отдельная тема для обсуждения.
Заключение
Иммунная система представлена тремя уровнями: органным, клеточным и молекулярным со сложнейшими взаимодействиями между ними. Сопоставлением функционирования генетического аппарата организма, синтезирующего необходимые ему белки, и установления различий иммунной системой своих белков и белков вторгающихся чужих организмов с технической системой информационного кодирования\декодирования способствует лучшему уяснению существа и характеристик аналогичных процессов.
Современная иммунология различает два взаимодействующих компонента иммунной системы – врожденный и приобретенный (адаптивный) виды иммунитета, распознаватели чужих белков распределены по всему организму и совмещаются с разрушителями чужих, обеспечивают развитие иммунного ответа на генетически чужеродные субстанции, которые представляют собой микроорганизмы, злокачественные опухолевые клетки, пересаженные органы и ткани.
Адаптивный иммунитет основывается на трех главных процессах: распознавание антигенов, их удаление (элиминация) и формирование иммунологической памяти. Поломки в структуре иммунной системы приводят к развитию иммунодефицитов, аутоиммунным заболеваниям или реакции гиперчувствительности.
Иммунодефицит на генетическом уровне (первичный) или приобретенный (вторичный) может проявиться в любом возрасте и привести к повышенной инфекционной заболеваемости. В последние годы появились средства заместительной терапии, которые продлевают жизнь этим пациентам. Для повышения качества их жизни требуется не только обеспечение дорогостоящим лечением, но и организация поддержки со стороны семьи, психологов и социальных институтов.
Аутоиммунные заболевания и гиперчувствительность – это неспособность организма противостоять разбушевавшейся иммунной системе, которая перепутала свое и чужое.
К сожалению, ни одно из заболеваний иммунной системы медицина еще не научилась излечивать, а только применять заместительную терапию.
Эффективными профилактическими методами воздействия на иммунную систему являются вакцинация и здоровый образ жизни. Купить иммунитет в аптеке пока никому не удалось.
Литература
Ахматова Н. К., Киселевский М. В. Врожденный иммунитет противоопухолевый и противоинфекционный // М.: Практическая медицина, 2008. — 255 с., ил. ISBN 978-5-98811-111-5.
Бурмистрова А. Л. Противоопухолевый иммунитет. Молекулярная характеристика иммунной смерти опухолевых клеток Архивная копия от 9 августа 2021 на Wayback Machine // Челябинск: «Вестник ЧелГУ», № 4, 2008. ISSN 1994-2796. С. 12-18.
Иммунитет / Косяков П. H., Лейкина E. С., Гордеева Л. М., Михайлова 3. М. // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — Т. 9 : Ибн-Рошд — Йордан. — 483 с. : ил.
Иммунитет // Ветеринарный энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1981. — 640 с.
Галактионов В. Г. . Эволюционная иммунология. — М.: Академкнига, 2005. — 408 с. — ISBN 5-94628-103-8.
Хаитов Р. М. Иммунология. — М.: ГЕОТАР, 2006. — 320 с. — ISBN 978-5-9704-1288-6.
Ярилин А. А. Иммунология. — М.: ГЕОТАР, 2010. — 737 с. — ISBN 978-5-9704-1319-7
Иммунитет / Ярилин А. А. // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
Bickle T. A., Krüger D. H. Biology of DNA restriction // Microbiological Reviews. — 1993. — Vol. 57, no. 7. — P. 434—450. — PMID 8336674. Архивировано 18 апреля 2017 года.
Пыцкий В. И., Андрианова Н. В. и Артомасова А. В. Аллергические заболевания, с. 367, М., 1991.
Адо В. А., Петров Р. В., Серов В. В. Аллергия // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1974. — Т. 1 : А — Антибиоз. — 576 с. : ил.
Терехова-Уварова H. А. Аутоаллергия // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1975. — Т. 2 : Антибиотики — Беккерель. — 608 с. : ил.
Беклемишев H. Д., Кравченко А. Т. Инфекционная аллергия // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — Т. 9 : Ибн-Рошд — Йордан. — 483 с. : ил.
Галактионов В. Г. Иммунология. — М.: Издат. центр «Академия», 2004. — 528 с. — ISBN 5-7695-1260-1.
