Що наука знає про імунітет: вроджений, набутий і не тільки

Правда і міфи про будову та роботу імунітету.

Імунітет — складна, багатокомпонентна система, і далеко не кожен розуміє, як вона працює. Нестача знань про принципи роботи імунітету нерідко приводить нас до формування магічного мислення: ми прагнемо зміцнити імунітет, використовуємо термін «слабкий імунітет», при цьому насправді виявляється, що такі уявлення безглузді і навіть небезпечні. Що таке імунітет і з чого він складається, читайте у нашому новому матеріалі.

Це база

Імунітет — дуже давня еволюційна система, яка виникла в живій природі до поділу рослин і тварин на царства, оскільки і рослини мають свою систему імунітету, і вона також є у тварин. Головна функція імунітету - захист від вторгнення ззовні, тобто від вірусів, бактерій, грибів, і не тільки.

При цьому весь імунітет можна умовно розділити на вроджений і набутий. Розрізняються вони за простим критерієм. Вроджений імунітет не потребує навчання імунної системи: вона, побачивши чуже, негайно реагує. Для цього вроджений імунітет має рецепторний апарат, який існує з моменту ембріонального розвитку господаря. Але вроджений імунітет не має або майже не має функції пам'яті, тому на будь-яке нове вторгнення він відповідатиме так само, як на попереднє. Тобто вроджений імунітет не дуже різноманітний та часто неспецифічний.

Еволюційно поява вродженого імунітету, швидше за все, пов'язана з харчуванням: харчування одноклітинних організмів — це фагоцитоз, тобто процес, який є базовим елементом вродженого імунітету.

У міру того, як виникала різноманітність у вигляді багатоклітинності організмів та еволюціонування патогенів, виникла потреба у більш тонких регуляторних налаштуваннях. Так почав формуватися набутий імунітет, який має своє ім'я цілком виправдано: це означає, що такий імунітет адаптується до вторгнення паразита. Перший раз реакція протікає повільно і слабо, а при повторних контактах імунітет навчений, його рецептори налаштовані на конкретний вид вторгнення, і організм бореться сильніше та ефективніше. Для цього існує рецепторний апарат, який влаштований набагато складніше, ніж у першому випадку.

Коли еволюційно сформувався набутий імунітет, наука точно не знає. Однак адаптивна імунна система є вже у костистих риб - очевидно, виникнення набутого імунітету відбулося під час формування класу риби.

Існує й інша класифікація: імунітет також поділяють на клітинний та гуморальний. Клітинний імунітет - це імунні реакції, які здійснюють самі клітини-агенти імунної системи: на поверхні та всередині неї знищують чужорідні тіла. Наприклад, це лімфоцити (В-клітини, Т-клітини), фагоцити (макрофаги, моноцити, дендритні клітини).

До гуморального імунітету відносять тих агентів, клітини яких секретують; після чого вони потрапляють у міжклітинний простір і там здійснюють пошук патогенів та боротьбу з ними. Ключову роль у гуморальній імунній відповіді грають антитіла.

Антитіла

Антитіла – це великі білки плазми крові, які набута імунна система виробляє після зустрічі з конкретним патогеном. Після свого формування антитіла зберігаються в організмі тривалий час і допомагають запобігати зараженню в майбутньому.

При цьому антитіла бувають не тільки природного походження. Сьогодні їх також можна синтезувати в лабораторії — це так звані моноклональні антитіла, які використовуються, зокрема, за недостатній власній відповіді антитіл. Слід зазначити, що моноклональні антитіла є специфічними: це означає, що вони працюють проти конкретних штамів того чи іншого патогену. Тому з появою нових циркулюючих варіантів ці препарати необхідно оновлювати та повторно вводити в організм.

Органи імунної системи

Найважливіший орган імунітету у людини – кістковий мозок; ця м'яка тканина розташована в губчастій речовині кісток та кістковомозкових порожнинах. У кістковому мозку відбуваються найважливіші для організму процеси - це кровотворення та імунопоез - дозрівання всіх типів клітин імунної системи. Деякі клітини вже тут досягають готового до функціонування виду: наприклад, нейтрофіли, що виходять у кров з кісткового мозку, або моноцити, які також виходять у кров і потім в органах можуть перетворюватися на макрофаги. При цьому в кістковому мозку формуються лімфоцити, які звідси потрапляють до інших областей організму, де проходять селекцію для подальшого функціонування в якості клітин імунної системи.

Наприклад, Т-лімфоцити надходять до ще одного центрального органу імунної системи — тимусу. Це вилочкова залоза, утворення, що лежить за грудиною. Тут знищуються всі лімфоцити, які сильно реагують на «своє», також у тимусі відбувається селекція Т-клітин, які погано розпізнають чуже. В результаті тут гинуть 95% клітин, що надходять, а решта 5% виходять на периферію — в лімфатичну систему, а далі заселяють селезінку, лімфовузли і знаходяться там напоготові, щоб прийняти сигнал, що надійшов від клітин, які первинно контактують з патогеном.

Зв'язок між вродженим та набутим імунітетом

Якщо ми говоримо про те, що набутий імунітет починає роботу, коли вроджений потребує цього, — виникає питання, як влаштований сигнальний зв'язок між обома системами. Наукові роботи у цьому напрямі пролили світло на механізм взаємодії лише у 90-х та 2000-х роках.

Проте відносно нові дослідження не були б можливі без фундаментальних праць минулих століть. Першим у цьому напрямі став великий біолог Ілля Мечников, який 1882 року відкрив фагоцитоз — процес, у якому клітини (найпростіші, чи спеціально призначені для цього клітини крові та тканин організму — фагоцити) захоплюють і перетравлюють тверді частки. У цей період фундаментальну роль зіграв імунолог Пауль Ерліх, який відкрив особливі захисні білки, які синтезувалися імунними лімфоцитами, і назвав їх антитілами.

Далі американський імунолог Чарльз Джейнвей разом із учнями сформулював кілька положень про те, як фагоцити (агенти вродженого імунітету) взаємодіють з елементами адаптивного імунітету — насамперед із Т- та В- лімфоцитами.

У цей час, зокрема, виникло розуміння, у чому виявляється найважливіша функція дендритних клітин — вид фагоцитів. Дендритні клітини відрізняються тим, що має здатність і фагоцитувати, і переробляти фагоцитоване, і постійно, без зовнішніх стимулів, презентувати антигени поглинених бактерій або вірусів клітинам лімфатичної системи - Т-клітинам. Якщо всі фагоцити віднести до клітин вродженого імунітету, а Т-лімфоцити - до системи набутого імунітету, - виходить, що дендритні клітини - і є головною сполучною ланкою у зв'язку між вродженим та набутим імунітетом.

Щороку відкриваються нові молекули, які беруть участь у взаємодії двох систем, але фундаментальні уявлення про зв'язок були встановлені на рубежі століть.

«Зміцнювати» імунний апарат

Як бачимо, імунітет — багатокомпонентний, складний, і тому вплив на цю систему доцілен за конкретної спрямованості. Наприклад, можна фіксувати наявність конкретного імунодефіциту: як варіант, вираженого недостатньою кількістю вироблення антитіл до конкретного збудника - і спрямовано діяти на збільшення їх концентрації. Або може бути виявлена недостатня функціональність Т-клітин імунної системи – і вироблені відповідні методи у цьому випадку. При цьому загальне поняття зміцнення імунітету імунологічно позбавлене сенсу, більше того, необдумане втручання в цю систему може бути небезпечним для здоров'я та життя.

Цьому є відомі практичні приклади: після відкриття кортикостероїдів ці гормони досить широко використовувалися при туберкульозі зі зняттям запалення у легких. Вони ефективно пригнічують медіатори запалення, але системний прийом кортикостероїдів у достатньому для вирішення задачі обсязі паралельно пригнічує широкий клас біохімічних реакцій, необхідних для існування організму. Пізніше від цієї практики відмовилися в усьому світі, і зараз кортикостероїди застосовують лише локально і в обмежених обсягах - наприклад, при бронхіальній астмі.

Якщо у пацієнта виникає запит турботи про імунну систему в загальному сенсі, можуть бути застосовні рекомендації, які в цілому благотворно впливають на здоров'я. Це різноманітне харчування з овочами, фруктами, м'ясом та рибою, помірна фізична активність, правильний режим сну та бодьорості.

У нормі функціонування імунної системи супроводжується постійною підтримкою молекулярних механізмів, які видаляють із організму клони клітин, здатних відповісти на власні антигени. Але, як і в будь-якій складній системі, тут буває багато збоїв. У деяких випадках вони призводять до аутоімунітету, або надлишку імунної відповіді - ситуації, коли імунна система починає впізнавати та відповідати на своє рідне. Такий процес призводить, наприклад, до системного червоного вовчака, ревматоїдного артриту, аутоімунного діабету.

У таких станів є безліч різних генетичних причин.

З іншого боку, існує зворотний процес, відомий як імунодефіцит - порушення імунологічної реактивності, яке обумовлено випаданням одного або декількох компонентів імунного апарату.

Справа еволюції

Система імунітету розвивалася та змінювалася еволюційно, звідси між класами тварин досить легко провести порівняння пристрою імунітету. Наприклад, однозначно клас ссавців має розвиненішу систему імунної відповіді, ніж клас земноводних. Якщо ж звертатися до порівнянь між загонами (наприклад, гризуни та примати) — можна зробити висновок, що їхня імунна відповідь приблизно однаково ефективна. Тобто теплокровні тварини, що еволюційно виникли пізніше, мають більш складний і звідси досконаліший імунний апарат, ніж їхні предки — риби або земноводні.

Таким чином можна зробити висновок, що імунний апарат людини - продукт тривалого еволюційного процесу. У його результаті було сформовано механізм, який поділяють на вроджений і набутий, і уявлення про зв'язок між першим і другим типами імунної відповіді було отримано вченими відносно недавно. Ефективність роботи тих чи інших компонентів імунної відповіді можна оцінити конкретно та кількісно: тому такі загальні терміни як «сильний» або «слабкий» імунітет позбавлені сенсу. Доцільно використання конкретного терміну – імунодефіциту – порушення, яке зумовлене випаданням одного або кількох компонентів імунного апарату.