Иммунная система служит главным барьером на пути всевозможных инфекций: вирусных, грибковых, бактериальных. Если в ее работе произошел сбой, то увеличивается вероятность не только проникновения инфекции, но и развитие таких серьезных аутоиммунных заболеваний как рассеянный склероз.

Состоит иммунная система из важных звеньев, так называемых органов. Они существенно отличаются от привычных: сердца, печени, легких. Органы иммунной системы в большинстве случаев представляют собой участки лимфоидной ткани. К ним относятся лимфатические узлы, миндалины, селезенка, костный мозг, .

Костный мозг является центральным органом иммунной системы и важнейшим органом кроветворения. Он располагается в самых крупных , в позвоночнике и его основная задача – выработка лейкоцитов и эритроцитов.

Тимус, или вилочковая железа, – орган, расположенный за грудиной. Из костного мозга лимфоидные клетки попадают в тимус, где они созревают и размножаются. Наиболее активен он и молодых людей, а с возрастом он становится менее продуктивным и уменьшается в размерах.

Миндалины располагаются по обеим сторонам и представляют собой небольшие скопления лимфоидной ткани. Они «занимаются» тем, что производят лимфоциты.

Роль селезенки очень важна в работе иммунной системы: она фильтрует и очищает проходящую через нее кровь, удаляет неполноценные или старые клетки крови, продуцирует новые лимфоциты. Располагается этот орган в области живота с левой стороны, рядом с желудком.

Особую роль в работе иммунной системы играет система циркуляции, состоящая из лимфатических протоков и осуществляющая транспорт лимфатической жидкости. Лимфа представляет собой бесцветную жидкость, которая циркулирует по лимфатическим сосудам и содержит в себе огромное число лимфоцитов – настоящих «рядовых» иммунной системы, защищающих организм от многих заболеваний.

Когда в организм человека попадает враждебные бактерии, они на своем пути сталкиваются со специальными клетками-«защитниками» - фагоцитами. Они могут мгновенно распознать инородное тело и прикрепиться к нему. Далее происходит процесс уничтожения враждебной клетки, побочным эффектом которого является разбухание тканей в месте попадания болезнетворных бактерий и повышение температуры. Именно повышенная температура является свидетельством слаженной работы иммунной системы.

Конечной целью работы иммунной системы является ликвидация чужеродного агента, которым может оказаться болезнетворный микроорганизм, инородное тело, ядовитое вещество или переродившаяся клетка самого организма. Различают клеточный (уничтожение чужеродных тел осуществляют клетки) и гуморальный (посторонние тела удаляются с помощью антител) иммунитет.

Кроме того, иммунная система обеспечивает замену отработанных клеток различных органов и восстановление клеток, пораженных инфекцией и другими негативными воздействиями.

Уничтожение чужеродного тела лейкоцитами

Клетками иммунной системы являются лейкоциты. Уничтожая чужеродные тела и поврежденные клетки, они гибнут в больших количествах. Гной, который образуется в тканях при воспалении, - это скопление погибших лейкоцитов.

Виды лейкоцитов

Фагоциты (макрофаги) составляют примерно 70 % от общего числа лейкоцитов. Они способны к амебоидному движению, а потому могут протискиваться между клетками, образующими стенки капилляров, и мигрировать по межклеточным пространствам различных тканей, направляясь к инфицированным участкам тела. Макрофаги участвуют в фагоцитозе, активно поглощают и переваривают болезнетворные бактерии, пожирают антигены.

Лимфоциты образуются в тимусе (вилочковой железе) и лимфоидной ткани из клеток костномозгового происхождения. Функции лимфоцитов тимуса и лимфатических узлов несколько отличаются и дополняют друг друга. Различают два основных типа лимфоцитов - Т- и В-лимфоциты.

• Т-лимфоциты обеспечивают распознавание и уничтожение клеток, несущих чужеродные антигены, могут помнить их и образовывать антитела; они мобилизуют все лейкоциты на борьбу с антигеном. Выделяют 3 основные популяции:
  • Т-хелперы распознают антиген;
  • Т-киллеры уничтожают чужеродные клетки;
  • Т-супрессоры регулируют активность лимфоцитов, препятствуя чрезмерному развитию иммунных реакций.
• В-лимфоциты также обладают иммунной памятью, продуцируют антитела, способствуют отторжению трансплантатов и уничтожению опухолевых клеток.

Термин «В-лимфоциты» произошел от названия органа фабрициева сумка (bursa Fabricius), в котором было впервые обнаружено созревание этих клеток у птиц. У человека этот орган отсутствует: В-лимфоциты созревают у нас в костном мозге.

Как происходит защита организма от инфекций?

Иммунологическая реакция протекает поразному, в зависимости от того, какой антиген проник в организм - бактерия или вирус.

Бактерии - это микроскопические, в основном одноклеточные организмы размерами от 0,2 до 100 мкм. В зависимости от формы различают несколько групп бактерий: кокки (шаровидные), бациллы (в виде палочек), вибрионы (изогнутые в виде запятой) и спиралевидные.

Почему иммунной системе сложно бороться с бактериями:

• Бактериям, которые перемещаются с помощью жгутиков, удается быстрее миновать некоторые скопления фагоцитов.
• Клеточная стенка бактерии может быть очень прочной (например, капсула), так что фагоциты не способны ее переварить.
• Некоторые виды бактерий выделяют токсины, убивающие иммунные клетки.

Вирусы - это мельчайшие (размером от 0,015 до 1,25 мкм) неклеточные частицы, содержащие одну или несколько молекул нуклеиновых кислот (РНК или ДНК). В зависимости от формы различают несколько групп вирусов: сферические, палочковидные, кубоидальные, винтообразные, икосаэдры (двадцатигранники) и др.

Почему иммунной системе сложно бороться с вирусами:

• Вирусы, проникая в клетку «хозяина», питаются ею и быстро размножаются.
• Фагоциты не могут уничтожить вирусы.

0 этап . Чужеродная клетка на пути в организм Вступает в действие I защитный барьер - кожа и слизистые оболочки. На этом этапе сопротивляемость иммунной системы бактерии слишком мала.

1 этап . Чужеродная клетка попала в организм.

II защитный барьер - атака фагоцитов (поглощение бактерий). Характерным признаком является резкое повышение уровня лейкоцитов в крови. На этом этапе реакции фагоциты не распознают чужеродные клетки по их типу.

2 этап . Чужеродная клетка прошла II барьер Действия иммунной системы включают 3 последовательные реакции.

• Атака макрофагов. Распознавание макрофагами бактерий по типу - Расщепление бактерий - «Доклад» макрофагов Т-хелперам о появлении в организме чужеродной клетки.
• Работа Т-лимфоцитов. Распознавание бактерий по типу - Определение наличия бактерии данного типа, уже когда-либо проникавшей в организме - «Доклад» Т-лимфоцитов В-лимфоцитам о подготовке реагента для заключительной реакции.
• Работа В-лимфоцитов. Выработка антител(иммуноглобулинов) - уничтожение бактерий антителами путем склеивай, осаждения или растворения.

3 этап . Окончательное уничтожение чужеродной клетки. Остановка Т-супрессора ми иммунологической реакции.

Борьба иммунной системы с вирусом

Процесс в целом протекает по той же схеме, однако имеются и некоторые существенные отличия.

• Т-лимфоциты совместно с В-лимфоцитами вырабатывают антитела, которые при встрече с вирусом распознают антигены вирусов и уничтожают зараженные ими клетки. Такие Т-лимфоциты называются цитотоксическими.
• Цитотоксические Т-лимфоциты прекращают размножение вируса.
• Вирус имеет много разновидностей, поэтому 3 этап реакции может быть затяжным из-за «короткой памяти» Т-лимфоцитов.

Диплококки группируются попарно, стрептококки - в виде цепочек, а стафилококки - гроздьями.

Биология

Внеурочная деятельность

Зачем нужен иммунитет, и как он работает? Тема для проектной деятельности

"Зачем нужен иммунитет?" – это не только один из самых популярных детских вопросов, но и отличный вариант для проектной деятельности или доклада на уроке биологии. В этом материале мы собрали информацию, которая поможет как ученику, так и учителю.

Что такое иммунитет?

Иммунитетом называют способность организма находить чужеродные тела и вещества (антигены) и избавляться от них. Слово «иммунитет» происходит от латинского immunitas, что значит «избавление от чего-либо».

Виды иммунитета

Различают клеточный иммунитет, при котором уничтожение чужеродных тел осуществляют клетки, например фагоциты, и гуморальный иммунитет, при котором посторонние тела удаляются с помощью антител, доставляемых кровью. Клеточный иммунитет был открыт И.И. Мечниковым, а гуморальный - П. Эрлихом. Нобелевская премия была присуждена им обоим.

Иммунитет может быть видовым (человек не болеет чумкой собак). К некоторым чужеродным телам иммунитет бывает наследственным (врождённым), к другим он появляется после того, как антиген будет выявлен и опознан, а затем обезврежен (приобретённый иммунитет).

Как работает иммунитет нашего организма?

Врождённая иммунная система обладает широким арсеналом для встречи и борьбы с вредными вирусами. Постараемся объяснить это "на пальцах":

• Фагоциты – например, макрофаги, которые "съедают" бактерии.
• Система комплемента – сложный комплекс из белковых молекул, которые умеют разрушать бактерии.
• Натуральные киллеры (NK-cell) – те самые лимфоциты, которые могу ввести в бактерию разрушающие ее вещества.
• Цитокины – сигнальные белковые модекулы, которые передают информацию о воспалении или инфекции в организме.
• Антигенпрезентующие клетки (APC) – эти клетки умеют "выставлять наружу" пептиды, которые являются частью вируса или бактерии. Иными словами, это дружинники, которые показывают полиции нарушителя! APC – это связующее звено между двумя иммунными подсистемами, о второй из которых ниже.

Адаптивная иммунная система работает медленнее и сложнее. Но так же слаженно и хорошо!

В самом начале те самые антигенпрезентующие клетки (АРС) отправляются с кусочком патогена в лимфоузлы, где им навстречу идут Т-лимфоциты. При встрече выясняется, что принесенный АРС образец не является здоровой и родной частью организма, а потому Т-лимфоциты переходят в состояние боевой готовности, превращаясь:

1. В Т-киллера , который способен уничтожить нездоровые клетки организма.
2. В Т-хелпера , который активирует B-лимфоциты . Вообще эти лифмоциты умеют производить более 100 миллионов видов антител, потому наш организм и может справиться с огромным количеством патогенов. Но вот если вирус мутировал, к примеру, и появился новый вид ОРВИ, то иммунная система уже не сможет быстро ничего с этим поделать. Почему? Потому что организм начнет всю работу заново, когда встретится с новым подвидом агрессора. Зато сказать спасибо за то, что мы не болеем одним гриппом дважды за сезон, надо именно В-лимфоцитам.

Активация В-лимфоцитов: часть клеток превращается в в плазматические клетки, способные к продукции антител, другие становятся клетками памяти. Скачать инфографику можно в конце статьи.

Что происходит, если организм сталкивается со знакомым патогеном?

За это тоже отвечают чудесные B-лимфоциты. Оказываются, они умеют вырабатывать не только антитела, но и превращаться в клетки памяти. Эти клетки несут на своего поверхности рецепторы, распознающие конкретный антиген, и живут они довольно долго, так что переживать не стоит.

Итак, представим, что в организм попал патоген, который уже атаковал организм. При прошлой встрече с вирусом необходимые антитела появились в достаточном количестве через две недели. Теперь же АРС показывает уже знакомый ей патоген клетке памяти, та волнуется, активируется и начинает производить антитела в ускоренном режиме – в 100 раз быстрее! В итоге уже через пару дней ваш организм готов к борьбе с захватчиком.

Зачем нужны прививки?

Причиной очень многих заболеваний являются болезнетворные микробы. Болезни, ими вызванные, могут захватить целые страны и области - подобные случаи, которых в истории человечества множество, называются эпидемиями.
Кто же доказал, что в корне заболевай лежат вредные микробы, а не проклятие, насланное врагами или колдунами (мы не шутим, подобное объяснение было самым популярным в Средние века)? Причастность микробов к заразным заболеваниям доказал француз Луи Пастер.

Именно этот ученый доказал, что специально зараженный ослабленными микробами человек в будущем уже серьезно не заболеет. Его антитела и лейкоциты справятся с бактериями с помощью выработанного иммунитета .

Пастер предложил не только эту бесконечно важную для медицины идею, но и разработал вакцины от различных болезней. Самым ярким примером будет вакцина против бешенства. Вирус бешенства, которым болеют многие животные, опасен и для человека, потому уколы от бешенства после укуса даже приятной на вид уличной собаки обязательны . Вирус бешенства поражает нервную систему и приводит к судорогам глотки и параличу дыхательных мышц или к прекращению сердечной деятельности.

Что происходит, когда человеку делают прививку?

Если человек здоров, ему вводят вакцину (ослабленному организму делать прививку нельзя, так как даже малое количество болезнетворных бактерий может спровоцировать болезнь). Вакцина содержит ослабленные микробы или их яды, которые, попадая в организм, вызывают иммунную реакцию. В итоге человек получает иммунитет от болезни, которую ему привили.

Прививки и виды иммунитета

• Иммунитет, имеющийся или самовозникающий у человека, называют естественным.
• Иммунитет, полученный путём использования медицинских средств, называют искусственным.

Создание искусственного иммунитета нашло широкое распространение во всём мире и только. Отказ от прививок в нашей стране, к сожалению, законен, но подобное поведение - нерационально, абсолютно ненаучно и опасно!

Темы для докладов и проектной деятельности по биологии. Раздел «Иммунитет»

Хотите узнать больше о проектной деятельности в школе? Тогда воспользуйтесь нашей рубрикой "Проектная деятельность в школе": ищите ее наших социальных сетях!
Довольно часто приходится слышать про "ослабленный иммунитет" или что "иммунитет надо укреплять". Но зачастую говорящий эти слова (даже с экрана телевизора или с газетных страниц) не вполне понимает, что именно он призывает укреплять. И тем более - каким образом.

В моем блоге, время от времени, я публикую статьи объясняющие различные понятия иммунологии (да и как без этого обойтись, если аллергия - один из вариантов иммунного ответа). Но уже назрела необходимость в прицельном объяснении самого понятия иммунитета и того, как устроена иммунная система.

Работа иммунной системы

Все мы понимаем, что иммунитет - это способность организма защищаться от инфекций (во всяком случае именно такой смысл содержится в призыве "укреплять иммунитет", то есть не болеть простудами и гриппом). Однако такое определение слишком расплывчатое и потому неправильное. Во-первых, иммунитет направлен на борьбу не только с микробами, а во-вторых, далеко не все защитные силы организма относятся к иммунной защите.

Защиту организма от инфекции (вирусов, бактерий, грибов и др.) обеспечивают множество факторов, которые стремятся не пропустить микроб внутрь организма, а если он всё же проник, то запереть его "на подступах", там убить и разрушить.

Начнем с того, что неповрежденная кожа непроницаема для подавляющего большинства микробов. Слизистые оболочки - не такой надежный барьер, но здесь в защите используется "химическое оружие": лизоцим в слюне и слезной жидкости, соляная кислота в желудке и так далее.

Если микробу всё же удалось проникнуть внутрь тканей, то в очаге возникает воспаление и отек, который предотвращает его расселение по организму. Наконец, специальные клетки (макрофаги и нейтрофилы) "проглатывают" и переваривают микроорганизмы в очаге воспаления.

Есть еще немало факторов, защищающих нас от микробов. Но это всё - еще не иммунитет. А начнется иммунитет тогда, когда на арене появится лимфоцит - уникальная клетка, без которой невозможна интеллектуальная оборона.

Органы и клетки иммунной системы

Кстати, откуда возьмется лимфоцит и из чего состоит иммунная система? Вопрос непростой. Любая система организма состоит из органов: сердечно-сосудистая - из сердца и сосудов, дыхательная - из легких и дыхательных путей (от носа до бронхов). А какие органы есть в иммунной системе? Мало кто это помнит со школы, да и предназначение многих органов иммунной системы долго оставалось неизвестным.

Еще недавно ходил анекдот про студента-медика, который на вопрос о функции селезенки ответил, что знал, но по дороге на экзамен упал и забыл. Экзаменатор поднялся и громко оповестил всю аудиторию о тяжелейшей утрате для науки: "Единственный в мире человек знал, для чего нужна селезенка, но, увы, забыл!" Теперь-то известно, что в селезенке "живут" лимфоциты, следящие за чистотой крови, а еще этот орган отбраковывает поврежденные и "старые" эритроциты.

Загадкой для ученых был когда-то и тимус - вилочковая железа, расположенная в грудной клетке. Если в детстве тимус играет жизненно важную роль, то у взрослого человека он замещается жиром, и даже его удаление проходит без существенных последствий. Тимус служит местом размножения и отбора "нужных" Т-лимфоцитов (эту литеру в названии они как раз и получили от тимуса). Куда уходят (вместе с детством) "жить" Т-лимфоциты, остается неизвестным.

Главный из органов иммунной системы - красный костный мозг, который распределен внутри костей. В нем происходит кроветворение - размножение и созревание всех клеток крови (и лимфоцитов в их числе), которые образуются из общей стволовой кроветворной клетки. Сюда же возвращаются В - (читается "бэ") лимфоциты, чтобы синтезировать антитела.

Остальные составляющие иммунной системы трудно назвать органами - это лимфатические узлы и скопления лимфоцитов в слизистых оболочках (особенно их много в кишечнике) и коже. Наряду с миндалинами и аденоидами к системе иммунитета относится и червеобразный отросток слепой кишки, с которым иногда приключается аппендицит. Таким образом, весь наш организм пронизан сетью "пограничных застав", в которых лимфоциты проверяют все прибывающие вещества и частицы, вернее антигены, о которых речь пойдет ниже.

Роль лимфоцитов в иммунной системе

Лимфоциты, будучи одним из видов лейкоцитов (наряду с нейтрофилами, эозинофилами, моноцитами и др.), разительно отличаются от всех других клеток крови. Если все остальные клетки, выйдя в кровь из костного мозга, уже настроены на выполнение конкретной задачи и дальше не развиваются и не размножаются, то лимфоцитам еще предстоит долгая жизнь.

Лимфоциты, попадая в "местные" органы иммунной системы (лимфатические узлы и др.), должны созреть и пройти курс "обучения", размножиться и получить одну из специализаций.Основные специальности лимфоцитов - это выработка антител (этим занимаются В-лимфоциты), убивание "плохих" клеток (такие Т-лимфоциты называются Т-киллерами) и регуляция иммунного ответа.

Последним занимаются Т-хелперы (от английского глагола "помогать"), запускающие иммунный ответ и подключающие к нему другие клетки, а также Т-супрессоры, подавляющие эти реакции, когда надобность в них отпала. Эти клетки выделяют различные цитокины - сигнальные вещества, стимулирующие или тормозящие другие лимфоциты и лейкоциты.

Главная особенность лимфоцита, благодаря которой работает иммунитет (качественно новая ступень защиты организма), состоит в избирательности его действия. Каждый лимфоцит способен распознавать конкретный антиген (вернее, группу сходных антигенов) - "чужое" вещество, которого не должно быть внутри организма. Антигенами могут быть довольно крупные молекулы - белки, полисахариды, фосфолипиды, то есть те вещества, из которых состоят бактерии, вирусы, грибы, простейшие - потенциальные агрессоры, против которых и разрабатывалась иммунная защита.

Собственные клетки нашего организма тоже состоят из множества молекул с антигенными свойствами, но к ним лимфоциты совершенно равнодушны. Однако если на собственной клетке появился "чужой" антиген (например, клетка стала раковой или ее поразил вирус), то она может стать мишенью для лимфоцитов.

Приобретенный иммунитет

Итак, антиген - это вещество, которое может быть распознано рецепторами лимфоцитов и приводит к формированию иммунного ответа. Чтобы лимфоцит смог распознать врага, ему должны помочь дендритные клетки и макрофаги, которые представляют ему антигены "на тарелочке" - в обработанном виде.

Считается, что для любого из великого множества существующих (или даже только теоретически возможных) веществ с антигенными свойствами у человека имеется свой лимфоцит со специальным рецептором. При попадании антигена в организм включается иммунный ответ, в результате которого данный лимфоцит подвергается клонированию (делится, образуя множество таких же лимфоцитов), вырабатываются антитела и специфические Т-киллеры, нейтрализующие агрессора. В нейтрализации участвуют нейтрофилы, эозинофилы и другие клетки, привлеченные цитокинами. Эти клетки организуют воспаление, которое мы и ощущаем как симптомы болезни - повышение температуры тела, боль и отек в пораженной области.

Одним из главных последствий иммунного ответа становится формирование иммунологической памяти, когда при повторном попадании антигена в организм лимфоциты и антитела "вяжут" его прямо "на границе", и болезнь (если речь идет об инфекции) не развивается или протекает намного легче. Собственно этот феномен мы и называем приобретенным иммунитетом или устойчивостью к болезни.

Какие бывают нарушения в иммунной системе, для чего нужна иммунограмма и надо ли "укреплять иммунитет", читайте в новых статьях на моем блоге.

© Валентин Николаев