Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 19. Імунітет і його типи

Що таке регуляторні системи організму людини?

Як синтезуються білки?

Середовище, у якому ми мешкаємо, не є ідеальним: щодня нас атакують численні інфекційні агенти. Більшість таких атак ми не помічаємо, оскільки наш організм успішно їх відбиває за допомогою імунної системи (рис. 97).

Сукупність реакцій, скерованих на підтримку генетичної сталості організму й боротьбу зі збудниками захворювань, називають імунітетом.

Класифікація типів імунітету. За механізмом реалізації розрізняють клітинний і гуморальний імунітет. Перший здійснюється спеціалізованими імунними клітинами (лімфоцитами крові), другий - за допомогою різних хімічних речовин. За особливостями розвитку в часі розрізняють уроджений (спадковий) і набутий імунітет. Набуті форми імунітету формуються протягом життя людини і не передаються від батьків дітям. За специфічністю до конкретного інфекційного агента розрізняють специфічний і неспецифічний імунітет. Обидва типи можуть здійснюватися за допомогою клітинних або гуморальних механізмів. Розглянемо їх детальніше.

Неспецифічний гуморальний імунітет. Цей тип забезпечується хімічними речовинами, яким притаманна протимікробна та противірусна дія широкого спектру. Лізоцим - фермент, який міститься в різних слизових оболонках організму людини, а також у слині. Він руйнує компоненти клітинних стінок грам-позитивних бактерій. Хлоридна кислота шлункового соку також сприяє знищенню мікроорганізмів і паразитів. Інтерферони - білки, яким притаманна неспецифічна противірусна дія. Вони виробляються інфікованими клітинами і, впливаючи на сусідні неуражені клітини, збільшують їхню несприйнятливість до вірусу.

Рис. 97. Головні органи імунної системи організму

Пригадайте особливості будови та функціонування лімфоцитів.

Неспецифічний клітинний імунітет. Цей тип здійснюється спеціалізованими клітинами, які здатні розпізнавати інші клітини свого організму. В основі такого розпізнання лежить наявність на мембранах усіх клітин білків, будова яких є специфічною для конкретного організму. Якщо такого комплексу білків немає, або він має відмінну будову, клітина ідентифікується як чужорідна і знищується. Так можуть убиватися чужорідні клітини та клітини власного організму, інфіковані вірусами або ж генетично змінені. Цей тип імунітету забезпечується переважно окремим типом лейкоцитів крові - NK-клітинами (NK - від англ. natural killers, «природні вбивці»). Знищення чужорідних агентів також може здійснюватися макрофагами - клітинами тканин, здатними до фагоцитозу.

Специфічний гуморальний імунітет. Цей тип імунітету пов'язаний з виділенням спеціалізованих захисних білків - антитіл або імуноглобулінів. Вони продукуються одним з типів клітин крові - B-лімфоцитами. Антитіла здатні високоспецифічно зв'язуватися з антигенами - чужорідними білками або глікопротеїнами, які виробляються інфекційними агентами. Висока специфічність означає, що антитіло ефективно зв'язується лише з певним, «своїм» антигеном (рис. 98). Таке зв'язування приводить до його знешкодження. Це може відбуватися в різний спосіб: шляхом своєрідного «склеювання» мікроорганізмів, руйнування їхніх клітин, хімічного зв'язування білкових токсинів. Кожний B-лімфоцит синтезує тільки один тип антитіл, специфічний до конкретного антигену. Цікаво, що ці клітини не мають генів, які б відповідали за синтез конкретних антитіл. Натомість ці гени напіввипадковим чином формуються з генів-попередників. Механізм цього є унікальним для імунних клітин (рис. 99).

Рис. 98. Механізм взаємодії антитіл та антигенів

Різні антигени мають різну конфігурацію. Місце зв'язування з антитілом позначене літерою Х. Специфічність антитіл подібна до того, як ключ відмикає лише «свій» замок.

Рис. 99. Молекулярно-біологічний механізм формування антитіл

Ген-попередник, який кодує довгий ланцюг антитіла, складається з незмінної (С) та варіабельної частин. Остання складається з повторюваних фрагментів, позначених VDJ (1). При дозріванні клітини обирається випадково один із сегментів кожного типу, а інші видаляються (2 і 3). Отриманий у результаті ген (4) містить унікальну послідовність ДНК.

Поміркуйте, у чому унікальність процесу синтезу цих білків.

Під час контакту зі «своїм» антигеном лімфоцит починає інтенсивно ділитися, його клони продукують антитіла, які знешкоджують антигени. Після пригнічення інфекції деякі активовані лімфоцити залишаються в кров'яному руслі на тривалий термін (роки і десятиліття), формуючи імунну пам'ять. За повторного контакту з тим самим антигеном клітини пам'яті активуються набагато швидше, дозволяючи подолати інфекцію на самому початку її розвитку (рис. 100).

Специфічний клітинний імунітет. Цей тип імунітету також здійснюється за допомогою лімфоцитів, але іншого типу - Т-лімфоцитів. Вони здатні розпізнавати чужорідні антигени на поверхні інших клітин. Контакт з антигеном ініціює початок інтенсивного поділу лімфоцита. Більша їх частина стає Т-кілерами, які здатні вбивати специфічний тип чужорідних клітин. Інший тип Т-клітин - Т-хелпери - необхідний для забезпечення взаємодії між Т- і В-лімфоцитами для запуску розмноження останніх. Саме Т-хелпери уражаються вірусом імунодефіциту людини, що призводить до розладів імунної функції організму. Третій тип - Т-супресори, пригнічує розвиток імунної реакції, що є необхідним на завершальних стадіях хвороби. Цікавим питанням є те, чому імунна система не формує клітини, специфічно чутливі до власних антигенів. Науковці вважають, що такі клітини утворюються, проте на етапі дозрівання знищуються.

Для ефективного захисту організму необхідна взаємодія і координація всіх описаних ланок імунної системи.

Відповідно до іншої класифікації, імунітет може бути активним або пасивним. Активний імунітет формується функціонуванням імунної системи власного організму. Пасивний пов'язаний з дією чинників зовнішнього походження. Також імунітет може бути природним або штучним.

Рис. 100. Динаміка формування довготривалого специфічного гуморального імунітету

Стрілки позначають момент контакту організму з антигеном.

I. Перший контакт із антигеном супроводжується первинною імунною відповіддю.

II. Під час повторного контакту з антигеном за рахунок активації клітин пам'яті імунна відповідь розвивається швидше і потужніше. Це дозволяє ефективно боротися із збудником.

Чому дорослі люди зазвичай хворіють рідше за дітей чи підлітків?

Природний активний імунітет пов'язаний з активацією, функціонуванням описаних вище механізмів при зараженні організму збудником певної інфекції. Важливо пам'ятати, що активація систем специфічного імунітету триває певний час, необхідний для розпізнавання лімфоцитами антигенів, інтенсивного поділу клітин і синтезу необхідної кількості антитіл. Природний пасивний імунітет захищає новонароджену дитину. Одразу після народження її власна імунна система ще не здатна забезпечувати захист повною мірою, тому вона отримує готові антитіла від материнського організму під час внутрішньоутробного розвитку або ж з молоком після народження. Штучний активний імунітет формується шляхом вакцинації. Штучний пасивний імунітет пов'язаний із введенням в організм готових антитіл проти певного збудника - імунної сироватки. Вона використовується, якщо необхідно швидко побороти наявний у крові збудник або вилікувати дуже ослаблений організм. Імунний захист при цьому триває недовго.

Поняття алергії. Особливою формою імунної відповіді є алергія. Вона виявляється як підвищена реактивність на певні антигени, на які за нормальних умов імунна реакція не розвивається (пилок квітів, шерсть тварин, тощо) - алергенів (рис. 101). Зовнішніми виявами алергії є набряки слизових оболонок, розвиток запальних процесів (збільшення кровообігу в локальній ділянці шкіри, набряк, почервоніння, свербіння), підвищена чутливість верхніх дихальних шляхів (кашель, чхання, нежить). Більшість цих симптомів викликана виділенням у тканинах речовини гістаміну. Таким чином, алергія - це реакція гіперчутливості імунної системи, запуск захисних реакцій на стимули, що не є шкідливими для організму.

Складні механізми імунітету, що сформувалися у процесі еволюції, є однією з адаптацій до впливу хвороботворних біотичних агентів середовища існування.

Рис. 101. Найпоширеніші харчові алергени

Молоко, зернові (білок глютен), бобові, морепродукти (ракоподібні, молюски), арахіс, курячі яйця, горіхи, риба.

Якою має бути поведінка людини, яка знає, що в неї алергія на певні продукти?

  • 1. Дайте означення понять імунітет, алергія.
  • 2. Назвіть основні органи імунної системи.
  • 3. Чим відрізняються клітинний і гуморальний імунітет?
  • 4. Порівняйте специфічний і неспецифічний типи імунітету.
  • 5. Що таке алергія?
  • 6. Поясніть, чому імунітет, набутий батьками, не передається їхнім дітям.