Учебное пособие Санкт-Петербург 2007 Научный редактор: Шипицына Л. М. д б. н., проф., заслуж деят науки рф
|
|
Скачать 1.94 Mb.
|
|
2.6. Общие сведения об иммунитете человека 2.7. Структура ВИЧ и его воздействие на иммунную систему человека Рис. 4. Схема строения ВИЧ Рисунок 5. Внешний вид ВИЧ |
|
^
ИММУНИТЕТ (от лат. immunitas - освобождение, избавление) - способность живых существ противостоять действию повреждающих агентов, сохраняя свою целостность и биологическую индивидуальнocть; защитная реакция организма. Иначе можно сказать, что иммунитет – это способ защиты организма от всех антигенно чужеродных веществ как экзогенной, так и эндогенной природы, при этом биологический смысл подобной защиты – обеспечение генетической целостности особей вида в течение их индивидуальной жизни. Действие защитных механизмов обеспечивает возникновение иммунитета к инфекциям. Простейший путь избежать инфицирования - это предотвратить проникновение возбудителя в организм. Главной линией обороны служит, конечно, кожа. Будучи неповрежденной, она непроницаема для большинства инфекционных агентов. Вдобавок, большинство бактерий не способны долго существовать на поверхности кожи из-за прямого губительного воздействия молочной кислоты и жирных кислот, содержащихся в поте и секрете сальных желез. Слизь, выделяемая стенками внутренних органов, действует как защитный барьер, препятствующий прикреплению бактерий к эпителиальным клеткам. Микробы и другие чужеродные частицы, захваченные слизью, удаляются механическим путем - за счет движения ресничек эпителия, с кашлем и чиханием. К другим механическим факторам, способствующим защите поверхности эпителия, можно отнести вымывающее действие слез, слюны и мочи. Во многих жидкостях организма содержатся бактерицидные компоненты - кислота в желудочном соке, лактопероксидаза в молоке и лизоцим в слезах, носовых выделениях и слюне. На определенном этапе эволюции в многоклеточном организме появились клетки, призванные защищать организм от микробов-паразитов. Постепенно сформировалась особая система органов и клеток, обеспечивающих защиту (иммунитет) организма. Она получила название ИММУННОЙ СИСТЕМЫ. Клетки, входящие в состав иммунной системы, были названы ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫМИ. Иммунная система представляет собой совокупность лимфоцитов, макрофагов и ряда сходных с макрофагами клеток. Чтобы представить себе, что такое иммунная система, мы не будем подробно вдаваться в иммунологию и описывать все химические процессы, которые происходят в нашем организме, а рассмотрим только функциональную сторону данной системы. В общем, иммунная система отвечает за три очень важных процесса в нашем организме: замена отработавших, состарившихся клеток различных органов нашего тела; защита организма от проникновения разного рода инфекций – вирусов, бактерий, грибков; «ремонт» частей нашего тела, испорченных инфекциями и другими негативными воздействиями (радиация, отравления ядами, механические повреждения и прочее), а именно: заживление ран на коже и слизистых оболочках, восстановление поврежденных вирусами и грибками клеток, печени и так далее. Иммунитет основан на способности к отторжению чужеродных тел. Защита организма осуществляется с помощью двух систем - неспецифического (врожденного, естественного) и специфического (приобретенного) иммунитета. Эти две системы могут рассматриваться и как две стадии единого процесса защиты организма. Неспецифический иммунитет выступает как первая линия защиты и как заключительная ее стадия. Система приобретенного иммунитета выполняет промежуточные функции специфического распознавания и запоминания болезнетворного агента (или чужеродного вещества) и подключения мощных средств врожденного иммунитета на заключительном этапе процесса. Система врожденного иммунитета действует на основе воспаления и фагоцитоза. В этом случае распознаются и удаляются инородные тела без учета их индивидуальной специфики. Поэтому такой иммунитет называют неспецифическим. Удаление чужеродных клеток из организма происходит, в частности, за счет фагоцитоза - пожирания и разрушения инородных тел макрофагами и лейкоцитами. Эта система реагирует только на корпускулярные агенты (микроорганизмы, занозы) и на токсические вещества, разрушающие клетки и ткани. Вторая и наиболее сложная система – приобретенного иммунитета. Она основана на специфических функциях лимфоцитов. Эти клетки крови распознают чужеродные макромолекулы и реагируют на них либо непосредственно, либо выработкой защитных белковых молекул. Специфический иммунитет - более совершенный механизм защиты организма от биологической агрессии. Он возник в эволюции позже и означает распознавание самых тонких различий между чужеродными агентами - антигенами. АНТИГЕНАМИ называются структурно чужеродные для данного конкретного организма вещества, способные вызвать иммунный ответ (начальные слоги двух слов: «АНТИтела ГЕНерация»). Носителями таких чужеродных веществ будут бактерии, вирусы, грибки, трансплантаты, опухолевые клетки. Иммунокомпетентные клетки должны распознать и уничтожить «чужака». Особое место среди иммунокомпетентных клеток занимают Т-лимфоциты хeлперы (помощники). Эти клетки - генералы иммунной системы. Они способны распознавать «чужих», без их участия большинство антигенов не вызывают иммунный ответ. Т-хелперы посылают «сигнал», активирующий именно те элементы иммунной системы, которые способны уничтожить «чужака». Важнейшую роль в распознавании антигенов микробов и вирусов Т-хелпером выполняет рецептор этих лимфоцитов - СD4. Т-лимфоциты - не единственные клетки со встроенным в мембрану CD4. Не менее 40% моноцитoв (предшественников макрофагов), некоторые иммунокомпетентные клетки в лимфатических узлах, коже и других органах также несут СD4. ВИЧ нападает и поражает именно клетки с рецептором СD4, в первую очередь, Т-лимфоциты. С течением времени количество вируса в организме медленно растет. Постоянное присутствие вируса держит иммунитет в постоянном напряжении. Вирус поражает все новые и новые CD4 клетки и нарушает оболочки других клеток организма. Чем больше становится вирусов, чем больше поражаются CD4 клетки, тем больше сил организм тратит на борьбу с инфекцией. Это похоже на затяжную позиционную войну, когда противники стараются измотать друг друга. Больше шансов у вируса. У каждого организма есть свои ресурсы, свой потенциал, но они не бесконечны. Через некоторое время организм исчерпывает ресурсы, и вирус встречает все меньше и меньше сопротивления. Снижается число вырабатываемых новых CD4 клеток, а с ними снижается количество антител к ВИЧ. В результате у киллеров остается все меньше возможности уничтожить вирус. Так как CD4 клетки нужны для борьбы со всеми инфекциями, у организма снижается возможность в принципе противостоять заболеваниям. Начинает развиваться иммунодефицит. Иммунодефицит – это потеря организмом способности сопротивляться любым инфекциям и восстанавливать нарушения своих органов. Кроме того, при иммунодефиците замедляется или вообще останавливается процесс обновления организма. В этом состоянии человек становится беззащитным не только перед обычными инфекциями, как грипп или дизентерия, но также перед бактериями и вирусами, которые ранее не могли вызвать заболевания, так как иммунная система не позволяла им размножаться в большом количестве. Один из ярких примеров – пневмоциста карини. Это совершенно бесполезная для организма бактерия, живущая в легких каждого человека. При здоровой иммунной системе она не причиняет человеку никакого вреда, но прииммунодефиците может вызвать серьезное поражение легких, пневмоцистную пневмонию. ^ ВИЧ относится к инфекциям, которые живут только в организме человека. Из-за своей простой структуры и небольшого набора составляющих он не может приспособиться к жизни в таких разных организмах, как, например, человек и насекомые. Этот вирус похож на гаечный ключ «на 18»: за гайки меньшего размера он не сможет зацепиться, а гайки большего размера вообще не войдут в его паз. ВИЧ - это РНК-содержащий вирус, относящийся к семейству ретровирусов. По морфологии, структуре и другим признакам ВИЧ относится к подсемейству лентивирусов, т.е. вирусов медленных инфекций. По данным электронной микроскопии вирионы ВИЧ имеют округлую форму диаметром 100-120 нм. Наружная мембрана вируса построена из белков клетки хозяина и пронизана собственными белками вируса, которые обозначены как оболочечные белки (рис.5). Вирусная частица представляет собой ядро (cor), окруженное оболочкой. Ядро содержит двойную вирусную РНК, обратную транскриптазу (ревертазу), интегразу, протеазу. Различают два основных белка оболочки - трансмембранный гликопротеин с молекулярной массой 41 кд (gp41) и внешний гликопротеин - 120кд (gp120).  ^ Обозначения: 1 – мембрана вируса; 2 – оболочечный белок gp120; 3 – трансмембранный компонент оболочечного белка gp41; 4 – матриксный белок (р17); 5 – оболочка нуклеоида (р24); 6 – геном ВИЧ – две молекулы одноцепочечной РНК. Ферменты ВИЧ: 7 – обратная транскриптаза (RT); 8 – интеграза и РНКаза Н; 9 – протеаза. В естественных условиях ВИЧ может сохраниться в высушенном биосубстрате в течение нескольких часов, в жидкостях, содержащих большое количество вирусных частиц, таких как кровь и эякулят, в течение нескольких дней, а в замороженной сыворотке крови, активность вируса сохраняется до нескольких лет. Нагревание до температуры 56°С в течение 30 мин приводит к снижению инфекционного титра вируса в 100 раз, при 70°-80°С вирус гибнет через 10 мин.; через 1 мин. инактивируется 70% этиловым спиртом, 0,5% раствором гипохлорита натрия, 1% глутаральдегидом, 6% перекисью водopoдa. ВИЧ относительно мало чувствителен к ультрафиолетовому облучению ионизирующей радиации. Наружный оболочечный белок, называемый гликопротеин gp120, обусловливает присоединение ВИЧ к рецепторам СД4 клеток человека. При попадании ВИЧ в клетку под действием обратной транскриптазы синтезируется ДНК ВИЧ, встраиваемая в ДНК клетки-хозяина, которая в дальнейшем начинает продуцировать вирусные частицы. Попадая в организм человека, ВИЧ поражает различные органы и ткани, но, в первую очередь, клетки, несущие маркер CD4+ . В таблице 7 приведены основные типы клеток, поражаемых ВИЧ. В цитоплазме пораженных клеток освобождается вирусная РНК и с помощью фермента обратной транскриптазы на основе вирусной РНК синтезируется ДНК - копия, которая встраивается в ДНК клетки хозяина (провирус). При каждом новом делении клетки все ее потомство содержит ретровирусную ДНК. В пораженной клетке начинают создаваться структурные элементы ВИЧ, из которых при помощи другого фермента - протеазы, собираются новые полноценные вирусы, в свою очередь поражающие новые клетки - мишени. С течением времени большинство зараженных клеток погибает. Таблица 4Типы клеток, ткани и органы, поражаемые ВИЧ
Уменьшение клеток, несущих рецептор CD4+ приводит к ослаблению цитотоксической активности Т-лимфоцитов, уничтожающих инфицированные вирусом клетки. В результате теряется контроль за проникающими в организм возбудителями бактериальных, вирусных, грибковых, протозойных и других инфекций (оппортунистических), а также за клетками злокачественных опухолей. Одновременно происходит нарушение функции В-лимфоцитов, поликлональная активация которых приводит, с одной стороны, к гипергаммаглобулинемии, а с другой - к ослаблению их способности продуцировать вируснейтрализующие антитела. Повышается количество циркулирующих иммунных комплексов, появляются антитела к лимфоцитам, что еще больше снижает число CD4+ Т-лимфоцитов. Возникают аутоиммунные процессы. В начальных стадиях болезни в организме вырабатываются вируснейтрализующие антитела, которые подавляют свободно циркулирующие вирусы, но не действуют на вирусы, находящиеся в клетках (провирусы). Стечением времени (обычно после 5-6 лет) защитные возможности иммунной системы истощаются, происходит накопление свободных вирусов в крови (возрастает т.н. «вирусная нагрузка»). Оппортунистические инфекции, как правило, имеют эндогенное происхождение и возникают за счет активации собственной микрофлоры человека вследствие снижения напряженности иммунитета (например, эндогенная активация микобактерий туберкулеза из очагов Гона). Цитопатическое действие ВИЧ приводит к поражению клеток крови, нервной, сердечно-сосудистой, костно-мышечной, эндокринной и других систем, что определяет развитие полиорганной недостаточности, характеризующейся разнообразием клинических проявлений и неуклонным прогрессированием ВИЧ-инфекции. Следовательно, механизм поражения иммунной системы у человека ВИЧ может быть представлен следующим образом.
Для вируса рецептор выполняет роль своеобразной «замочной скважины», к которой у вируса на внешней оболочке есть вещества-отмычки. ВИЧ использует для проникновения в клетки иммунной системы рецептор CD4. ВИЧ обычно изображают похожим на противолодочную мину (pиc.5) со своеобразными шипами, которые имеют огромное значение для проникновения ВИЧ в клетку-хозяина. Вирус встречает клетку, на поверхности которой есть молекула СД4, и плотно прикрепляется к этим молекулам, «открывая» клетку-хозяина своими шипами как отмычкой. Точнее, оболочка вируса и клетки сливаются, и генетический материал вируса попадает в клетку. Исследования, направленные на разработку вакцины, сосредоточены на этапе вторжения ВИЧ в клетку, но пока не увенчались успехом. Далее перед вирусом стоит задача встроить свой геном в геном пораженной клетки. Для этого вирус использует особый фермент, благодаря которому клетка-хозяин принимает генетический материал вируса «как родной». Этот процесс обычно происходит в течение 12 часов после инфицирования. На этом этапе вирусу можно помешать. Такое действие оказывают противовирусные препараты, которые используются при лечении ВИЧ-инфекции. Завладев таким образом «штаб-квартирой» клетки-хозяина, ВИЧ начинает отдавать приказы, и клетка вынуждена подчиняться. При ВИЧ-инфекции миллиарды клеток крови содержат генетический материал вируса. Генный аппарат ВИЧ обладает уникальным свойством: он устроен так, что при любой активации иммунной системы тут же активируется ВИЧ, который до этого находился в клетке (в геноме) в неактивном состоянии. Подчиняясь генетической программе ВИЧ, клетка начинает производить различные компоненты вируса, затем там же, в клетке происходит предварительная грубая «сборка», и новый, пока не зрелый и не способный к заражению вирус отпочковывается от клетки-хозяина. После этого начинает свою работу еще один фермент вируса, который «наводит порядок» внутри оболочки нового вируса, после чего тот становится способен инфицировать другую клетку. На этом этапе помешать вирусу окончательно сформироваться могут другие противовирусные препараты, которые также используются при лечении ВИЧ-инфекции. Использованные вирусом клетки, например, T-хелперы, гибнут. Лишенная своих генералов - Т-хелперов, иммунная система теряет способность распознавать «чужаков» и активировать силы организма на борьбу с вторжениями. Пока до конца неизвестно отчего происходит гибель пораженных ВИЧ клеток. Существует предположение, что побочные продукты воспроизводства вируса токсичны для клетки, поэтому она погибает. Есть также мнение, что в гибели пораженных ВИЧ клетках срабатывет механизм апоптоза (самоубийства клетки). Вирус вызывает такие глубокие нарушения в обмене веществ зараженной клетки, что она воспринимает эти нарушения как сигнал к экстренному включению программы гибели. Биологический смысл такой реакции вполне понятен. Смерть зараженной клетки еще до того, как в ней образуется новое поколение вирусных частиц, предотвратит распространение инфекции по организму. Однако, «самурайский закон» оказывается не эффективным средством защиты организма в случае с ВИЧ-инфекцией. Таким образом, ВИЧ использует для своего размножения клетки иммунной системы, которые из-за поражения вирусом погибают, поэтому по мере развития ВИЧ-инфекции количество не пораженных ВИЧ иммунокомпетентных клеток становится все меньше, и постепенно иммунная система слабеет и не может справляться ни с враждебными вторжениями других возбудителей болезней, ни с образованием раковых клеток. Процесс разрушения иммунной системы занимает довольно долгое время. ВИЧ-инфекцию относят к классу медленных инфекций. После заражения человек может прожить еще многие годы, и в течение долгого времени даже не догадываться, что смертельно болен. Это происходит из-за специфического течения болезни. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям