Гуморальный иммунитет
Гуморальный иммунитет — это аспект иммунитета , который опосредуется макромолекулами , включая секретируемые антитела , белки комплемента и некоторые антимикробные пептиды , расположенные во внеклеточных жидкостях . Гуморальный иммунитет назван так потому, что он включает в себя вещества, находящиеся в юморе или жидкостях организма . Он контрастирует с клеточным иммунитетом . Гуморальный иммунитет также называют иммунитетом, опосредованным антителами .
Изучение молекулярных и клеточных компонентов , формирующих иммунную систему , включая их функции и взаимодействие, является центральной наукой иммунологии . Иммунная система делится на более примитивную врожденную иммунную систему и приобретенную или иммунную систему позвоночных адаптивную , каждая из которых содержит как гуморальные, так и клеточные иммунные элементы.
Гуморальный иммунитет относится к выработке антител и совпадающим процессам, которые ее сопровождают, включая: Th2 активацию и продукцию цитокинов , образование зародышевого центра и изотипа переключение , а также созревание аффинности и генерацию клеток памяти . Это также относится к эффекторным функциям антител, которые включают патогенов и токсинов нейтрализацию , активацию классического комплемента и опсонином стимулирование фагоцитоза и элиминации патогенов. [1]
История
[ редактировать ]Концепция гуморального иммунитета разработана на основе анализа антибактериальной активности компонентов сыворотки крови. Гансу Бюхнеру приписывают развитие гуморальной теории. [2] В 1890 году Бюхнер описал алексины как «защитные вещества», существующие в сыворотке крови и других жидкостях организма и способные убивать микроорганизмы . как «комплементы» Было показано, что алексины, позже переопределенные Паулем Эрлихом , являются растворимыми компонентами врожденного ответа, который приводит к сочетанию клеточного и гуморального иммунитета. Это открытие помогло соединить особенности врожденного и приобретенного иммунитета . [2]
После открытия в 1888 году бактерий, вызывающих дифтерию и столбняк , Эмиль фон Беринг и Китасато Сибасабуро показали, что болезнь не обязательно должна быть вызвана самими микроорганизмами. Они обнаружили, что бесклеточных фильтратов достаточно, чтобы вызвать заболевание. В 1890 году фильтраты дифтерии, позже названные дифтерийными токсинами , использовались для вакцинации животных в попытке продемонстрировать, что иммунизированная сыворотка содержит антитоксин , который может нейтрализовать активность токсина и может передавать иммунитет неиммунным животным. [3] В 1897 году Пауль Эрлих показал, что образуются антитела против растительных токсинов рицина и абрина , и предположил, что эти антитела отвечают за иммунитет. [2] Эрлих вместе со своим коллегой фон Берингом продолжил разработку дифтерийного антитоксина , который стал первым крупным успехом современной иммунотерапии . [3] Открытие определенных совместимых антител стало важным инструментом в стандартизации иммунитета и выявлении затяжных инфекций . [3]
| Вещество | Активность | Открытие |
|---|---|---|
| Алексин(а)/ Комплемент (ы) | Растворимые компоненты сыворотки которые способны убивать микроорганизмы | Бюхнер (1890), Эрлих (1892) |
| Антитоксины | Вещества в сыворотке, способные нейтрализовать активность токсинов, обеспечивая пассивную иммунизацию. | Беринга и Сибасабуро (1890 г.) |
| Бактериолизины | Сывороточные вещества, действующие с белки комплемента, вызывающие лизис бактерий | Ричард Пфайффер (1895) |
| Бактериальные агглютинины и преципитины | Сывороточные вещества, агрегирующие бактерии и осаждают бактериальные токсины | фон Грубер и Дарем (1896 г.), Краус (1897) |
| Гемолизины | Сывороточные вещества, работающие с комплементом лизировать эритроциты | Жюль Борде (1899) |
| Опсонины | Сывороточные вещества, которые покрывают внешнюю мембрану чужеродных веществ и повышают скорость фагоцитоза макрофагов . | Райт и Дуглас (1903) [4] |
| антитело | Первоначальное открытие (1900 г.), гипотеза связывания антиген-антитело (1938 г.), продуцируемая В-клетками (1948 г.), структура (1972 г.), гены иммуноглобулинов (1976 г.) | Эрлих [2] |
Антитела
[ редактировать ]Антитела или иммуноглобулины представляют собой гликопротеины , находящиеся в крови и лимфе . Структурно антитела представляют собой крупные глобулярные белки Y-образной формы . У млекопитающих существует пять типов антител: иммуноглобулин А , иммуноглобулин D , иммуноглобулин Е , иммуноглобулин G и иммуноглобулин М. Каждый класс иммуноглобулинов отличается по своим биологическим свойствам и эволюционировал для борьбы с разными антигенами. [5] Антитела синтезируются и секретируются плазматическими клетками, происходящими из В-клеток иммунной системы.
Приобретенная иммунная система использует антитела для идентификации и нейтрализации посторонних объектов, таких как бактерии и вирусы. Каждое антитело распознает специфический антиген, уникальный для своей мишени. Связывая свои специфические антигены, антитела могут вызывать и другими клетками , агглютинацию и осаждение продуктов антитело-антиген, стимулировать фагоцитоз макрофагами блокировать вирусные рецепторы и стимулировать другие иммунные реакции, такие как путь комплемента .
Переливание несовместимой крови вызывает трансфузионную реакцию , опосредованную гуморальным иммунным ответом. Этот тип реакции, называемый острой гемолитической реакцией, приводит к быстрому разрушению (гемолизу) донорских эритроцитов антителами хозяина. Причиной обычно является техническая ошибка, например, если не тому пациенту перелили не ту дозу крови. Симптомами являются лихорадка и озноб, иногда с болью в спине и розовой или красной мочой ( гемоглобинурия ). Основное осложнение заключается в том, что гемоглобин, высвобождаемый при разрушении эритроцитов, может вызвать острую почечную недостаточность .
Производство антител
[ редактировать ]При гуморальном иммунном ответе наивные В-клетки начинают процесс созревания в костном мозге, приобретая В-клеточные рецепторы (BCR) на поверхности клетки. [6] Эти BCR представляют собой мембраносвязанные белковые комплексы, обладающие высокой аффинностью связывания со специфическими антигенами ; эта специфичность обусловлена аминокислотной последовательностью тяжелых и легких полипептидных цепей, составляющих вариабельную область BCR. [7] Как только BCR взаимодействует с антигеном, он создает сигнал связывания, который направляет В-клетку на выработку уникального антитела , которое связывается только с этим антигеном . Зрелые В-клетки затем мигрируют из костного мозга в лимфатические узлы или другие лимфатические органы , где они начинают встречаться с патогенами.
Активация В-клеток
[ редактировать ]Когда В-клетка встречает антиген, активируется сигнал, антиген связывается с рецептором и попадает внутрь В-клетки путем эндоцитоза . Антиген процессируется и снова презентируется на поверхности В-клетки белками MHC-II . Белки MHC-II распознаются Т-хелперами , стимулируя выработку белков, позволяя В-клеткам размножаться, а их потомкам дифференцироваться в клетки, секретирующие антитела, циркулирующие в крови. [8] В-клетки могут активироваться с помощью определенных микробных агентов без помощи Т-клеток и обладать способностью работать непосредственно с антигенами, обеспечивая реакцию на присутствующие патогены. [8]
Пролиферация В-клеток
[ редактировать ]В-клетка ожидает, пока Т-хелперная клетка (TH ) свяжется с комплексом. Это связывание активирует Т - клетку, которая затем высвобождает цитокины , которые побуждают В-клетки быстро делиться, создавая тысячи идентичных клонов В-клетки. Эти дочерние клетки либо становятся плазматическими клетками , либо клетками памяти . В-клетки памяти здесь остаются неактивными; позже, когда эти В-клетки памяти сталкиваются с тем же антигеном в результате повторной инфекции, они делятся и образуют плазматические клетки. С другой стороны, плазматические клетки производят большое количество антител, которые свободно высвобождаются в систему кровообращения .
Реакция антитело-антиген
[ редактировать ]Эти антитела встретят антигены и свяжутся с ними. Это либо будет мешать химическому взаимодействию между клетками-хозяевами и чужеродными клетками, либо они могут образовывать мосты между своими антигенными сайтами, препятствуя их правильному функционированию. Их присутствие может также привлечь макрофаги или клетки-киллеры для атаки и фагоцитирования .
Система дополнений
[ редактировать ]Система комплемента — это биохимический каскад врожденной иммунной системы , который помогает выводить патогены из организма. клетки-мишени, Он получен из множества небольших белков плазмы крови, которые вместе разрушают плазматическую мембрану что приводит к цитолизу клетки. Система комплемента состоит из более чем 35 растворимых и связанных с клетками белков, 12 из которых непосредственно участвуют в путях комплемента. [1] Система комплемента участвует в деятельности как врожденного, так и приобретенного иммунитета.
Активация этой системы приводит к цитолизу, хемотаксису , опсонизации , иммунному клиренсу и воспалению , а также маркировке возбудителей для фагоцитоза. Белки составляют 5% фракции сывороточных глобулинов . Большинство этих белков циркулируют в виде зимогенов , которые неактивны до протеолитического расщепления . [1]
Три биохимических пути активируют систему комплемента: классический путь комплемента , альтернативный путь комплемента и маннозо-связывающий лектиновый путь . [9] Эти процессы различаются лишь процессом активации конвертазы С3 , [10] который является начальным шагом активации комплемента, и последующий процесс в конечном итоге одинаковы.
Классический путь инициируется воздействием свободно плавающих антител, связанных с антигеном. Это приводит к ферментативному расщеплению более мелких субъединиц комплемента, которые синтезируются с образованием конвертазы C3.
Это отличается от маннозо-связывающего лектинового пути, который инициируется бактериальными углеводными мотивами, такими как манноза, обнаруженными на поверхности бактерий. После процесса связывания происходит то же расщепление и синтез субъединиц, что и при классическом пути. Альтернативный путь комплемента полностью отличается от предыдущих путей, поскольку этот путь спонтанно инициируется в присутствии гидролизованного C3, который затем рекрутирует другие субъединицы, которые могут быть расщеплены с образованием конвертазы C3. Во всех трех путях, как только синтезируется конвертаза C3, комплементы расщепляются на субъединицы, которые либо образуют структуру, называемую мембраноатакующим комплексом (MAC), на клеточной стенке бактерий, чтобы уничтожить бактерии. [11] или действуют как цитокины и хемокины, усиливая иммунный ответ.
См. также
[ редактировать ]- Клеточно-опосредованный иммунитет (по сравнению с гуморальным иммунитетом)
- Иммунная система
- Поликлональный ответ
- Серология
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Джейнвей-младший, Калифорния (2001). Иммунобиология (5-е изд.). Издательство «Гирлянда». ISBN 0-8153-3642-Х .
- ^ Jump up to: а б с д Мечников Э (1905). Иммунитет при инфекционных заболеваниях . Издательство Кембриджского университета.
- ^ Jump up to: а б с д Герарди Э. «Экспериментальные основы иммунологии» . Курс иммунологии, Медицинская школа . Университет Павии. Архивировано из оригинала 30 мая 2011 г.
- ^ Гектоен Л. (февраль 1909 г.). «Опсонины и другие антитела» . Наука . 29 (737): 241–248. Бибкод : 1909Sci....29..241H . дои : 10.1126/science.29.737.241 . JSTOR 1634893 . ПМИД 17788933 .
- ^ Пьер ГБ, Лычак Дж.Б., Вецлер Л.М. (2004). Иммунология, инфекции и иммунитет . АСМ Пресс. ISBN 9781683672111 .
- ^ Безграничный (26 мая 2016 г.). «Гуморальный иммунный ответ» . Безграничный . Архивировано из оригинала 12 октября 2016 г. Проверено 15 апреля 2017 г.
- ^ Эйзен Х.Н. (01 мая 2014 г.). «Повышение аффинности антител: как антитела с низким сродством, вырабатываемые на ранних стадиях иммунных ответов, сопровождаются антителами с высоким сродством позже и в ответах B-клеток памяти» . Исследования в области иммунологии рака . 2 (5): 381–392. doi : 10.1158/2326-6066.CIR-14-0029 . ISSN 2326-6066 . ПМИД 24795350 .
- ^ Jump up to: а б Джейнвей-младший, Калифорния, Трэверс П., Уолпорт М., Шломчик М.Дж. (2001). «Активация B-клеток вооруженными Т-хелперами» . Иммунобиология: иммунная система в здоровье и болезни. (5-е изд.).
- ^ Кэрролл MC (декабрь 2008 г.). «Комплементарный и гуморальный иммунитет» . Вакцина . 26 (8): И28–И33. doi : 10.1016/j.vaccine.2008.11.022 . ПМК 4018718 . ПМИД 19388161 .
- ^ Джейнвей-младший, Калифорния, Трэверс П., Уолпорт М., Шломчик М.Дж. (21 ноября 2001 г.). «Система комплемента и врожденный иммунитет» . Иммунобиология: Иммунная система в здоровье и болезнях (5-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science – через www.ncbi.nlm.nih.gov.
- ^ Матерн Д.Р., Хигер П.С. (сентябрь 2015 г.). «Молекулы большие и малые: система комплемента» . Клинический журнал Американского общества нефрологов . 10 (9): 1636–1650. дои : 10.2215/CJN.06230614 . ISSN 1555-9041 . ПМК 4559511 . ПМИД 25568220 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Мельцер С.Дж., Норрис С. (ноябрь 1897 г.). «Бактерицидное действие лимфы, взятой из грудного протока собаки» . Журнал экспериментальной медицины . 2 (6): 701–709. дои : 10.1084/jem.2.6.701 . ПМК 2117951 . ПМИД 19866859 .