Иммунный ответ: защита организма от патогенов.

Введение

Реакция, возникающая внутри организма в качестве защиты от патогена. Иммунный ответ – это физиологическая реакция, происходящая внутри организма в контексте воспаления с целью защиты от экзогенных факторов. К ним относятся широкий спектр различных токсинов, вирусов, внутри- и внеклеточных бактерий, простейших, гельминтов и грибков, которые могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем организма-хозяина, если не будут удалены из организма. Кроме того, существуют и другие формы иммунного ответа. Например, безвредные экзогенные факторы (такие как пыльца и компоненты пищи) могут вызывать аллергию; латекс и металлы также являются известными аллергенами. Пересаженная ткань (например, кровь) или орган могут вызвать реакцию «трансплантат против хозяина». Тип иммунной реактивности, известный как Rh-болезнь, может наблюдаться у беременных женщин. Эти особые формы иммунного ответа классифицируются как гиперчувствительность. Другая особая форма иммунного ответа – противоопухолевый иммунитет. В общем, существует две ветви иммунного ответа: врожденный и адаптивный, которые работают вместе для защиты от патогенов. Обе ветви включают гуморальные и клеточные компоненты. Врожденная ветвь – первая реакция организма на вторжение – известна как неспецифический и быстрый ответ на любой тип патогена. Компоненты врожденного иммунного ответа включают физические барьеры, такие как кожа и слизистые оболочки, иммунные клетки, такие как нейтрофилы, макрофаги и моноциты, и растворимые факторы, включая цитокины и комплемент. Вакцины вводят ослабленный, убитый или фрагментированный микроорганизм для вызова первичного иммунного ответа. Это делается для того, чтобы в случае контакта с настоящим патогеном организм мог быстро защититься от него, опираясь на вторичный иммунный ответ.

Врожденная часть

Врожденный иммунный ответ – это первичная реакция организма на чужеродные вторженцы. Этот иммунный ответ эволюционно сохранен у многих различных видов, и все многоклеточные организмы обладают некоторой вариацией врожденного ответа. Врожденная иммунная система состоит из физических барьеров, таких как кожа и слизистые оболочки, различных типов клеток, таких как нейтрофилы, макрофаги и моноциты, а также растворимых факторов, включая цитокины и комплемент. В отличие от адаптивного иммунного ответа, врожденный ответ не специфичен к какому-либо одному чужеродному вторженцу и, следовательно, быстро избавляет организм от патогенов. Патогены распознаются и обнаруживаются посредством рецепторов распознавания паттернов (PRR). Эти рецепторы – структуры на поверхности макрофагов, способные связывать чужеродных вторженцев и тем самым инициировать клеточную сигнализацию внутри иммунной клетки. В частности, PRR идентифицируют молекулярные паттерны, связанные с патогенами (PAMP), которые являются неотъемлемыми структурными компонентами патогенов. Примерами PAMP являются пептидогликановая клеточная стенка или липополисахариды (ЛПС), которые являются важными компонентами бактерий и, следовательно, эволюционно консервативны у многих различных видов бактерий. Когда чужеродный патоген преодолевает физические барьеры и проникает в организм, PRR на макрофагах распознают и связываются с определенными PAMP. Это связывание приводит к активации сигнального пути, который позволяет фактору транскрипции NFκB проникать в ядро макрофага и инициировать транскрипцию и последующую секрецию различных цитокинов, таких как IL-8, IL-1 и TNFα. Каждый из трех путей обеспечивает функциональность комплемента, даже если один из путей перестает работать или чужеродный вторженец способен обойти один из этих путей (принцип многоуровневой защиты). Активация наивных Т-хелперов происходит, когда антигенпрезентирующие клетки (АПК) представляют чужеродный антиген посредством молекул MHC класса II на своей клеточной поверхности. Эти АПК включают дендритные клетки, В-клетки и макрофаги, которые специально оснащены не только MHC класса II, но и костимулирующими лигандами, распознаваемыми костимулирующими рецепторами на Т-хелперах. Без костимулирующих молекул адаптивный иммунный ответ будет неэффективным, а Т-клетки станут анергичными. Различные подгруппы Т-клеток могут быть активированы специфическими АПК, и каждая Т-клетка специально оснащена для борьбы с каждым уникальным микробным патогеном. Тип активируемой Т-клетки и тип генерируемого ответа зависят, в частности, от контекста, в котором АПК впервые встретилась с антигеном. После активации Т-хелперы способны активировать наивные В-клетки в лимфатическом узле. Однако активация В-клеток – это двухэтапный процесс. Во-первых, рецепторы В-клеток, представляющие собой антитела иммуноглобулина M (IgM) и иммуноглобулина D (IgD), специфичные для данной В-клетки, должны связаться с антигеном, что приводит к внутриклеточной обработке и представлению антигена на молекулах MHC класса II В-клетки. После этого Т-хелпер, способный идентифицировать антиген, связанный с MHC, взаимодействует со своей костимулирующей молекулой и активирует В-клетку. В результате В-клетка превращается в плазматическую клетку, секретирующую антитела, действующие как опсонин против вторженцев. Специфичность адаптивного звена обусловлена тем, что каждая В- и Т-клетка уникальна. Таким образом, существует разнообразное сообщество клеток, готовых распознавать и атаковать широкий спектр вторженцев. Тип 1 врожденного иммунитета индуцируется вирусами, внутриклеточными бактериями и паразитами. В нем участвуют врожденные лимфоидные клетки группы 1 (ILC1), NK-клетки, Th1-клетки, макрофаги, опсонизирующие изотипы IgG. Тип 2 врожденного иммунитета вызывается токсинами и многоклеточными паразитами. Ключевыми игроками здесь являются ILC2, эпителиальные клетки, Th2-лимфоциты, эозинофилы, базофилы, тучные клетки и IgE. Тип 3 врожденного иммунитета направлен против внеклеточных бактерий и грибов путем привлечения ILC3, Th17, нейтрофилов и опсонизирующих изотипов IgG. Дополнительные типы врожденного иммунитета могут наблюдаться при неинфекционных патологиях. Все типы врожденного иммунитета имеют сенсорные (ILC, NK-клетки), адаптивные (Т- и В-клетки) и эффекторные (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, тучные клетки) компоненты.

The innate immune response is an organism's first response to foreign invaders. This immune response is evolutionarily conserved across many different species, with all multi cellular organisms having some sort of variation of an innate response. The innate immune system consists of physical barriers such as skin and mucous membranes, various cell types like neutrophils, macrophages, and monocytes, and soluble factors including cytokines and complement. In contrast to the adaptive immune response, the innate response is not specific to any one foreign invader and as a result, works quickly to rid the body of pathogens. Pathogens are recognized and detected via pattern recognition receptors (PRR). These receptors are structures on the surface of macrophages which are capable of binding foreign invaders and thus initiating cell signaling within the immune cell. Specifically, the PRRs identify pathogen associated molecular patterns (PAMPs) which are integral structural components of pathogens. Examples of PAMPs include the peptidoglycan cell wall or lipopolysaccharides (LPS), both of which are essential components of bacteria and are therefore evolutionarily conserved across many different bacterial species. When a foreign pathogen bypasses the physical barriers and enters an organism, the PRRs on macrophages will recognize and bind to specific PAMPs. This binding results in the activation of a signaling pathway which allows for the transcription factor NF κB to enter the nucleus of the macrophage and initiate the transcription and eventual secretion of various cytokines such as IL 8, IL 1, and TNFα. Each of the three pathways ensures that complement will still be functional if one pathway ceases to work or a foreign invader is able to evade one of these pathways (defense in depth principle). Activation of naïve helper T cells occurs when antigen presenting cells (APCs) present foreign antigen via MHC class II molecules on their cell surface. These APCs include dendritic cells, B cells, and macrophages which are specially equipped not only with MHC class II but also with co stimulatory ligands which are recognized by co stimulatory receptors on helper T cells. Without the co stimulatory molecules, the adaptive immune response would be inefficient and T cells would become anergic. Several T cell subgroups can be activated by specific APCs, and each T cell is specially equipped to deal with each unique microbial pathogen. The type of T cell activated and the type of response generated depends, in part, on the context in which the APC first encountered the antigen. Once helper T cells are activated, they are able to activate naïve B cells in the lymph node. However, B cell activation is a two step process. Firstly, B cell receptors, which are just Immunoglobulin M (IgM) and Immunoglobulin D (IgD) antibodies specific to the particular B cell, must bind to the antigen which then results in internal processing so that it is presented on the MHC class II molecules of the B cell. Once this happens a T helper cell which is able to identify the antigen bound to the MHC interacts with its co stimulatory molecule and activates the B cell. As a result, the B cell becomes a plasma cell which secretes antibodies that act as an opsonin against invaders. Specificity in the adaptive branch is due to the fact that every B and T cell is different. Thus there is a diverse community of cells ready to recognize and attack a full range of invaders. Type 1 IR is elicited by viruses, intracellular bacteria, parasites. The actors here are group 1 innate lymphoid cells (ILC1), NK cells, Th1 cells, macrophages, opsonizing IgG isotypes. Type 2 IR is caused by toxins and multicellular parasites. ILC2, epithelial cells, Th2 lymphocytes, eosinophils, basophils, mast cells, IgE are key players here. Type 3 IR targets extracellular bacteria and fungi by recruiting ILC3, Th17, neutrophils, opsonizing IgG isotypes. Additional types of IR can be observed in noninfectious pathologies. All types of IR have sensor (ILCs, NK cells), adaptive (T and B cells), and effector (neutrophils, eosinophils, basophils, mast cells) parts.