ГУМОРАЛЬНИЙ ІМУНІТЕТ: ТЕОРІЯ, ЕФЕКТОРНІ МЕХАНІЗМИ, ПРИКЛАДИ - НАУКА - 2025

Гуморальний імунітет , також відомий як імунну відповідь , опосередковані антитілами, є одним з найбільш важливих механізмів захисту від організмів вторгнення мікроорганізмів або токсинами позаклітинних.

Зокрема, гуморальний імунітет відноситься до імунітету, опосередкованого факторами крові, які є сироватковими білками, відомими як "антитіла", які функціонують у відповідь на інфекції та спеціально виробляються у відповідь на присутність "антигенів".

Деякі ефекти антитіл, що утворюються під час гуморальної імунної відповіді (Джерело: Беккі Буун через Wikimedia Commons)

Імунну систему ссавця можна розділити на вроджену імунну систему та адаптивну імунну систему. Вроджена імунна система складається з різних елементів, які функціонують як фізичні та хімічні бар'єри проти потрапляння в організм вторгнення агентів.

Серед таких бар’єрів - епітелія та деякі вироблені ними речовини; також беруть участь деякі специфічні типи клітин, які разом представляють першу захисну систему організму.

Адаптивна або специфічна імунна система є дещо складнішою та "розвивається", оскільки вона спрацьовує у відповідь на вплив інфекційних агентів або контакт із певними мікроорганізмами, хоча обидві системи зазвичай працюють разом.

Кажуть, що це специфічна система, оскільки вона виникає у відповідь на визначені детермінанти і опосередковується вузькоспеціалізованими клітинами, які також мають здатність «запам'ятовувати» та реагувати швидше та з більшою «силою» чи «ефективністю» на неодноразові впливи на той же загарбник.

Гуморальний імунітет - одна з підкатегорій адаптивного або специфічного імунітету, яка також класифікується за клітинним імунітетом. Обидва типи відповідей відрізняються один від одного залежно від компонента імунної системи.

Теорія

Теорія гуморального імунітету, яка була продуктом напружених років досліджень та дискусій, пропонує, що імунітет опосередковується речовинами, що містяться в рідинах організму або "гуморах".

Ця теорія була розроблена багатьма вченими, які незалежно вивчали та описували багато ефекторів, що беруть участь у таких механізмах реагування.

Пол Ерліх був чи не одним із найвпливовіших, що проводив найбільш глибокі дослідження комплементарності антиген-антитіло на початку 1900-х років.

Трохи історії

Відомий імунолог Рудольф Вірхов у 1858 р. Встановив, що всі тілесні патології обумовлені несправністю клітинних елементів, що відповідають за захист, а не "невідповідністю розчинних гуморів".

Трохи понад 25 років потому, у 1884 році, Елі Мечников вивів на світ першу публікацію фагоцитарної теорії, яка сьогодні формує та підтримує основні основи теорії клітинного імунітету (клітинний імунітет).

Багато недоброзичливців Мечнікова намагалися «спростувати» його твердження, і саме в 1888 р. Джордж Нутталл, проводячи ряд експериментів, призначених для перевірки теорій Мечнікова, зауважив, що сироватка звичайних тварин має «природну токсичність» проти певних мікроорганізми.

Таким чином, в науковому світі стало популярно, що безклітинні рідини від "здорових" або "спеціально імунізованих" тварин можуть вбивати бактерії, так що не потрібно було вдаватися до теорії клітин для пояснення вродженого та набутого імунітету .

Першими експериментально підтвердили наявність гуморальної імунної відповіді Еміль фон Берінг та Шибасабуро Кітасато в кінці 1800-х рр. Фон Берінг і Кітасато продемонстрували, що імунні реакції, спровоковані дифтерією та правцем, були зумовлені наявністю антитіл проти екзотоксин.

На початку 1900-х років Карл Ландштайнер та інші дослідники зрозуміли, що інші токсини та речовини небактеріального походження можуть виробляти гуморальний імунітет.

Термін "антитіло" було введено незабаром як спільність для позначення тих специфічних речовин, які можуть функціонувати як антитоксини проти "антигенів".

Слово антиген був терміном, який використовується для визначення речовин, що викликають вироблення гуморальних антитіл.

Ефекторні механізми

І гуморальна імунна відповідь, і клітинна імунна відповідь опосередковуються типом клітини, відомої як лімфоцити.

Основними дійовими особами клітинного імунітету є Т-лімфоцити, тоді як саме В-лімфоцити реагують на присутність сторонніх антигенів і перетворюються на клітини, що продукують антитіла, характерні для гуморального імунітету.

Гуморальний імунітет є основним захисним механізмом проти позаклітинних мікроорганізмів та інших токсинів, тоді як клітинний імунітет сприяє виведенню внутрішньоклітинних збудників, які є "недоступними" для розпізнавання антитілами.

Фази гуморальної імунної відповіді

Як і клітинну імунну відповідь, гуморальну відповідь можна розділити на три фази: одна розпізнавання, інша активації та друга ефекту.

Фаза розпізнавання складається з зв'язування антигенів із специфічними мембранними рецепторами на клітинній поверхні зрілих лімфоцитів В.

Антитіла функціонують як такі "рецептори" і здатні розпізнавати білки, полісахариди, ліпіди та інші "сторонні" позаклітинні речовини.

Фаза активації починається з проліферації лімфоцитів після розпізнавання антигенів і продовжується диференціюванням або в інших ефекторних клітинах, здатних елімінувати антигени, або в клітинах пам'яті, здатних викликати швидші реакції після нового впливу на неї. антиген.

Під час фази ефектора лімфоцити, що здійснюють антиелінінуючі функції, відомі як "клітини ефектора", хоча зазвичай беруть участь інші клітини, які також беруть участь у вродженій імунній відповіді, а також фагоцитозують та усувають сторонні агенти.

Лімфоцити та антитіла

Антитіла, що продукуються лімфоцитами або В-клітинами, мають фізіологічну функцію нейтралізації та усунення антигену, який індукував їх утворення, а гуморальна імунна система може реагувати на безліч різних антигенів.

В-лімфоцити виникають у кістковому мозку у відповідь на певний антиген (вони специфічні), і це відбувається до антигенної стимуляції. Експресія певних антитіл запускає реакції проліферації та диференціювання більшої кількості В-клітин, що секретують антитіла.

Сигналізація між Т-клітинами та В-клітинами для активації останніх (Джерело: Мануель Мелліна Вісенте, через Wikimedia Commons)

Однак, залежно від природи антигену, потрібен додатковий сигнал для диференціювання та проліферації, який подається спеціальним типом Т-лімфоцитів, який називається "помічним Т-лімфоцитом", який виділяє активуючі фактори для В-клітин.

Імуноглобуліни

Оскільки вони в основному містяться в рідинах крові, антитіла, що виробляються В-клітинами, називаються імуноглобулінами. Ці білкові молекули мають дві важкі та дві легкі ланцюги глікопротеїну, пов'язані між собою через дисульфідні мости (СС).

Структура імуноглобуліну G (IgG) (Джерело: w: Користувач: AJVincelli через Wikimedia Commons)

Легкі ланцюги відомі як "каппа" і "лямбда", але існує 5 типів важких ланцюгів, які отримали назву гамма (G), mu (M), альфа (A), дельта (D) і епсилон (E ).

Поєднання легкої та важкої ланцюгів закінчується утворенням імуноглобулінів IgG, IgM, IgA, IgD та IgE. Найбільш поширеним антитілом у сироватці ссавців є імуноглобулін IgG (приблизно 70%).

Кожна ланцюг антитіла має аміно-кінцевий і карбоксильний кінцевий кінець. Частина, здатна зв'язувати антигени, знаходиться на кінці аміно-терміналу, але карбоксильна кінцева область - це те, що диктує біологічну активність.

Гуморальна імунна відповідь

Карбоксильна кінцева область IgG-подібних антитіл спеціально розпізнається фагоцитарними клітинами, такими як нейтрофіли та макрофаги, які мають для цього спеціальні рецептори.

Це розпізнавання передбачає контакт між рецептором і антитілом, і саме це з'єднання полегшує фагоцитоз і деградацію антигенів всередині клітин фагоцита.

На відміну від IgG, інші класи імуноглобулінів не зустрічаються в секреціях та тканинах. Однак вони так само корисні для отримання імунної відповіді.

Імуноглобуліни IgM (10% сироваткових імуноглобулінів) є потужними збудниками системи комплементу, тому вони функціонують при лізисі антигену та підвищенні резистентності.

Імуноглобуліни IgA (20% сироваткових імуноглобулінів) виробляються в лімфоїдних тканинах і обробляються та транспортуються до слизової оболонки легенів та шлунково-кишкового тракту. Вони працюють на нейтралізацію вірусів та інших антигенів, які потрапляють на поверхні слизових.

IgD зв'язується з лімфоцитами В і функціонує як антигенний рецептор, тоді як IgE (відомий як алергічне антитіло) зв’язується з поверхнею тучних клітин і базофілів через специфічні рецептори. Обидва імуноглобуліни знаходяться в дуже низькій концентрації в сироватці крові.

Приклади

Антитіла, що продукуються основними ефекторами гуморальної імунної відповіді (В-лімфоцити), мають здатність "індукувати" або "активувати" різні механізми реагування проти різних типів загрози.

Наприклад, імуноглобуліни IgG є активаторами того, що відомо як "каскад комплементу", який працює на нейтралізацію вірусних частинок, запобігаючи тим самим їх зв'язування з клітинами господаря.

Під час вагітності мати передає антитіла плоду через трофобластичні клітини плаценти, які мають рецептори з високою спорідненістю до карбоксильного кінця імуноглобулінів, таких як IgG.

Гуморальна реакція на бактерії, які мають «капсули», що складаються з полісахаридів, опосередковується імуноглобуліном М, який сприяє фагоцитозу цих мікроорганізмів.

Ще одним важливим прикладом гуморального імунітету є системна реакція на паразитів, де IgE "спрямовує" їх руйнування через еозинофільні клітини.

Список літератури

1. Аббас, А., Ліхтман, А., Побер, Дж. (1999). Клітинна та молекулярна імунологія (3-е видання). Мадрид: McGraw-Hill.
2. Керролл, МС, Ісенман, DE (2012). Регулювання гуморальної імунітету шляхом доповнення. Імунітет, 37 (2), 199–207.
3. Кіндт, Т., Голдсбі, Р., і Осборн, Б. (2007). Імунологія Кубі (6-е видання). Мексика DF: McGraw-Hill Interamericana з Іспанії.
4. Кляйн, Т. (2007). Набута імунна відповідь. У xPharm: Комплексна довідка з фармакології (с. 1–5).
5. Лішнер, Х., Дігеорж, А. (1969). Роль вилочкової залози в гуморальному імунітеті. Ланцет, 2, 1044–1049.
6. Меджитов, Р., та Джейнвей, C. (2000). Вроджений імунітет. Журнал медицини Нової Англії, 338–344.
7. Мерло, LMF, & Mandik-Nayak, L. (2013). Адаптивний імунітет: В-клітини та антитіла. У Імунотерапії раку: пригнічення імунітету та ріст пухлин: друге видання (с. 25–40).
8. Сільверштейн, А.М. (1979). Історія імунології. Клітинна проти гуморальної імунітету: детермінанти та наслідки епічної битви 19 століття. Клітинна імунологія, 48 (1), 208–221.
9. Штейнман, РМ (2008). Пов'язування вродженого з адаптивним імунітетом через дендритні клітини. Вроджений імунітет до легеневої інфекції (с. 101–113).
10. Tan, TT, & Coussens, LM (2007). Гуморальний імунітет, запалення та рак. Поточна думка з імунології, 19 (2), 209–216.
11. Twigg, HL (2005). Гуморальний імунний захист (антитіла): останні досягнення. Праці Американського торакального товариства, 2 (5), 417–421.
12. Wherry, EJ, & Masopust, D. (2016). Адаптивний імунітет: нейтралізація, усунення та запам'ятовування в наступний раз. У вірусному патогенезі: від основ до системної біології: Третє видання (с. 57–69).