В хода на еволюцията гръбначните животни са придобили имунната система, осигуряваща ефективна защита от патогенни микроорганизми, злокачествени клетки и макромолекули. Имунната система осигурява мощна защита, която се състои от производството на специфични молекули – антитела и клетки – лимфоцити, способни да реагират и инактивират чужди агенти, директно или индиректно чрез участието на молекулярни и клетъчни възпалителни процеси. Значението на имунната система за нашето оцеляване в лицето на голямото разнообразие от причиняващи болести агенти е демонстрирано от последиците от имунологичното увреждане при синдрома на придобита имунна недостатъчност (СПИН) и от вродени имунологични дефицити. От друга страна, огромната сила на имунната система като защита срещу патогенни агенти носи със себе си цената, че действието на системата може да доведе до или да изостри редица имунологични заболявания.
Имунната система се състои главно от лимфоцити и макрофаги. Клетките на имунната система се намират в кръвта и лимфата, където циркулират непрекъснато и в далака, лимфните възли и лимфоидните тъкани, свързани със стомашно-чревния тракт, бронхопулмоналното дърво и лигавичните повърхности. В тимуса и костния мозък се развиват лимфоцитите и макрофагите.
Въпреки че всеки тип клетки в имунната система играе важна роля, лимфоцитите са имунните клетки с основна роля, тъй като те показват антигенната специфичност, която е отличителен белег на имунитета. Лимфоцитите са два основни типа, В клетки и Т клетки. В клетките са предшествениците на плазматичните клетки, произвеждащи антитела, докато Т клетките имат своите основни ефекти при регулирането на нивото на активност на имунната система и при посредничеството на клетъчни ефекторни механизми на имунитета, като унищожаване на заразени с вируси клетки и туморни клетки.
-
Специфичност на имунния отговор
Може би най-забележителната особеност на имунната система е нейната специфичност
Имунната система на всеки от нас има способността да възпроизведе специфичен имунен отговор към широк спектър от чужди макромолекули: Тя произвежда антитела, специфични към определени структури (антигенни детерминанти, наречени епитопи), разположени върху чуждия агент и произвежда В и Т лимфоцити, които носят мембранни рецептори, специфични за тези епитопи. Сега осъзнаваме, че способността на имунната система да реагира на милиони различни чужди антигени зависи от съществуването на вътрешни групи от различни лимфоцити, всяка от които е способна да генерира имунен отговор срещу само един набор от структурно свързани антигени.
Капацитетът на отделните лимфоцити да реагират само на един набор от молекули е съчетан с бързо и селективно увеличаване на броя на тези лимфоцити в резултат на въвеждането на специфичния антиген. Това увеличение води до образуване на клонове на специфични лимфоцити. Лимфоцитите не само увеличават броя си, но също така се диференцират в клетки, произвеждащи антитела (плазматични клетки) или в активни регулаторни клетки или клетки убийци (Т клетки и NK клетки). Такъв подбор на В-клетки и паралелният процес на Т-клетъчен подбор формира основата на защитни имунни отговори.
През последните години значително се подобри нашето разбиране за механизмите на микробната патогенност. Микроорганизмите представляват много разнообразна група организми, които се намират на практика във всяка екологична ниша, могат да инфектират всички макроорганизми и да причинят различни инфекциозни болести. Когато възникне инфекция, тя не вигани води от развитие на инфекциозно заболяване, когато микробният агент не преодолява бариерите на гостоприемника или се елинира ефективно от имунната му система. Много бактерии и вируси съжителстват с гостоприемника, радко причинявайки заболяване и само когато гостоприемникът е с компрометирана имунна система. За разлика от тези бактерии, съществуват и по-вирулентни такива, които причиняват заболяване при почти всеки заразен гостоприемник. След заразяване с патогенен микроорганизъм, макроорганизмът-гостоприемник може да се възстанови напълно и да елиминира патогена или може да развие персистираща или латентна инфекция, водеща до последващо заболяване или рецидив след определен времеви интервал.
- Навлизане на инфекциозния причинител в макроорганизма
Макроорганизмът-гостоприемник притежава редица бариерни системи, възпрепятстващи навлизането на инфекциозните причинители. Тези бариерни системи включват кожата, лигавиците, ензимът лизозим, съдържащ се в екзогенните секрети (слюнка, сълзи). Това представлява първото ниво на защита.
Входните врати, през които патогените навлизат в гостоприемника, включват конюнктивата, устата и стомашно-чревния тракт, носа и дихателните пътища и генито-уринарната система. Освен това тялото е покрито с кожа, естествена бариера, която може да бъде увредена по различни начини (травма, ухапвания от насекоми или животни, пробождания). За всяко от тези места за влизане съществуват различни микробни стратегии, които позволяват на микроорганизмите да заразят гостоприемника. След навлизане в гостоприемника, болестотворните микроорганизми започват да се размножават. При вируси и вътреклетъчни паразити размножаването става вътре в клетките. При извънклетъчните микроорганизми (повечето бактерии) прилепването на микроба към клетъчните повърхности е важно събитие, което позволява колонизацията му в специфични тъкани. Много колонизиращи микроорганизми проявяват тропизъм към определени тъкани и се размножават в тях. Бактериите притежават специфични химически структури за прикрепване към клетката (адхезини) и към съответстващите им рецептори върху гостоприемните тъкани. Много бактерии имат повърхностни структури, които се свързват със специфични макромолекули на клетките гостоприемници като при ключ, аналогично на комбинацията от ензим с неговия субстрат или антитяло с неговия антиген.
- Разпространение на инфекциозния причинител в макроорганизма
Когато болестотворните микроорганизми навлязат в тъканите отвъд епителната повърхност на кожата, те се транспортират чрез лимфната система, където се представят на имунната система. Това взаимодействие може да ограничи инфекцията или да я разпространи в регионалните лимфни възли и в крайна сметка в кръвообращението. Някои микроорганизми преминават през стените на кръвоносните съдове и навлизат директно в кръвообращението. Разпространението чрез кръвообращението може да бъде бързо и може да доведе до тежка генерализирана инфекция (сепсис). Редица патогенни бактериални видове могат да проникват и да се размножават вътреклетъчно в клетките на гостоприемника
Вътреклетъчните бактерии могат да „избягат“ от защитните механизми на имунната система на гостоприемника, като се „скриват“ в клетките на гостоприемника. Вътресъдовата циркулация на инфектирани по този начин клетки може след това да разпространи бактериите в лимфата и кръвта, които от своя страна засяват други органи и тъкани на гостоприемника. Някои бактерии и протозои имат пасивно навлизане в цитоплазмата на гостоприемника, като се фагоцитират от макрофагите. Веднъж попаднали във фагоцитиращите клетки, тези микроорганизми избягват вътреклетъчната убиваща активност на макрофага чрез механизми, които включват резистентност към лизозомни ензими, подтискане на сливането с лизозомите или просто размножаване свободно в цитоплазмата на инфектираната клетка. Други бактерии индуцират собственото им поглъщане от фагоцитиращи клетки. Бактериите притежават генни продукти, които медиират свързването с клетките-гостоприемници и които задействат ендоцитното им поглъщане. Микроорганизмите могат да се разпространят чрез локално разширение в съседни тъкани и през периферните нерви. За микроорганизмите, които не навлизат в кръвовобращението или в периферните нерви, може да има разпространение чрез разширяване до съседни клетки или освобождаване в течности на телесните повърхности. Неспецифичната защита на гостоприемника и местните анатомични характеристики могат да играят централна роля в ограничаването на инфекцията. Разпространението на бактериите се засилва от фактори за разпространение, особено ензимни. Алтернативен път на разпространение е през периферните нерви. Някои вируси (Бяс и Херпес симплекс) и токсини (Тетанус и Дифтерия) се разпространяват от периферията на тялото до централната нервна система по хода на нервите. Точният нервен път и микробните детерминанти остава неясен. За невротропните вируси жизненоважният свързващ протеин е отговорен за позволяването на невротропния щам да навлезе в периферните нерви, след което последващото придвижване се извършва чрез аксонален транспорт.
Специфични фактори от страна на микроорганизмите и гостоприемника определят способността на микроорганизмите да се разпространяват чрез един или друг път в гостоприемника. Първоначалният контакт на имунната система на гостоприемника с болестотворните причинители се осъществява в лимфните възли и води до вирулентен или невирулентен ход на инфекцията. Вирулентните бактерии, навлизащи в лимфен възел, често убиват макрофагите или се възпрепятстват фагоцитозата им. Това води до продукция на продукти, които разширяват кръвоносните съдове и активират възпалителните клетки. Някои вируси възпрепятстват унищожаването им от макрофагите и по този начин придобиват способността да се репликират, вместо да бъдат унищожени в макрофаги или лимфоцити. След това тези вируси могат да се разпространят в гостоприемника чрез нормалната миграция на клетките. Докато вирусите се разпространяват с относителна лекота в гостоприемника чрез кръвообращението, повечето бактерии, гъбички и протозои са блокирани от разпространение в лимфните системи. Разбирането на факторите, които определят дали микроорганизмът може да избегне филтриращото действие в лимфните възли е с голямо значение.
След попадане в кръвoобращението микроорганизмите се транспортират из целия организъм. Въпреки че повечето бактерии или гъби не навлизат директно в кръвта, много вируси, рикетсии и протозои го правят. Отстраняването на микроорганизмите от кръвта може да бъде ефективно. Тъй като ретикулоендотелната система с нейната популация от фиксирани макрофаги е силно концентрирана в черния дроб и далака, в тези органи се осъществява най-голямо очистване от микроорганизми. Инфектираните левкоцити също могат да бъдат прихванати в тези органи, което би помогнало за спиране на инфекцията. Следователно преходната бактериемия или виремия обикновено не са от голямо значение. Но когато резистентността към гостоприемника е нарушена или когато циркулират особено вирулентни микроби, може да възникне трайна виремия или септицемия.
Черният дроб е основният орган, отговорен за изчистването на чужди частици от кръвта. Кръвообращението може също да достави микроби до отдалечени органи. За да навлезе в даден орган, микроорганизмът първо трябва да се свърже с повърхността на ендотела на кръвоносния съд, обикновено на капилярите. След това трябва да достигне тъканта, като преминава през микропори в стената на съда или се носи пасивно, свързан с някаква структура (или клетка), преминаваща през стената.
-
Взаимодействия на вирусите с клеткате-гостоприемници
Вирусите съществуват или като извънклетъчна частица вирион, или като вътреклетъчни форми, подложени на репликация (размножаване). За инактивиране на вирус, инфекциозната вирусна частица трябва да бъде неутрализирана от антитела или нейната репликация трябва да бъде подтисната в клетката гостоприемник. След като вирусът се свърже с молекулата на клетъчния рецептор, вирионът трябва да премине през клетъчната мембрана, за да навлезе в клетката гостоприемник. Обвивките на някои вируси преминават през плазмената мембрана чрез директното им с клетъчната мембрана. Веднъж попаднал в клетката гостоприемник, вирусният геном се транспортира до клетъчното му място на репликация. По този начин вирусите използват генетичния и синтезен апарат на клетките-гостоприемници за своята репликация (размножаване).
-
Тропизъм (насоченост) към определени клетки и тъкани
Отличителна черта на микробната инфекция е локализирането на инфекцията в специфични тъкани или клетки. Локализацията поражда специфичните симптоми на инфекциозните заболявания и е може би това е най-типичната характеристика на причинените от микроорганизми заболявания. Факторите, определящи локализацията на микробите в определени тъкани, тоест техният тропизъм, са подложени на интензивно разследване. Въпреки че все още не знаем подробности за всички фактори, възникват някои аспекти от голямо значение при взаимодействието гостоприемник-микроорганизъм. Тези фактори включват наличието на рецептори на клетъчна повърхност, разпознати от повърхностните структури на микробите и тъканно специфични ензими.
-
Увреждане от болестотворните микроорганизми
Много инфекциозни агенти могат да се размножават в домакина, без да причиняват значителни увреждания. Инфекциозните заболявания са най-сериозните последици от размножаването на микроорганизмите в гостоприемника. Много инфекциозни агенти обаче се размножават в гостоприемника, без да причиняват значителни увреждания. За вирусите това вероятно е правило, а не изключение, дори за вируси, които са способни да причинят заболяване. За някои вируси увреждането на морфологично ниво може да бъде неоткриваемо, дори когато ефектите върху клетъчната функция могат да бъдат големи. Този тип ефект върху клетката, при който тя е способна да се репликира без никакви откриваеми аномалии, но губи диференцираната си функция, се нарича загуба на високоспециализирани функции. Клетките, които секретират важни продукти за физиологията на гостоприемника (като хормони) са най-често засегнатите в това отношение.
За разлика от това, когато бактерии, гъби, протозои или рикетсии навлизат в тъканите, чрез открито нараняване на тъканите. Микроорганизмите могат да увредят клетките директно чрез репликация в определена клетка или, в случай на бактерии и гъбички, чрез излагане на клетките на токсини, които са част от бактериалната клетъчна стена (ендотоксин) или които се отделят от репликиращия се микроб (екзотоксини).
В допълнение към прякото увреждане от микроорганизми или техните продукти, щетите могат да възникнат и косвено. Самият отговор на имунната система на гостоприемника може да доведе до патологични резултати, които могат да бъдат относително неспецифични или може да доведе до специфично увреждане от клетъчните имунни отговори или действието на антитела.
Източници: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK217803/
