Борьба с опасными нахлебниками - ПОСТОЯНСТВО ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ЕСТЬ УСЛОВИЕ СВОБОДНОЙ И НЕЗАВИСИМОЙ ЖИЗНИ - ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА КАК САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ

Постановка проблемы урока

Факт 1. Окружающий нас мир буквально кишит болезнетворными микроорганизмами: бактериями, вирусами, патогенными грибами и животными - паразитами.

Факт 2. Они стремятся проникнуть из внешнего нестабильного мира в стабильную, богатую всем необходимым для их жизни внутреннюю среду нашего организма.

• Какой возникает вопрос? Предложите свой вариант и сравните с формулировкой авторов (с. 333).

Повторение необходимых знаний

• Что такое гомеостаз? (Глава 2, вступление)

• Какие системы органов поддерживают состав внутренней среды организма? (Глава 2)

• Как взаимодействуют две основные руководящие системы организма? (§ 21)

Решение проблемы

• С помощью текста и рисунков составьте таблицу, в которой отразите все описанные в параграфе виды иммунитета. Заполните следующие её строки:

1) вид иммунитета; 2) характерные черты и специфика действия каждого из видов иммунитета; 3) нацеленность на определённые болезнетворные микроорганизмы.

Наша иммунная система — это боеспособная армия, обороняющая организм от злейших врагов — болезнетворных микроорганизмов. Мы не отдаём себе отчёта в том, насколько надёжно защищены от такой агрессии. Но ребёнок, родившийся с серьёзными нарушениями этой защиты, обречён на скорую гибель, если его не изолировать от внешнего мира.

Что такое иммунитет

Организм защищается от воздействий — вторжений болезнетворных микроорганизмов, чужеродных клеток, тканей, инородных тел и веществ — самыми различными способами. Из них складывается единый защитный механизм, называемый иммунитетом. Существует неспецифический и специфический иммунитет. Неспецифический иммунитет - врождённая реакция организма на “внешнюю агрессию” - обращён против всех агрессоров сразу, независимо от их размеров и происхождения. Это и барьерная функция кожи и слизистых оболочек, и выработка организмом бактерицидных веществ, и многое другое, о чём пойдёт речь ниже.

Специфический иммунитет организма направлен сначала на распознавание захватчика, а затем его уничтожение специально для него выработанным механизмом. Этот механизм запоминается организмом и при повторном вторжении срабатывает вновь.

46.1. Виды иммунитета

Иммунитет может обеспечиваться специальными клетками, и тогда он называется клеточным, или вырабатываемыми клетками и растворёнными в крови, лимфе и тканевых жидкостях веществами — это гуморальный иммунитет.

“Первая линия защиты”

Оборона человеческого организма от внешних агрессий организована по всем правилам “военного искусства”. В ней несколько линий. Первая и очень мощная линия неспецифического иммунитета. Кожа надёжно предохраняет наш организм от проникновения вредных микроорганизмов. Другие клетки, которые в той или иной степени соприкасаются с внешней средой, — клетки слизистых оболочек ротовой полости, внутренних поверхностей кишечного тракта, дыхательных, мочевых и половых путей — защищают наш организм иначе. Они выделяют слизь, задерживающую и смывающую частицы пыли, которые содержат множество микроорганизмов. У многих эпителиальных клеток есть ещё и реснички, которые удаляют эту слизь из организма (рис. 46.1). Слёзы и слюна не только смывают агрессоров с поверхности эпителия, но и содержат бактерицидные вещества. Во многих органах постоянно присутствуют дружественные нашему организму бактерии. Они вырабатывают ядовитые для вредных бактерий вещества или, конкурируя с ними за питательную среду, вытесняют непрошеных гостей.

46.1. 2. Реснитчатый эпителий бронхов

“Вторая линия защиты”

Но остановить всех агрессоров “на пороге” просто невозможно — слишком привлекательна для них наша внутренняя среда. Вторая линия борьбы с ними находится в крови, тканевых жидкостях и лимфе. Это гуморальные средства защиты, о которых мы будем говорить дальше.

Во многих клетках вырабатывается белок интерферон, образующийся после попадания в эти клетки мёртвых или живых вирусов. Он обладает довольно широким противовирусным действием. Белки сыворотки крови активизируются микроорганизмами и, как в морском бою, атакуют их мембраны, проделывая в них отверстия. Это убивает микроорганизмы.

Воспаление

Исследование иммунитета началось с обнаружения клеток, пожирающих микробов. Они были открыты И.И. Мечниковым. Изучая клеточное строение прозрачных личинок морской звезды, учёный заметил, как подвижные клетки окружают шип розы, вставленный под кожу личинки. Он заключил, что эти клетки поглощают чужеродные объекты, попавшие в организм, и назвал клетки фагоцитами. Затем И.И. Мечников пришёл к выводу, что в организме человека роль фагоцитов играют лейкоциты. Исследования учёного привели к пониманию ещё одного механизма неспецифической защиты организма — воспалительной реакции, или воспаления. Если под кожу попала грязная заноза или колючка, лучше её сразу удалить и продезинфицировать поражённое место йодом или зелёнкой. Но мы не всегда вовремя замечаем занозу, а она никогда не бывает стерильной, и вместе с ней под кожу попадают опасные для нас микроорганизмы. В питательной внутренней среде они начинают быстро размножаться. Бывает и так, что вторжение извне не происходит, а ткани организма повреждаются из-за удара (синяк). В любом случае повреждённые ткани организма выделяют вещества, которые вызывают расширение сосудов, приток крови к повреждённому участку. Возникают характерные покраснение и повышение температуры. Проницаемость стенок сосудов возрастает, плазма крови начинает просачиваться в повреждённый участок, возникает отёк. Лейкоциты покидают сосуды (рис. 46.3), “протискиваясь” с помощью псевдоподий между эндотелиальными клетками сосудов. Они “поедают” бактерии и продукты распада тканей до тех пор, пока накопившиеся продукты распада не убивают их. Скопление тканевых клеток, бактерий и в особенности живых и погибших лейкоцитов образует густую жёлтую жидкость, называемую гноем. Кожа повреждённого участка становится тоньше и, наконец, прорывается. Заноза с гноем изгоняется наружу. Мы вновь встретились с уже знакомыми нам клетками крови — лейкоцитами. Они бывают разных типов, два из которых — макрофаги и нейтрофилы - способны к фагоцитозу и принимают участие в воспалении.

46.3. Лейкоциты спешат к месту воспаления

“Бойцы невидимого фронта”

Несмотря на то что механизмы неспецифического иммунитета достаточно эффективны, микроорганизмы “умеют” преодолевать “первую линию защиты”. И как это ни удивительно, но в эволюции была создана система защиты от каждого конкретного организма или от каждой чужеродной молекулы. Главные действующие лица этой “второй линии защиты” — специфического иммунитета — ещё один тип лейкоцитов — лимфоциты.

46.4. Лимфоцит

Все лейкоциты развиваются из стволовых клеток красного костного мозга, дающих начало всем клеткам крови. Но те дочерние клетки, из которых впоследствии разовьются лимфоциты, быстро покидают костный мозг и переносятся кровью к органам, где они специализируются.

Клетки, которые оседают в вилочковой железе — тимусе (рис. 46.5), превращаются в Т - лимфоциты. Под влиянием специальных гормонов Т - лимфоциты становятся “бойцами” клеточного специфического иммунитета. Их основная задача — найти и обезвредить агрессоров, вступив с ними в непосредственный контакт.

46.5. Вилочковая железа

Вилочковая железа, или тимус, расположена в грудной клетке под грудиной около передней стороны сердца. Он начинает свою работу в период внутриутробного развития, когда в него поступает наибольшее количество лимфоцитов. В дальнейшем количество лимфоцитов, поступающих в железу, становится всё меньше и меньше, и, когда человек достигает 15 – 18-летнего возраста, тимус начинает рассасываться и к старости превращается в жировую ткань.

Другие клетки, покинувшие ткань костного мозга, попадают в лимфатическую ткань тонкого кишечника, аппендикса или миндалин. Они также “проходят обучение” в этих органах, но получают иную “специальность”, нежели Т - лимфоциты. Их называют В - лимфоцитами. Эти клетки — работники гуморального специфического иммунитета. В борьбу с врагом вступают не сами клетки, а вырабатываемые ими специальные защитные белки — антитела.

Белки - рецепторы, расположенные на мембране лимфоцита, соответствуют только одному чужеродному агенту. Как только клетка встретит “своего” недруга, её рецепторы свяжутся с ним - и клетка начнёт размножаться. В этом случае возникает целая армия одинаковых клеток, готовых бороться с определённым врагом. Как видите, “армии клонов” были созданы природой задолго до появления этой идеи у авторов “звёздных войн”. Но в нашем организме враг сам избирательно активирует те клетки, которые наиболее приспособлены к борьбе с ним. Вот почему этот вид иммунитета носит название специфического. Это целый арсенал оружия против врагов, со многими из которых мы можем и не встретиться в течение своей жизни.

Гуморальный специфический иммунитет - подбор “ключа к замку”

Система гуморального специфического иммунитета начинает свою работу с выработки лимфоцитами антител (рис. 46.6). Антитела вырабатываются в ответ на проникновение в организм антигенов — чужеродных макромолекулярных веществ. Антигенами могут быть бактерии, вирусы, любые клетки и вещества с крупными молекулами, состав которых отличается от состава собственных клеток и веществ организма. Антиген проникает в кровь и встречается с В - лимфоцитами. Клетки, “настроенные” на этот антиген, блокируют его и начинают делиться. Вскоре возникают миллионы “клонов” плазматических клеток. Когда их накапливается достаточное количество, большинство из них перестаёт делиться и начинает вырабатывать огромное количество антител одного вида.

46.6. Выработка антител

Жизнь плазматических клеток коротка - всего несколько дней, но в это время они работают, как пулемёт: клетки могут синтезировать и выделять около 2 тыс. идентичных молекул антител в секунду. Эти антитела уже не связаны с клетками, а свободно перемещаются, циркулируют в крови, проникают в другие жидкости и ищут вторгшиеся в организм антигены.

Когда антитела “узнают” антиген, вызвавший их появление, они образуют с ним комплекс антиген - антитело. Такой комплекс обезвреживает вирусы, бактериальные токсины и яды, блокируя их способность присоединяться к рецепторам на клетках - мишенях, и способствует ускоренному выведению их из организма. Антитела могут связываться с поверхностными молекулами мембраны микроорганизмов. В этом случае они служат метками для фагоцитов. Рецепторы мембраны фагоцитов постепенно “пристёгиваются” к меткам - антителам, как застёжка - липучка. Фагоцит обволакивает частицу, сливается по краям — и клетка начинает переваривать микроорганизм.

Наш организм злопамятен. Не все В - лимфоциты, встретившие антиген, создают плазматические клетки. Некоторые из их дочерних клеток превращаются в клетки памяти. В отличие от плазматических они продолжают жить и после исчезновения антигена, сохраняя способность взаимодействовать с этим антигеном даже через много лет, если он появляется вновь. Тогда происходит массовый выброс антител, который нейтрализует антиген значительно быстрее, чем это происходило в первый раз. Это явление называется иммунологической памятью.

46.7. Фагоцит и микроорганизм, “помеченный” антителами

Клеточный специфический иммунитет

В отличие от В - лимфоцитов Т - лимфоциты в тимусе получают отличные друг от друга свойства. Например, существуют Т - киллеры (“убийцы”) и Т - хелперы (“помощники”). Т - лимфоциты взаимодействуют с антигеном лишь тогда, когда он сосредоточен на мембране клеток.

Вирусы, попав в наш организм, почти сразу проникают в клетки, где они недоступны для антител. Единственный способ избавиться от них — убить заражённую клетку, которая немного меняет свою структуру, на поверхности её мембраны есть вирусные белки. Это помогает Т - киллерам отличить больные клетки от здоровых, связаться с ними и убить.

Т - хелперы, оправдывая своё название, помогают большинству лимфоцитов выполнить свою работу — способствуют активированию В - лимфоцитов и макрофагов.

Огромная роль Т - хелперов в иммунитете стала особенно понятна после изучения механизма страшного заболевания, которое всем, безусловно, известно, — синдрома приобретённого иммунодефицита (СПИД). СПИД вызывается вирусом, который убивает Т - хелперы. Это приводит в негодность всю иммунную систему. Организм заболевшего поражают те микроорганизмы, которые редко инфицируют здоровых людей. От этих вторичных заболеваний больные СПИДом через

несколько лет после появления симптомов основной болезни и могут умереть.

В- и Т- лимфоциты всё время путешествуют по крови, лимфоидным органам, лимфатическим сосудам. Как мы убедились, им необходимы встречи не только с врагом, но и друг с другом.

“Свои” и “чужие”

Система специфического иммунитета действует в организме, который собран из молекул, по строению часто очень похожих на чужеродные. Однако агрессивно система реагирует только на чужеродные молекулы, даже если их безграничное множество, и в то же время не атакует многочисленные макромолекулы, вырабатываемые клетками собственного организма. Как же эта замечательная система отличает “своё” от “чужого”? Оказывается, она “учится” этому ещё в период внутриутробной жизни организма. Если незрелый лимфоцит в это время встретит соответствующий ему антиген, он погибает. Поскольку с собственными макромолекулами лимфоциты сталкиваются постоянно, все те клетки, которые “настроены” против собственных молекул, погибают ещё до рождения ребёнка.

Однако известно много случаев сбоя в работе иммунной системы, когда она принимает свои антигены за чужие и атакует их. Такие заболевания называются аутоиммунными. Они возникают, когда образуются антитела к “своим” антигенам (так называемые аутоантитела), или развивается Т - клеточный иммунный ответ на них, или включаются обе системы иммунитета вместе. Например, при рассеянном склерозе - хроническом аутоиммунном заболевании центральной нервной системы - образуются аутоантитела на миелин. Проведение нервных импульсов по повреждённым аксонам нарушается. Это может привести к разнообразным нарушениям, начиная с отклонений в речи (неразборчивости) и заканчивая параличом.

Аллергия

Иммунная система иногда по ошибке болезненно реагирует на обычные безобидные вещества, например, пыльцу растений, и после повторных контактов с таким веществом могут возникать очень сильные негативные реакции. Они сопровождаются усилением кровотока в коже и слизистых, появлением зудящей сыпи, спазмом бронхов. Такое состояние называется аллергией. Вещество, провоцирующее аллергическую реакцию, называется аллергеном. Наиболее распространённые аллергены — это пыльца растений, мельчайшие кусочки кожи, перемещающиеся с пылью, некоторые пищевые продукты, а также продукты бытовой химии.

Виды иммунитета

Человек никогда не болеет чумой собак: условия нашего организма не подходят для жизнедеятельности возбудителя этой болезни. Значит, мы обладаем видовым иммунитетом к такому заболеванию.

Некоторые антитела ребёнок наследует от родителей и становится невосприимчивым к заболеванию, которым может болеть другой человек. Такой иммунитет называют врождённым. Например, местное население районов, в которых распространён клещевой энцефалит, невосприимчиво к данному заболеванию, в то время как приезжие очень часто заражаются этой болезнью.

После перенесённого заболевания против возбудителей болезни вырабатывается иммунитет. Его называют приобретённым. Переболев корью, ветрянкой и многими другими заболеваниями, человек уже, как правило, не болеет ими повторно. Видовой, врождённый и приобретённый иммунитеты называют естественными.

Чтобы уберечь человека от таких страшных заболеваний, как оспа, туберкулёз, полиомиелит, сибирская язва, дифтерия и многие другие, у него вырабатывают искусственный иммунитет.

При создании искусственного пассивного иммунитета человеку вводят лечебную сыворотку, содержащую уже готовые антитела. Сыворотку готовят, многократно вводя лошади антиген, например, дифтерийный токсин. Организм животного вырабатывает на него антитела. После этого у лошади берут кровь, освобождают её от форменных элементов, удаляют фибриноген. В полученной сыворотке крови содержатся антитела, выработанные в организме лошади. Сыворотку вводят заболевшему человеку для лечения или ещё не заболевшему, чтобы предупредить заболевание (для профилактики).

Искусственный активный иммунитет создают, вводя в организм небольшое количество антигена в виде вакцины. Такой процесс называется вакцинацией, или иммунизацией. В организм вводят ослабленные или убитые, или выделенные из них макромолекулы, вызывающие иммунологическую реакцию на данные микроорганизмы. Человек не заболевает, но у него вырабатываются собственные антитела к этому антигену. При повторной встрече организма с этим возбудителем в крови уже присутствуют клетки памяти, поэтому клеточные и гуморальные иммунные реакции будут развиваться значительно быстрее, чем при первом контакте. После прививки человек чаще всего уже не болеет данной болезнью или, если болеет, то сравнительно легко.

Формулирование вывода

Иммунитет - способность организма защищаться от инородных вторжений. Неспецифический иммунитет обращён против всех “агрессоров” сразу. Специфический иммунитет организма направлен на распознавание захватчика, а затем его уничтожение специально для него выработанным механизмом. Главные действующие лица иммунитета - лимфоциты. Основные черты системы специфического иммунитета: способность отличать “свои” макромолекулы от “чужих” и длительно воспроизводить найденный способ борьбы с данным возбудителем.

Иммунитет, неспецифический и специфический иммунитеты, клеточный и гуморальный иммунитеты, воспаление, антитела, аллергия, СПИД, вакцинация

Применение знаний

1. Чем отличаются друг от друга специфический и неспецифический иммунитет?

2. Что останавливает возбудителя “на пороге” организма?

3. Каковы средства борьбы с возбудителем, ворвавшимся в организм?

4. Какую роль в защите от “агрессора” играют антитела?

5. В чём заключается опасность СПИДа?

6. В чём отличия сыворотки и вакцины?

7. Воспаление - результат работы иммунной системы. Почему же его приходится лечить?

8. Предложи гипотезу, объясняющую появление лимфоцита, способного вырабатывать антитела к новому антигену.

9. Как проявляются болезни иммунной системы?

10. Поработайте в паре или группе: пусть каждый по очереди формулирует вопросы по пройденной теме, а другой (другие) отвечает на них.