Молекулярная биология клетки - Том 3 - Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. 1994

От клеток к многоклеточным организмам
Иммунная система

Наша иммунная система спасает нас от неминуемой смерти в результате инфекционных заболеваний. Любой ребенок, родившийся с сильно нарушенной функцией иммунной системы, обречен на скорую гибель, если не будут приняты чрезвычайные меры по его изоляции от множества инфекционных агентов - бактерий, вирусов, патогенных грибов и паразитов. Не только человек, но и любое позвоночное животное с иммунологической недостаточностью (иммунодефицитом) находится под угрозой смерти.

Все позвоночные имеют иммунную систему. У беспозвоночных защитные системы более примитивны; обычно их основу составляют фагоцитирующие клетки. Такие клетки - главным образом макрофаги и нейтрофилы - играют важную роль в защите от инфекции также и у позвоночных (разд. 17.5.1), но это лишь часть гораздо более сложной и совершенной защитной системы.

Иммунология, наука об иммунной системе, выросла из простого наблюдения: люди, перенесшие некоторые инфекционные болезни, становятся к ним невосприимчивыми («иммунными»), т.е. редко заболевают ими снова. Такой иммунитет высокоспецифичен: тот, кто переболел корью, защищен от вирусов кори, но не от других распространенных вирусов, таких как возбудители эпидемического паротита (свинки) или ветряной оспы. Такого рода специфичность - фундаментальная особенность всех иммунных реакций.

Многие реакции иммунной системы приводят к разрушению и удалению внедрившихся паразитических организмов и вырабатываемых ими токсичных молекул. Поскольку такие иммунные реакции направлены на разрушение, важно, чтобы они запускались только чуждыми организму, но не его собственными молекулами. Способность отличать чужое от своего - второе фундаментальное свойство иммунной системы. Изредка случается, что она принимает «свое» за «чужое» и начинает разрушительные действия против собственных молекул организма. Такие аутоиммунные заболевания могут приводить к смертельному исходу.

Иммунная система выработалась в процессе эволюции позвоночных как средство защиты от заражения микроорганизмами и более крупными паразитами; однако большая часть сведений об иммунитете была получена при изучении реакции лабораторных животных на введение неинфекционных агентов, таких как чужеродные белки и полисахариды. Почти любая макромолекула, чуждая организму реципиента, может вызвать иммунный ответ. Вещество, способное вызвать иммунный ответ, называют антигеном (т.е. генератором антител). Самое удивительное то, что иммунная система может различать даже очень сходные антигены, например два белка, различающиеся только одной аминокислотой, или два оптических изомера.

Существуют два основных типа иммунных ответов: 1) гуморальные ответы и 2) иммунные ответы клеточного типа. Гуморальные ответы связаны с выработкой антител - белков, называемых также иммуноглобулинами. Антитела циркулируют в крови и проникают в другие жидкости организма, где специфически связываются с чужеродными антигенами, вызвавшими их синтез. Связывание с антителами инактивирует вирусы и бактериальные токсины (такие, как столбнячный или ботулинический), блокируя их способность присоединяться к рецепторам на клетках-мишенях. Связанные антитела служат «метками» для микроорганизмов, подлежащих уничтожению, - облегчают их поглощение фагоцитами или активируют особую систему белков крови (называемую комплементом), которая убивает эти микроорганизмы.

Иммунный ответ клеточного типа - второй вид иммунных реакций - состоит в образовании специализированных клеток, реагирующих с чужеродным антигеном на поверхности других собственных клеток организма. Реагирующая клетка может убить собственную клетку, зараженную вирусом и имеющую на своей поверхности вирусные белки, тем самым уничтожая инфицированную клетку до завершения репликации вируса. В других случаях реакция клетки состоит в секреции химических сигналов, стимулирующих разрушение внедрившихся микроорганизмов макрофагами.

Главная проблема, с которой столкнулась иммунология, заключалась в том, чтобы понять, каким образом иммунная система специфически распознаёт и агрессивно реагирует на практически безграничное множество чужеродных молекул и в то же время не атакует десятки тысяч различных макромолекул, вырабатываемых клетками собственного организма. Чтобы подойти к ответу на этот вопрос, мы сначала рассмотрим клетки, ответственные за два типа иммунитета. Затем мы последовательно ознакомимся с функцией и структурой антител, системой комплемента и специфическими особенностями клеточного иммунитета.