Иммунология -Immunology

Иммунология
MRSA, проглатывание Neutrophil.jpg
Система Иммунный
Подразделения Генетический (иммуногенетика)
Серьезные заболевания Ревматоидный артрит Воспаление
Значимые тесты
Специалист иммунолог

Иммунология — это раздел биологии и медицины , изучающий иммунную систему всех организмов . Иммунология отображает, измеряет и контекстуализирует физиологическое функционирование иммунной системы как в состоянии здоровья, так и при заболеваниях; сбои в работе иммунной системы при иммунологических нарушениях (таких как аутоиммунные заболевания , гиперчувствительность , иммунодефицит и отторжение трансплантата ); физические, химические и физиологические характеристики компонентов иммунной системы in vitro , in situ и in vivo .. Иммунология находит применение во многих областях медицины, особенно в области трансплантации органов, онкологии, ревматологии, вирусологии, бактериологии, паразитологии, психиатрии и дерматологии.

Термин был придуман русским биологом Ильей Ильичем Мечниковым , который продвинулся в исследованиях по иммунологии и получил Нобелевскую премию за свою работу в 1908 году. Он прикалывал небольшие шипы к личинкам морских звезд и заметил необычные клетки, окружающие шипы. Это была активная реакция организма, пытающегося сохранить свою целостность. Именно Мечников впервые наблюдал явление фагоцитоза , при котором организм защищается от инородного тела.

До обозначения иммунитета , от этимологического корня immunis , что в переводе с латыни означает «освобожденный», ранние врачи характеризовали органы, которые позже будут признаны важными компонентами иммунной системы. Важными лимфоидными органами иммунной системы являются вилочковая железа , костный мозг и главные лимфатические ткани — селезенка , миндалины , лимфатические сосуды , лимфатические узлы , аденоиды , печень . Однако многие компоненты иммунной системы имеют клеточную природу и не связаны с конкретными органами, а встроены или циркулируют в различных тканях , расположенных по всему телу. Когда состояние здоровья ухудшается до состояния неотложной помощи, части органов иммунной системы, включая вилочковую железу, селезенку, костный мозг, лимфатические узлы и другие лимфатические ткани, могут быть хирургически вырезаны для исследования, пока пациенты еще живы.

Классическая иммунология

Классическая иммунология тесно связана с эпидемиологией и медициной . Он изучает взаимосвязь между системами организма, патогенами и иммунитетом. Самое раннее письменное упоминание об иммунитете восходит к чуме в Афинах в 430 г. до н.э. Фукидид заметил, что люди, выздоровевшие от предыдущего приступа болезни, могли ухаживать за больными, не заражаясь повторно. Многие другие древние общества имеют упоминания об этом явлении, но только в 19 и 20 веках эта концепция превратилась в научную теорию.

Изучение молекулярных и клеточных компонентов, составляющих иммунную систему, включая их функции и взаимодействие, является центральной наукой иммунологии. Иммунная система была разделена на более примитивную врожденную иммунную систему и у позвоночных на приобретенную или адаптивную иммунную систему . Последний далее делится на гуморальный (или антитело ) и клеточно-опосредованный компоненты.

Иммунная система способна распознавать себя и не распознавать себя. Антиген – это вещество, которое запускает иммунный ответ. Клетки, участвующие в распознавании антигена, представляют собой лимфоциты. Как только они узнают, они выделяют антитела. Антитела представляют собой белки, нейтрализующие болезнетворные микроорганизмы. Антитела не убивают патогены напрямую, а вместо этого идентифицируют антигены как мишени для разрушения другими иммунными клетками, такими как фагоциты или NK-клетки.

Реакция (антител) определяется как взаимодействие между антителами и антигенами . Антитела представляют собой специфические белки, высвобождаемые из определенного класса иммунных клеток, известных как В-лимфоциты , в то время как антигены определяются как все, что вызывает выработку антител ( генераторы антител ) . Иммунология основывается на понимании свойств этих двух биологических объектов и клеточного ответа на них обоих.

В настоящее время становится ясно, что иммунные реакции способствуют развитию многих распространенных нарушений, которые традиционно не рассматриваются как иммунологические, включая метаболические, сердечно-сосудистые, раковые и нейродегенеративные состояния, такие как болезнь Альцгеймера. Кроме того, имеется прямое влияние иммунной системы и на инфекционные заболевания (туберкулез, малярия, гепатит, пневмония, дизентерия, глистные инвазии). Следовательно, исследования в области иммунологии имеют первостепенное значение для достижений в области современной медицины, биомедицинских исследований и биотехнологий.

Иммунологические исследования продолжают становиться все более специализированными, преследуя неклассические модели иммунитета и функций клеток, органов и систем, ранее не связанных с иммунной системой (Yemeserach 2010).

Клиническая иммунология

Клиническая иммунология изучает заболевания , вызванные нарушениями иммунной системы (недостаточность, аберрантное действие, злокачественный рост клеточных элементов системы). Это также включает заболевания других систем, где иммунные реакции играют роль в патологии и клинических проявлениях.

Заболевания, вызванные нарушениями иммунной системы, делятся на две большие категории:

Другие расстройства иммунной системы включают различные гиперчувствительности (например, при астме и других аллергиях ), которые неадекватно реагируют на безвредные соединения .

Наиболее известным заболеванием, которое поражает саму иммунную систему, является СПИД , иммунодефицит, характеризующийся подавлением CD4+ («хелперных») Т-клеток , дендритных клеток и макрофагов вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ).

Клинические иммунологи также изучают способы предотвращения попыток иммунной системы уничтожить аллотрансплантаты ( отторжение трансплантата ).

Клиническая иммунология и аллергология обычно являются разделом внутренних болезней или педиатрии . Стипендиаты в области клинической иммунологии обычно знакомятся со многими различными аспектами специальности и лечат аллергические состояния, первичные иммунодефициты и системные аутоиммунные и аутовоспалительные состояния. В рамках обучения стажеры могут выполнять дополнительные ротации в ревматологии , пульмонологии , оториноларингологии , дерматологии и иммунологической лаборатории.

Иммунология развития

Способность организма реагировать на антигены зависит от возраста человека, типа антигена, материнских факторов и области, где представлен антиген. О новорожденных говорят, что они находятся в состоянии физиологического иммунодефицита, поскольку их врожденные и адаптивные иммунологические реакции сильно подавлены. После рождения иммунная система ребенка положительно реагирует на белковые антигены, но не так хорошо на гликопротеины и полисахариды . На самом деле, многие инфекции, приобретаемые новорожденными, вызываются микроорганизмами с низкой вирулентностью, такими как Staphylococcus и Pseudomonas . У новорожденных опсоническая активность и способность активировать каскад комплемента очень ограничены. Например, средний уровень С3 у новорожденного составляет примерно 65% от уровня, обнаруженного у взрослого. Фагоцитарная активность также сильно нарушена у новорожденных. Это связано с более низкой опсонической активностью, а также со сниженной активацией интегриновых и селектиновых рецепторов , которые ограничивают способность нейтрофилов взаимодействовать с молекулами адгезии в эндотелии . Их моноциты медленные и имеют пониженную продукцию АТФ , что также ограничивает фагоцитарную активность новорожденных. Хотя количество общих лимфоцитов значительно выше, чем у взрослых, клеточный и гуморальный иммунитет также нарушен. Антигенпрезентирующие клетки у новорожденных имеют сниженную способность активировать Т-клетки. Кроме того, Т-клетки новорожденного плохо пролиферируют и продуцируют очень небольшое количество цитокинов , таких как ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-12 и ИФН-γ, что ограничивает их способность активировать гуморальный ответ, а также фагоцитарная активность макрофагов. В-клетки развиваются рано во время беременности , но не полностью активны.

Впечатление художника от моноцитов

Материнские факторы также играют роль в иммунном ответе организма. При рождении большая часть присутствующего иммуноглобулина представляет собой материнский IgG. Эти антитела передаются от плаценты к плоду с помощью FcRn (неонатальный Fc-рецептор). Поскольку IgM, IgD, IgE и IgA не проникают через плаценту, их практически невозможно обнаружить при рождении. Некоторое количество IgA поступает с грудным молоком . Эти пассивно приобретенные антитела могут защищать новорожденного на срок до 18 месяцев, но их реакция обычно недолговечна и имеет низкое сродство . Эти антитела также могут вызывать отрицательный ответ. Если ребенок подвергается воздействию антитела к определенному антигену до того, как подвергается воздействию самого антигена, у ребенка будет ослабленная реакция. Пассивно приобретенные материнские антитела могут подавлять гуморальный ответ на активную иммунизацию. Точно так же реакция Т-клеток на вакцинацию у детей отличается от таковой у взрослых, а вакцины, индуцирующие Th1-ответы у взрослых, не сразу вызывают такие же ответы у новорожденных. Между шестью и девятью месяцами после рождения иммунная система ребенка начинает более сильно реагировать на гликопротеины , но обычно не наблюдается заметного улучшения ее реакции на полисахариды , пока ребенку не исполнится по крайней мере один год. Это может быть причиной различных временных рамок, указанных в графиках вакцинации .

В подростковом возрасте в организме человека происходят различные физические, физиологические и иммунологические изменения, запускаемые и опосредованные гормонами , из которых наиболее значительным у женщин является 17-β-эстрадиол ( эстроген ), а у мужчин — тестостерон . Эстрадиол обычно начинает действовать в возрасте около 10 лет, а тестостерон – через несколько месяцев. Имеются данные о том, что эти стероиды действуют не только непосредственно на первичные и вторичные половые признаки , но также влияют на развитие и регуляцию иммунной системы, включая повышенный риск развития пубертатного и постпубертатного аутоиммунитета. Есть также некоторые свидетельства того, что рецепторы клеточной поверхности на В-клетках и макрофагах могут обнаруживать половые гормоны в организме.

Было показано, что женский половой гормон 17-β-эстрадиол регулирует уровень иммунологического ответа, в то время как некоторые мужские андрогены , такие как тестостерон, подавляют стрессовую реакцию на инфекцию. Однако другие андрогены, такие как ДГЭА , усиливают иммунный ответ. Как и у женщин, мужские половые гормоны, по-видимому, в большей степени контролируют иммунную систему в период полового созревания и после полового созревания, чем в течение остальной части взрослой жизни мужчины.

Физические изменения в период полового созревания, такие как инволюция тимуса , также влияют на иммунологический ответ.

Экоиммунология и поведенческий иммунитет

Экоиммунология, или экологическая иммунология, исследует взаимосвязь между иммунной системой организма и его социальной, биотической и абиотической средой.

Более поздние экоиммунологические исследования были сосредоточены на защите от патогенов-хозяев, традиционно считающихся «неиммунологическими», таких как избегание патогенов , самолечение, защита, опосредованная симбионтами , и компромиссы в отношении плодовитости. Поведенческий иммунитет, фраза, придуманная Марком Шаллером , конкретно относится к психологическим движущим силам избегания патогенов, таким как отвращение , вызванное стимулами, возникающими вокруг инфицированных патогенами людей, такими как запах рвоты . В более широком смысле «поведенческий» экологический иммунитет был продемонстрирован у многих видов. Например, бабочка Монарх часто откладывает яйца на некоторые токсичные виды молочая при заражении паразитами. Эти токсины уменьшают рост паразитов у потомства зараженного монарха. Однако, когда неинфицированные бабочки-монархи вынуждены питаться только этими токсичными растениями, они несут убытки в виде сокращения продолжительности жизни по сравнению с другими неинфицированными бабочками-монархами. Это указывает на то, что откладывание яиц на токсичных растениях является дорогостоящим поведением монархов, которое, вероятно, эволюционировало, чтобы уменьшить тяжесть заражения паразитами.

Защита, опосредованная симбионтами, также передается по наследству от поколения к поколению, несмотря на негенетическую прямую основу для передачи. Тли , например, полагаются на несколько разных симбионтов для защиты от основных паразитов и могут вертикально передавать своих симбионтов от родителей к потомству. Следовательно, симбионт, который успешно обеспечивает защиту от паразита, с большей вероятностью будет передан потомству хозяина, что позволит коэволюцию с паразитами, атакующими хозяина, аналогично традиционному иммунитету.

Иммунотерапия

Использование компонентов или антигенов иммунной системы для лечения заболевания или расстройства известно как иммунотерапия . Иммунотерапия чаще всего используется для лечения аллергии, аутоиммунных заболеваний, таких как болезнь Крона , тиреоидит Хашимото и ревматоидный артрит , а также некоторых видов рака . Иммунотерапия также часто используется у людей с ослабленным иммунитетом (например, у пациентов с ВИЧ ) и у людей, страдающих другими иммунодефицитами. Сюда входят такие регулирующие факторы, как ИЛ-2, ИЛ-10, GM-CSF B, IFN-α.

Диагностическая иммунология

Специфичность связи между антителом и антигеном сделала антитело превосходным инструментом для обнаружения веществ с помощью различных диагностических методов. Антитела, специфичные к желаемому антигену, могут быть конъюгированы с изотопной (радио) или флуоресцентной меткой или с окрашивающим ферментом для его обнаружения. Однако сходство между некоторыми антигенами может привести к ложноположительным результатам и другим ошибкам в таких тестах из-за перекрестной реакции антител с антигенами, которые не являются точными совпадениями.

Иммунология рака

Изучение взаимодействия иммунной системы с раковыми клетками может привести к диагностическим тестам и методам лечения, с помощью которых можно обнаружить рак и бороться с ним. Иммунология занимается физиологическими реакциями, характерными для иммунного состояния.

Репродуктивная иммунология

Эта область иммунологии посвящена изучению иммунологических аспектов репродуктивного процесса, в том числе принятия плода . Этот термин также использовался клиниками по лечению бесплодия для решения проблем с фертильностью, повторяющихся выкидышей, преждевременных родов и опасных осложнений, таких как преэклампсия .

Теоретическая иммунология

Иммунология является экспериментальной в повседневной практике, но также характеризуется постоянным теоретическим подходом. Многие теории были предложены в иммунологии с конца девятнадцатого века до настоящего времени. Конец 19 века и начало 20 века ознаменовались борьбой между «клеточной» и «гуморальной» теориями иммунитета. Согласно клеточной теории иммунитета, представленной, в частности, Эли Мечниковым , именно клетки, точнее, фагоциты, отвечали за иммунные реакции. Напротив, гуморальная теория иммунитета, которой придерживались Роберт Кох и Эмиль фон Беринг , среди прочих, утверждала, что активные иммунные агенты представляют собой растворимые компоненты (молекулы), обнаруженные в «гуморах» организма, а не в его клетках.

В середине 1950-х годов Макфарлейн Бернет , вдохновленный предложением Нильса Джерна , сформулировал теорию клонального отбора (CST) иммунитета. На основе КСТ Бернет разработал теорию запуска иммунного ответа в соответствии с различием «я» и «чужое»: «свои» составляющие (составляющие тела) не вызывают деструктивных иммунных реакций, в то время как «чужие» сущности (например, патогены, аллотрансплантат) вызывают деструктивный иммунный ответ. Позже теория была изменена, чтобы отразить новые открытия, касающиеся гистосовместимости или сложной «двухсигнальной» активации Т-клеток. Теория иммунитета «я / не-я» и словарь «я / не-я» подвергались критике, но остаются очень влиятельными.

Совсем недавно в иммунологии было предложено несколько теоретических основ, включая « аутопоэтические » взгляды, «когнитивно-иммунные» взгляды, « модель опасности » (или «теорию опасности») и теорию «прерывистости». Модель опасности, предложенная Полли Матцингер и ее коллегами, оказала большое влияние и вызвала множество комментариев и дискуссий.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки