Иммунная система: Как она работает и какую пользу получает от вакцинации?

Человеческий организм постоянно подвергается воздействию окружающей среды, в которой находятся патогенные микроорганизмы – вирусы, бактерии, грибки и паразиты. Его единственной внешней механической защитой является кожа, а внутренней – слизистые оболочки, например, пищеварительного тракта и дыхательных путей. Все, что проникает через эти механические барьеры, автоматически становится угрозой для нормального функционирования всего человеческого организма.

Бактерии с удовольствием используют окружающую среду нашего организма для своего выживания, а вирусы нуждаются в наших клетках для размножения. Проникая во внутренние части тела, инфекции создают условия для эффективной борьбы с ними. К счастью, под внешними и внутренними поверхностями тела есть армия, готовая защищать ваш организм до последней минуты вашей жизни. Эта армия – иммунная система, которая работает круглосуточно, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.

Что такое иммунная система?

Иммунная система – это не отдельный орган. Она находится повсюду в организме, а ее главные магистрали – кровь и лимфа. По кровеносным сосудам она перемещается туда, где есть опасность нарушить механическую границу (кожу и слизистые оболочки) между внешним миром и чувствительными внутренностями организма. Через кровь и лимфу клетки иммунной системы достигают иммунных органов – тимуса, селезенки и лимфатических узлов.

В костном мозге рождается целая армия клеток иммунной системы. Лейкоциты представляют собой отдельные боевые единицы и в зависимости от своей специализации делятся на специфический и неспецифический иммунитет. Неспецифический иммунитет включает в себя различные белки, а специфический иммунитет связан с неспецифическим с помощью антител. ^[1-2]

1. Неспецифический (врожденный) иммунитет

Первая линия защиты человеческого организма – неспецифический иммунитет. Эта защита является врожденной и способна эффективно защитить вас от самых опасных патогенов. Она состоит из клеток, которые, как пулеметные гнезда, располагаются в критических местах. Если в организм проникает нечто, не принадлежащее ему, эти клетки начинают стрелять из всего имеющегося в их распоряжении оружия^[1].

Но для того чтобы эти клетки знали, когда нужно стрелять, по всему телу разбросаны датчики – белки. Эти белки относятся к так называемой системе комплемента. Их задача – прилипать к бактериям и вирусам и передавать сигнал клеткам для начала атаки. Они распознают углеводы, которые находятся на поверхности вирусов и бактерий, но не на поверхности ваших клеток. ^[3]

Первым боевым отрядом в очаге инфекции являются нейтрофилы. Эти клетки в крови наиболее многочисленны и постоянно обновляются. Их основная функция – атаковать и буквально заглатывать все, что не принадлежит организму. При необходимости они совершают камикадзе – разрываются и извергают свое содержимое на поле боя, тем самым способствуя развитию местного воспаления и выводя противника из строя.

Система комплемента, вместе с клетками неспецифического иммунитета, запускает воспалительный процесс. Она работает как лесной пожар, чтобы предотвратить распространение патогенов. Воспалительная реакция неспецифична, поэтому мы воспринимаем ее как нечто неприятное – страдают даже те клетки, которые находятся рядом. ^[3]

Неспецифический иммунитет включает в себя и другие клетки, помимо нейтрофилов: ^[1]

• макрофаги – вместе с нейтрофилами относятся к фагоцитам и участвуют в «заглатывании» патогенов
• дендритные клетки – связывают неспецифический и специфический иммунитет, показывая антигены другим клеткам
• тучные клетки – участвуют в иммунном ответе и выделяют вещества, такие как гистамин (при аллергических реакциях)
• базофилы – их меньше всего в крови, но они вызывают очень сильную (аллергическую) реакцию
• эозинофилы – похожи на базофилы, но также участвуют в защите от грибков и паразитов
• NK-клетки (естественные киллеры) – снабжены ферментами, которые позволяют им убивать зараженные вирусом клетки или опухолевые клетки.

Вас можуть зацікавити ці продукти:

2. Специфический (приобретенный) иммунитет

Специфический иммунитет по своей природе включает клетки, которые запоминают врага и, благодаря этой памяти, могут вырабатывать специфические антитела. После успешной атаки со стороны неспецифического иммунитета, патогены измельчаются на части. Эти кусочки патогенов попадают на поверхность так называемых антигенпрезентирующих клеток и демонстрируются клеткам специфического иммунитета, которые учатся распознавать эти кусочки. При повторной встрече с бактерией или вирусом иммунитет человека уже знает врага и готов выработать очень мощное оружие – антитела. ^[2]

Антитела вырабатываются В-лимфоцитами так, что они распознают антигены на поверхности патогенов и атакуют только их. Антитела – это как дымовая завеса, которая указывает, куда нужно бомбить. Эта дымовая завеса также используется системой белков комплемента, чтобы иметь возможность атаковать конкретные объекты, что приводит к более эффективному поглощению патогенов. В то же время они используются клетками специфического иммунитета, которые, распознав антитело, убивают зараженную клетку, чтобы предотвратить распространение инфекции.

Специфический иммунитет включает, в частности: ^[2]

• Т-лимфоциты – они делятся на несколько подтипов, и их основная функция— распознать патоген, меченный антителами, и уничтожить его
• CD8+ Т-лимфоциты (Т-киллеры) — являются цитотоксичными – они убивают инфицированные
• CD4+ Т-лимфоциты являются помощниками – они активируют В-лимфоциты и CD8+ цитотоксические лимфоциты
• В-лимфоциты – отвечают за выработку антител на основе антигенов, которые им «показали»

Как происходит борьба с патогеном?

1. Если враждебным силам (вирусам или бактериям) удается проникнуть через кожу в организм, их ждет неприятный сюрприз в виде белков, которые немедленно реагируют на это проникновение. В идеальных условиях эта реакция происходит быстро и эффективно.
2. После первоначального распознавания патогена происходит несколько событий, которые приводят к пометке врага для клеток неспецифического иммунитета, что в конечном итоге приводит к его полному уничтожению. Однако бактерии и вирусы выработали механизмы, позволяющие противостоять этим атакам.
3. Далее следуют клетки неспецифического иммунитета. Они стреляют без разбора во все, что было отмечено как враг. Они вырабатывают вещества, которые вызывают воспалительную реакцию – лесной пожар, уничтожающий все вокруг.
4. Враг захватывается – поглощается клетками. Его идентификаторы (антигены) рассекаются и показываются клеткам специфического иммунитета.
5. Во время текущих сражений (болезней) также происходит выработка антител, которые прибывают на поле боя чуть позже, но направляют свою атаку непосредственно на врага.
6. Воспалительная реакция, а также «заглатывание», разрушение клеточных стенок и последующая выработка антител приводят (в идеале) к нейтрализации врага.

Самое большое преимущество заключается в том, что клетки специфического иммунитета запоминают, как выглядит враг, и могут координировать атаку в случае повторного заражения.

При очень специфических обстоятельствах антитела могут образовываться против собственных белков организма. В этом случае иммунная система приходит в замешательство, и начинается гражданская война – аутоиммунные заболевания. ^[4]

Иммунная система находится в постоянной готовности защитить организм от инфекций, но при этом следит за порядком в своих рядах. Она участвует в распознавании не только инфицированных, но и старых и потенциально раковых клеток.

Вакцинация учит иммунитет

Вакцинация – это лучшая профилактика инфекций. Она использует способность иммунной системы изучать и запоминать патогены. Однако для такого обучения не требуется инфекция, что является недостатком заболевания, при котором иммунитет работает на полную катушку.

Вакцинация предполагает воздействие уже переваренных патогенов (антигенов) на иммунную систему, чтобы она выработала антитела до того, как патоген попадет в организм. Это похоже на инструктаж перед началом операции, когда клетки иммунной системы знают врага еще до его появления и могут точно нацелить свою атаку. ^[5]

Принцип прост:

1. Вакцина, содержащая часть вируса или бактерии (антиген), вводится в организм (чаще всего в мышцу).
2. Клетки иммунной системы берут эти кусочки и показывают их другим.
3. Выработка антител против введенного антигена продолжается.
4. В случае заражения самое точное и эффективное оружие против врага уже готово.

Существует несколько способов показать антигены иммунной системе с помощью вакцинации, и в качестве вакцин могут использоваться следующие:

• ослабленный или неживой вирус
• неживая бактерия
• целые антигены или их части
• Векторы, содержащие информацию о том, как сделать антиген. Клетки получают этот вектор, производят антиген и демонстрируют его иммунной системе. Такими вакцинами были вакцина COVID-19 компании AstraZeneca или российская вакцина Sputnik V
• МРНК, кодирующая антиген или часть антигена, которая используется клетками для производства антигена и представления его иммунной системе. Такие вакцины использовались в вакцинах COVID-19 компаний Pfizer и Moderna.

Как укрепить свой иммунитет?

Иммунная система готова постоянно защищать организм от наступающих врагов. Однако мы можем повысить ее эффективность, получая достаточное количество сна, когда клетки иммунной системы перерабатываются и создаются новые, свежие боевые единицы. Как и во всем, поможет качественное и разнообразное питание, богатое белком, минералами и витаминами, и снижение употребления алкоголя. Иммунитет также можно укрепить с помощью холодовой терапии или, наоборот, сауны.

Источники:

[1] Hato T, Dagher PC. How the Innate Immune System Senses Trouble and Causes Trouble - doi: 10.2215/CJN.04680514. Epub 2014 Nov 20. PMID: 25414319; PMCID: PMC4527020.

[2] Bonilla, Francisco A.; Oettgen, Hans C. . (2010). Adaptive immunity.- doi:10.1016/j.jaci.2009.09.017

[3] Dunkelberger, J., Song, WC. Complement and its role in innate and adaptive immune responses - https://doi.org/10.1038/cr.2009.139

[4] Wang, Lifeng et al. “Human autoimmune diseases: a comprehensive update.” Journal of internal medicine - doi:10.1111/joim.12395

[5] Pollard, A.J., Bijker, E.M. A guide to vaccinology: from basic principles to new developments - https://doi.org/10.1038/s41577-020-00479-7