Вирус и иммунный белок

Обновлено: 24.04.2024

Шведские и немецкие вирусологи выяснили как работает иммунитет, почему возникает болезнь Альцгеймера и что способствует заражению ВИЧ. Оказалось, что причина – в белках.

Александр Попандопуло, студент медицинского института УЛГУ. Редактор А. Герасимова

Студент медицинского факультета УЛГУ. Интересы: современные медицинские технологии, открытия в области медицины, перспективы развития медицины в России и за рубежом.

Запись опубликована: 06.01.2020
Reading time: 2 минут чтения

Вирусы и белки, попавшие в организм, влияют друг на друга. Одни делают возбудителей более опасными, а другие гасят их вредное воздействие.

Вирус в оболочке – как работает иммунитет

Многие инфекционные заболевания, вызываемые вирусами, формируют у переболевших стойкий иммунитет, поэтому заболеть ими дважды невозможно. Иммунная система вырабатывает антитела, препятствующие развитию инфекции, которые сохраняются пожизненно.

Ученые из Стокгольмского университета выяснили, что секрет такой защиты кроется во взаимодействии вирусов и белков. Чтобы понять, как всё это происходит, нужно представить себе теннисный мяч, который упал в смесь молока и кукурузных хлопьев. Его поверхность тут же покрывается липкой массой. Тоже происходит и с вирусами, попавшими в организм, при их взаимодействии с белками.

Для проведения исследования был использован респираторно-синцитиальный вирус , вызывающий инфекции дыхательных путей, в основном, у детей. К этому возбудителю после первого случая заражения формируется иммунитет. У взрослых вызванные им заболевания практически не встречаются, поскольку более 90% населения переболело этой инфекцией в детском возрасте, приобретя невосприимчивость.

Респираторно-синцитиальный вирус

Чтобы понять, как работает иммунная защита, ученые поместили вирусы в плазму крови. Так называется её жидкая часть, лишенная кровяных телец. Результат показал, как работает иммунитет:

При помещении возбудителей в плазму, взятую у детей, которые не болели этой инфекцией, ничего происходило – вирусы продолжали плавать, оставаясь такими же опасными и активными.
При погружении вирусов в плазму взрослого человека, переболевшего этим заболеванием, на их оболочку прилипали антитела, как мокрые хлопья на теннисный мяч. В результате микроорганизмы теряли свою активность и способность заражать.

Взаимодействие вирусов и белков приводит к болезни Альцгеймера

При этом заболевании ухудшаются память, внимание и мышление. Больные становятся беспомощными, нуждаются в уходе и контроле. Ученые давно выяснили, что при болезни Альцгеймера в головном мозге появляется , который откладывается в виде бляшек и разрывает связь между нервными клетками. С накоплением этих белковых соединений связывают слабоумие, сопровождающее болезнь Альцгеймера.

Исследователи решили узнать, не виновато ли в этом процессе взаимодействие белков и вирусов. Оказалось, что такая связь существует. Вирусы, чаще всего – герпеса, проникающие в центральную нервную систему, склеивают между собой белки, из которых формируются длинные волокна. Из этого материала и образуется бета-амилоид, который откладывается в виде бляшек в головном мозге.

Для проведения эксперимента ученые взяли две пробирки с плазмой, в которые были помещены белки, формирующие бета-амилоид. В одну из них был помещен вирус герпеса. Оказалось, что под его влиянием процесс идет гораздо быстрее, что указывает на провоцирующую роль возбудителей в возникновении болезни. Чтобы подтвердить результат, учёные ввели вирусы герпеса в мозг мышей – в результате у животных очень быстро развилась болезнь Альцгеймера.

Белки в плазме

Эксперимент не только показывает механизм развития болезни Альцгеймера, но и проливает новый свет на опасность герпеса. Оказывается, что возбудитель может вызвать не только высыпания на губах и половых органах, но и слабоумие.

Вирус СПИДа так же, как и герпес, может атаковать нервную систему. Возникает нейроСПид, из-за которого 50% ВИЧ-инфицированных страдают ухудшением памяти, депрессией, нарушением концентрации и ослаблением внимания.

Результаты этих исследований сподвигли ученых на проведение экспериментов, в ходе которых вирусы будут помещать в различные белковые жидкости. Это позволит понять, как можно снизить заразность возбудителей, усилить работу иммунной системы и предотвратить болезни, спровоцированные возбудителями.

У РНК-содержащих ретровирусов сначала происходит обратная транскрипция генома в ДНК, затем ее интеграция в клеточные хромосомы и лишь после этого транскрипция генов.

Цитопатические эффекты при вирусных инфекциях разнообразны, они определяются как вирусом, так и клеткой и сводятся к разрушению клетки (цитолитический эффект), сосуществованию вируса и клетки без гибели последней (латентная и персистирующая инфекция) и трансформации клетки.

Вовлеченность организма в инфекционный процесс зависит от ряда обстоятельств - количества погибших клеток, токсичности вирусов и продуктов распада клеток, от реакций организма, начиная от рефлекторных и заканчивая иммунными. Количество погибших клеток влияет на тяжесть инфекционного процесса. Например, будут ли поражены при гриппе только клетки носа и трахеи или вирус поразит клетки эпителия альвеол, зависит тяжесть и исход болезни.

Хотя вирусы и не образуют типичных токсинов, однако и вирионы, и вирусные компоненты, накапливающиеся в пораженных тканях, выходя в кровоток, оказывают токсическое действие. Неменьшее токсическое действие оказывают и продукты распада клеток. В этом случае действие вирусной инфекции столь же неспецифично, как и действие патогенных организмов, убивающих клетки и вызывающих их аутолиз. Поступление токсинов в кровь вызывает ответную реакцию - лихорадку, воспаление, иммунный ответ. Лихорадка является преимущественно рефлекторным ответом на поступление в кровь и воздействие на ЦНС токсичных веществ.

Если лихорадка - общий ответ организма на вирусную инфекцию, то воспаление - это местная многокомпонентная реакция. При воспалении происходят инфильтрация пораженных тканей макрофагами, утилизация продуктов распада, репарация и регенерация. Одновременно развиваются реакции клеточного и гуморального иммунитета. На ранних стадиях инфекции действуют неспецифические киллеры и антитела класса IgM. Затем вступают в действие основные факторы гуморального и клеточного иммунитета. Однако гораздо раньше, уже в первые часы после заражения, начинает действовать система интерферона, представляющая семейство секреторных белков, вырабатываемых клетками организма в ответ на вирусы и другие стимулы. Описанные явления относятся к так называемой острой репродуктивной вирусной инфекции. Взаимодействие вируса и клеток может происходить, как отмечалось выше, без гибели последних. В этом случае говорят о латентной, т.е. бессимптомной или персистирующей хронической вирусной инфекции. Дальнейшая экспрессия вируса, образование вирусспецифических белков и вирионов вызывает синтез антител, на этой стадии латентная инфекция переходит в персистирующую и появляются первые признаки болезни.

Репродукция вируса в клетках сопровождается развитием цитопатических процессов, специфичных для разных вирусов и для разных типов инфекционных процессов. Цитопатические процессы при вирусных инфекциях разнообразны, они определяются как вирусом, так и клетками, причем специфика их больше "задается" клеткой, нежели вирусом, и сводится в основном к разрушению клеток, сосуществованию вируса и клеток без гибели последних и трансформация клеток. Несмотря на значительные различия цитоцидного действия разных вирусов, в общем, они сходны. Подавление синтеза клеточных макромолекул - нуклеиновых кислот и белков, а также истощение энергетических ресурсов клетки ведут к необратимым процессам, заканчивающимся гибелью пораженной клетки. Повреждение клеток вирусами, их отмирание и распад переносят вирусную инфекцию с клеточного уровня на уровень организма в целом.

При встрече организма с вирусной инфекцией продукция интерферона (растворимого фактора, вырабатываемого вирус-инфицированными клетками, способного индуцировать антивирусный статус в неинфицированных клетках) становится наиболее быстрой реакцией на заражение, формируя защитный барьер на пути вирусов намного раньше специфических защитных реакций иммунитета, стимулируя клеточную резистентность, - делая клетки непригодными для размножения вирусов.

Продукция и секреция цитокинов относятся к самым ранним событиям, сопутствующим взаимодействию микроорганизмов с макрофагами. Этот ранний неспецифический ответ на инфекцию важен по нескольким причинам: он развивается очень быстро, поскольку не связан с необходимостью накопления клона клеток, отвечающих на конкретный антиген; ранний цитокиновый ответ влияет на последующий специфический иммунный ответ.

Интерферон активирует макрофаги, которые затем синтезируют интерферон-гамма, ИЛ-1, 2, 4, 6, ФНО, в результате макрофаги приобретают способность лизировать вирус-инфицированные клетки.

Интерферон-гамма является специализированным индуктором активации макрофагов, который способен индуцировать экспрессию более 100 разных генов в геноме макрофага.

Продуцентами этой молекулы являются активированные Т-лимфоциты (Тh1-тип) и естественные киллеры (NK-клетки). Интерферон-гамма индуцирует и стимулирует продукцию провоспалительных цитокинов (ФНО, ИЛ-1, 6), экспрессию на мембранах макрофагов, антигенов МНС II; гамма-интерферон резко усиливает антимикробную и противовоспалительную активность путем повышения продукции клетками супероксидных радикалов, а усиление иммунного фагоцитоза и антителоопосредованной цитотоксичности макрофагов под влиянием гамма-интерферона связано с усилением экспрессии Fc-рецепторов для JgG. Активирующее действие интерферона-гамма на макрофаги опосредовано индукцией секреции этими клетками ФНО -альфа. Этот пик наблюдается совместно с ФНО-альфа. Максимум продукции ИЛ-4 наступает через 24-48 ч с момента активации клеток. При этом ИЛ-4 рассматривается как цитокин, ограничивающий иммуновоспалительные реакции и снижающий ответ организма на инфекцию, угнетая при этом экспрессию гамма-интерферона. Интерферон-гамма ин витро усиливает фагоцитарную активность нейтрофилов, что обусловлено усилением экспрессии Fc-рецепторов и поверхностных белков семейства интегринов на нейтрофилы. Это позволяет нейтрофилам осуществлять цитотоксические функции и фагоцитоз. В качестве основных эффекторных клеток воспалительного процесса, они обеспечивают элиминацию инфекта из организма.

Взаимодействие цитокина с клеткой определяется универсальной биологической системой, специфическим механизмом которой является рецепторный аппарат, связанный с восприятием метаболического кода. Для проявления биологической активности цитокина необходимо присутствие на поверхности чувствительных клеток специфических рецепторов, которые могут экспрессироваться параллельно с синтезом цитокина. Рецепторы цитокинов представляют собой комплексы, состоящие из двух и более рецепторных молекул, которые объединяются на мембране клетки-мишени и образуют высокоаффинный рецепторный комплекс. Большинство рецепторов состоит из отдельных молекул, связывающих цитокины, которые ассоциируются после связывания лиганда с сигналпередающим рецепторным компонентом; часть рецепторов существует как растворимые изоформы, способные связывать и растворять цитокины, а часть функционирует как многокомпонентные блоки; механизм комплексирования субъединиц рецепторов объясняет плейотропные и дублирующие эффекты цитокинов, имеющих большое структурное сходство. Рецепторы ИЛ-10 имеют гомологию рецепторов интерферона, и подобно ИЛ-10 индуцирует экспрессию в моноцитах гена Fc- рецептора. Для полного функционирования цитокиновой системы необходимы повышение уровня цитокина в ответ на инфект и экспрессия нормального количества рецепторов к ним на клетках. Изменение рецепторов после их связывания с цитокином заключается в интернализации комплексов цитокин - рецептор внутрь клетки. На поверхности клеток рецептор появляется заново, постепенно синтезируясь в течение 24-36 ч (время появления рецепторов интерферон-альфа). В этот период клетки остаются чувствительными к последующим дозам цитокина, чем объясняется эффективность введения препаратов интерферона и их индукторов три раза в неделю.

При антигенной стимуляции клеток трансдукция сигнала с активированного рецептора на генетический аппарат осуществляется с помощью внутриклеточных регуляторных систем, компоненты которых (белки мембран, ферментов, хроматина) связываются с чувствительными к ним последовательностями ДНК. После связывания цитокина (интерферон) с поверхностными клеточными мембранными рецепторами происходит активация ферментов протеинкиназы-С (ПКС), тирозинкиназы, ц-АМФзависимой протеинкиназы, серин-треонинкиназы. Интерферон-альфа активирует tyk 2 и jak 1-киназы, а интерферон-гамма активирует jak 1 и 2-киназы. Далее факторы транскрипции перемещаются в ядро клетки и связывают гены раннего ответа.

Первый ответ клеток на цитокин - это быстрая индукция генов раннего ответа ("immediate early" генов), в число которых и входит ген интерферон-гамма. Стимуляция экспрессии этих генов важна для выхода клеток из Go-стадии и перехода в Gi-стадию и дальнейшей прогрессии клеточного цикла. Их индукция происходит после активации рецепторов роста на клеточной мембране и активации протеин-киназной системы. Гены раннего ответа являются ключевыми регуляторами клеточной пролиферации и дифференцировки, кодируют белки, регулирующие репликацию ДНК.

Таким образом, при активации клеток происходит стимуляция генов раннего ответа, что ассоциируется с изменением фаз клеточного цикла. Основная протективная роль в иммунном ответе, направленном против внутриклеточных паразитов (грибы, простейшие, вирусы, микобактерии туберкулеза), принадлежит клеточным механизмам. Способность перечисленных возбудителей переживать и размножаться внутри клеток делает их защищенными от действия антител и системы комплемента. Резистентность к антимикробным факторам макрофагов позволяет им длительно переживать внутри этих клеток. Для элиминации возбудителя необходим специфический клеточно-опосредованный ответ. Его специфичность определяется антигенраспознающими СД8+-Т-лимфоцитами, которые пролиферируют, активируются и формируют клон эффекторных цитотоксических лимфоцитов. Решающий момент специфического иммунного ответа - это ответ СД4+Т-лимфоцитов с хелперной направленностью на распознавание антигена. На этом этапе определяется форма иммунного ответа: либо с преобладанием гуморального иммунитета, либо с преобладанием клеточных реакций (ГЗТ). Направление дифференцировки СД4 + -лимфоцитов, от которого зависит форма специфического иммунного ответа, контролируется цитокинами, образующимися в ходе воспалительной реакции. Так, в присутствии ИЛ-12 и интерферон-гамма СД4 + -лимфоциты дифференцируются в воспалительные Тh1-клетки, начинают продуцировать и секретировать интерлейкин-2, интерферон-гамма, ФНО и определяют клеточный характер специфического иммунного ответа. Присутствие ИЛ-12 обеспечивается его продукцией макрофагами, а интерферон-гамма - естественными киллерами, активированными в раннюю фазу ответа на внутриклеточно паразитирующие бактерии и вирусы. В отличие от этого, в присутствии ИЛ-4 СД4 + -лимфоциты дифференцируются в хелперы Тh 2, которые начинают продуцировать и секретировать ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6 и запускают гуморальный иммунный ответ, т.е. синтез специфических антител - иммуноглобулинов. Воспалительные Тh 1-лимфоциты нужны для борьбы с внутриклеточными паразитами, а Тh 2 хелперы нужны для элективной защиты от внеклеточных паразитов.

Вирусная инфекция может вызывать быстрое подавление экспрессии ряда клеточных генов (из которых наиболее изучены интерфероновые гены и гены, кодирующие дс-РНК-зависимые ферменты -2,5-ОАС и ПК-дс), принимающих участие в антивирусном действии. Специальные исследования механизма антивирусного действия интерферонов и дс-РНК в клеточных и бесклеточных системах показали ключевую роль в этом процессе вышеуказанных ферментов. ПК-дс, взаимодействуя с дс-РНК, фосфорилируется и в активной форме фосфорилирует регуляторные факторы транскрипции и трансляции, из которых наиболее изучен инициирующий фактор трансляции (eIF2).

ПК-дс выполняет регуляторную роль в системе клеточной пролиферации на уровне факторов трансляции и активации ряда генов цитокинов. Вероятно, существует связь между подавлением транскрипции мРНК и ПК-дс, угнетением общего синтеза клеточного белка при вирусных инфекциях и накоплением в ядрах клеток белка нуклеокапсида и белка NSP2. Фрагментация клеточных хромосом, наблюдающаяся на ранних сроках вирусной инфекции, может быть одной из причин подавления экспрессии генов, участвующих в противовирусном ответе.

Есть основания предполагать участие белков NSP2 в регуляции активности генов цитокинов - низкомолекулярных белковых регуляторных веществ, продуцируемых клетками и способных модулировать их функциональную активность. Нарушения в системе цитокинов приводят к нарушению кооперативных взаимодействий иммунокомпетентных клеток и нарушению иммунного гомеостаза.

В последние годы показано, что ИЛ- 12, относящийся к провоспалительным цитокинам, является ключевым для усиления клеточно-опосредованного иммунного ответа и инициации эффективной защиты против вирусов.

Средства терапии гриппа и ОРЗ можно разделить на этиотропные, иммунокорригирующие, патогенетические и симптоматические. Приоритет принадлежит этиотропным препаратам, действие которых направлено непосредственно на возбудитель инфекции. Все препараты этиотропного действия целесообразно рассматривать с учетом их точек приложения в цикле репродукции вирусов гриппа и других ОРЗ.

Применение химиопрепаратов для профилактики и лечения гриппа и ОРЗ относится к базовой терапии и является общепризнанным мировым стандартом. Многолетние клинические исследования достоверно выявили их высокую лечебно-профилактическую значимость. Химиотерапевтические средства представлены тремя основными группами: это блокаторы М_2-каналов (амантадин, ремантадин); ингибиторы нейраминидазы (занамивир, озельтамивир) и ингибиторы протеаз (амбен, аминокапроновая кислота, трасилол). Препараты оказывают прямое антивирусное действие, нарушая различные фазы репликативного цикла вирусов. Несколько особняком стоит группа вирулицидных препаратов, применяемых местно для предотвращения адсорбции и проникновения вирионов в клетки.

Запись опубликована: 11.03.2022
Reading time: 3 минут чтения

После появления прививок от COVID-19 разгорелись дискуссии относительно безопасности вакцин, иммунитета, который они гарантируют, и его сравнения с иммунитетом после перенесенного коронавируса. Пожалуй уже можно ответить на эти вопросы, ведь после вспышки пандемии прошло два года, а после внедрения вакцин — год.

Что такое иммунитет организма?

Иммунитет — это способность организма побеждать патогенные микроорганизмы (вирусы, бактерии и грибки), нейтрализовать токсины и предотвращать развитие инфекционных заболеваний. За иммунитет отвечает иммунная система.

Иммунная система — это совокупность органов и иммунных клеток, взаимосвязанных сложной сетью. В эту систему входят костный мозг, тимус, селезенка, лимфатические узлы и миндалины.

Клетки иммунного ответа — белки клеток крови, борющиеся с бактериями и вирусами образуются и созревают в костном мозге. Они участвуют в различных типах иммунного ответа: некоторые готовы бороться с патогенами сразу, другим для реакции нужно время.

Клетки иммунной системы, участвующие в разных видах иммунитета:

Т- и В-лимфоциты;
макрофаги;
нейтрофилы;
эозинофилы;
базофилы.

Виды иммунитета

Можно выделить следующие виды иммунитета:

Неспецифический иммунитет и его подвиды.
Специфический иммунитет и его подвиды.

Что такое неспецифический иммунитет

Неспецифический иммунитет – это все защитные силы организма, направленные на любой вид микроорганизма. Он включает:

Специфический иммунитет

В этом случае иммунная реакция направлена против определенного фактора — типа вируса или бактерии. На его создание уходит несколько дней. Однако, как только он развился, он очень эффективен, поэтому нас интересует именно этот вариант.

Клеточный иммунитет. Этот тип иммунитета зависит от Т-лимфоцитов и заключается в прямой атаке и уничтожении этими лимфоцитами вирусов и бактерий. Болезнетворные микроорганизмы попадая в организм поглощаются макрофагами. Затем выделяется ряд веществ — антигенов, т.е. фрагментов уничтоженного патогена, к Т-лимфоцитам. Это стимулирует Т-клетки при обнаружении антигена на поверхности микроорганизма немедленно его устранять.
Гуморальный иммунитет. Зависит от антител, вырабатываемых В-лимфоцитами. Они обладают способностью связываться с вирусами и бактериями и таким образом устранять их. Как и в клеточном ответе, В-лимфоциты активируются первыми, трансформируются в плазматические клетки и начинают вырабатывать первичные антитела, т.е. те, которые связываются непосредственно с антигенами вируса/бактерий. Это антитела типа M (IgM) в начале, позже к ним присоединяются антитела типа G (IgG).

Специфический иммунитет – также можно разделить по длительности действия на кратковременный (пассивный) и длительного действия (активный) и естественный и искусственный:

естественный пассивный иммунитет – антитела в грудном молоке;
искусственный пассивный иммунитет – введение сыворотки с антителами;
специфический активный естественный иммунитет – после болезни;
специфический активный искусственный иммунитет – вакцинация.

Специфический активный естественный иммунитет, полученный после болезни и специфический активный искусственный иммунитет после прививки будут бороться с вирусом, но чтобы добиться иммунитета, организм проходит разный путь.

Как получить иммунитет к коронавирусу? В каком случае риски выше?

Все начинается с гуморального иммунитета, направленного на SARS-CoV-2 — второй линии защиты организма, более специализированной на обнаружение угрозы. Главную роль в нем играют антитела. Они нацелены на специфический патоген (антиген) – распознают его, подключаются к нему и нейтрализуют.

Важную роль здесь играет иммунная память – благодаря ей после первого контакта с антигеном иммунная система способна выявить его при следующем контакте. И, таким образом, более эффективно вырабатывать антитела.

Гуморальный иммунитет к коронавирусу может быть достигнут двумя способами, имеющими разные уровни риска. Вы можете:

Заразиться и заболеть COVID-19;
Сделать прививку от КОВИД.

Когда организм при болезни вступает в контакт с вирусом, стимулируется иммунный ответ, формируется иммунитет выздоровевших. Однако такой способ приобретения иммунитета связан с рисками. У каждого человека инфекция протекает по-разному. У одних больных коронавирус дает незначительные симптомы, у других — болезнь угрожает жизни.

При вакцинации от COVID в организм вводится модифицированный белок, полученный из шипа вируса — антиген вируса – белок S. Сам по себе он безвреден и не может вызвать инфекцию, но вызывает иммунный ответ. Иммунитет после вакцинации, после первой дозы, появляется в течение 14 дней. В зависимости от типа вакцины для укрепления иммунитета вводится вторая доза и бустерная доза. Риски осложнений в этом случае гораздо ниже.

Какие антитела сильнее — после болезни или прививки?

На этот вопрос ответили ученые из США, опубликовавшие в журнале Scientific Reports результаты исследования, посвященного этой теме. Специалисты рассказали, что происходит с антителами после болезни и введения вакцины.

Ученые взяли 41 образец сыворотки у 33 человек с документально подтвержденной историей инфекции SARS-CoV-2. Затем этот материал сравнили с сыворотками 28 человек, у которых никогда не было COVID-19, но которые получили две дозы мРНК-вакцин (Pfizer или Moderna). Результаты группы после иммунизации вакциной также сравнивали с группой вновь диагностированных пациентов с COVID-19.

Выводы довольно показательны:

Исследование показало, что у привитых людей в 17 раз больше нейтрализующих антител по сравнению с людьми с естественным иммунитетом.
У привитых в 30 раза больше антител, чем у заболевших.
Более высокие уровни антител у вакцинированных людей приводят к лучшей нейтрализации патогена.

Данные показали, что антитела, вызванные вакциной против коронавируса, работают лучше, чем те, которые вырабатываются при заболевании. Получается, что у привитых шансы заразиться или тяжело переболеть значительно ниже.

Справедливости ради стоит отметить, что исследования проводилось в лабораторных условиях и с определенными вакцинами, поэтому нельзя сказать на 100%, что выводы касаются любых прививок. Также ученые отметили разницу в медианном возрасте между группами с естественным иммунитетом и вакцинированными группами, хотя это не должно объяснять столь большую разницу в уровнях антител

Чтобы разобраться с этим, сначала нужно понять, как иммунная система устроена и какие бывают виды иммунитета.

по теме

Мнение

Кто отвечает за работу различных видов иммунитета?

Костный мозг. Это центральный орган иммуногенеза. В костном мозге образуются все клетки, участвующие в иммунных реакциях.
Тимус (вилочковая железа). В тимусе происходит дозревание некоторых иммунных клеток (Т-лимфоцитов) после того, как они образовались в костном мозге.
Селезенка. В селезенке также дозревают иммунные клетки (B-лимфоциты), кроме того, в ней активно происходит процесс фагоцитоза — когда специальные клетки иммунной системы ловят и переваривают проникших в организм микробов, фрагменты собственных погибших клеток и так далее.
Лимфатические узлы. По своему строению они напоминают губку, через которую постоянно фильтруется лимфа. В порах этой губки есть очень много иммунных клеток, которые также ловят и переваривают микробов, проникших в организм. Кроме того, в лимфатических узлах находятся клетки памяти — это специальные клетки иммунной системы, которые хранят информацию о микробах, уже проникавших в организм ранее.

Таким образом, органы иммунной системы обеспечивают образование, созревание и место для жизни иммунных клеток. В нашем организме есть много их видов, вот основные из них.

по теме

Эпидемия

Учёные выяснили, как вирусы обманывают иммунитет

Как наша иммунная система понимает устройство антигена и подбирает подходящее для него антитело?

После этого успешно справившийся с задачей B-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает в большом количестве синтезировать антитела. Они поступают в кровь, разносятся по всему организму и связываются со всеми проникшими бактериями, вызывая их гибель. Кроме того, бактерии с прилипшими антителами гораздо быстрее поглощаются макрофагами, что также способствует уничтожению инфекции.

Есть ли еще какие-то механизмы?

Специфический иммунитет не был бы столь эффективен, если бы каждый раз при встрече с инфекцией организм в течение двух недель синтезировал необходимое антитело. Но здесь нас выручает другой механизм: часть активированных Т-хелпером В-лимфоцитов превращается в так называемые клетки памяти. Эти клетки не синтезируют антитела, но несут в себе информацию о структуре проникшей в организм бактерии. Клетки памяти мигрируют в лимфатические узлы и могут сохраняться там десятилетиями. При повторной встрече с этим же видом бактерий благодаря клеткам памяти организм намного быстрее начинает синтезировать нужные антитела и иммунный ответ запускается раньше.

Таким образом, наша иммунная система имеет целый арсенал различных клеток, органов и механизмов, чтобы отличать клетки собственного организма от генетически чужеродных объектов, уничтожая последние и выполняя свою главную функцию — поддержание генетического гомеостаза.

Как организм понимает, какие антитела вырабатывать?

Как антитела вырабатываются при вакцинации?

Продолжительность вакцинного иммунитета тоже зависит от иммунологической памяти и может отличаться от естественного иммунитета, возникшего после болезни. Когда иммунитет угасает, нужно вакцинироваться снова. Для вакцин от разных инфекций есть свои графики повторной вакцинации, их частота зависит от времени хранения иммунологической памяти.

Вакцины, полученные по различной технологии, могут отличаться по времени действия вакцинного иммунитета. Обычно эти различия не слишком велики, так как продолжительность иммунитета в гораздо большей степени зависит от вида самого возбудителя, чем от конкретной вакцины.

На формирование защитного иммунитета также влияет состояние самого организма. Например, при тяжелых заболеваниях иммунной системы (наследственные иммунодефициты, злокачественные новообразования) иммунный ответ на вакцину может быть снижен или не формироваться вообще. Как показывает многолетний опыт использования разных вакцин, в случае ВИЧ-инфекции иммунный ответ на вакцины, как правило, ничем не отличается от иммунного ответа у ВИЧ-негативных людей. Поэтому графики вакцинации и дозы вакцины для ВИЧ-позитивных пациентов не будут иметь никаких особенностей.

по теме

Лечение

Безумно дорогое лекарство, которое спасет мир от пандемии

Некоторые лекарства, например глюкокортикоиды и иммунодепрессанты, могут подавлять формирование вакцинного иммунитета. В таких случаях тактику вакцинации нужно обсудить с врачом.

Для вакцин от новой коронавирусной инфекции время действия вакцинного иммунитета остается одним из главных вопросов. Предсказать продолжительность защиты той или иной вакцины очень трудно. Обычно это выясняют на практике, регистрируя частоту инфекций у привитых во время массовой вакцинации людей спустя разное количество времени, а также измеряя титр защитных антител.

Титр? Какой еще титр?

Так как антитела — это сложные белки, определять их химическими методами крайне трудно. Поэтому для определения антител используют иммунологические реакции. Конкретных методов очень много, но в самом общем виде суть этих реакций очень простая. Мы берем раствор нужного антигена (например, того самого шиповидного белка коронавируса) и смешиваем его с сывороткой, в которой ищем антитела. Если антитела в сыворотке есть, то они связываются с антигеном и их соединение выпадает в виде осадка или раствор мутнеет. На практике проведение такой реакции выглядит сложнее, часто используют специальные гелевые среды и разные способы детектирования, но суть от этого не меняется.

Проблема в том, что такой подход отвечает нам только на вопрос, есть антитела в сыворотке или их нет, но ничего не говорит о количестве самих антител. Как в таком случае сравнить между собой две разные сыворотки? По количеству выпавшего осадка — не вариант, слишком большая погрешность. Но есть другой способ — можно разводить исследуемую сыворотку до тех пор, пока реакция (осадок) все еще будет обнаруживаться. И вот последнее, самое сильное разведение, при котором мы еще можем наблюдать реакцию сыворотки с раствором антигена, и называют титром этой сыворотки. То есть титр 1:50 говорит нам о том, что эту сыворотку можно развести в 50 раз и она еще будет давать реакцию с антигеном. Соответственно, чем больше вторая цифра в обозначении титра, тем выше концентрация антител в сыворотке.

Недостаток титра в том, что он указывает на относительное содержание антител. Если у нас есть две сыворотки с титрами 1:50 и 1:100, мы можем с уверенностью сказать, что во второй сыворотке антител в 2 раза больше, чем в первой. Но какая именно концентрация антител в каждой из этих сывороток, мы не знаем. На практике это часто бывает и не нужно: нам достаточно знать, с каким титром антител человек еще защищен от инфекции, а с каким — уже нет. Это легко выяснить, измеряя титр антител у вакцинированных людей, которые все же заразились.

В результатах лабораторных анализов обычно указывают концентрацию антител в международных единицах (МЕ) или относительных единицах (ОЕ). Результаты, полученные в МЕ, можно сравнивать между собой — значение не будет зависеть от лаборатории, тест-системы и условий анализа (для коронавируса таких пока нет). Результаты, выраженные в ОЕ, можно сравнивать между собой только для тестов одной марки, при этом сама лаборатория и время анализа роли не играют, то есть можно отслеживать динамику изменения уровня антител у одного человека.

Чтобы понять, нужна ли вакцина и подействовала ли она, достаточно измерить уровень антител? Какой нужен для ковида?

К сожалению, все немного сложнее. Антитела отвечают за гуморальный иммунитет — и это только лишь часть нашей иммунной системы. Помимо гуморального, есть еще клеточный иммунитет, работа которого не зависит от уровня антител. При защите от разных инфекций разные звенья иммунитета играют неодинаковые роли. В каких-то случаях ведущую роль имеет гуморальный иммунитет и антитела (например, в случае гепатита В, гриппа, столбняка и многих других инфекций). В других случаях — ведущая роль у клеточного иммунитета, например, при туберкулезе. По новой коронавирусной инфекции пока слишком мало данных, чтобы делать выводы о важности каждого из звеньев иммунитета и необходимом уровне антител. То есть даже если вы сделаете тест на антитела, эта информация практически ничего не даст по ряду причин.

Если вы еще не вакцинировались и тест на антитела будет положительным, что говорит о перенесенной инфекции в бессимптомной форме, это все равно не является противопоказанием к вакцинации. Мы не знаем, какова продолжительность естественного иммунитета, так что вакцина может продлить или усилить защиту.

Если вы делаете тест на антитела после вакцинации, сейчас нет надежных данных, с которыми можно было бы соотнести полученные результаты и сделать вывод о том, подействовала ли вакцина. Другими словами, пока никто не знает, сколько должно быть антител после вакцинации, чтобы гарантировать надежный уровень защиты. Плюс уровень антител ничего не говорит о состоянии клеточного иммунитета, а он тоже может быть очень важен для защиты.

Если вы наблюдаете за динамикой концентрации антител после вакцинации и видите ее снижение, это еще не говорит о снижении уровня защиты. Как мы выяснили выше, падение концентрации антител в крови с течением времени — это нормальное явление, а долговременную защиту обеспечивает иммунологическая память, которая с концентрацией антител не связана.

Не все антитела одинаково полезны

Для характеристики антител важно понимать их класс, тип и с каким антигеном они связываются.

Антитела бывают разных классов (A, M, G, E и др.). Основной класс защитных антител — G, в лабораторных исследованиях и тестах их обычно обозначают IgG. Наличие этих антител в крови говорит о наличие иммунитета после вакцинации или перенесенного заболевания. IgM — тоже защитные антитела, которые начинают вырабатываться первыми, раньше, чем IgG. Обычно IgM менее эффективны, чем IgG, и почти полностью исчезают к концу заболевания. Наличие этих антител обычно указывает на еще протекающее, или совсем недавно перенесенное заболевание, или на хроническую инфекцию. То есть, если нас интересует устойчивый иммунитет, в тестах ищем IgG.

И, наконец, антиген. Как мы разбирали выше, антитела обладают очень высокой специфичностью и связываются только с определенными белками. Когда иммунная система, столкнувшись с инфекцией, подбирает нужное антитело, она чаще всего начинает синтезировать сразу несколько разных видов, нацеленных на разные белки возбудителя. Ведь клетки, синтезирующие антитела, получают для анализа разные кусочки полупереваренного микроба — и поверхностные, и внутренние белки — и для каждого из них ищут антитело. Для эффективной защиты важны именно те антитела, которые связываются с белками на поверхности вируса или бактерии. Ведь антитела — это крупные молекулы, которые не могут поникать внутрь вирусных частиц или бактерий, для них доступны только поверхностные белки. Именно поэтому защитный иммунитет в первую очередь обеспечивают антитела к поверхностным антигенам. Например, в случае коронавирусной инфекции вырабатывается как минимум 2 вида антител — к S-белку (который на поверхности вирусной частицы) и к N-белку (он же нуклеокапсидный белок, который находится внутри вирусной частицы). Так как до N-белка антитела добраться не могут, защиту будут обеспечивать именно антитела к S-белку. То есть, если вы все же хотите определить уровень защитных антител после прививки от ковида, нужно искать тест на нейтрализующие IgG к S-белку.

Читайте также: