Способ защиты внутреннего постоянства организма

Содержание

Способ защиты внутреннего постоянства организма
Местный иммунитет (барьерная защита от инфекций)
Неспецифическая иммунная защита (защита на все возбудители)
Специфическая иммунная защита (иммунный ответ на конкретный возбудитель)
Естествознание. 11 класс

Способ защиты внутреннего постоянства организма

Местный иммунитет (барьерная защита от инфекций)

Первой линией обороны против инфекционных агентов служат кожа и слизистые оболочки, которые препятствуют проникновению микробов в ткани и выделяют вещества, оказывающие бактерицидное действие.

Важным фактором является механическая защита. Так бактерии, попавшие на кожу, удаляются при слущивании эпидермиса (образование перхоти, шелушение при некоторых инфекционных заболеваниях). Слизь, выделяемая стенками многих внутренних органов, действует как защитный барьер, препятствующий прикреплению бактерий к эпителиальным клеткам. Микробы и чужеродные частицы, захваченные слизью, удаляются механическим путем – за счет движения ресничек эпителия, с кашлем и чиханьем. К другим механическим факторам, защищающим поверхности эпителия, можно отнести вымывающее действие слез, слюны и мочи.

Механическая защита дополняется секреторной (выделительной) деятельностью кожных желез: потовых и сальных. Молочная кислота пота и ненасыщенные жирные кислоты сальных желез обладают противомикробным действием. Во многих жидкостях, производимых организмом (секретах организма), также содержатся бактерицидные компоненты:

лизоцим в слезах, носовых выделениях и слюне,
кислота в желудочном соке,
продукты расщепления жирных кислот в тонкой кишке,
спермин и цинк в сперме,
лактопероксидаза в молоке.

Специфическую функцию защиты во внешних секретах организма выполняет секреторный иммуноглобулин А (IgA). Он содержится в секретах и на слизистых оболочках слюнных желез, носа, рта, бронхов, влагалища, кишечника, мочеточников, мочевого пузыря. Секреторный иммуноглобулин А блокирует накопление и размножение на слизистой оболочке бактерий путем блокады поверхностных антигенов бактерий, с помощью которых они прикрепляются к слизистой оболочки органов.

Барьерная защита – это своеобразный «скафандр», к сожалению, проницаемый для многих патогенных агентов.

Неспецифическая иммунная защита (защита на все возбудители)

Любой повреждающий агент-фактор, который по силе и длительности превосходит барьерные возможности ткани, вызывает ответную защитную реакцию организма – воспаление. Воспалительная реакция представлена единством трех явлений:

повреждение и распознавание возбудителей;
сосудистая реакция – нарушение микроциркуляции крови;
клеточная реакция – миграция клеток иммунной системы в очаг воспаления.

Основная задача воспалительной реакции – уничтожение возбудителя и/или освобождение от собственных разрушенных клеток.

Можно выделить два типа уничтожения возбудителей:

Внеклеточное разрушение возбудителя гуморальными факторами защиты (активными белками сыворотки крови).
Внутриклеточная нейтрализация (фагоцитоз) (поглощение инфицированных клеток нейтрофилами и макрофагами с дальнейшим ферментативным разрушением структуры).

Внутриклеточное уничтожение микробных клеток происходит в внутри фагоцитов. Процесс поглощения возбудителя с дальнейшим ферментативным разрушением его структуры называют фагоцитозом. Этот процесс осуществляют два вида фагоцитов: нейтрофилы и макрофаги. Фагоцитоз является довольно надежным механизмом защиты организма от инфекционных агентов, но «включение» этой системы возможно только при условии сближения фагоцита и микроорганизма, сцепления микроорганизма с поверхностью фагоцита и активации мембраны фагоцита, которая приводит к поглощению микроорганизма. Микробные клетки обычно погибают в фагоцитах в течение нескольких минут.

Внеклеточные механизмы защиты реализуются несколькими путями:

Система белков комплемента является важнейшим фактором защиты среди циркулирующих белков крови. Этот комплекс в процессе ряда каскадных реакций приобретает способность «продырявливать» клеточную мембрану бактерий и тем самым убивать чужеродные клетки.
Другие белки сыворотки крови – лизины, убивающие в основном гаммаположительные бактерии, также относятся к гуморальным факторам защиты. Однако активны лизины только в присутствии достаточного количества ионов кальция.
Естественные антитела всегда имеются в сыворотке крови независимо от проникновения в организм чужеродных микробов. Эти антитела, реагируя с различными микроорганизмами, вызывают нейтрализацию их токсинов.
Интерфероны производятся лейкоцитами и макрофагами в ответ на воздействие вирусов (а также некоторых простейших, бактерий и риккетсий). Интерфероны – антивирусные агенты широкого спектра действия. Синтезируемый интерферон выделяется в межклеточное пространство, где связывается с рецепторами соседних клеток. Это стимулирует синтез белков, которые блокируют размножение вирусов.
Внеклеточное разрушение возбудителя может происходить под действием более 60 активных белков, входящих в гранулы лейкоцитов. Активные белки в процессе дегрануляции высвобождаются во внешние ткани из гранул лейкоцитов. Эффект дегрануляции наиболее интенсивно развивается при реакции на крупные чужеродные объекты (гельминты, простейшие), когда фагоцит не способен поглотить этот объект.

Клеточные и гуморальные факторы активно дополняют друг друга.

Специфическая иммунная защита (иммунный ответ на конкретный возбудитель)

За реакциями воспаления, если они не смогли нейтрализовать возбудителей, развивается более специализированная линия обороны – иммунный ответ, который последовательно запускает многоуровневую иммунную реакцию на возбудителя. Развитие специфических иммунных реакций требует взаимодействия практически всех видов клеток иммунной системы.

На первом этапе иммунного ответа захваченный в процессе фагоцитоза возбудитель перерабатывается макрофагом и в иммуногенной форме выводится его антиген на поверхность (презентация антигена). Особая роль в дальнейшем принадлежит активации Т-хелперов, которая происходит при распознавании Т-хелпером соответствующего антигенного комплекса на поверхности макрофага (антигенпрезентирующей клетки). В результате данного контакта Т-хелперы начинают делиться и после нескольких делений разделяются на две популяции. Одна активизирует развитие гуморального иммунного ответа (выработку иммуноглобулинов и антител), а другая популяция является необходимым компонентом в активации клеточного иммунитета (цитотоксические Т-лимфоциты).

В дальнейшем цитотоксические Т-лимфоциты постоянно циркулируют по всему организму, чему способствует срок их жизни (месяцы и годы). Благодаря постоянной циркуляции лимфоциты удивительно быстро появляются в «горячих точках», осуществляя разрушение клеток, инфицированных вирусами.

Гуморальный иммунный ответ обеспечивается иммуноглобулинами или антителами, производимыми В-лимфоцитами. Продвигаясь по кровяному или лимфатическому руслу, антитела поражают чужеродные вещества на любой дистанции от лимфоцита. За счет гуморального иммунного ответа происходит уничтожение самих возбудителей и нейтрализация их токсинов, находящихся в межклеточном пространстве и на слизистых. Специфическая нейтрализация осуществляется за счет присоединения антител к антигенам с образованием растворимых и нерастворимых циркулирующих комплексов (ЦИК), которые активируют защитную систему белков комплемента, повышают фагоцитарную активность макрофагов и нейтрофилов, усиливают специфическое цитотоксическое действие Т-лимфоцитов (то есть повышается активность естественных киллеров).

Установлен ряд закономерностей динамики накопления антител после первого и повторного внедрения антигена. Первый пик концентрации антител появляется через несколько дней (скрытый период иммунного ответа) и обусловлен усиленным синтезом главным образом иммуноглобулина М (IgM). После второго внедрения того же антигена амплитуда ответа больше, он продолжается дольше и обусловлен возрастанием преимущественно синтеза иммуноглобулина G (IgG). Формирование стойкого иммунитета к возбудителям связано с образованием антител иммуноглобулина класса G.

Источник

Естествознание. 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 37. «Защитные механизмы организма человека»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

— Какой смысл вкладывают в понятия «иммунитет», «антиген», «антитела», «лечебная сыворотка», «вакцина»?

— Каковы механизмы действия врожденного и приобретенного иммунитета?

— Каковы причинно-следственные связи между нарушением работы иммунной системы и проявлением аллергических реакций?

— В чем значение вакцинации для сохранения здоровья человека?

— Каковы отличия вакцины и лечебной сыворотки?

Глоссарий по теме:

Антигены – это чужеродные для живого организма агенты и вещества, например, возбудители различных заболеваний, продукты их жизнедеятельности, ядовитые вещества, переродившиеся клетки организма.

Антитела – это белковые соединения плазмы крови, которые препятствуют размножению микроорганизмов и нейтрализуют токсические вещества – продукты их жизнедеятельности.

Вакцинация (прививка) — это введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме.

Иммунитет – это защита живого организма от внутренних и внешних биологически активных агентов (антигенов), направленная на регулирование постоянства внутренней среды организма – состояния гомеостаза.

Иммунология – наука о механизмах защитных реакций организма, в совокупности составляющих иммунитет.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 147-156.

2. Федюкович Н.И. Анатомия и физиология человека. – 2-е изд. – Ростов-на-Дону «Феникс» 2003 г.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Информационный портал для медицинских работников. Раздел: «Иммунная система» URL: https://www.rlsnet.ru/books_book_id_2_page_38.htm

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Организм человека постоянно подвергается негативным внешним воздействиям, среди которых особую роль играет воздействие различных микроорганизмов – бактерий, вирусов, грибков, простейших, которые стремятся использовать организм человека, как местообитание или как источник пищи. Проникая в организм человека, патогенные (болезнетворные) микроорганизмы, которые могут вызывать получили в практике общее название «биологические агенты» могут вызвать инфекционный процесс. Инфекционный процесс запускается при попадании патогенного микроорганизма в организм человека в достаточных количествах либо в случае быстрого размножения уже живущего в организме условно патогенного микроорганизма.

Основным механизмом защиты против патогенных микроорганизмов является процесс иммунной регуляции.

Иммунная регуляция – это с одной стороны, часть гуморальной, так как большинство ее процессов происходит через жидкие среды организма (что характерно для гуморальной регуляции), в то же время иммунная регуляция носит строго прицельный характер. Процесс иммунной регуляции изучает наука иммунология.

Иммунология – это наука о механизмах защитных реакций организма, в совокупности составляющих иммунитет. Иммунитет (от латинского immunitas – избавление, освобождение) – это защита живого организма от внутренних и внешних биологически активных агентов (называемых антигенами), направленная на регулирование постоянства внутренней среды организма – состояния гомеостаза.

Антигены – это чужеродные для живого организма агенты и вещества, например, возбудители различных заболеваний, продукты их жизнедеятельности, ядовитые вещества, переродившиеся клетки организма.

Еще в Греции и Древнем Египте за больными чумой, оспой и другими инфекционными заболеваниями, ухаживали люди, ранее переболевшие такой болезнью: опыт людей того времени показывал, что они, как правило, не подвержены заражению. Однако началом развития иммунологии считают 1880 год, в котором Луи Пастер установил, что прививка (внедрение в организм) курицы ослабленного или погибшего возбудителя куриной холеры защищала птиц от этого заболевания. Его опыты дали название общему явлению невосприимчивости живых организмов, в том числе и человека к возбудителю – явлению иммунитета.

Значительный вклад в изучение иммунитета внес русский ученый лауреат Нобелевской премии (1908 года) И.И. Мечников, который показал, что в организме человека существуют механизмы нейтрализации патогенных микроорганизмов. Это происходит в ходе таких процессов, как фагоцитоз (в случае поглощения твердых тел) и пиноцитоз (в случае поглощения жидких тел). В общем виде в ходе этих процессов клетки приближается к субстрату, изгибается вокруг него и охватывает оболочкой в пузырек, где, при взаимодействии с лизосомами – особыми органеллами, содержащими ферменты, происходит расщепление и «переваривание» субстрата. Именно таким образом происходит закрытие мелких ран и царапин на коже человека или животного. Клетки крови лейкоциты (белые кровяные тельца, фагоциты), поглощают проникающие через рану бактерии, фагоцитируют («пожирают») их, и погибая в процессе фагоцитоза образуют мертвый защитный слой, называемый гноем, предохраняющий от дальнейшего проникновения в рану бактерий. Позднее П. Эрлих доказал значительную роль молекул антител в организме человека и животных в ходе формировании защитных реакций.

Иммунная система в организме человека включает костный мозг и вилочковую железу (центральные органы иммунной системы), а также селезенку, лимфоидную ткань, лимфатические узлы (периферические органы иммунной системы). Перечисленные органы вырабатывают различные типы клеток, которые участвуют в защитных реакция организма.

Клетки иммунной системы – это лимфоциты (В- и Т-лимфоциты) и фагоциты. Эти клетки циркулируют по лимфатической и кровеносной системе, проникая в ткани. Все клетки имеют конкретные функции в создании защитных реакций и действуют в сложном взаимодействии. Это взаимодействие клеток иммунной системы обеспечивается выработкой цитокинов – особых биологически активных веществ. К цитокинам относятся интерфероны, интерлейкины и т.д.

Защитные реакции организма подразделяют на реакции врождённого и приобретённого иммунитета. Защитные (иммунные) реакции врождённого иммунитета детерминированы генетически, они формируются еще в процессе эмбрионального развития. Иммунные реакции приобретённого иммунитета зависят от созревания различных клеток, которые вовлечены в такие реакции – лимфоцитов. Защитные реакции врождённого иммунитета однообразны по механизму протекания в случае всех бактерий, вирусов и других микроорганизмов. Такие реакции не приводят к формированию иммунологической памяти. В свою очередь, реакции приобретённого иммунитета устанавливаются и действуют против определенного возбудителя и формируют иммунологическую память.

Как правило, основную часть иммунной защиты организма осуществляет врождённый иммунитет. Врождённый иммунитет не имеет собственных органов – типичный пример врождённого иммунитета это реакции фагоцитоза. Приобретённый иммунитет формируют органы лимфоидной (иммунной) системы. В центральных органах иммунной системы осуществляется размножение новых клеток иммунной системы, а в периферических органах осуществляется развитие иммунного ответа.

Иммунный ответ развивается после проникновения антигена в организм. Реакции приобретенного иммунитета происходят при помощи клеток Т- и В-лимфоцитов – особых клеток иммунной системы. Эти клетки уничтожают те живые клетки организма, в которые проник вирус, и вырабатывают особые антитела – вещества, противодействующие размножению антигенов. Антитела – это белковые соединения плазмы крови, которые препятствуют размножению микроорганизмов и нейтрализуют токсические вещества – продукты их жизнедеятельности.

Иммунный ответ завершается после уничтожения всех инфицированных клеток, но в организме остаются молекулы различных антител, направленные против антигенов, а также отдельные Т- и В-лимфоциты иммунологической памяти, обеспечивающие ускоренный иммунный ответ при повторном проникновении той же бактерии или вируса в организм. Например, переболев раз ветряной оспой или краснухой, человек, как правило, не заболевает этими заболеваниями повторно.

Это обеспечивается невосприимчивостью организма к повторному инфицированию – иммунологической памятью. Подобная невосприимчивость формируются и после введения в организм ослабленного (либо инактивированного – погибшего) микроорганизма. На механизме иммунологической памяти основано действие вакцинации.

Вакцинация (прививка) — это введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме. Вакцинация может быть проведена в двух формах – при введении вакцины (ослабленного либо инактивированного возбудителя, против которого организм выработает антитела), и при введении сыворотки (готовых антител против возбудителя).

В ряде случаев предварительная вакцинация – прививка невозможна, если организм уже инфицирован патогенным микроорганизмом. В этом случае в организм вводят сыворотки – выделенные, подготовленные и очищенные антитела, полученные от бактерий или животных, направленные против конкретного возбудителя заболевания или опасного вещества (например, яда змеи). Готовые антитела позволяют сократить время на выработку собственных антител организма, и ускорить тем самым, иммунный ответ, что способствуют уничтожению и выведению болезнетворных микроорганизмов из организма.

С формированием иммунного ответа и иммунологической памяти связано развитие аллергий и иных, более тяжелых аутоиммунных заболеваний. Аллергия – это повышенная чувствительность иммунной системы организма к неопасным веществам и формирует на них иммунный ответ. Аллергия – это легкое нарушение работы иммунной системы. Аутоиммунные заболевания представляют собой более тяжелые расстройства иммунной системы, при которых собственные клетки организма человека воспринимаются иммунной системой, как чужеродные и атакуются иммунной системой.

Основным механизмом защиты против патогенных микроорганизмов является процесс иммунной регуляции.

Врождённый иммунитет не имеет собственных органов – типичный пример врождённого иммунитета это реакции фагоцитоза. Приобретенный иммунитет формируют органы лимфоидной (иммунной) системы. В центральных органах иммунной системы осуществляется размножение новых клеток иммунной системы, а в периферических органах осуществляется развитие иммунного ответа.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Выберите правильный ответ:

Введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме, называют:

2) Гуморальная регуляция;

Правильный ответ: 4) Вакцинация.

2. Вставьте пропущенное слово, выбирая его из выпадающего списка: «___________ – это белковые соединения плазмы крови, которые препятствуют размножению микроорганизмов и нейтрализуют токсические вещества – продукты их жизнедеятельности».

Источник