Органы иммунитета и толерантность: созревание клеток, аллергия, аутоиммунитет
Где образуются и обучаются лимфоциты? Почему иммунная система не должна атаковать свои ткани и как связаны с этим аллергия, иммунодефицит и пересадка органа?
Федеральная программа · углублённый уровень · 9 класс
Иммунная система
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Красный костный мозг и тимус
- Лимфатические узлы, селезёнка, миндалины, аппендикс и Пейеровы бляшки
- Созревание B-клеток в костном мозге и дальнейшая периферическая дифференцировка
- Положительная и отрицательная селекция T-клеток в тимусе
- Толерантность и её нарушения
- Микробиота и иммунное развитие без чрезмерных обещаний
- Аллергия и другие реакции гиперчувствительности
- Иммунодефицит и аутоиммунные заболевания
- Основы отторжения трансплантата
Как это устроено
Кроветворные предшественники возникают в костном мозге. B-клетки проходят там важные этапы развития и проверки рецепторов; T-клеточные предшественники направляются в тимус, где созревают T-клетки. ФРП упоминает роль периферических органов в созревании B-клеток, но нужно различать начальное развитие в костном мозге и дальнейшие антиген-зависимые этапы дифференцировки в узлах и других периферических тканях. Нельзя утверждать, что B-клетка впервые «рождается» в лимфатическом узле. Часть B-клеток после контакта с антигеном образует клетки памяти или антитело-секретирующие клетки.
В тимусе положительная селекция помогает оставить T-клетки, способные взаимодействовать с собственными молекулами представления; отрицательная ограничивает выход клеток с опасно сильной реакцией на некоторые собственные структуры. Это не безошибочный фильтр: толерантность поддерживается и вне тимуса, а аутоиммунные заболевания могут возникать при нарушениях разных уровней контроля. B-клетки тоже проходят механизмы контроля реактивности к собственным антигенам, но переносить на них буквально те же стадии тимусной селекции неправильно.
Лимфатические узлы обрабатывают информацию, поступающую с лимфой из тканей; селезёнка связана прежде всего с кровью; миндалины, Пейеровы бляшки и лимфоидная ткань аппендикса находятся около входных поверхностей слизистых. Ни один узел не является только «фильтром микробов»: важны взаимодействия между антигеном, представляющими клетками и лимфоцитами. Микробиота влияет на развитие и работу слизистой иммунной системы, но её состав очень разнообразен. Рекламное обещание, что один продукт «поднимет иммунитет всем», не следует из этих знаний.
Аллергия — не признак «слишком сильного иммунитета вообще»: это определённый тип нежелательной реакции, иногда опасной. Иммунодефицит связан с недостаточностью или нарушением защиты, а аутоиммунное заболевание — с реакцией против собственных тканей; эти состояния имеют разные механизмы и могут сочетаться сложнее, чем три клетки таблицы. При трансплантации иммунная система может распознать различия тканей, поэтому совместимость и лекарства подбирают специалисты, уравновешивая риск отторжения и инфекций. При тяжёлой внезапной аллергической реакции нужна экстренная помощь, а не школьная самостоятельная проверка аллергенов.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Красный костный мозг
Ткань внутри некоторых костей, в которой у человека образуются клетки крови и происходят важные этапы развития B-лимфоцитов.
Пример: Предшественники B-клеток получают свои рецепторы и проходят ранние проверки в костном мозге.
- Тимус
Центральный лимфоидный орган, где развиваются и отбираются T-лимфоциты из пришедших клеток-предшественников.
Пример: В тимусе многие T-клетки удаляются или меняют путь развития при проверках их рецепторов.
- Лимфатический узел
Периферический лимфоидный орган на пути лимфы, где иммунные клетки встречаются с поступившими из тканей антигенами.
Пример: Дендритная клетка может принести антиген в узел и взаимодействовать там с T-клеткой.
- Селезёнка
Орган кровеносной и иммунной систем, участвующий в контроле кровяных клеток и ответах на некоторые антигены крови.
Пример: Селезёнка помогает удалять старые клетки крови и участвует в защите от ряда микроорганизмов.
- Миндалина
Скопление лимфоидной ткани в области глотки, участвующее в контакте иммунных клеток с веществами, поступающими через дыхательные и пищеварительные пути.
Пример: Нёбные миндалины расположены на входе в глотку и относятся к периферической иммунной ткани.
- Пейеровы бляшки
Организованные участки лимфоидной ткани преимущественно в подвздошной кишке, участвующие в иммунном наблюдении слизистой оболочки кишечника.
Пример: В кишечнике лимфоидные клетки встречаются с веществами содержимого через особые участки слизистой.
- Аппендикс
Червеобразный отросток слепой кишки с лимфоидной тканью, участвующий в иммунных взаимодействиях кишечника, но не являющийся главным органом иммунитета.
Пример: Наличие иммунной ткани не означает, что воспалённый аппендикс можно лечить школьными методами.
- Положительная селекция T-клеток
Этап отбора в тимусе, при котором сохраняются развивающиеся T-клетки, способные распознавать собственные молекулы представления антигена в подходящем контексте.
Пример: Клетка с рецептором, не способным работать с молекулами представления, обычно не становится обычной зрелой T-клеткой.
- Отрицательная селекция T-клеток
Механизм ограничения сильной реактивности развивающихся T-клеток к собственным структурам в тимусе с удалением части таких клеток или иным изменением их судьбы.
Пример: Тимус помогает уменьшить выход клеток, которые могли бы опасно реагировать на собственные ткани.
- Иммунная толерантность
Совокупность механизмов, ограничивающих нежелательный иммунный ответ на собственные или безвредные структуры при сохранении защитных функций.
Пример: Регуляторные клетки и ранняя селекция снижают вероятность атаки собственных тканей.
- Микробиота
Сообщество микроорганизмов, обитающих на поверхностях и внутри организма в определённых местах и взаимодействующих с его клетками.
Пример: Микроорганизмы кишечника влияют на местную иммунную среду, но один «хороший микроб» не гарантирует здоровье.
- Аллергия
Разновидность иммунной гиперчувствительности к обычно безвредному для большинства людей веществу, с различными механизмами и проявлениями.
Пример: У человека с определённой аллергией контакт с пыльцой может вызвать симптомы, а у другого — нет.
- Иммунодефицит
Состояние со сниженной или нарушенной функцией одного или нескольких компонентов иммунной защиты, наследственное либо приобретённое.
Пример: Повторяющиеся инфекции могут иметь разные причины, и только специалист оценивает необходимость исследования иммунитета.
- Аутоиммунное заболевание
Заболевание, при котором иммунные механизмы участвуют в повреждении собственных тканей организма из-за нарушения контроля реакции.
Пример: Некоторые формы диабета 1-го типа связаны с иммунным разрушением бета-клеток поджелудочной железы.
- Трансплантат
Пересаженный орган, ткань или клетки, которые могут распознаваться иммунной системой получателя как отличающиеся от собственных.
Пример: После пересадки органа специалисты контролируют признаки его функции и возможную иммунную реакцию.
- Отторжение трансплантата
Иммунное повреждение пересаженной ткани при распознавании её признаков получателем; его риск зависит от совместимости и лечения.
Пример: Препараты против отторжения могут снижать иммунный ответ, но повышать риск некоторых инфекций.
Пример по шагам
На плакате написано: «B-клетки созревают только в лимфоузле, T-клетки — в селезёнке». Исправьте карту развития и объясните роль узла.
- Раннее развитие B-клеток связано с костным мозгом; T-клетки развиваются и проходят отбор в тимусе.
- В лимфатическом узле зрелые клетки встречаются с антигенами, активируются и могут проходить дальнейшую дифференцировку.
- Селезёнка участвует в ответах на антигены крови и не заменяет тимус как основной орган созревания T-клеток.
Вывод: Начальное развитие клетки и её последующий ответ на антиген происходят на разных этапах и в разных органах.
Практическая работа
Маршрут лимфоцитов и места иммунного ответа
- На контурной схеме отметьте костный мозг, тимус, селезёнку, лимфоузлы, миндалины, кишечную лимфоидную ткань и подпишите их роли.
- Проведите маршрут B-клетки от раннего развития к антиген-зависимому ответу и отдельно маршрут T-клеточного предшественника через тимус.
- Для вымышленных карточек «аллергия», «иммунодефицит», «аутоиммунное заболевание» опишите различие механизма без постановки диагноза человеку.
Что можно заключить: Разные органы обеспечивают развитие, отбор и встречи иммунных клеток с антигенами; это не единый безошибочный фильтр.
Безопасность: Не тестируйте людей на аллергены, не собирайте сведения о диагнозах одноклассников и не предлагайте лекарственные способы изменения иммунитета.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.