Иммунология. Специфические адаптивные взаимодейств

Иммунология. Специфические (адаптивные) взаимодействия между антигенами и их рецепторами
Из шкуры, о Рибху, вы изготовили корову,
Мать вы снова соединили с теленком.
О сыновья Судханваиа, благодаря (вашему) прекрасному искусству, о мужи,
Старых родителей вы сделали юными.
РигВеда I,110.8

Снимки легких показывают, как они очищаются от инфекции по мере появления иммунных клеток
Что обнаружили ученые?
Выздоровление большинства людей, заразившихся Covid-19, наглядно свидетельствует о том, что иммунная система человека может эффективно противостоять вирусу.
Но как именно происходит эта борьба? Это удалось установить австралийским ученым, которые выявили четыре вида иммунных клеток, которые участвуют в этом сражении.
В исследованиях принимали участие ранее не жаловавшиеся на здоровье добровольцы, у которых заболевание протекало в легкой форме.
Так, в одну из австралийских больниц попала 47-летняя женщина из Ухани, которая выздоровела через 14 дней.
В интервью Би-би-си профессор Кедзирска пояснила, что исследователи "в полном объеме изучили реакцию иммунной системы этой пациентки".
За три дня до того как женщина пошла на поправку, в ее крови были замечены специфические клетки. По словам Кедзирской, примерно в это же время незадолго до выздоровления те же клетки появляются и в крови болеющих обычным гриппом.
"Нас очень порадовали эти результаты и тот факт, что мы смогли зафиксировать появление иммунных клеток у инфицированных пациентов накануне клинического улучшения", - рассказала профессор Кедзирска, добавив, что более десятка ученых четыре недели круглосуточно проводили анализы, чтобы добиться этих результатов.
Как это может помочь в борьбе с коронавирусом?
"Когда вы знаете, в какой момент в действие вступают иммунные клетки, вы можете определить, на какой стадии излечения находится пациент"- поясняет декан Технологического университета Суинберна, профессор Брюс Томпсон.
В свою очередь министр здравоохранения Австралии Грег подчеркивает, что открытие ученых может ускорить разработку вакцины и потенциальных лекарств для лечения этой инфекции.
А Кэтрин Кедзирска уже поставила новую задачу: определить, почему в самых тяжелых случаях иммунная система слабее реагирует на источник болезни.
"Это ключ к пониманию того, чем отличались от остальных те, кто умер от вируса, или болеют вирусом в особо тяжелой форме, и с помощью этого ключа мы могли бы понять, как спасти их", - говорит профессор Кедзирска.
Ученые в Австралии выяснили, как имунная система борется с коронавирусом. 17.03.2020

Существенное отличие адаптивного иммунитета от врожденного — способ распознавания чужого (табл. 1.3). В адаптивном иммунитете оно осуществляется при помощи молекул особого типа (иммуноглобулинов или других белков суперсемейства иммуноглобулинов), при этом распознаются не паттерны, а индивидуальные молекулы или небольшие группы сходных молекул, называемые антигенами. Существует порядка 10^6 различных антигенов. Такое число рецепторов не только не может быть представлено на одной клетке, но и не может быть закодировано в геноме позвоночных, содержащем только десятки тысяч генов. Именно поэтому в процессе эволюции адаптивного иммунитета сформировался сложный механизм генерации разнообразия антигенспецифических рецепторов: при развитии специализированных клеток (лимфоцитов), происходит перестройка их генов, кодирующих антигенраспознающие рецепторы, что приводит к образованию в каждой клетке рецептора с уникальной специфичностью. При активации каждая клетка может дать начало клону, все клетки которого будут иметь рецепторы той же специфичности. Таким образом, каждый конкретный антиген распознают не все лимфоциты, а только отдельные их клоны, имеющие специфические антигенраспознающие рецепторы.
Если паттернраспознающие рецепторы врожденного иммунитета образовались в процессе эволюции как молекулы, распознающие чужеродные, но не собственные молекулы организма, то специфичность антигенраспознающих рецепторов системы адаптивного иммунитета формируется случайно. Это потребовало развития дополнительных механизмов селекции для устранения «ненужных» и «опасных» (направленных против «своего»)клонов лимфоцитов. Такие механизмы достаточно эффективны, однако все же не полностью устраняют риск развития аутоиммунных процессов — иммунных реакций, направленных против собственных антигенов, вызывающих повреждение организма хозяина.
Оба типа иммунитета образуют целостную систему, при этом врожденный иммунитет служит фундаментом для развития адаптивного. Так, лимфоциты распознают антиген в процессе презентации, осуществляемой преимущественно клетками врожденного иммунитета. Удаление из организма антигена и несущих его клеток происходит с помощью реакций, в основе которых лежат механизмы врожденного иммунитета, получившие специфический компонент, т.е. направленные на конкретный антиген и действующие с повышенной эффективностью.
Клональный характер адаптивного иммунного ответа создал возможность возникновения иммунологической памяти. При врожденном иммунитете память не развивается и каждый раз реакции на внедрение чужеродных молекул развиваются как впервые. В процессе адаптивного иммунитета формируются клоны клеток, сохраняющих «опыт» предыдущего иммунного ответа, что позволяет им реагировать на повторную встречу с антигеном значительно быстрее, чем при первичном контакте, и формировать при этом более сильный ответ. Наличие клеток памяти делает организм устойчивым к довольно широкому кругу патогенов. Вероятно, именно возможность формирования иммунологической памяти послужила преимуществом, позволившим закрепиться в процессе эволюции такому «дорогостоящему» для организма, громоздкому, во многом ненадежному и даже опасному механизму, как адаптивный иммунный ответ.
Таким образом, адаптивный иммунитет базируется на трех главных процессах:
распознавании антигенов (как правило, чужеродных для организма)независимо от их связи с патогенностью, с помощью клонально распределенных рецепторов;
элиминации распознанных чужеродных агентов;
формировании иммунологической памяти о контакте с антигеном, позволяющей быстрее и эффективнее удалять его при повторном распознавании.
Адаптивный иммунитет имеет еще одно преимущество, отсутствующее у врожденного иммунитета — способность защищать организм от агрессии изнутри (т.е. от злокачественных новообразований). Риск развития злокачественных опухолей вследствие мутаций или вирусной трансформации клеток существенно возрос при увеличении в эволюции размеров организма, произошедшем примерно тогда же, когда возник адаптивный иммунитет. Помимо этого нельзя исключить, что адаптивный иммунитет возник как частное проявление изменений более высокого порядка, с которыми связаны существенные эволюционные преимущества, раскрыть которые предстоит в будущем (с.25-28)
А.А. Ярилин. Иммунология. 2010. 749с.
https://vk.com/doc399489626_539293729
3. Как организм производит такое многообразие антител?
Пожалуй, самый сложный для объяснения вопрос. Для начала разберемся чуть более подробно, что же такое антиген.
Антиген — любое вещество, которое организм считает чужеродным. Таких веществ огромное количество, как можно себе представить. Поэтому организму необходимо уметь производить около 100 миллионов разновидностей антител, чтобы уметь распознавать все эти антигены.
Антитела (antibody) в целом похожи, но у них есть часть, которая весьма разнообразна. Собственно эта часть и умеет распознавать антигены.

Антитело со стабильной частью (серым) и вариабельной частью (красным).
Ну хорошо, а зачем нам антитела? Это всего лишь белковые молекулы, на что они способны? У антител есть главная задача: прикрепляться к патогенам (этот процесс называется специальным словом опсонизация) и сигнализировать клеткам иммунной системы о том, что “вот я тут прикрепился к чему-то нехорошему, это можно уничтожать”. Кроме того, бактерии, облепленные антителами, теряют подвижность, что облегчает фагоцитам охоту за ними.
Антитела радикально помогают клеткам иммунной системы обнаруживать и уничтожать патогены. Без них мы бы все давно умерли.

B-лимфоцит обнаруживает бактерию с подходящим антигеном, активируется, и начинает бешено производить антитела (со скоростью 2000 штук в секунду!)
Переходим к самой сложной части. Напомню, виды белков, которые может синтезировать клетка, закодированы в ДНК. Как нам получить 100 миллионов разных конфигураций антител? Кодировать это все в ДНК совершенно невозможно, потому что она станет неприлично большой. В дело вступает крайне элегантный процесс модульного дизайна, который называется V(D)J-рекомбинацией.
Антитела производятся зрелыми B-лимфоцитами. B-лимфоциты бывают незрелые (immature) и зрелые (mature). Так вот ДНК отдельно взятого зрелого B-лимфоцита собирается из произвольно выбранных кусков ДНК незрелого B-лимфоцита.

Всё сложно.
V, D, J и C — это сегменты генов в ДНК. Например V сегмент имеет 40 различных копий самого себя, которые немного отличаются друг от друга. D — 25 копий, и так далее. Вы можете считать все эти копии модулями. Когда строится ДНК зрелой клетки, эти модули берутся случайным образом и склеиваются друг с другом. Данного разнообразия всё равно недостаточно, поэтому в этот кусок ДНК встраиваются случайные нуклеотиды, которые увеличивают разнообразие еще на один порядок.
К сожалению, эти случайные вставки в 90% случаев приводят к нефункциональной B-клетке, которая уничтожается организмом. Так что выживает только 10% B-клеток. Процесс рекомбинации довольно дорогой, как вы видите. Приходится избавляться от большого количества брака. Зато это прекрасный образец модульного дизайна и порождения разнообразия из малого объема хранимой информации!
Michael Dubakov. Oct 16, 2017. Иммунная система для простых смертных: 8 вопросов и ответов
ПротивоВирусная Оборона
https://vk.com/doc399489626_540929898