Независимо от того, проникнет ли микроорганизм через кожу или через слизистые оболочки (верхняя часть рисунка), он оказывается перехваченным четырьмя основными распознающими системами: комплементом (на рисунке вверху справа), фагоцитами (на рисунке в центре), антителами (на рисунке справа) или системой КИО (на рисунке внизу). Все эти системы образуют эффективный механизм устранения чужеродного материала, причём их компоненты постоянно взаимодействуют друг с другом. Если не было предварительного знакомства с антигенами проникшего микроба, гуморальный и клеточный приобретённые иммунные ответы начинают действовать через несколько дней. Но комплемент и фагоциты активируются в течение нескольких минут. Их эффект дополняется ещё несколькими компонентами системы врождённого иммунитета (на рисунке в центре сверху): лизоцимом, интерферонами и другими веществами, действующими неспецифично, подобно антибиотикам.
Комплемент и антитела эффективны против бактерий, свободно находящихся в крови и тканях, а клеточные компоненты иммунной системы — против бактерий, проникших в клетки (на рисунке слева). Какой механизм окажется более эффективным, зависит от особенностей микроба. Наиболее «злокачественные» микроорганизмы умудряются избежать перехвата иммунными системами, оказываются устойчивыми к его эффекторным компонентам или способны блокировать иммунные ответы.
Проникновение. Многие микроорганизмы проникают в организм через раны или при укусах. Но ряд других постоянно живут на коже или слизистых (например, в ЖКТ). Последние фактически находятся вне организма (иммунные ответы на них не развиваются).
Поверхностные барьеры. Кожа и слизистые оболочки защищены от инфицирования благодаря кислому рН секретов, продуцируемых ферментов, слизи и других противомикробных продуктов (например, IgA).
«Естественные антибиотики». Л изоцим (продуцируемый в основном МКФ) и противовирусные протеины — интерфероны играют важную роль в системе врожденного иммунитета, подавляя активность тех микроорганизмов, которые без них могли бы стать патогенными. Ещё одна группа пептидов с широким спектром противомикробного действия — дефензины продуцируются на поверхности слизистых оболочек.
СЗ-компонента комплемента. Комплемент может прямо активироваться по альтернативному механизму многими микроорганизмами. Это приводит к лизису или фагоцитозу последних. Этот же результат достигается и при активации СЗ-компонента комплемента с участием антител (классический механизм активации комплемента, или с участием маннозосвязывающего белка.
Т-хелперы. ТН в иммунных реакциях на инфицирование выполняют несколько функций. Встретившись с носителями антигенных детерминант, стимулируют В-клетки к продукции антител. Несмотря на то что вирусы, бактерии, простейшие и другие паразиты обычно имеют множество различных детерминант, только некоторые из них способны вызвать продукцию антител без участия ТН (Т-независимо). Другие ТН продуцируют цитокины, которые привлекают и стимулируют МКФ, эозинофилы или активируют ТС.
Рис. 26. Противомикробный иммунитет: общая схема(Дж.Х.Л. Плейфейер, Б.М. Чейн 2008)
В-лимфоциты. Первыми В-лимфоцитами продуцируются IgM, и только потом появляются IgG и другие. Таким образом, выявление IgM — первый признак наличия инфекции. На поверхности слизистых оболочек наиболее эффективны IgA.
Антитела через специфические места связывания пресекают попытки микроорганизмов или их токсинов проникнуть в клетки.
Фагоцитоз. Значительная часть микроорганизмов фагоцитируется ПМЛ или МКФ. Фагоцитоз усиливается при опсонизации антигена (связывание микроорганизма с СЗ- компонентом комплемента или Fc-рецепторами антител. После поглощения фагоцитом большинство патогенов разрушается лизосомальными ферментами. В некоторых случаях для стимуляции внутриклеточного цитотоксического действия у МКФ необходима их активация Т-лимфоцитами.
Внеклеточное цитотоксическое действие. МКФ, ПМЛи N К-клетки способны эффективно убивать микроорганизмы in vitro. Однако неясно, насколько выражен такой тип противомикробной активности in vivo.
NK-клетки быстро уничтожают клетки, поражённые вирусами, однако осуществляют это не столь специфично, как лимфоциты.
Внутриклеточная выживаемость. Некоторые патогенные вирусы, бактерии и простейшие способны преодолевать внутриклеточное цитотоксическое действие и выживать внутри МКФ. Другие микроорганизмы выживают в клетках мышц, печени, головного мозга, где они недоступны для антител и могут быть уничтожены только при активации КИО.
Цитотоксические Т-лимфоциты. Этот тип лимфоцитов специализируется на уничтожении клеток, инфицированных вирусами, но они так же эффективно уничтожают и другие чужеродные агенты,. Эти же лимфоциты иногда поражают опухолевые клетки.
Секвестрация. Микроорганизмы, которые не могут быть уничтожены (например, некоторые микобактсрии), или вещества, не поддающиеся разрушению (например, оболочки стрептококков), окружаются концентрическими слоями из МКФ и фибробластов, образование которых стимулируется ТН в ходе КИО.
Персистенция. Самые приспособленные патогены успешно избегают всех вышеуказанных иммунологических ловушек за счёт наличия у них специфических механизмов защиты. Это способность избегать фагоцитоза, сопротивление внутриклеточному цитотоксическому действию, варьирование антигенных детерминант, стимуляция иммунной супрессии, различные формы «убежищ» (в которых клетки патогенных микроорганизмов недоступны иммунной системе).
Воспаление. Несмотря на то что некоторые патогены способны вызывать прямое повреждение тканей организма (например, вирусы или токсины стафилококков). Паразитические микроорганизмы ставят перед организмом-хозяином трудноразрешимую дилемму: либо полностью уничтожить патоген, но иметь шанс повредить при этом некоторое количество собственных здоровых клеток, либо не повреждать собственные клетки, но оставить часть патогена живым. Если у организма достаточно времени, он, как правило, выбирает точку равновесия и ищет способы максимально устранить инфекцию и максимально сохранить собственные клетки.