Анатомические, физиологические барьеры и бактерии

Кожа и слизистые оболочки как первая линия защиты

Кожа и слизистые оболочки являются первой линией защиты от проникновения возбудителей в организм. Кожа является внешним барьером, который особенно устойчив к бактериям и паразитам. Самый внешний слой кожи, роговой слой, непроницаем для бактерий из-за прочных межклеточных связей, которые препятствуют проникновению бактерий в дерму. Дерма представляет собой гипоксическую среду, что делает ее неблагоприятной для роста бактерий. Клетки дермы также богаты протеазами, которые разрушают чужеродные белки, такие как клеточная стенка бактерий. Железы кожи вырабатывают пот и кожное сало, которые обладают противомикробными свойствами, а также создают гидрофобный барьер, предотвращающий прилипание бактерий. Слизистые оболочки носа и рта обладают очень высокой бактериальной проницаемостью. То же самое относится и к желудочно-кишечному тракту, который представляет собой высокопроницаемый просветный барьер из-за большой площади поверхности и того факта, что бактерии активно транспортируются через него за счет перистальтических движений. Таким образом, эпителиальные клетки кишечника снабжены плотными соединениями, которые предотвращают прохождение крупных макромолекул и вредных бактерий. Плотные соединения кишечного эпителия регулируются вегетативной нервной системой, которая также запускает рефлекторное изгнание бактерий после приема внутрь за счет сокращения диафрагмы, мышц живота и перистальтических движений.

Дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт как второй барьер

Дыхательная система и желудочно-кишечный тракт являются следующими барьерами человеческого организма, защищающими его от болезнетворных микроорганизмов. Дыхательные пути имеют реснитчатую слизистую оболочку, способную задерживать пыль, бактерии и вирусы. Слизь на слизистой оболочке улавливает крупные болезнетворные микроорганизмы и выводится наружу с помощью перистальтических движений. Кишечные бактерии в основном погибают под действием кислого pH желудка. Желудочные протеазы также разрушают клеточную стенку бактерий и убивают бактерии. Соляная кислота (HCl) подавляет рост бактерий. Кишечные макрофаги являются основными иммунными клетками желудочно-кишечного тракта, тогда как эпителиальные клетки кишечника оснащены Toll-подобными рецепторами, которые распознают патоген-ассоциированные молекулярные структуры (PAMP) и запускают высвобождение провоспалительных цитокинов. Желудочно-кишечные рефлексы также играют роль в стимуляции иммунного ответа. Желудочно-ободочный рефлекс вызывает после еды перистальтические движения, которые усиливают поступление макромолекул и бактериальных антигенов из желудочно-кишечного тракта в кровь.

Гуморальный иммунитет

Гуморальный иммунитет является первой линией защиты от патогенов. Это опосредовано антителами, которые продуцируются В-клетками. B-клетки активируются, когда они распознают молекулярные паттерны, связанные с патогеном (PAMP), на своей поверхности через свой B-клеточный рецептор. Наиболее важными PAMP являются бактериальные липополисахариды (ЛПС), бактериальные пептидогликаны и вирусные нуклеиновые кислоты. В-клетки активируются во время врожденного иммунного ответа, тогда как Т-клетки активируются во время адаптивного ответа. B-клетки — это либо покоящиеся B-клетки, либо плазматические клетки. Плазматические клетки вырабатывают антитела в неактивной форме, которая активируется при разрушении В-клетки. Иммуноглобулины включают пять различных классов: IgA (иммуноглобулин А), IgG (иммуноглобулин G), IgM (иммуноглобулин М), IgD (иммуноглобулин D) и IgE (иммуноглобулин Е). Иммуноглобулины обнаруживаются в жидкостях слизистых оболочек, крови, иммунных и лимфоидных тканях. Они защищают организм от болезнетворных микроорганизмов, нейтрализуя болезнетворные микроорганизмы, опсонизируя их и вызывая агглютинацию. Иммуноглобулины также важны при трансплантации, где высок риск заражения. Белки комплемента также являются частью гуморального иммунитета. Они активируются классическим путем в присутствии антител и PAMP. Система комплемента состоит из более чем 30 белков, которые взаимодействуют друг с другом, образуя иммунный каскад. Основная функция системы комплемента — уничтожение патогенов, в том числе бактерий и вирусов.

Клеточный иммунитет Т-клетки, макрофаги и дендритные клетки

Т-клетки имеют решающее значение для адаптивного иммунного ответа. Они распознают молекулярные паттерны, связанные с патогенами (PAMP), и аутоантигены. Макрофаги являются важнейшим типом клеток иммунитета. Их потенциал признания широк, но их способность реагирования ограничена. Они распознают патогены через патоген-ассоциированные молекулярные структуры (PAMP), такие как бактериальные ЛПС и пептидогликаны, вирусные белки, нуклеиновые кислоты и меланин. Макрофаги активируются CD4+ Т-клетками и могут дифференцироваться в макрофаги М1 (классические), секретирующие провоспалительные цитокины, или макрофаги М2 (альтернативные), секретирующие противовоспалительные цитокины.

Заключение

Организм человека является привилегированной средой для патогенов и защищен эффективной иммунной системой. Ряд анатомических и физиологических барьеров создают враждебную среду для микробы и патогены. Первой линией защиты являются кожа и слизистые оболочки, которые улавливают и удаляют болезнетворные микроорганизмы. Дыхательный и желудочно-кишечный тракт являются следующими барьерами и защищены иммуноглобулинами и белками комплемента. Наконец, Т-клетки, макрофаги и дендритные клетки являются основными клетками клеточного иммунитета, которые напрямую убивают патогены.