Эволюция иммунной системы в филогенезе

Содержание

Филогенез иммунной системы

Эволюция живого мира состояла в образовании таких форм жизни, которые активно взаимодействуют с другими живыми организмами. Биологические организмы существуют в биотическом окружении. Они взаимодействуют с другими организмами, в биоценозе существует круговорот.

Абиотические факторы менее сильно воздействуют на организм. Эволюция живой материи привела к возникновению динамической системы взаимозависимых организмов, не могут существовать без биотического взаимодействия. Такие взаимодействия проявляются в питании и обмене веществ. Существует тенденция к усложнению связей. Современные многоклеточные организмы во многом утратили возможность синтезировать даже простые органические вещества, но научились добывать их в готовом виде. Это консументы (в том числе человек). Жизнь основана на питании продуктами биосинтеза, создание которых осуществляется продуцентами (зеленые растения). Жизнь консументов напрямую зависит от биологической продуктивности растений и от развитости растениеводства. Растениеводство- источник пищи и сырья для промышленности (в том числе фармацевтической промышленности). 40% лекарственных средств в мировой фармацевтической промышленности растительного происхождения, снижение продуктивности растений приводит к голоданию, недоеданию, ухудшению качества жизни, снижению производства и уровня общественного здоровья. Важнейший фактор, понижающий урожайность растений – микроорганизмы, грибы, бактерии. Они приспособлены к паразитизму на разных растениях, животных и человеке. Пандемия гриппа – «испанки» унесла жизни 20 млн. человек. Жертвы микробного паразитизма — все живые организмы, в том числе и сами микробы.

Почему земле до сих пор не населена одними микроорганизмами?

Почему жестокий антагонизм между живыми существами не привел к гибели живой материи еще на заре эволюции?

Почему эволюция не остановилась?

Ответы на эти и многие другие вопросы дает иммунология.

Иммунитет – невосприимчивость, устойчивость, резистентность, толерантность – способность организма противостоять агрессии со стороны других биологических видов.

1902 г. Мечников и Зильбер основали учение об иммунитете.

«Иммунитет – это совокупность всех наследственных полученных и индивидуально приобретенных организмом свойств, которые препятствуют проникновению и размножению микроорганизмов, вирусов и других патогенных объектов и действию выделяемых ими продуктов».

Наследственный иммунитет – свойства невосприимчивости, полученные от предков. Он определяется генотипом.

Индивидуальный иммунитет — приобретенный иммунитет, который вырабатывается на протяжении жизни организма.

Выделяют следующие группы факторов иммунитета:

Лимфоидные факторы – наследственная способность организмов создавать иммунитет.

Конституциональные – имеют общебиологическое значение. Они присутствуют у всех организмов независимо от таксономического положения.

У беспозвоночных и позвоночных существует система фагоцитоза. У растений и простейших подобная система отсутствует. Растения защищены только наследственными свойствами. Грибы и вирусы тоже не защищены. Только у позвоночных существует приобретенная невосприимчивость благодаря наличию лимфоидной системы. При этом защитные функции лимфатической системы осуществляются специфической активностью антител и иммуноглобулинов.

Антигены – любые вещества, удовлетворяющие требованиям:

— индицируют образование соответствующих антител при введении в организм;

— вступают в реакцию с молекулой комплементарного иммуноглобулина.

Наибольшей антигенной активностью обладают белки, меньшей – полисахариды и нуклеиновые кислоты. Существует большое количество антител.

Антитела вырабатываются комплексом органов:

— пейеровы бляшки тонкого кишечника;

Изучение иммунитета производится на растениях. Восприимчивость генетически детерминирована (доминантные и рецессивные признаки). Более 50 лет изучается иммунитет иммуногенетикой.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8704 — | 7532 — или читать все.

источник

Филогенез иммунной системы

Иммунная система осуществляет защиту организма от проникновения в организм генетически чужеродных тел: микроорганизмов, вирусов, чужих клеток, инородных тел. Ее действие основано на способности отличать собственные структуры от генетически чужеродных, элиминируя их.

В эволюции сформировалось три главных формы иммунного ответа:

Фагоцитоз, или неспецифическое уничтожение чужеродного материала;

Клеточный иммунитет, основанный на специфическом распознавании и уничтожении такого материала Т-лимфоцитами;

Гуморальный иммунитет, осуществляемый путем образования потомками В-лимфоцитов, так называемыми плазматическими клетками, иммуноглобулинов (антител) и связывания ими чужеродных антигенов.

В эволюции выделяют три этапа формирования иммунного ответа:

Квазииммунное (лат наподобие) распознавание организмом своих и чужеродных клеток. Этот тип реакции наблюдается от кишечнополостных до млекопитающих. Эта реакция не связана с выработкой иммунных тел, и при этом не формируется иммунной памяти, то есть еще не происходит усиления иммунной реакции на повторное проникновение чужеродного материала.

Примитивный клеточный иммунитет обнаружен у кольчатых червей и иглокожих. Он обеспечивается целомоцитами – клетками вторичной полости тела, способными уничтожать чужеродный материал. На этом этапе появляется иммунологическая память.

Система интегрального клеточного и гуморального иммунитета. Для нее характерны специфические клеточные и гуморальные реакции на чужеродные тела, наличие лимфоидных органов иммунитета, образование антител. Такого типа иммунная система не характерна для беспозвоночных.

Круглоротые способны формировать антитела, но вопрос о наличии у них вилочковой железы, как центрального органа иммуногенеза, является пока открытым. Впервые тимус обнаруживается у рыб.

Эволюционные предшественники лимфоидных органов млекопитающих – тимус, селезенка, скопление лимфоидной ткани обнаруживаются в полном объеме у амфибий. У низших позвоночных (рыбы, амфибии) вилочковая железа активно выделяет антитела, что не характерно для птиц и млекопитающих.

Особенность иммунного ответа птиц состоит в налиции особоги лимфоидного органа – фабрициевой сумки. В этом органе образуются В-лимфоциты, которые после антигенной стимуляции способны трансформироваться в плазматические клетки, вырабатывающие антитела.

У млекопитающих органы иммунной системы разделяют на два типа: центральные и периферические. В центральных органах созревание лимфоцитов происходит без существенного влияния антигенов. Развитие периферических органов, наоборот, непосредственно зависит от антигенного воздействия – лишь при контакте с антигеном в них начинаются процессы размножения и дифференциации лимфоцитов.

Центральнымиорганами иммуногенеза у млекопитающих являютсятимус, где происходит образование и размножение Т-лимфоцитов, а такжекрасный костный мозг, где образуются и размножаются В-лимфоциты.

На ранних стадиях эмбриогенеза из желточного мешка в тимус и красный костный мозг мигрируют стволовые лимфатические клетки. После рождения источником стволовых клеток становится красный костный мозг.

Периферическими лимфоидными органами являются: лимфоузлы, селезенка, миндалины, лимфоидные фолликулы кишечника. К моменту рождения они еще практически не сформированы и образование в них лимфоцитов начинается только после антигенной стимуляции, после того, как они заселяются Т- и В-лимфоцитами из центральных органов иммуногенеза.

Таким образом, иммунная система возникла на ранних этапах эволюции и в ее основе сложились механизмы узнавания чужеродных антигенов, их разрушение и удаление, что совершенно необходимо для выживания организмов.

С эволюционной точки зрения самой древней из иммунных реакций стал фагоцитоз, который имеет место у всех животных – от одноклеточных и до самых высокоорганизованных многоклеточных организмов. Для них это одна из форм неспецифической защиты от внедрения генетически чужеродных тел. По мере эволюции сложились и более сложные формы защиты – клеточный и гуморальный иммунитет, которые четко различают «свое» и «не свое» и защищают организм от последних, в том числе и от злокачественно перерожденных собственных клеток.

источник

20. Филогенез иммунной системы.

Почему земле до сих пор не населена одними микроорганизмами?

Почему жестокий антагонизм между живыми существами не привел к гибели живой материи еще на заре эволюции?

Почему эволюция не остановилась?

Ответы на эти и многие другие вопросы дает иммунология.

1902 г. Мечников и Зильбер основали учение об иммунитете.

Наследственный иммунитет – свойства невосприимчивости, полученные от предков. Он определяется генотипом.

Выделяют следующие группы факторов иммунитета:

Лимфоидные факторы – наследственная способность организмов создавать иммунитет.

Антигены – любые вещества, удовлетворяющие требованиям:

— индицируют образование соответствующих антител при введении в организм;

— вступают в реакцию с молекулой комплементарного иммуноглобулина.

Антитела вырабатываются комплексом органов:

— пейеровы бляшки тонкого кишечника;

источник

Филогенез и онтогенез иммунной системы

Роль иммунной системы в организме человека сводится к основной важной функции защиты, которая обеспечивает постоянство внутренней среды и оборону от вредоносных частиц, таких как бактерии и вирусы, паразиты, грибы, разнообразные инородные тела. Защита иммунной системы обусловлена способностью к различию собственных структур от чужеродных и соответственному их своевременному удалению.

Эволюция иммунного звена

Если проследить весь этап развития и формирования иммунной системы с истоков времен, получится, что защитная функция появилась очень давно, еще на ранней отметке в графе эволюции. Однако лишь в 1902 году Мечниковым и Зильбером было основано учение об иммунитете. В ходе филогенеза были сформированы три основные формы защитного ответа:

Фагоцитоз – процесс заглатывания и уничтожения инородного агента фагоцитом – особой клеткой иммунной системы. Этот вид обороны относится к неспецифическим факторам защиты и обеспечивает эффективное удаление чужака;
Клеточный, который относится к специфическому звену иммунитета и основан на узнавании и удалении чужеродных частиц посредством Т-лимфоцитарных клеток;
Гуморальный, который осуществляется В-лимфоцитами, а точнее их иммуноглобулинами или антителами, позволяющими связывать чужеродные антигены, запоминать и уничтожать их.

Рассматривая все иммунные реакции с точки зрения эволюции, стоить отметить, что самая древняя из защитных реакций – это фагоцитоз. Он встречается у самых низших представителей животного мира – одноклеточных и находится у самых развитых – многоклеточных, для которых это лишь один из способов неспецифического уничтожения чужеродных антигенов.

Филогенез иммунного ответа прошел 3 этапа образования:

Квазииммунный, который наблюдается уже у низших представителей природного мира – кишечнополостных. Также этот вид защиты имеется и у млекопитающих. Направлен он на разграничение организмом собственных и чужих клеток. Такой иммунный ответ слаб, в плане тот, что иммунные клетки не вырабатываются и запоминания чужака не происходит. Поэтому повторное его появление в организме не вызовет моментальной реакции;
Примитивный клеточный, обнаруженный у кольчатых червей, а также среди иглокожих. Такой вид защиты осуществляется целомоцитами – специальными клетками вторичной полости тела, которые способны к уничтожению чужеродного материала. Этот этап сопровождается появлением иммунологической памяти;
Интегральный клеточный и гуморальный, связанный с появлением характерных специфических клеточных и гуморальных реакций на вредоносные агенты, наличием особых органов иммунного звена и образованием антител. Этот тип иммунной защиты характерен для высших форм жизни – для позвоночных, в том числе и людей.

Онтогенез иммунной системы

У различных видов животных с учетом филогенетических изменений в иммунной системе имеются свои особенности в осуществлении защитной функции. Например, у амфибий обнаруживают органы – предшественники иммунной системы млекопитающих, а для низших позвоночных, таких как рыбы и амфибии, характерно выделение тимусом антител, чего не встречается у млекопитающих и птиц.

Для птиц характерно наличие особого иммунного органа, не встречающегося больше ни у кого – фабрициевой сумки. Этот орган является местом образования В-лимфоцитов у птиц. Органы иммунной системы млекопитающих подразделяются на два больших класса – центральные и периферические и насчитывают общую иммунную массу около 2 кг:

Центральные включают вилочковую железу, по-другому тимус и костный мозг. Это важнейшие образование защитной системы, без которых не было бы возможности к существованию, так как иммунных клеток вовсе и не было бы. При чем Т и В – лимфоциты развиваются параллельно в двух органах, обеспечивая функциональное различие анатомического строения органов иммунной системы;
Периферические объединяют в себе селезенку и лимфоузлы, аппендикс, лимфоидную ткань миндалин и лимфы, слизистой оболочки кишечника и бронхов, мочеполовых путей.

Каждый орган оборонной системы человеческого тела имеет свои специфические особенности онтогенеза, то есть индивидуального развития:

Закладка тимуса, другое название которого вилочковая железа, происходит еще на первом месяце внутриутробного развития. В итоге этот орган растет и развивается вместе с ребенком. К возрасту 15 лет он доходит до пика своего развития, в этот момент его вес составляет 30 г. Этот возраст становится точкой невозврата, после которой начинается инволюция или обратное развитие органа. Тимус – это участник выработки главных иммунных веществ, к которых относятся защитные клетки, гормоны и биологически активные вещества. Заболевания тимуса сопровождаются иммунологической недостаточностью, проявляющейся в виде сниженного уровня защиты;
Начало формирования костного мозга сопряжено с 12 неделей развития плода в утробе матери. Костный мозг занимается важнейшей задачей – обеспечением всего организма стволовыми клетками. Это особые структурные образования, единые предшественники всего, из которых позже развиваются Т- и В-лимфоциты, а также остальные клетки системы защиты, к которым относятся моноциты, нейтрофилы и макрофаги;
Селезенка, являющаяся периферическим органом иммунного звена, является не чем иным, как кладбищем эритроцитов, отживших свое красных кровяных телец. Помимо утилизирующей роли, селезенка дифференцирует лимфоциты и участвует в образовании антител. К тому же, селезенка образует особое биологически активное вещество – тафтсин, направленное на стимуляцию иммунных клеток к усиленному образованию и дифференцировке;
Лимфоидная ткань, расположенная по ходу всех кровеносных сосудов, образует зоны повышенного скопления – лимфатические узлы. По своей сути они являются не чем иным, как биологическими фильтрами. Лимфоузлы располагаются в различных участках тела, поэтому выделяют немало групп этих биофильтров. Среди них имеются подмышечные и паховые, подчелюстные и позадиушные, над – и подключичные узлы. Роль этих узлов сводится к регионарной защите против вредоносных антигенов. В норме, лимфоузлы недоступны при пальпации, то есть при прощупывании. При наличии воспалительного процесса в организме или заболеваниях иммунной системы, лимфатические узлы увеличиваются в размере и могут достигать габаритов яйца;
Участки лимфоидной ткани в аппендиксе имеются уже на 3 месяце развития, что указывает на несомненную роль червеобразного отростка в формировании иммунного ответа. Начиная с 4 месяца у плода начинают появляться группы фолликулов, которые в количественном и массовом числе постепенно увеличиваются. На 17 неделе в аппендиксе можно определить нахождение В — и Т-клеток. В возрасте до 22 лет масса иммунных фолликулов червеобразного отростка постепенно увеличивается, а после 28 лет начинает медленно уменьшаться, достигая к 40 годам атрофии, то есть истощения;
Самыми маленькими по занимаемой площади, но не по значению, являются лимфоцитарные клетки, которые рассеянны по всему кровеносному руслу. Эти маленькие защитники циркулируют по системе крови. Именно они и осуществляют защитную функцию.

Оплодотворение как иммунная реакция

Интересным является факт, отнесения оплодотворения к иммунной реакции. Взаимодействия яйцеклетки и сперматозоида очень напоминает связь антител с антигенами. Ведь по сути, проникающий в женский организм сперматозоид – чужеродная клетка. Каким же образом возможно зачатие и образование эмбриона? И почему иммунная система не воспринимает сперму как антиген, уничтожая ее?

Филогенез и онтогенез в иммунной системе, идут рука об руку и формируют необходимые механизмы развития, предотвращающие удаление иммунными клетками сперматозоидов. Это необходимо для сохранения всего живого, так как при восприятии иммунитетом спермы в качестве вредоносной частицы, неминуемо произойдет ее уничтожение и род попросту не будет продолжаться. Чтобы этого не происходило, в иммунной системе происходят следующие перестройки:

Местные защитные факторы слизистой оболочки женских половых органов, к которым относят IgА, лизоцим и множество иных ферментов, снижают свою активность и достаточно умеренно отвечают на вторжение мужских половых клеток;
Системные иммунореактивные факторы, включающие антитела сыворотки и Т-киллеры, более спокойны и медлительны в женской половой системе ввиду ее изолированности от общего кровотока;
Сама мужская семенная жидкость содержит ряд веществ, подавляющих иммунный ответ.

Все это позволяет не допускать всецелого уничтожения половых клеток мужчин и воспринимать плод, как чужеродную частицу, блокируя ее имплантацию. К тому же женская иммунная система на необходимый момент оплодотворения подавляется с помощью Т-супрессоров и специально синтезируемых веществ. Это позволяет новому антигену, то есть эмбриону, не подвергаться сильной атаке со стороны иммунного ответа.

Сам плод и плацента участвуют в синтезе веществ, подавляющих отторжение ребенка. Кроме того, организм беременной перестраивает свою цитокиновую регуляцию иммунных реакций, что ведет к запуску избирательной супрессии против чужеродных веществ, избегая восприятие плода, как чужака. В связи с этим беременные женщины имеют слабый уровень иммунной защиты.

В этот момент система обороны находится в смятении. Она должна быть достаточно слаба, чтобы не уничтожить инородное тело в виде плода, но достаточно сильна, чтобы защищать мать и ребенка от действительно вредоносных частиц и не дать им заболеть. Вследствие этого иммунитет беременной требует максимального внимания и заботы, а также осторожности.

Видео

источник