Современное представление об иммунитете

Реферат

1. Современное представление об иммунитете.

2. Нервная и гуморальная регуляция тонусов сосудов.

3. Как отразится на функции мышечного волокна на удаление из него ионов кальция.

1. Современное представление об иммунитете

В течение длительного времени под иммунитетом принято было понимать не­восприимчивость организма к инфекци­онным болезням. Затем понятие «иммунитет» получило более широкое толко­вание и стало рассматриваться как состо­яние невосприимчивости организма не только к микробам, но и другим патоген­ным агентам.

Основная функция иммунной систе­мы - отличать генетически чужеродные структуры от собственных, перерабаты­вать и удалять их, а также запоминать, что обусловливает ускоренную реакцию на повторное воздействие тех же аген­тов. Иммунная система обеспечивает за­щиту организма от инфекций, а также удаление поврежденных, состарившихся и измененных клеток собственного организма.

В основе иммунного распознавания лежит выявление в составе клеток присут­ствующих во внутренней среде организ­ма маркеров чужеродности - субстанций, обозначаемых как антигены (чаще всего это белки или полисахариды).

Антигенраспознающими клетками яв­ляются лимфоциты, которые делятся на В- и Т-лимфоциты. Каждый лимфоцит несет на своей поверхности антигенраспознающие рецепторы. В состав рецепто­ров Т-лимфоцитов входят димеры, кото­рые по своей структуре родственны (но не идентичны) иммуноглобулинам. Они распознают не свободные антигены, а их пептидные фрагменты. В-лимфоциты, во-первых, несут на своей мембране рас­познающие и связывающие антигены мо­лекулы - иммуноглобулины и, во-вто­рых, дифференцируются в плазматиче­ские клетки, которые секретируют иммуноглобулины в свободной раствори­мой форме. Последние носят название антитела.

Органы иммунной системы делят на первичные (центральные) и вторичные (периферические).

К первичным (центральным) органам иммунной системы относятся вилочковая железа и костный мозг, поставляющий стволовые клетки-предшественники лимфоцитов.

Оба центральных органа иммунной си­стемы являются местами дифференцировки популяций лимфоцитов. Вилочко­вая железа поставляет Т-лимфоциты (тимусозависимые лимфоциты), а в костном мозге (сумке Фабрициуса) образуются В-лимфоциты (бурсазависимые).

В период эмбрионального развития стволовые клетки желточного мешка или печени плода заселяют вилочковую желе­зу или костный мозг. После рождения костный мозг становится единственным источни­ком стволовых клеток.

К периферическим лимфоидным орга­нам относятся селезенка, лимфатические узлы, миндалины, а также ассоциирован­ная с кишечником и бронхами лимфоидная ткань. К моменту рождения они еще практически не сформированы, посколь­ку не контактировали с антигенами. Об­разование лимфоцитов в них осуществля­ется лишь при наличии антигенной сти­муляции, т.е. попадания в организм ан­тигена.

Периферические органы иммунной системы заселяются В- а Т-лимфоцитами из центральных органов иммунной системы, причем каждая популяция миг­рирует в свою зону - тимусзависимую и тимуснезависимую.

Различают два основных вида иммуни­тета - наследственный и приобретенный.

Наследственный иммунитет (вро­жденный, видовой, естественный, конституциональный) присущ человеку и передается из поколения в поколение по наследству.

Видовой иммунитет иногда исчезает при ослаблении общей резистентности организма после облучения, удаления селезенки, голодания.

Приобретенный иммунитет может развиться в результате перенесенной инфекции или иммунизации. Он также стро­го специфичен, но по наследству не пере­дается. Различают активно и пассивно приобретенный иммунитет.

Активно приобретенный им­мунитет возникает в результате перене­сенной инфекции или после вакцинации живыми или убитыми вакцинами (искусственно приобретенный). Активно при­обретенный иммунитет может сохранять­ся годами (грипп -1-2 года) или десяти­летиями (корь).

Пассивно приобретенный им­мунитет возникает у плода вследст­вие того, что он получает антитела от матери через плаценту. Та­кой иммунитет создается также путем введения в организм иммуноглобули­нов, полученных от активно иммунизи­рованных людей и животных.

Иммунитет обусловлен рядом защитных приспособлений. Основные из них — фагоцитоз, гуморальные факторы и так называемые барьерные функции. Первые два факто­ра относятся к специфическим механизмам иммунитета, третий фактор — к неспецифическим.

Фагоцитоз (от греч. фагеин — пожираю и цитос — клетка) играет важную роль в уничтожении микробов, попавших в орга­низм. Сущность его заключается в том, что клетки, обладающие способностью к фагоцитозу, устремляются к бактериям, обволаки­вают их и подвергают внутриклеточному перевариванию.

Фагоцитарной способностью обладают также ретикулярные и эндотелиальные клетки печени, селезенки, костного мозга, лимфа­тических узлов и др. Все эти клетки объединяют в единую ретикулоэндотелиальную систему.

Гуморальными факторами (от греч. гумор — жид­кость) являются особые вещества — антитела, которые образуются в крови и тканевой жидкости после перенесенных заболеваний или иммунизации, обладающие способностью обезвреживать микробы и их токсины. Сыворотка крови человека или животного благодаря антителам приобретает новые свойства в отношении действия воз­будителя соответствующего заболевания.

Вещества, вызывающие в организме образование антител, а также реагирующие на уже образовавшиеся антитела, называются антигенами. К, ним относятся микробы, токсины, продукты их жиз­недеятельности и чужеродные для данного организма белковые ве­щества. Местом образования антител является ретикулоэндотелиальная система. Антитела представляют собой своеобразные про­дукты синтеза глобулинов, т. е. белков крови, видоизмененных под влиянием антигена.

По действию антител их делят на агглютинины, бактериолизи­ны, преципитины, опсонины, антитоксины и другие виды.

Агглютинины вызывают склеивание и оседание микробов (агглютинация), бактериолизины растворяют их (лизис), преципити­ны осаждают, опсонины делают микробы более доступными для фа­гоцитоза, антитоксины нейтрализуют токсины, выделяемые некото­рыми видами микробов.

Каждое из антител обезвреживает только определенный микроб или токсин, т. е. характеризуется специфичностью.

Барьерную функцию осуществляют внешние и внутренние барьеры.

Внешними барьерами являются кожа, ее придатки и сли­зистые оболочки с включенными в них железами. Они не только представляют собой механическое препятствие для микробов. Выделяемые их железами секреты (лизоцим слюны, секрет слизистой желудка и кишечника) смывают микробов или даже убивают их. Защитную роль в организме играет и нормальная бактериальная флора, содержащаяся в кишечнике, на слизистой оболочке носа, рта, половых органов.

К внутренним барьерам относятся лимфатические узлы, печень, почки, внутренние оболочки капилляров и окружающая их межуточная ткань. Особенно важная роль принадлежит внутренне­му барьеру в центральной нервной системе, называемому гематоэнцефалическим барьером, в который входят эндотелий капилляров мозга и сосудистых сплетений его желудочков.

В последние годы установлено, что интенсивная тренировочная работа при подведении к «пику» спортивной формы и удержание высокой спортивной работоспособности на «пике» спортивной фор­мы могут снижать (и в ряде случаев весьма интенсивно) иммуно-резистентность организма. Это касается как гуморальных, так и клеточных механизмов иммунитета. В результате во время ответ­ственных соревнований может увеличиться число различных заболеваний, особенно инфекционных. В связи с этим от тренера требуется постепенное, не форсированное выведение спортсмена на уровень спортивной формы. Желателен также иммунологический контроль в процессе тренировки.

В США зарегистрированы случаи патологического снижения иммунных свойств организма, обозначенного как AIDS (по-русски СПИД — синдром приобретенного иммунного дефицита). Причина развития его пока еще не вполне ясна. Однако сам факт появления столь грозного заболевания указывает на необходимость расшире­ния целенаправленного врачебного контроля за состоянием иммун­ной системы.

2. Нервная и гуморальная регуляция тонусов сосудов

Гуморальная регуляция. Первая древнейшая форма взаимо­действия между клетками многоклеточных организмов — это хи­мическое взаимодействие посредством продуктов обмена ве­ществ, поступающих в жидкости организма. Такими продуктами обмена веществ, или метаболитами, служат продукты распада белков, углекислота и др. Это гуморальная передача влияний, гуморальный механизм корреляции или связи между органами.

Гуморальная связь характеризуется следующими особенно­стями. Во-первых, отсутствием точного адреса, по которому направляется химическое вещество, поступающее в кровь или другие жидкости тела. Химическое вещество может, следова­тельно, действовать на все органы и ткани. Его действие не локализовано, не ограничено определенным местом. Во-вторых, хи­мическое вещество распространяется относительно медленно. И, наконец, в-третьих, оно действует в ничтожных количествах и обычно быстро разрушается или выводится из организма. Гумо­ральные связи являются общими и для мира животных и для мира растений.

Нервно-гуморальная регуляция. На определенной ступени развития мира животных в связи с появлением нервной системы образуется новая, нервная форма связей и регуляций. Чем выше по своему развитию организм животного, тем большую роль играет взаимодействие органов через нервную систему, которое обозначается как рефлекторное. У высших животных организ­мов нервная система регулирует гуморальные связи. В отличие от гуморальной связи нервная связь, во-первых, имеет точную направленность к определенному органу и даже группе клеток и, во-вторых, через нервную систему связь осуществляется с несравненно большей скоростью, в сотни раз превышающей ско­рость распространения химических веществ. Переход от гумо­ральной связи к нервной у высокоорганизованных существ сопровождался не уничтожением гуморальной связи между клетками тела и заменой ее нервной связью, а подчинением гуморальных связей нервным, возникновением нервно-гуморального взаимодействия. Установлено, что и в окончаниях нервных во­локон, которые соприкасаются или с клетками органа, или с другими нервными клетками, выделяются особые посредники связи, специальные химические вещества, или медиаторы, которые поступают в жидкости тела и действуют на нервную систему и на специализированные окончания.

На следующем этапе развития живых существ специальные органы — железы, в которых вырабатываются гуморально действующие вещества — гормоны, образующиеся из поступающих в организм пищевых веществ. Например, гормон адреналин образуется в надпочечниках из аминокислоты - тирозина. Это гормональная регуляция.

Основная функция нервной системы заключается в регуля­ции взаимодействия организма как единого целого с окружаю­щей его внешней средой и в регуляции деятельности отдельных органов и связи между органами.

Нервная система усиливает или тормозит деятельность всех органов не только волнами возбуждения или нервными импуль­сами, но и посредством поступления в кровь, лимфу, спинно­мозговую и тканевую жидкости медиаторов, гормонов и мета­болитов, или продуктов обмена веществ. Эти химические вещества действуют на органы и на нервную систему. Таким образом, в естественных условиях не существует, исключительно нервная регуляция деятельности органов, а нервно-гуморальная.

Возбуждение нервной системы имеет биохимическую при­роду. По ней волнообразно распространяется сдвиг обмена ве­ществ, при котором ионы избирательно проходят через мем­браны, в результате чего образуется разность потенциалов между участками, находящимися в состоянии относительного покоя и возбужденными, и возникают электрические токи. Эти токи, называемые биотоками, или биопотенциалами, распространяются по нервной системе и вызывают возбуждение в последующих ее участках.

Нервные влияния на сосуды. Сосуды имеют сосудосуживающие нервы (вазоконстрикторы). Они относятся к симпатической нервной системе.

А. П. Вальтер (1842), раздражая седалищный нерв лягушки, впервые наблюдал сужение сосудов. Позднее Бернар отметил, что если у кролика на шее перерезать с одной стороны симпатический нерв, то ухо на этой стороне делается краснее и теплее другого и на свет видно, что сосуды его расширены. Это явление обусловлено тем, что по симпатическому нерву к кровеносным сосудам поступают нервные импульсы, которые поддерживают их стенки в состоя­нии некоторого напряжения (тонуса). Когда симпатические нервы перерезаны, то поток импульсов прекращается и сосуды расширя­ются. Правильность этого предположения доказывается тем, что раздражение периферического конца симпатического нерва вызы­вает сужение сосудов уха.

Главные сосудодвигательные центры расположены в продолго­ватом мозгу (В. Ф. Овсянников, 1871). В этих центрах имеются со­судосуживающие (прессорные) и сосудорасширяющие (депрессорные) отделы. Основную роль в регуляции просвета сосудов играют прессорные центры. При их возбуждении сосуды суживаются, при торможении — расширяются. Депрессорный отдел сосудодвигательного центра способствует расширению сосудов путем торможения сосудосуживающих центров. Значение продолговатого мозга в регуляции тонуса сосудов доказано опытами с перерезкой мозга. Если произвести пере­резку между продолговатым мозгом и спинным, то расширяются сосуды и пони­жается кровяное давление. Однако через некоторое время оно вновь несколько по­вышается. Теперь это обусловлено им­пульсами из сосудодвигательных центров спинного мозга, которые в нормальных условиях подчинены центрам продолго­ватого мозга.

Возбуждение и торможение сосудосу­живающих центров возникают в результате нервных и гуморальных воздействий.

К нервным воздействиям относятся аффе­рентные импульсы от рецепторов разных областей тела (стенки кровеносных сосу­дов, органы брюшной полости, кожа).

Наибольшее значение при этом имеют импульсы от прессо- и хеморецепторов, находящихся в сосудистых рефлексогенных зонах (дуга аорты, область разветвления сонных артерий). Афферентные им­пульсы от рефлексогенных зон поступают в сосудодвигательный центр по депрессорному и синокаротидному нервам.

Раздражение прессорецепторов происходит при повышении кро­вяного давления. Их возбуждение вызывает торможение сосудосу­живающего центра и, как следствие этого, расширение сосудов и по­нижение кровяного давления.

Хеморецепторы возбуждаются при изменении состава крови. Накопление в крови углекислоты и уменьшение содержания кисло­рода, раздражая хеморецепторы, увеличивают тонус сосудодвига­тельного центра и рефлекторно повышают артериальное давление. Таким образом, раздражение прессо- и хеморецепторов рефлексо­генных зон вызывает разнонаправленные реакции. При раздражении прессорецепторов происходит расширение сосудов, при раздражении хеморецепторов — сужение.

Прессорецепторы имеются не только в аорте и сонных артериях, но и в сосудах других областей тела (легкие, кишечник, селезенка и др.).

Хеморецепторы находятся в сосудах селезенки, надпочечниках, почек, костного мозга. Эти хеморецепторы воспринимают изменение не только содержания в крови углекислоты и кислорода, но и кон­центрации адреналина и некоторых других веществ.

Кроме сосудодвигательных центров продолговатого и спинного мозга в регуляции просвета сосудов участвуют центры промежуточ­ного мозга (гипоталамус) и больших полушарий. Раздражение не­которых ядер гипоталамуса сопровождается сужением сосудов и повышением кровяного давления.

Участие коры больших полушарий в управлении сосудистым то­нусом подтверждается наличием нервных вазомоторных (сосудо­двигательных) путей, соединяющих этот отдел мозга с гипоталаму­сом, стволовой частью мозга и спинным мозгом. Раздражение и разрушение некоторых отделов больших полушарий вызывают из­менения в состоянии сосудов.

Степень и значимость влияний коры больших полушарий на раз­ные (по механизму и физиологической роли) вазомоторные реакции неодинаковы. Особенно ярко регулирующее воздействие коры про­является при выработке сосудистых условных реакций, являющихся компонентами сложных безусловных рефлексов (ориентировочных, оборонительных, пищевых, половых и др.). Условнорефлекторное изменение сосудистого тонуса наблюдается и в тех случаях, когда условные раздражители подкрепляются безусловными рефлексами, имеющими свое «представительство» в коре больших полушарий.

На сосудистые реакции у человека оказывают влияние различ­ные эмоции. Это проявляется в изменении окраски кожи (побледнение или покраснение) и повышении кровяного давления.

Гуморальные влияния на сосуды. Некоторые химические вещест­ва (гормоны, медиаторы), действуя непосредственно на стенки со­судов, могут вызывать их сужение и расширение. Например, сосудо­суживающий эффект оказывают гормоны надпочечника — норадреналин и адреналин и гормон задней доли гипофиза — вазопрессин. Адреналин и норадреналин суживают артерии и артериолы органов брюшной полости, кожи и легких. Увеличение концентрации этих гормонов в крови ведет к резкому повышению давления. Вазопрессин суживает артериолы и капилляры.

Значительный сосудосуживающий эффект вызывает образую­щееся в почках вещество ренин. Выделение его увеличивается при недостаточном кровоснабжении почек и при снижении артериально­го давления. Ренин активирует находящееся в плазме вещество — гипертензиноген. Превращаясь в гипертензин, оно вызывает сужение сосудов и повышение артериального давления. К сосудосуживаю­щим веществам относится также серотонин. Он образуется в сли­зистой оболочке кишечника, в мозгу, при распаде кровяных пласти­нок. Серотонин суживает сосуды при кровотечениях и предохраняет этим организм от потери крови.

К сосудорасширяющим веществам относятся ацетилхолин, гистамин, медуллин, простагландины, брадикинин, аденозинтрифосфорная, молочная и угольная кислоты.

Ацетилхолин образуется в окончаниях парасимпатических нер­вов. Он расширяет мелкие артерии. Быстро разрушаясь в крови, ацетилхолин оказывает лишь местный эффект, т. е. расширяет сосу­ды, находящиеся около нервных окончаний. Гистамин образуется в стенках желудка и кишечника, в коже, в скелетных мышцах (при их работе). Он расширяет артериолы и увеличивает кровенаполнение капилляров, действуя главным образом на сосуды брюшной поло­сти. Введение 1—2 мг гистамина в вену кошки вызывает резкое рас­ширение капиллярной сети, понижение кровяного давления и гибель животного. Медуллин образуется в мозговом слое почки. Простагландины (называются они так потому, что впервые были обнару­жены в секрете предстательной железы) образуются в разных тка­нях. Брадикинин (очень активное сосудорасширяющее вещество) расширяет артериолы и понижает кровяное давление. Он образует­ся в слюнных и поджелудочной железах, в легких и в коже, особен­но при ее нагревании.

3. Как отразится на функции мышечного волокна на удаление из него ионов кальция

Механизм стимулирующего действия ионов кальция на сократи­тельный аппарат мышцы еще неизвестен. Есть основания предпола­гать, что эти ионы необходимы для возникновения механического взаимодействия между актиновыми и миозиновыми нитями. Кроме того, ионы кальция стимулируют АТФ-азную актив­ность миозина, способствуя тем самым освобождению энергии, необходимой для сокращения. Повышенная концентрация ионов каль­ция в межфибриллярном пространстве сохраняется всего несколько миллисекунд, а затем они «перекачиваются» обратно в цистерны с помощью специального кальциевого насоса. Для этой работы, кото­рая совершается против диффузионного градиента, нужна затрата определенной энергии. Ее источником является расщепление АТФ. Подсчитано, что на возврат двух ионов кальция из межфибриллярного пространства в полость цистерн расходуется одна молекула АТФ. Снижение концентрации ионов кальция в межфибриллярном пространстве приводит к расслаблению мышечного волокна. Таким образом, в саркоплазматическом ретикулуме ионы кальция играют роль своеобразного медиатора в процессе преобразования возбуж­дения в сокращение.

Изменение механического состояния миофибриллярного сократительного аппарата мышечных волокон в результате действия нервных импульсов называется сокращением. Внешне сокращение проявляется в изменении или напряжения, или длины мышцы, или того и другого. При этом потенциальная химическая энергия превращается в механическую и может совершаться механическая работа. Период химико-механических изменений в сократительном аппарате, в течение которого возникает механическая тяга, определяющая акт сокращения, носит название период активного сокращения.

По теории скольжения, в основе сокращения лежит механиче­ское взаимодействие между миозиновыми и актиновыми миофиламентами благодаря образованию между ними в период активности поперечных мостиков. При этом косо расположенные поперечные мостики осуществляют тягу, благодаря которой происходит «втяги­вание» тонких актиновых миофиламентов в промежутки между толстыми миозиновыми миофиламентами. В образовании попереч­ных мостиков между толстыми и тонкими миофиламентами участ­вует АТФ. Согласно одной из моделей сокращения, при расслаблен­ном состоянии мышцы АТФ прикреплена только с одной стороны мостика — на «голове» миозиновой молекулы. Здесь АТФ находит­ся вблизи АТФ-азы, что предотвращает соединение актина с миозином. В результате толстые и тонкие миофиламенты могут свободно скользить друг относительно друга при пассивном растяжении или укорочении мышцы. С выделением ионов кальция из цистерн саркоплазматического ретикулума они присоединяются с одной стороны к АТФ на «голове» миозина, а с другой стороны — к специальным местам на тонком актиновом миофиламенте, образуя поперечные мостики между актиновыми и миозиновыми миофиламентами. Про­движение тонких миофиламентов относительно толстых сопровож­дается приближением поперечных мостиков к зоне расположения АТФ-азы, что вызывает гидролиз АТФ и соответственно разрушение мостиков. Далее АТФ восстанавливается, и в следующем цикле формируются новые поперечные мостики, вследствие чего образу­ется связь толстых миофиламентов со следующими участками тон­ких миофиламентов. Этот процесс происходит повторно и во многих участках миофиламентов. В результате сокращение носит непре­рывный и плавный характер.

Если укорочения мышцы не происходит, усилие мо­жет создаваться за счет повторного взаимодействия толстых и тон­ких миофиламентов на одних и тех же фиксированных участках. В этом случае никакой внешней работы не совершается, а энергия расходуется на поддержание напряжения мышцы. Напряжение, развиваемое сократительными элементами в миофибриллах, пере­дается сарколемме и через нее — сухожилию мышцы.

Непосредственным источником энергии для мышечного сокра­щения является расщепление высокоэнергетического вещества АТФ.

Список использованных источников

1. Гальперин С.И. Физиология человека и животных. – М.: Высшая школа, 1970. - 656 с.

2. Макарова Г.А. Спортивная медицина: Учебник. – М.: Советский спорт, 2003. – 480 с.: ил.

3. Маркосян А.А. Физиология. – М.: Медицина, 1975. – 352 с., ил.

4. Никитюк Б.А., Гладышева А.А. Анатомия и спортивная морфология: Учеб. пособие для ин-тов физ. культ. – М.: Физкультура и спорт, 1989. – 176 с., ил.

5. Основы валеологии и школьной гигиены: Учеб. пособие / Г.Л. Ворсина, В.Н. Калюнов. – Мн.: Тесей, 2005. – 288 с.

6. Физиология человека: Учебник для институтов физ. культ. / Под ред. Н.В. Зимкина. – М.: Физкультура и спорт, 1975. – 496 с., ил.