Эволюция иммунных механизмов

Пояснения к схеме

На протяжении всей эволюции механизмы распознавания «своего» и «чужого» неуклонно совершенствовались, следуя всё возрастающей потребности организма поддерживать генетическое постоянство своего состава. На схеме показано, когда предположительно произошли и сохранились наиболее важные изменения защитных механизмов. В начале эволюции речь шла только о клеточном распознавании «своего» и «чужого», т.е. Т-зависимая система значительно старше гуморальной.

Беспозвоночные

Простейшие. Мало известно о том, как они распознают пищу, но их поверхностные белки находятся под очень сложным генетическим контролем.

Бактерии. Могут инфицироваться особыми вирусами – бактериофагами. Предполагается, что распознавание и уничтожение ДНК вируса без вреда для генома самой бактерии осуществляется с помощью рестриктаз.

Губки используют видоспецифические гликопротеины, чтобы распознавать «свое» и предотвращать образование гибридных колоний. Созданные искусственно, такие колонии подвергаются некрозу в контактной зоне.

Кораллы принимают генетически идентичные трансплантаты, но слабо отторгают чужеродные, обоюдно разрушаясь. Есть свидетельства, что при этом создается адаптивный иммунитет.

Черви. У вторичнополостных червей уже наблюдается специализация клеток. В целомической полости земляного червя обнаружено 4 типа фагоцитарных клеток с различными функциями: одни осуществляют отторжение аллотрансплантата, другие выделяют бактерицидные факторы.

Иглокожие отторгают трансплантат, имеют специализированные фагоцитарные клетки, развитую иммунную память и молекулы, сходные с цитокинами (интерлейкины).

Оболочники обладают такими прогрессивными особенностями, как самоподдерживающаяся гемопоэтическая клетка и главный комплекс гистосовместимости (ГКГС), контролирующий отторжение чужеродных трансплантатов. Имеют клетки, сходные с лимфоцитами.

Членистоногие и моллюски не отторгают трансплантат. Это связано не с отсутствием распознающих механизмов, а с малой гетерогенностью их ГКГС. Явно преобладают гуморальные факторы защиты, в том числе компоненты системы комплемента.

Позвоночные

Бесчелюстные – переломный момент в истории иммунитета. Первые выжившие позвоночные, у которых лимфоциты организованы в центры в области глотки и в других местах, и впервые определяются антительные иммуноглобулины – лабильные молекулы из 4 цепей, специфически вырабатываемые в ответ на различные антигены.

Хрящевые рыбы. Впервые появляются тимус, плазматические клетки (продуценты антител) и гуморальный ответ по вторичному типу. В молекулах иммуноглобулинов появляются дисульфидные связи, а также лёгкие и тяжёлые цепи. Присутствуют также молекулы системы комплемента (классический путь активации).

Костные рыбы. Начало разделения функций между Т- и В-лимфоцитами. Обнаруживаются NK-клетки, цитокины (интерлейкин, интерферон), наблюдается реакция лимфоцитов в смешанной культуре.

Амфибии. Появляются новый класс иммуноглобулинов (IgG) и явно выраженные антигены ГКГС. В процессе морфогенеза (например, головастик—лягушка) возможно развитие специфической толерантности к антигенам взрослой особи. Впервые на данной стадии появляются лимфатические узлы, гемопоэз в костном мозге, лимфоидная ткань, ассоциированная с кишечником (ЛТАК).

Рептилии. Клетки тимуса несут молекулы – предшественники Т-клеточных рецепторов, сходные с сывороточными иммуноглобулинами.

Птицы имеют специальный орган для выработки В-лимфоцитов – фабрициеву сумку (бурсу) – мешковидный выступ заднего отдела клоаки. Имеется большой многодольчатый тимус, но отсутствуют типичные лимфатические узлы. Система комплемента отличается от таковой у млекопитающих.

Млекопитающие характеризуются большим разнообразием классов и подклассов иммуноглобулинов и антигенов главного комплекса гистосовместимости (ГКГС). У современных млекопитающих существуют одновременно 3 отдельные системы распознавания на молекулярном уровне: поверхностные молекулы В-клеток (антитела), рецепторы Т-лимфоцитов и молекулы ГКГС, причем кодирующие их гены произошли, вероятно, от общего примитивного предшественника. При этом существенны и различия между млекопитающими. У крыс, например, чрезвычайно развит естественный иммунитет, у китов и сирийских хомячков необычно низкий полиморфизм ГКГС, а мыши иммунологически сходны с человеком.