Основы противоинфекционного иммунитета

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное 

образовательное учреждение высшего образования

«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Е. В. Сайдакова

ОСНОВЫ 

ПРОТИВОИНФЕКЦИОННОГО 

ИММУНИТЕТА

Допущено методическим советом

Пермского государственного национального 
исследовательского университета в качестве
учебного пособия для студентов, обучающихся

по направлению подготовки бакалавров

«Биология»

Пермь 2020

УДК 519.86: 519.87
ББК 22.18

С12

С12

Сайдакова Е. В.

Основы противоинфекционного иммунитета : учебное 
пособие / Е. В. Сайдакова ; Пермский государственный 
национальный исследовательский университет. – Пермь, 
2020. − 88 с.

ISBN 978-5-7944-3567-2

В настоящем учебном пособии представлены основные понятия о 

врожденном и адаптивном иммунитете. Описан механизм иммунной защиты 
от бактериальных инфекций. Подробно разобраны причины развития трех 
первичных 
иммунодефицитов: 
гипер-IgM-синдрома, 
тяжелого 

комбинированного иммунодефицита и синдрома «голых» лимфоцитов. Дана 
характеристика фундаментальных механизмов функционирования иммунной 
системы, 
которые 
нарушаются 
вследствие 
перечисленных 
выше 

иммунодефицитных 
состояний. 
Описаны 
клинические 
проявления 

перечисленных синдромов.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 

подготовки бакалавров «Биология» (направленность «микробиология и 
иммунология» и «генетика»).

УДК 519.86: 519.87

ББК 22.18

Печатается по решению ученого совета биологического факультета 

Пермского государственного национального исследовательского университета

Рецензенты:
отдел иммунобиологических методов диагностики ФБУН «ФНЦ 
Медико-профилактических 
технологий 
управления 
рисками 

здоровью населения» (зав. отделом, д-р мед. наук, доцент 
О. В. Долгих);
зам. 
директора 
ФБУН 
«ФНЦ 
Медико-профилактических 

технологий управления рисками здоровью населения», д-р мед. 
наук, доцент О. Ю. Устинова

Учебное издание

Сайдакова Евгения Владимировна

Редактор А. С. Серебреников 
Корректор А. А. Волкова 
Компьютерная вёрстка: Е. В. Сайдакова 
Подписано в печать 25.11.2020. 
Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 5,1. 
Тираж 100 экз. Заказ 141

Издательский центр ПГНИУ.

614990 г. Пермь, ул. Букирева, 15

Типография ПГНИУ,

614990 г. Пермь, ул. Букирева, 15

ISBN 978-5-7944-3567-2

© ПГНИУ, 2020
© Сайдакова Е. В., 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ...............................................................................5

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИММУННОЙ СИСТЕМЕ. 
ВРОЖДЕННЫЙ И ПРИОБРЕТЕННЫЙ ИММУНИТЕТ.............6

ГИПЕР-IGM-СИНДРОМ ...............................................................14
Структура и функции антител.......................................................14

Формирование разнообразия антител ..........................................27 

Основные типы гипер-IgM синдрома...........................................37

Гипер-IgM синдром 1 (HIGM1)......................................................37

Гипер-IgM синдром 2 (HIGM2)......................................................38

Гипер-IgM синдром 3 (HIGM3)......................................................39

Гипер-IgM синдром 4 (HIGM4)......................................................40

ТЯЖЕЛЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ ИММУНОДЕФИЦИТ ...41
Нарушение эмбрионального развития тимуса.............................41

Дефекты Т-клеточного рецептора.................................................43

Нарушение V(D)J рекомбинации...................................................43

Дефект передачи сигнала от Т-клеточного рецептора ............47

Усиленный апоптоз иммунных клеток.........................................52

Ретикулярный дисгенез..................................................................52

Аденозиндезаминазная недостаточность ..................................54

Дефицит пурин-нуклеозид-фосфорилазы.....................................56

Нарушение передачи сигналов от цитокинов..............................56

Дефект общей γ-цепи (CD132)......................................................56

Дефект IL-7Rα (CD127).................................................................58

Дефект Янус-киназы-3 ..................................................................59

Нарушение потока кальция ...........................................................60

ДЕФИЦИТ МОЛЕКУЛ ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА 
ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ ........................................................64
Основные классы молекул главного комплекса 
гистосовместимости.......................................................................65

Генетика и полиморфизм молекул главного комплекса 
гистосовместимости.......................................................................66

Основные пути презентации антигенов .......................................72

Синдром «голых» лимфоцитов I типа..........................................75

Синдром «голых» лимфоцитов II типа.........................................77

Комбинированный дефицит молекул главного комплекса 
гистосовместимости I и II классов................................................78

БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ИНФЕКЦИИ................................................79

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ..84

СПИСОК ТЕРМИНОВ ..................................................................86

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................88

ПРЕДИСЛОВИЕ

Как наука, иммунология начала свой путь с описания кли
нических случаев. Большинство известных на сегодняшний день 
механизмов работы иммунной системы удалось выявить и изучить на примере различных заболеваний. Следуя тем же путем, 
мы изучим основы работы противоинфекционного иммунитета 
на примере нарушений, развивающихся вследствие первичных 
иммунодефицитов.

Для студентов, впервые столкнувшихся с иммунологиче
ской дисциплиной, в настоящем учебном пособии дано краткое 
введение в иммунологию, обозначены основные различия между врожденным и адаптивным иммунитетом, на примере бактериальной инфекции объяснено, как вторгнувшиеся патогены 
уничтожаются нормально функционирующей иммунной системой. Для более подготовленных студентов в пособии дана информация о нескольких первичных иммунодефицитах: гиперIgM-синдроме, тяжелом комбинированном иммунодефиците и 
дефиците молекул главного комплекса гистосовместимости. На 
примере этих заболеваний разъяснены функции антител, механизмы формирования разнообразия иммуноглобулинов, кооперация В-лимфоцитов и Т-клеток. Также в рамках рассматриваемых 
тем 
описаны 
процессы 
созревания 
и 
селекции 

Т-лимфоцитов в вилочковой железе, разобраны механизмы проведения сигнала от антигенов и цитокинов внутрь клеток иммунной системы, разъяснены механизмы презентации антигенов 
Т-лимфоцитам и т.д. В каждой главе настоящего учебного пособия указано, какие нарушения развиваются вследствие срыва 
тех или иных базовых механизмов функционирования иммунной системы.

Автор выражает глубокую признательность Ефимову 

Дмитрию Сергеевичу за помощь в подготовке иллюстраций.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИММУННОЙ СИСТЕМЕ.

ВРОЖДЕННЫЙ И ПРИОБРЕТЕННЫЙ ИММУНИТЕТ

Все без исключения живые организмы – животные, расте
ния и даже бактерии – могут быть заражены инфекционными 
агентами и, следовательно, вынуждены формировать механизмы 
защиты от инфекций. В качестве инфекционных агентов могут 
выступать другие живые организмы, неживые объекты и даже 
отдельные молекулы (например, прионы). К потенциально инфекционным агентам можно отнести следующие объекты:


вирусы (неживые объекты), такие как вирус гриппа, вирус герпеса, вирус иммунодефицита, коронавирус SARSCoV-2 и многие другие;


бактерии (одноклеточные прокариотические организмы), 
такие как Staphylococcus, Streptococcus и Mycobacteria;


грибы (одноклеточные и многоклеточные эукариотические организмы);


паразиты: простейшие (амеба, лямблия, трипаносома, 
токсоплазма); гельминты (аскарида, цестода, шистосома, 
эхинококк); членистоногие (клещи и личинки мух).
Также иммунная система неустанно противостоит внут
ренним агрессорам, в том числе:


собственным умирающим клеткам и деградирующим 
структурам своего организма;


соматическим мутациям;


опухолям;


трансплантатам.

Для защиты от агрессоров организм полагается на различ
ные механизмы, которые могут быть как активными, так и пассивными. Пассивная защита осуществляется посредством естественных барьеров: кожи, слизистых оболочек, соляной кислоты 
в желудке и т.д. Эти барьеры существуют вне зависимости от 
присутствия патогена. В свою очередь активные механизмы защиты опосредованы иммунными реакциями, которые запуска

ются в ответ на присутствие инфекционного агента. Их задача –
элиминировать патоген. Как следствие, работа любых механизмов активной защиты зависит от специфического распознавания 
молекул, присутствующих на инфекционном агенте.

Иммунная система осуществляет активную защиту орга
низма и включает в себя два крупных звена: врожденный иммунитет и приобретенный (адаптивный) иммунитет. Оба звена 
распознают и элиминируют то, что может представлять опасность для поддержания внутреннего постоянства организма. 
Компоненты врожденного иммунитета распознают консервативные молекулы PAMP (англ. Pathogen Associated Molecular
Patterns – молекулярные последовательности, ассоциированные 
с патогеном), характерные для крупных классов микробов. Важно отметить, что PAMP представляют собой жизненно важные, 
генетически стабильные структуры микроорганизмов, которые 
отсутствуют у человека. В качестве примера PAMP можно упомянуть липополисахарид и мурамилдипептид клеточной стенки 
бактерий, флагеллин бактериальных жгутиков, бактериальные и 
вирусные нуклеиновые кислоты, гликолипиды и зимозан грибов, и т.д. Более того, компоненты врожденного иммунитета 
способны распознавать эндогенные сигналы стресса – DAMP 
(англ. Danger Associated Molecular Patterns – молекулярные последовательности, ассоциированные с опасностью). Молекулы 
DAMP представляют собой компоненты нормально функционирующих клеток и тканей организма, которые, однако, находятся 
за пределами своих компартментов. Они могут высвобождаться 
в результате повреждения клеток, либо синтезироваться и секретироваться клетками в состоянии стресса. В качестве примеров DAMP следует упомянуть компоненты клеточного дебриса 
(белки теплового шока, мембранные фосфолипиды, пуриновые 
метаболиты); продукты синтеза активированных клеток (антимикробные белки, интерлейкин-1); мочевую кислоту, внеклеточный аденозин трифосфат (АТФ) и другие вещества. Рецепторы, распознающие PAMP и DAMP, носят название «паттернраспознающие рецепторы» или PRR (англ. Pattern Recognizing
Receptor). Их разнообразие невелико (несколько сотен специ

фичностей). Гены, кодирующие белковые цепи PRR, представлены в геноме и передаются по наследству.

В свою очередь адаптивный иммунитет проводит разли
чия между индивидуальными характеристиками патогенов (даже тех, которые относятся к одному типу). Клетки адаптивного 
звена иммунитета – Т-лимфоциты и В-лимфоциты – несут на 
своей 
поверхности 
высокоспецифичные 
рецепторы

(Т-клеточные и В-клеточные соответственно). Эти рецепторы 
способны распознавать потенциально бесконечное по своему 
разнообразию количество антигенов – веществ, несущих признаки генетически чужеродной информации, которые, попадая в 
организм, запускают синтез антител. Такие вещества могут поступать из микроорганизмов, растений, грибов, паразитов, 
трансплантатов, а также собственных клеток и тканей, измененных в результате мутаций или вирусной инвазии. Ограниченный 
по своему размеру геном человека (как, впрочем, и других животных) не в состоянии закодировать весь спектр рецепторов, 
необходимых для распознавания антигенов, с которыми организм может встретиться в течение жизни. Поэтому гены
Т- и В-клеточных рецепторов не кодируются в хромосомах, но 
создаются благодаря случайной рекомбинации закодированных
в геноме сегментов (как разнообразные конструкции, которые 
можно собрать из более или менее стандартных кубиков Lego). 
Таким образом, гены, кодирующие рецепторы адаптивного иммунитета, создаются при жизни организма и не передаются по 
наследству.

Следует отметить, что каждый лимфоцит несет на своей 

поверхности множество рецепторов, специфичных лишь для 
одного эпитопа (антигенной детерминанты). Другими словами, 
одна клетка способна распознавать только одну антигенную последовательность. Необходимость поддерживать широкий репертуар антигенраспознающих рецепторов В- и Т-клеток приводит к тому, что количество лимфоцитов, экспрессирующих рецептор определенной специфичности, очень мало. Поэтому для 
того, чтобы организм мог развить полноценный иммунный ответ против антигена, требуется время (дни) на активацию и про

лиферацию (наращивание количества посредством деления) 
специфичных клеточных клонов. Напротив, для запуска ответа 
врожденной иммунной системы не требуется продолжительного 
времени. Ответ развивается спустя секунды или минуты после 
того, как клетка распознает PAMP или DAMP.

Важно отметить, что задержка во времени, необходимая 

для развития ответа Т- и В-лимфоцитов на антиген, компенсируется возможностью формирования иммунологической памяти. После завершения адаптивного иммунного ответа, в организме сохраняется часть специфичных, высокодифференцированных Т- и В-клеток, которые при повторной встрече с антигеном значительно быстрее активируются и дают более интенсивный ответ. В отличие от лимфоцитов, клетки врожденного иммунитета не способны формировать иммунологическую память.

Суммируя сказанное выше, можно отметить, что клетки 

врожденного иммунитета распознают молекулярные последовательности, характерные для опасности, поступающей изнутри 
(DAMP), либо поступающей извне (PAMP). Другими словами, 
врожденный иммунитет проводит различие между потенциально опасными и безвредными сигналами. Рецепторы адаптивного 
иммунитета, в свою очередь, распознают чужеродные молекулы, которые в норме не характерны для собственного организма. 
То есть, проводя различие между своим и чужеродным, лимфоциты не способны отличать опасные молекулы от безвредных. 
Именно сигналы, поступающие от клеток врожденного иммунитета, предоставляют лимфоцитам информацию об опасности и 
инструктируют клетки о том, следует ли им активироваться и 
какой тип ответа от них требуется в условиях инвазии определенного патогена. Поэтому адаптивный иммунитет включается 
только после запуска ответа врожденной иммунной системы, и 
лишь в том случае, если ее деятельность не привела к элиминации патогена.

Для удобства восприятия основные отличия двух систем 

иммунитета суммированы в табл. 1.