Наука | 
0
10091

Старение и увеличение восприимчивости человека к инфекциям

С возрастом у людей наблюдается ослабление функций иммунной системы. Увеличение в современном мире численности пожилых породило в своем роде новую потребность разрешения данной проблемы.

на сайте с 19 января 2009

ИММУНОЛОГИЯ СТАРЕНИЯ

Blood И.И. Мечников утверждал: "Смерть раньше 150 лет - насильственная смерть".
Как в России, так и во всем мире проблемы старения становятся все более актуальными. Такому повышенному интересу к данному вопросу имеются свои причины: по данным ВОЗ число лиц пожилого и старческого возраста неуклонно растет. Связь широкого круга возрастных патологических процессов с дефектами иммунной системы привела к предположению, что ее старение может ограничивать продолжительность жизни. Однако, хотя существует множество экспериментальных и клинических исследований, демонстрирующих возрастное истощение иммунной системы, этого еще недостаточно для объяснения всех проявлений старения.

Возрастные болезни берут свое начало в молодом или зрелом возрасте. В молодости многие страдают острыми респираторными вирусными инфекциями (ОРВИ), которые осложняются бронхитом или пневмонией, гепатитами, пиелонефритами  и прочее. Всякое острое заболевание приводит к стойкому расстройству функции того или иного органа: бронхов, легких, печени, почек. Как правило, острые процессы оставляют «глубокий след» в виде гибели или существенного повреждения значительного числа клеток, что вызывает нарушение функции органа, а соответственно, многолетнее хроническое течение болезни. Чем больше острых болезней возникает в молодом и зрелом возрасте, тем больший «ассортимент» возбудителей остается в организме.

Вместе с тем одной из основных причин старения считают нарушения в функционировании иммунной системы как в целом, так и в отдельных ее звеньях. С нарушениями работы именно иммунной системы ассоциируются многие заболевания пожилого и старческого возраста, к которым прежде всего относятся аутоиммунные заболевания, опухоли, болезни суставов, почек, амилоидоз, патология сердечнососудистой системы, инфекционные заболевания.

Принципы работы иммунной системы

Scheme_of_immunity_responce
Иммунная система (лат. immunitas — освобождение, избавление от чего-либо) - совокупность клеток, тканей и органов, формирующих иммунитет. Иммунная система обеспечивает общую сопротивляемость организма и, соответственно, эффективность лечения различных заболеваний. Конечной ее целью является уничтожение чужеродного агента, которым может оказаться болезнетворный микроорганизм, инородное тело, ядовитое вещество или переродившаяся клетка самого организма. 

Воспаление — одна из наиболее ранних реакций иммунной системы на инфекцию. К симптомам воспаления относятся покраснение и отек, что свидетельствует об усилении притока крови к вовлеченным в процесс тканям. В развитии воспалительной реакции важную роль играют эйкозаноиды и цитокины, высвобождаемые поврежденными или инфицированными клетками. Кроме того, могут играть роль выделяемые факторы роста и цитотоксические факторы. Эти цитокины и другие биоорганические соединения привлекают клетки иммунной системы к очагу инфекции и способствуют заживлению поврежденных тканей путем уничтожения возбудителей.

Если микроорганизму удается проникнуть через первичные барьеры, он сталкивается с клетками и механизмами системы врождённого иммунитета. Врождённая иммунная защита неспецифична, то есть её звенья распознают и реагируют на чужеродные тела независимо от их особенностей. Неспецифический иммунитет обеспечивают макрофаги, нейтрофилы, Т-киллеры и натуральные киллеры (или NK-клетки).


Специфический иммунитет, как понятно из названия, характеризуется специфичностью. То есть против каждого отдельного патогена используется свое оружие. Другой особенностью специфического иммунитета является его индуцибельность. То есть, иммунный ответ возникает только при воздействии на организм чужеродного антигена. Третьим отличительным признаком специфического иммунитета является его способность сохранять память о первой встрече с антигеном. Поэтому при повторной встрече с ним иммунный ответ отличается от того, который возникает при первой встрече с антигеном (он сильнее, в его развитии принимают участие другие иммуноглобулины, в основном). Приобретенный специфический (адаптивный) иммунитет реализуется лимфоцитами, и его также можно разделить на два компонента (звена): гуморальный и клеточный.

Гуморальный реализуется В-лимфоцитами и продуцируемыми ими иммуноглобулинами. Клеточный представлен популяцией Т-лимфоцитов, среди которых выделяют хелперы, киллеры и супрессоры.

Изменения в работе иммунной системы с возрастом

Thymus_involution Способности пожилых людей к борьбе с бактериальными и вирусными инфекциями снижаются (PubMed). Помимо того, что возрастное уменьшение резерва внутренних органов снижает возможности организма к противостоянию определенным стрессам, сама иммунная система также теряет часть своей энергии и скорости реакции на инфекцию, медленнее вырабатывая антитела. Лимфоциты не уменьшаются в числе, но реагируют на вторжение менее активно.
Кроме уничтожения вторгнувшихся извне микроорганизмов и вирусов, иммунная система должна разрушать клетки собственно организма, подвергшиеся злокачественным изменениям. Возрастное замедление этого процесса увеличивает риск раковых заболеваний у пожилых людей.


Изменения в работе иммунной системы начинаются задолго до каких либо проявлений старения организма. Однако остается неясным, какой процесс первичен: болезни вызывают снижение иммунореактивности организма или возрастное ослабление функций иммунной системы способствует развитию болезней. 


На возрастные ослабления функций иммунной системы влияют как экзогенные, так и эндогенные факторы: изменение клеточного окружения (нарушения нейрогуморального равновесия), изменения самих клеток иммунной системы.

Многими исследователями старость рассматривается как Т-иммунодефицит. Результаты исследований свидетельствуют о том, что характерные для старения изменения в популяции Т-клеток обусловлены возрастной инволюцией тимуса (PubMed). 

На рисунке - срез тимуса, ткань которого с возрастом частично заместилась на жировую.

Старость и инфекция

Blood_and_infections Способность микроорганизма проникать в организм человека, размножаться в нем и вызывать болезненные изменения органов и тканей во многом зависит от возраста человека. Возбудителями болезней пожилого возраста чаще всего являются всевозможные микроорганизмы: трихомонады, хламидии или другие простейшие и грибки, а также ряд вирусов: стафилококки, стрептококки и др. В стареющем организме такие факторы, как заразность возбудителей, преимущественность поражения одним микробом одного органа (например, вирус гепатита А, возбудитель болезни Боткина), токсичность приобретают особое значение. Это связано с особенностями стареющего организма: возрастным износом барьерных функций кожи, легких, почек, печени, иммунного статуса. Особенно тяжелый вред наносят резистентные, то есть сверхустойчивые к лекарствам микроорганизмы — результат бесконтрольного приема антибиотиков в прошлом. Наблюдения последнего десятилетия показали, что широкое применение этих препаратов привело к смене возбудителей пневмонии, бронхита, пиелонефрита, появлению новой микрофлоры, например, возбудителя атипичной пневмонии. Роль пневмококка как причинного фактора пневмонии уменьшилась, но значение других микроорганизмов: стрептококков, стафилококков, вирусов, бактерий, вызывающих «китайскую» атипичную пневмонию, — соответственно, возросло. Пневмония, вызываемая палочкой Фридлендера, наблюдается исключительно в пожилом и старческом возрасте. Особенности течения пневмонии связаны не только с типом возбудителя, но и с изменением реактивности организма у людей старшего возраста. Известно, что в возрасте 80 лет и старше крупозной пневмонии практически не бывает. Эта особенность связана с тем, что в этом возрасте организм теряет способность реагировать на воспаление легких острой реакцией, свойственной классическому течению крупозной пневмонии.


Ослабление защитных механизмов с возрастом сдвигает равновесие в сторону усиления активности микроорганизмов, что приводит к развитию хронического инфекционного процесса. Для наглядности приведем пример с возрастным изменением кислотообразующей функции желудка. Так, если в возрасте 20–29 лет свободная соляная кислота составляет около 100%, в возрасте 60–69 лет — уже 70–72%, а у 80–89-летних свободной соляной кислоты ровно вдвое меньше по сравнению с 20-летними, при этом полностью оказываются атрофированными обкладочные клетки, синтезирующие соляную кислоту. Именно поэтому у людей пожилого возраста высока вероятность язвенной болезни желудка, дисбактериоза, рака желудка.

Существенные изменения в разных звеньях системы «гипоталамус–гипофиз–щитовидная железа–ткани», связанной со старением организма, также способствуют нарушению защитных свойств аутофлоры, которая становится враждебной для своего же организма. В пожилом и старческом возрасте с нарушениями функции щитовидной железы связаны опухоли щитовидной железы, патологические процессы в молочных железах, матке, предстательной железе, печени и других органах.

ПРИЧИНЫ ОСЛАБЛЕНИЯ ИММУНИТЕТА В СТАРОСТИ

1) Т-иммунодефицит, обусловленный возрастной инволюцией тимуса

Involution_of_thymus_2
Как уже говорилось, характерным для старения является уменьшение количества Т-лимфоцитов. При этом ослабление Т-зависимых иммунных функций совпадает с началом инволюции тимуса - постепенного замещения ткани тимуса жировыми клетками. С этим ослаблением связано повышение восприимчивости к некоторым инфекциям.

Инволюция тимуса заключается также в потере клеточности и истощении лимфоидных клеток в зонах коры и кистозными изменениями эпителиальных клеток. Они служат источником различных пептидов, регулирующих дифференцировку Т-клеток. Таким образом, выход дифференцированных Т-клеток снижается с увеличением возраста. Прогрессивно снижается синтез и секреция полипептидных гормонов тимуса, таких как тимозин, тимопоэтин и тимулин. Во всех случаях снижение эндокринной активности тимуса играет патогенную роль в возрастных нарушениях работы иммунной системы, поскольку заместительная гормонотерапия способна восстановить ряд иммунных функций в старости (PubMed).

Кроме того, с возрастом увеличивается количество "молчащих", невостребованных лимфоцитов, что связано со снижением активности рецепторного аппарата этих клеток (PubMed).

2) В-клеточный иммунодефицит

B-cells_and_T-cells
Существуют данные о снижении функции В-лимфоцитов при старении.

Источником В-лимфоцитов  у человека и других млекопитающих  является красный костный мозг. Основная функция В-клеток заключается в том, что в ответ на антиген они начинают размножаться и дифференцироваться в плазматические клетки, продуцирующие антитела.
Возрастные изменения гуморального иммунитета выявляются труднее. Исследования влияния возраста на продукцию антител дают противоречивые результаты, возможно, из-за широкой вариабельности этих показателей в эксперименте, характерной для стареющих индивидов. Однако твердо установлено, что старение значимо ассоциируется с присутствием различных антител, особенно антител против ядерных антигенов. Есть также доказательства, что старение действует на скорость продукции антител с помощью активированных В-клеток (PubMed).

Следует отметить, что все процессы, связанные с пролиферацией, образованием цитокинов, лимфокинов, при старении нарушаются. Это следствие не только снижения Т-клеточного и В-клеточного иммунного ответа, но и нарушения взаимодействия между Т- и В-клетками, что сопровождается изменением спектра вырабатываемых цитокинов, нарушением созревания иммунного ответа, снижением аффинности антител, увеличением перекрестной реактивности, в том числе к собственным антигенам, и ведет как к снижению иммунной реактивности, так и к учащению явлений аутоиммунизации в старших возрастных группах (PubMed).

3) Уменьшение длины теломеров при репликации лимфоцитов

Telmerase Было показано, что пролиферация лимфоцитов сопровождается сни-
жением их способности к делению. Механизмом, определяющим снижение пролиферативного потенциала, является уменьшение длины концевых фрагментов ДНК - теломеров:

После многочисленных наблюдений различных ученых в 1971 году Оловниковым был предложен принцип маргинотомии в матричном синтезе полинуклеотидов, который заключается в том, что ДНК-полимераза не в состоянии полностью peплицировать линейную матрицу, реплика получается всегда короче в начальной ее части. Позже Грейдер и Блэкборн обнаружили фермент, теломеразу, который синтезирует монотонно повторяющиеся короткие последовательности ДНК, образующие теломеры.

Обнаружили, что соматические клетки лишены теломеразной активности. Их теломеры укорачиваются как в процессе онтогенеза, так и при культивировании клеток in vitro (PubMed). Причиной укорачивания теломер считают концевую недорепликацию, возникающую из-за невозможности образования крайнего РНК-праймера при репликации 3'-конца ДНК. В иммортальных, в том числе в половых, клетках есть теломеразная активность (PubMed), и не происходит укорачивания теломер.

4) Данные психонейроиммунологии

Brain_and_organs Существуют данные о том, что психологическое состояние и стрессы оказывают физиологическое влияние на системы нашего организма. Известно, что между центральной нервной системой и иммунной системой существуют взаимодействия в обоих направлениях (PubMed). Под действием стресса и негативных эмоций, которые он порождает, наблюдается ухудшение эффективности применения вакцин, заживления ран, устойчивости к вирусным инфекциям (PubMed, PubMed). С другой стороны, в ряде случаев возможна активация иммунной системы под действием стресса (PubMed).

Область науки, которая занимается данными вопросами, называется психонейроиммунология (psychoneuroimmunology, PubMed). Изучение вопросов взаимосвязи нашего психоэмоционального и физического состояния - очень актуальное направление современной науки.

ССЫЛКИ НА РАБОЧИЕ ГРУППЫ, ИССЛЕДУЮЩИЕ ДАННУЮ ТЕМУ

Лаборатория Кейта Мансфилда

Keith Mansfield В лаборатории Кейта Мансфилда (Keith Mansfield) Гарвардского университета занимаются исследованием механизмов развития старения и связанных с этим патологий иммунной системы. Исследования проводят на модели так называемых “приматов кроме человека” (non-human primates). Изучается развитие вирусных заболеваний и возможности их лечения в зависимости от возраста, общего физического состояния, питания и др.



Ссылка на страницу лаборатории:
http://otd.harvard.edu/crop/investigators/investigator.php?id=36

Лаборатория Флориана Керна

Florian Kern В число интересов лаборатории Флориана Керна (Florian Kern) медицинской школы Брингтона и Суссекса входит исследование развития различных инфекционных заболеваний и связанных с этим физиологических процессов, в том числе, изменения общего состояния иммунитета при  старении.

Ссылка на страницу лаборатории:
http://www.bsms.ac.uk/research/infection/florian_kern.htm

Исследователи в области психонейроиммунологии

Дэвид Шапиро (David Shapiro): http://www.cousinspni.org/Shapiro.htm

Фредерик Фули (Frederick W. Foley): http://www.cousinspni.org/Shapiro.htm

Михаэль Ирвин (Michael Irwin): http://www.cousinspni.org/about_director.html

Франк Пенедо (Frank Penedo): http://www.psy.miami.edu/faculty/fpenedo/

Ссылки на статьи по данной теме

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Infections Существует мнение, что естественное старение - это процесс развития сбалансированного иммунодефицита, увядание всех звеньев иммунной системы. Данный процесс старения начинается с момента рождения и продолжается в течение всей жизни. Некоторые ученые объясняют увеличение возрастной заболеваемости онкологическими болезнями увеличением чувствительности к инфекции, снижением иммунного надзора организма.

Таким образом, наиболее перспективным методом борьбы со старением в области иммунологии является поддержание нормальных функций иммунитета, препятствие их ослаблению. На это в настоящее время направлены исследования множества лабораторий. Причем изучаются не только генетические, молекулярно-билогические и морфологические проявления старения иммунной системы, но и психоневрологическая регуляция данных процессов.

Наряду с новейшими разработками современной науки не следует забывать о том, что одну из ведущих ролей в развитии нарушений иммунитета в возрасте играет образ жизни и перенесенные заболевания в молодости.

Комментарии

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter