Журнал «Потенциал»
номер 12 за декабрь 2016 года
Младший научный сотрудник, аспирант Центра «Биоинженерия» РАН, лаборатория инженерии ферментов.

Аллергия: свой среди чужих, чужой среди своих

Иммунитет — естественный защитник организма от патогенов. Но иногда он начитает бороться даже против того, что является нормальным окружением организма. Из статьи вы узнаете, что такое аллергия, а также что происходит, когда в организм попадает аллерген. Учёные ещё не поняли, что служит толчком для возникновения гиперчувствительности, возможно, кто-то из вас в будущем разгадает эту загадку?

 


Ещё несколько десятилетий назад случаи заболевания аллергией были редки. Но к настоящему времени число людей с аллергическими заболеваниями выросло до угрожающих цифр. Довольно трудно точно определить количество людей, больных аллергией, вследствие того, что различные методы оценки дают отличные друг от друга результаты, кроме того, многие люди даже не обращаются к врачу, принимая, например, аллергический ринит за обычную простуду. По данным Всемирной организации аллергии (WAO) аллергическими заболеваниями различной природы страдает до 40 % населения планеты [1]. Причём значительная часть из них — дети, что в дальнейшем грозит ещё более быстрым ростом частоты аллергических заболеваний.

Согласно определению Всемирной организации здравоохранения (WHO), аллергия — это реакция гиперчувствительности, инициированная иммунными механизмами. Первые шаги в исследовании аллергии и иммунопатологии сделали такие учёные, как Р. Кох, Ш. Рише и
П. Портье, М. Артюс. Любопытные исследования провели в 1921 году немецкие учёные Карл Праусниц и Хайнц Кюстнер. Х. Кюстнер страдал аллергией к некоторым сортам рыбы, его сыворотка, введённая в небольшом количестве в кожу К. Праусница, принесла последнему способность отвечать на рыбный экстракт, ввёденный в этот же участок кожи, характерным покраснением и образованием волдыря [2]. А само понятие аллергии впервые ввёл венский детский врач Клеменс Пирке, чем положил начало большой новой главе в медицине. Пирке изучал сущность сывороточной болезни (ряд явлений, возникающих после введения противодифтерийной сыворотки) и выяснил, что это аллергическая реакция, вызванная изменением составляющих сыворотки крови. Интересно, что, исследуя эту проблему, Пирке проводил опыты на самом себе [3].

Наша иммунная система защищает наш организм от воздействия возбудителей инфекций благодаря тому, что производит молекулы, называемые антителами, которые специфически распознают чужеродные молекулы на поверхности микроорганизма — антигены.

В процессе дифференцировки
B-лимфоциты (тип специализированных иммунных клеток) приобретают способность синтезировать один вариант антител с уникальной структурой, связывающей антиген области. После контакта антигена с соответствую-щим ему антителом на поверхности
B-лимфоцита происходит додифференцировка (иммуногенез), в результате которой B-лимфоцит превращается в зрелую плазматическую клетку, которая с высокой продуктивностью начинает синтезировать соответствующие антитела (рис. 1).

 

 

Рис. 1 В-лимфоцит и плазматическая клетка

 

 

В организме человека вырабатывается несколько типов антител — иммуноглобулинов (IgG, IgA, IgM, IgD, IgE), выполняющих в организме различные функции. Структура антитела представлена на рис. 2. Иммуноглобулины — это семейство гликопротеинов, состоящих из пары идентичных тяжёлых цепей и идентичных лёгких цепей. Иммуноглобулины расщепляются протеолитическим ферментом папаином [4] на два антиген-связывающих фрагмента (Fab) и один Fc-фрагмент, принимающий участие в связывании антитела с рецептором на поверхности клеточной мембраны. Тяжёлые цепи состоят из одного вариабельного и трёх константных доменов. Лёгкие цепи имеют один вариабельный и один константный домен [5]. Именно вариабельными областями определяется специфичность связывания антитела с антигеном.

 

 

 

Рис. 2 Структура антитела

 

 

В развитии истинной аллергической реакции принимает участие иммуноглобулин E (IgE). В норме IgE-антитела играют важную роль в защите организма от инфекций, вызываемых паразитами [6]. По ряду причин, ещё недостаточно исследованных, происходит черезмерный синтез IgE в ответ на контакт организма с каким-либо безвредным в норме антигеном — аллергеном.

Участок макромолекулы антигена, непосредственно связывающийся с антителом, называется эпитопом или антигенной детерминантой, а комплементарный ему участок на молекуле антитела — паратопом. Большинство эпитопов представляют собой трёхмерные структуры на поверхности антигена, однако встречаются и линейные эпитопы, представляющие собой характерную последовательность аминокислот.

В качестве аллергена могут выступать вещества белковой, полисахаридной природы (декстраны, декстран-железо), а также гаптены (низкомолекулярные вещества, не обладающие иммуногенностью и приобретающие иммуногенность лишь после соединения с высокомолекулярным белком-носителем), а их источниками могут служить пыль, пыльца растений, частички эпидермиса и шерсти, волос, пища (например, молочные продукты, злаки, некоторые пищевые добавки), лекарственные препараты, аллергены инфекционного происхождения и т. д. Следует отметить, что многие пищевые продукты имеют общие антигенные детерминанты, что может приводить к развитию перекрёстных аллергических реакций, например, если человек страдает аллергией на коровье молоко, то такие же симптомы могут возникать и при употреблении козьего молока. При аллергии на коровье молоко перекрёстные реакции могут также возникать и при употреблении говядины, контакте с частицами шерсти и кожи коровы и т. п.

Развитие аллергической реакции протекает в 2 стадии (рис. 3) [7].

Стадия сенсибилизации — происходит первичный контакт аллергена с организмом, в ответ на который происходит выработка большого количества IgE. IgE циркулирует в крови и при встрече с тучной клеткой (специализированная клетка, принимающая участие в воспалительных реакциях) присоединяется к её поверхности. Тучные клетки встречаются во всех тканях организма, но особенно много их в тех областях, где наиболее часто развиваются аллергические реакции (кожа, кишечник, носовая полость, лёгкие).

Стадия развития аллергической реакции — при последующем контакте с веществом, вызвавшим сенсибилизацию, аллерген взаимодействует со специфическим IgE на поверхности тучной клетки. Активированная таким образом тучная клетка высвобождает находящиеся в ней гранулы гистамина — медиатора воспаления, а также простагландина, лейкотриенов, гепарина, серотонина и других медиаторов.

 

 Рис. 3 Развитие аллергической реакции

 

 

Свободный гистамин обладает высокой активностью: он вызывает спазм гладких мышц (включая мышцы бронхов), расширение капилляров и понижение артериального давления; застой крови в капиллярах и увеличение проницаемости их стенок; вызывает отёк окружающих тканей и сгущение крови.
В связи с рефлекторным возбуждением мозгового вещества надпочечников выделяется адреналин, суживаются артериолы и учащаются сердечные сокращения. Гистамин вызывает усиление секреции желудочного сока. В зависимости от места высвобождения гистамина проявляются различные симптомы аллергии. Например, если этот процесс происходит в коже, то он проявляется в виде волдырей и покраснения; выброс гистамина в лёгких может спровоцировать спазм бронхов и приступ астмы; в покровных тканях носовой полости — отёк слизистой оболочки носа; в кишечнике — усиление перистальтики.

Аллергические заболевания образуют целую группу нарушений, среди которых наиболее распространены: аллергический ринит, аллергический конъюктивит, бронхиальная астма, анафилактический шок, дерматиты, ангионевротические отеки. Кроме того, уже доказано, что аллергия носит наследственный характер. В семьях детей с аллергией чаще всего аллергия встречается, по крайней мере, у одного из родителей. Хотя генетическая предрасположенность не всегда означает обязательное проявление аллергических реакций, а то, что является аллергеном для родителя, может не являться аллергеном для ребёнка.

Для лечения аллергических заболеваний применяются методы, направленные на ограничение кон-такта с аллергеном или его исключение, лекарственную терапию и специфическую иммунотерапию [6].

Лекарственная терапия включает в себя в первую очередь применение блокаторов рецепторов гистамина, стабилизаторов мембран туч-
ных клеток, глюкокортикоидов (обладают иммунорегулирующим действием, снижают выработку антител B-лимфоцитами и плазматическими клетками) и других препаратов.

Аллергенспецифическая иммунотерапия подразумевает введение постепенно возрастающих доз аллергена в организм с целью снижения чувствительности организма к данному аллергену.

Аллергия является одним из самых загадочных заболеваний. Непонятно, что заставляет иммунную систему воспринимать привычное для себя окружение как врага. Одни исследователи полагают, что это результат излишнего стремления к чистоте, что не даёт организму встретиться с реальными врагами, и поэтому он ищет врага в тылу; другие считают, что это своего рода «сверхспособность» иммунитета; третьи уверены, что эта проблема психологического характера, и её решение кроется в устранении психологических проблем человека; также бытует мнение, что на возникновение аллергии прямое влияние оказывает экологическое состояние окружающей среды. Хочется верить, что в скором времени учёные смогут найти разгадку этой тайны, разработать методы лечения аллергии и понять её значение для организма.

 

 

Литература

 

  1. «WAO White Book on Allergy 2011 — 2012: Executive Summary» 2012.
  2. Пол У. Иммунология. -М: Мир, 1987, 476 с.
  3. Глязер Г. Драматическая медицина. Опыты врачей на себе. Издательство ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1965, 216 с.
  4. Петров Р. В. Иммунология. -М: Медицина, 1983, 368 с.
  5. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия. -М: Мир, 2000, 469 с.
  6. Хаитов Р. М. Иммунология. Учебник. -М: ГЭОТАР-Медиа, 2011, 528 с.
  7. «What is Food Allergy?» [Online]. Available: http://www.eaaci.org/food-allergy.html.


 


Работа выполнена при поддержке Гранта Президента РФ НШ 7200 2012 4