Защитные барьеры организма 8 класс кратко

Обновлено: 04.07.2024

С давних времен человечество страдало от заразных болезней.

Наиболее тяжелые из них — чума, оспа — часто принимали массовое распространение, вызывая повальный мор. История хранит воспоминания о страшных временах, когда цветущие города превращались в обширные кладбища.

Наблюдая за распространением инфекционных заболеваний, люди вместе с тем не могли не заметить, что не каждый человек оказывался подверженным болезни. Очень часто переболевшие не заражались вновь, даже тесно общаясь с больными. Хорошо известно, например, что многие дети не болеют дифтерией, коклюшем, свинкой, хотя были в близком контакте со своими больными сверстниками.

В наши дни вряд ли кто станет оспаривать факт, что развитие инфекционного заболевания обусловлено не только одними микроорганизмами. Немалую роль играет и состояние защитных барьеров самого организма.

Что же это такое — защитные барьеры организма? Какие факторы снижают их активность и тем самым усиливают опасность возникновения заболевания? Существуют ли пути повышения этих защитных барьеров?

Различают специфические и неспецифические защитные барьеры. Не умаляя роли специфических иммунологических реакций организма, расскажем о неспецифических защитных факторах.

Первыми принимают на себя нападение микробов кожа и слизистые оболочки. Их справедливо можно назвать передовой линией обороны организма. Кожа и слизистые оболочки покрыты непрерывно обновляющимся слоем эпителиальных клеток — плотным невидимым панцирем. Они являются прежде всего механическим препятствием, не позволяющим микробам проникнуть в глубь организма.

Интересно, что здоровая, чистая кожа обладает способностью более быстро уничтожать микроорганизмы. Эксперименты показали, что на немытых руках количество нанесенных на кожу микробов не только не уменьшается, а медленно увеличивается. В то же время микроорганизмы, помещенные на кожу чистых рук, исчезают очень быстро. Таким образом, в процессе мытья кожа механически освобождается от микробов, и больше того — усиливается ее самостерилизующая способность. Вот почему так важно неукоснительно следовать правилам гигиены. Это — верное и надежное средство усилить наш первый защитный барьер.

Однако исследователи установили, что стерилизующее свойство кожи проявляется преимущественно в отношении тех видов микробов, которые приходят в соприкосновение с ней сравнительно редко. Это действие ничтожно против микробов — обычных обитателей кожи.

Можно ли усилить бактерицидную функцию кожи? Ученые отвечают: да, можно. Солнечные лучи, особенно ультрафиолетовая часть спектра, воздушные ванны, водные процедуры — все эти факторы, если умело, разумно их использовать, повышая устойчивость организма к различным воздействиям, в значительной мере укрепляют и защитные свойства кожных покровов.

Вы не раз замечали, возможно, с какой быстротой и легкостью заживают ссадины, небольшие ранки во рту. Если бы раневая поверхность, образующаяся, к примеру, после удаления зуба, находилась на каком-либо другом участке организма, в соседстве с таким количеством микробов, которое находится во рту, заражение было бы неминуемо. В чем же дело? Что повышает защитный потенциал слизистых оболочек? Лизоцим. Это особое вещество, губительно действующее на микроорганизмы. Лизоцимом оно названо за способность растворять, лизировать бактерии.

Содержание лизоцима на слизистых оболочках глаз, носовой полости, дыхательных путей не остается неизменным. Так, например, его уровень в слюне снижается при некоторых заболеваниях полости рта. Интересные данные были получены в лаборатории кафедры микробиологии Челябинского медицинского института. Оказалось, что у некурящих людей уровень лизоцима в слюне в два раза выше, чем у курильщиков.

Несмотря на то, что кожа и слизистые оболочки являются значительным препятствием на пути микробов, все же эти барьеры не всегда достаточно надежны. Их целостность может быть нарушена, и тогда микроорганизмы проникают в ткани. В значительном большинстве случаев при этом развивается воспалительный процесс.

И. И. Мечников впервые показал, что воспаление — это защитная реакция организма, препятствующая дальнейшему распространению болезнетворных микробов. В основе воспалительной реакции лежит способность различных клеток организма захватывать, переваривать микроорганизмы, то есть фагоцитировать их.

Фагоцитоз является весьма чувствительной реакцией, которая отражает не только готовность организма вести борьбу с возбудителями болезни, но и общую его реактивность, то есть способность отвечать на воздействия извне.

В нашей лаборатории долгое время изучалось влияние регулярной физической тренировки на фагоцитоз. Между общим состоянием организма и его иммунобиологической реактивностью, которая определялась по уровню фагоцитоза, обнаружена прямая зависимость. Наблюдения показали, что у людей, недостаточно тренированных, фагоцитоз ниже, чем у спортсменов, тренирующихся регулярно. По уровню фагоцитарной реакции организма, определяемой накануне соревнований, можно было даже судить о степени тренированности спортсмена.

Итак, воспаление и фагоцитоз являются мощным барьером на пути микробов. Однако, если микробов слишком много или они обладают высокими болезнетворными свойствами, они проходят и через этот барьер. Тогда в борьбу с ними включается лимфатическая система организма и прежде всего лимфатические узлы.

Если вовремя не лечить панариций (воспаление тканей пальца), то можно заметить, как под кожей ладонной поверхности предплечья появляются тонкие красные нити, которые со временем удлиняются в направлении локтевой ямки. Эти нити есть не что иное, как воспаленные лимфатические капилляры, в которые проникли микробы. По этим капиллярам болезнетворные микроорганизмы продвигаются в сторону лимфатических узлов — локтевых, подмышечных, подколенных, паховых. Такие узлы есть и в легких, в кишечнике, в полости глотки, в области шеи и т. д. Выполняя барьерную функцию, лимфоузлы задерживают бактерии, которые в них нередко погибают.

Доказать участие лимфатических узлов в защите организма от инфекции можно следующим опытом. Если взять две группы мышей и ввести одним из них микробы в ладонную поверхность передней лапки, то уже через 30 минут у этих мышей микробы появляются в крови. У мышей же, которых заразили через ладонную поверхность задней лапки, бактерии появляются в крови только через 3 часа и в значительно меньшем количестве. В чем дело? Оказывается, у мышей на передней лапке есть всего один лимфатический узел — подмышечный, в то время как на задней — два: подколенный и паховый. Микроорганизмы, введенные в заднюю лапку экспериментального животного, должны были пройти два лимфатических барьера, это и способствовало их задержке на более длительный срок.

Когда защитная роль лимфатических узлов оказывается недостаточной, бактерии попадают непосредственно в кровь. Давно уже исследователи обратили внимание на тот факт, что если экспериментальным животным ввести определенную дозу микробов, то через некоторое время они исчезают из организма. Вначале предполагали, что микроорганизмы удаляются выделительными органами, например, почками. Позже было установлено, что немалую роль играет способность клеток поглощать попавших в организм микробов, а затем убивать и растворять их. Кроме того, исчезновение микробов непосредственно связано с наличием в организме, главным образом в крови, ряда так называемых гуморальных веществ, губительно действующих на микроорганизмы.

Какие же вещества убивают и растворяют бактерии? Их много. Это и лизоцим (о нем мы уже говорили выше), и алексин, и пропердин, и лейкины, которые образуются в процессе гибели лейкоцитов, и антитела. Наиболее мощными из этих факторов являются алексин и лизоцим.

Алексин обнаружил в крови немецкий ученый Бухнер еще в 1899 году. В пробирки со свежей сывороткой крови он вносил известное количество бактерий. Через различные промежутки времени эти смеси он высевал на чашки с питательной средой. Чашки выдерживали в термостате строго определенный срок, а затем считали количество выросших на них колоний микроорганизмов. Оказалось, что оно было тем меньше, чем позже высевали смесь из пробирки. Ученые пришли к выводу, что в сыворотке содержится особое вещество, губительно действующее на микроорганизмы. Это вещество получило название алексин.

Много интересного дали наблюдения на донорах, у которых изучали уровень алексина, лизоцима и других естественных защитных факторов организма в различное время дня и в различные сезоны года. Установлено, что осенью и зимой активность лизоцима и алексина ниже по сравнению с весной и летом. Даже в течение суток уровень этих защитных факторов меняется, как правило, а значительных пределах. Минимальное их количество отмечено утром и вечером, а максимальное — днем.

Уровень алексина и лизоцима снижается у беременных, а также при различных заболеваниях. На многие размышления наводит тот факт, что в крови людей, страдающих хроническим алкоголизмом, так же, как и у курильщиков, лизоцима в два раза меньше, чем полагается по норме.

В животном мире, огромном и многообразном, непрерывно происходит приспособление к новым условиям существования. Микробы, внедряясь в наш организм, далеко не всегда вызывают заболевание. И то, что заражение еще не равнозначно заболеванию, возможно лишь благодаря необычайной гибкости защитно-приспособительных систем организма. Чтобы сохранить это ценнейшее качество, эту способность быстро реагировать на любые изменения окружающей среды, на внедрение различных опасных для нас микробов, организм следует тренировать, закаливать. Никогда нельзя забывать об этом главном условии, во многих случаях определяющем устойчивость организма к различным вредным факторам.

Любой организм — одноклеточный или многоклеточный — нуждается в определённых условиях существования. Эти условия обеспечивает организмам та среда, к которой они приспособились в ходе эволюционного развития.

Первые живые образования возникли в водах Мирового океана, и средой обитания для них служила морская вода. По мере усложнения живых организмов часть их клеток изолировалась от внешней среды. Так часть среды обитания оказалась внутри организма, что позволило многим организмам покинуть водную среду и начать жить на суше. Содержание солей во внутренней среде организма и в морской воде примерно одинаковое.

Внутренней средой для клеток и органов человека служат кровь, лимфа и тканевая жидкость.

Относительное постоянство внутренней среды

Во внутренней среде организма, помимо солей, очень много различных веществ — белки, сахар, жироподобные вещества, гормоны и т.д. каждый орган постоянно выделяет во внутреннюю среду продукты своей жизнедеятельности и получает из неё необходимые для себя вещества. И, несмотря на такой активный обмен, состав внутренней среды остаётся практически неизменным.

Выходящая из крови жидкость, становится частью тканевой жидкости. Большая часть этой жидкости поступает снова в капилляры, прежде чем они соединяются с венами, по которым кровь возвращается к сердцу, однако около 10% жидкости не попадает в сосуды. Стенки капилляров состоят из одного слоя клеток, но между соседними клетками есть узкие щели. Сокращение сердечной мышцы создаёт давление крови, в результате чего вода с растворёнными в ней солями и питательными веществами проходит через эти щели.

Все жидкости тела связаны друг с другом. Внеклеточная жидкость контактирует с кровью и со спинно-мозговой жидкостью, омывающей спинной и головной мозг. Это означает, что регуляция состава жидкостей тела происходит централизовано.

Тканевая жидкость омывает клетки и служит для них средой обитания. Она постоянно обновляется через систему лимфатических сосудов: эта жидкость собирается в сосуды, а затем по самому крупному лимфатическому сосуду попадает в общий кровоток, где смешивается с кровью.

Состав крови

Некоторые философы Древней Греции считали кровь носителем души. Древнегреческий врач Гиппократ назначал душевнобольным кровь здоровых людей. Он думал, что в крови здоровых людей — здоровая душа. И действительно, кровь — самая удивительная ткань нашего организма. Подвижность крови — важнейшее условие жизни организма.

Около половины объёма крови составляет жидкая её часть — плазма с растворёнными в ней солями и белками; другую половину составляют различные форменные элементы крови.

Форменные элементы крови делятся на три основные группы: белые кровяные клетки (лейкоциты), красные кровяные клетки (эритроциты) и кровяные пластинки, или тромбоциты. Все они образуются в костном мозгу (мягкая ткань, заполняющая полость трубчатых костей), но некоторые лейкоциты способны размножаться уже при выходе из костного мозга. Существует много различных типов лейкоцитов — большая часть участвует в защите организма от болезней.

Плазма крови

В 100 мл плазмы крови здорового человека содержится около 93 г воды. Остальная часть плазмы состоит из органических и неорганических веществ. Плазма содержит минеральные вещества, белки, углеводы, жиры, продукты обмена веществ, гормоны витамины.

Минеральные вещества плазмы представлены солями: хлоридами, фосфатами, карбонатами и сульфатами натрия, калия, кальция и магния. Они могут находиться как в виде ионов, так и в неионизированном состоянии. Даже незначительное нарушение солевого состава плазмы может сказаться губительным для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Суммарная концентрация минеральных содей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворённых в плазме, создаёт осмотическое давление. Благодаря осмотическому давлению происходит проникновение жидкости через клеточные оболочки, что обеспечивает обмен воды между кровью и тканью. Постоянство осмотического давления крови имеет важное значение для жизнедеятельности клеток организма. Мембраны многих клеток, в том числе и клеток крови, тоже являются полупроницаемыми.

Эритроциты

Эритроциты являются самыми многочисленными клетками крови; их основная функция состоит в переносе кислорода. Условия, при которых повышается потребность организма в кислороде, например жизнь на больших высотах или постоянная физическая нагрузка, стимулируют образование эритроцитов. Эритроциты живут в кровяном русле около четырёх месяцев, после чего разрушаются.

Газообмен.
Регуляция кислотно-щелочного равновесия внутренней среды.
Поддержание изотонии тканей. Адсорбция и перенос аминокислот и липидов.

Лейкоциты

Лейкоциты, или белые кровяные тельца непостоянной формы. Они имеют ядро, погружённое в бесцветную цитоплазму. Основная функция лейкоцитов — защитная. Лейкоциты не только разносятся током крови, но и способны к самостоятельному передвижению с помощью ложноножек (псевдоножек). Проникая сквозь стенки капилляров, лейкоциты движутся к скоплению болезнетворных микробов в ткани и с помощью ложноножек захватывают и переваривают их. Это явление было открыто И.И.Мечниковым.

Защитная
Фагоцитоз
Гуморальный и клеточный иммунитет
Образуют гистамин и гепарин

Тромбоциты, или кровяные пластинки

Тромбоциты, или кровяные пластинки очень хрупкие, легко разрушаются при повреждении кровеносных сосудов или при соприкосновении крови с воздухом.

Тромбоциты играют важную роль в свёртывании крови. Повреждённые ткани выделяют гистомин — вещество, усиливающее приток крови к повреждённому месту и способствующее выходу жидкости и белков системы свёртывания крови из кровотока в ткань. В результате сложной последовательности реакций быстро образуются тромбы, которые останавливают кровотечение. Тромбы препятствуют проникновению в рану бактерий и других чужеродных факторов.

Свёртывание крови (при разрушении выделяется тромбопластин)
Закупорка повреждённых стенок сосудов

Механизм свёртывания крови очень сложен. В плазме есть растворимый белок фибриноген, который при свёртывании крови превращается в нерастворимый фибрин и выпадает в осадок в виде длинных нитей. Из сети этих нитей и кровяных телец, которые задержались в сети, образуется тромб.

Этот процесс происходит только при наличии солей кальция. Поэтому если из крови удалить кальций, кровь теряет способность свёртываться. Это свойство используют при консервировании и переливании крови.

Кроме кальция, в процессе свёртывания принимают участие и другие факторы, например витамин К, без которого нарушается образование протромбина.

Функции крови

Кровь выполняет разнообразные функции в организме: доставляет клеткам кислород и питательные вещества; уносит углекислый газ и конечные продукты обмена; участвует в регуляции деятельности различных органов и систем посредством переноса биологически активных веществ — гормонов и др.; способствует сохранению постоянства внутренней среды — химического и газового состава, температуры тела; защищает организм от инородных тел и вредных веществ, разрушая и обезвреживая их.

Защитные барьеры организма

Защита организма от инфекций обеспечивается не только фагоцитарной функцией лейкоцитов, но и образованием особых защитных веществ — антител и антитоксинов. Они вырабатываются лейкоцитами и тканями различных органов в ответ на внедрение в организм возбудителей заболеваний.

Антитела — это белковые вещества, способные склеивать микроорганизмы, растворять или разрушать их. Антитоксины обезвреживают яды, выделяемые микробами.

Защитные вещества специфичны и действуют только на те микроорганизмы и их яды, под влиянием которых они образовались. Антитела могут сохраняться в крови в течение длительного времени. Благодаря этому человек становится невосприимчивым к некоторым инфекционным заболеваниям.

Невосприимчивость к заболеваниям, обусловленная наличием в крови и тканях специальных защитных веществ, называется иммунитетом.

Иммунная система

Иммунитет, по современным взглядам, — невосприимчивость организма к различным факторам (клетками, веществам), которые несут генетически чужеродную информацию.

Если в организме появляются какие-либо клетки или сложные органические вещества, отличающиеся от клеток и веществ организма, то благодаря иммунитету они устраняются, уничтожаются. Основная задача иммунной системы — поддержание генетического постоянства организма в онтогенезе. При делении клеток вследствие мутаций в организме нередко образуются клетки с изменённым геномом. Чтобы эти клетки-мутанты в ходе дальнейшего деления не привели к нарушениям развития органов и тканей, они уничтожаются иммунными системами организма.

В организме иммунитет обеспечивается благодаря фагоцитарным свойствам лейкоцитов и способностью некоторых клеток тела, вырабатывать защитные вещества — антитела. Следовательно по своей природе иммунитет может быть клеточным (фагоцитарным) и гуморальным (антитела).

Иммунитет к инфекционным заболеваниям делят на естественный, выработанный самим организмом без искусственных вмешательств, и искусственный, возникающий в следствие введения в организм специальных веществ. Естественный иммунитет проявляется у человека с рождения (врождённый) или возникает после перенесённых заболеваний (приобретённый). Искусственный иммунитет может быть активным или пассивным. Активный иммунитет вырабатывается при введении в организм ослабленных или убитых возбудителей заболеваний или их ослабленных токсинов. Этот иммунитет возникает не сразу, но сохраняется длительное время — несколько лет и даже всю жизнь. Пассивный иммунитет возникает, когда в организм вводят лечебную сыворотку с уже готовыми защитными свойствами. Этот иммунитет кратковременный, зато проявляется сразу же после введения сыворотки.

Свёртывание крови также относится к защитным реакциям организма. Оно защищает организм от кровопотери. Реакция состоит в образовании сгустка крови — тромба, закупоривающего раневой участок и останавливающий кровотечение.

Местный иммунитет (барьерная защита от инфекций)

Первой линией обороны против инфекционных агентов служат кожа и слизистые оболочки, которые препятствуют проникновению микробов в ткани и выделяют вещества, оказывающие бактерицидное действие.

Важным фактором является механическая защита. Так бактерии, попавшие на кожу, удаляются при слущивании эпидермиса (образование перхоти, шелушение при некоторых инфекционных заболеваниях). Слизь, выделяемая стенками многих внутренних органов, действует как защитный барьер, препятствующий прикреплению бактерий к эпителиальным клеткам. Микробы и чужеродные частицы, захваченные слизью, удаляются механическим путем – за счет движения ресничек эпителия, с кашлем и чиханьем. К другим механическим факторам, защищающим поверхности эпителия, можно отнести вымывающее действие слез, слюны и мочи.

Механическая защита дополняется секреторной (выделительной) деятельностью кожных желез: потовых и сальных. Молочная кислота пота и ненасыщенные жирные кислоты сальных желез обладают противомикробным действием. Во многих жидкостях, производимых организмом (секретах организма), также содержатся бактерицидные компоненты:

лизоцим в слезах, носовых выделениях и слюне,
кислота в желудочном соке,
продукты расщепления жирных кислот в тонкой кишке,
спермин и цинк в сперме,
лактопероксидаза в молоке.

Специфическую функцию защиты во внешних секретах организма выполняет секреторный иммуноглобулин А (IgA). Он содержится в секретах и на слизистых оболочках слюнных желез, носа, рта, бронхов, влагалища, кишечника, мочеточников, мочевого пузыря. Секреторный иммуноглобулин А блокирует накопление и размножение на слизистой оболочке бактерий путем блокады поверхностных антигенов бактерий, с помощью которых они прикрепляются к слизистой оболочки органов.

Неспецифическая иммунная защита (защита на все возбудители)

Любой повреждающий агент-фактор, который по силе и длительности превосходит барьерные возможности ткани, вызывает ответную защитную реакцию организма – воспаление. Воспалительная реакция представлена единством трех явлений:

повреждение и распознавание возбудителей;
сосудистая реакция – нарушение микроциркуляции крови;
клеточная реакция – миграция клеток иммунной системы в очаг воспаления.

Основная задача воспалительной реакции – уничтожение возбудителя и/или освобождение от собственных разрушенных клеток.

Можно выделить два типа уничтожения возбудителей:

Внеклеточное разрушение возбудителя гуморальными факторами защиты (активными белками сыворотки крови).
Внутриклеточная нейтрализация (фагоцитоз) (поглощение инфицированных клеток нейтрофилами и макрофагами с дальнейшим ферментативным разрушением структуры).

Внеклеточные механизмы защиты реализуются несколькими путями:

Клеточные и гуморальные факторы активно дополняют друг друга.

Специфическая иммунная защита (иммунный ответ на конкретный возбудитель)

За реакциями воспаления, если они не смогли нейтрализовать возбудителей, развивается более специализированная линия обороны – иммунный ответ, который последовательно запускает многоуровневую иммунную реакцию на возбудителя. Развитие специфических иммунных реакций требует взаимодействия практически всех видов клеток иммунной системы.

На первом этапе иммунного ответа захваченный в процессе фагоцитоза возбудитель перерабатывается макрофагом и в иммуногенной форме выводится его антиген на поверхность (презентация антигена). Особая роль в дальнейшем принадлежит активации Т-хелперов, которая происходит при распознавании Т-хелпером соответствующего антигенного комплекса на поверхности макрофага (антигенпрезентирующей клетки). В результате данного контакта Т-хелперы начинают делиться и после нескольких делений разделяются на две популяции. Одна активизирует развитие гуморального иммунного ответа (выработку иммуноглобулинов и антител), а другая популяция является необходимым компонентом в активации клеточного иммунитета (цитотоксические Т-лимфоциты).

Гуморальный иммунный ответ обеспечивается иммуноглобулинами или антителами, производимыми В-лимфоцитами. Продвигаясь по кровяному или лимфатическому руслу, антитела поражают чужеродные вещества на любой дистанции от лимфоцита. За счет гуморального иммунного ответа происходит уничтожение самих возбудителей и нейтрализация их токсинов, находящихся в межклеточном пространстве и на слизистых. Специфическая нейтрализация осуществляется за счет присоединения антител к антигенам с образованием растворимых и нерастворимых циркулирующих комплексов (ЦИК), которые активируют защитную систему белков комплемента, повышают фагоцитарную активность макрофагов и нейтрофилов, усиливают специфическое цитотоксическое действие Т-лимфоцитов (то есть повышается активность естественных киллеров).

Установлен ряд закономерностей динамики накопления антител после первого и повторного внедрения антигена. Первый пик концентрации антител появляется через несколько дней (скрытый период иммунного ответа) и обусловлен усиленным синтезом главным образом иммуноглобулина М (IgM). После второго внедрения того же антигена амплитуда ответа больше, он продолжается дольше и обусловлен возрастанием преимущественно синтеза иммуноглобулина G (IgG). Формирование стойкого иммунитета к возбудителям связано с образованием антител иммуноглобулина класса G.

Читайте также: