Иммунная система состоит из примерно 1012 иммунных клеток и 1020 молекул антител.
Клетки объединены в лимфоидные органы и ткани. В первичных лимфоидных органах, к которым относятся костный мозг и тимус, происходит образование и созривання иммунных клеток. В эмбриональном состоянии такую же функцию выполняет печень.
Пожилые иммунные клетки мигрируют во вторичные лимфоидные органы, к которым относятся селезенка, лимфоузлы и лимфоидная ткань слизистых оболочек, к которой относятся миндалины, апендикс и так называемые Пейеровы бляшки в кишечнике. Часть клеток находится в кровотоке и лимфоидных протоках.
Интересно проследить развитие лимфоидной системы в филогенезе. У земноводных и пресмыкающихся существуют подкожный лимфоидные пузыри, разделенные кранами, через которые лимфа перетекает из одного в другой. Движение ее обеспечивается лимфоидными сердцами, которых может быть больше пятнадцати (в саламандры). Лимфа полностью обволакивает кровеносные сосуды и выполняет функцию теплоизоляции. У птиц лимфоидные пузыри сужаются до сосудов, которые пролегают вдоль кровеносных сосудов, а у млекопитающих - независимо от них. У птиц лимфоидные сердца развиваются временно и перед вылуплением исчезают. У млекопитающих такие сердца не появляются никогда и движение лимфы обеспечивается сокращением гладких мышц сосудов и скелетных мышц (из чего становится понятной роль движения как фактора здорового образа жизни!). Кроме защитных функций и теплоизоляции, иммунная система хладнокровных играет роль в запасании влаги: одна из жаб Австралии выживает в течение трех-пяти летних месяцев, погрузившись в грунт на глубину более одного метра и использует влагу подкожный лимфоидных пузырей.
Иммунными клетками являются лимфоциты. Это довольно специфический тип клеток, которые при кроветворении очень рано отделяются от других клеток крови. Морфологически они однородны, но в действительности - очень разнообразны по своим функциям. От других клеток их отличает наличие антиген-специфических рецепторов, кодируемых особыми генами. Различают два главных типа лимфоцитов: Т и В. Т лимфоциты называются так потому, что после образования в костном мозге они проходят созревание в тимусе. В лимфоциты получили свое название от так называемой бурсы Фабрициуса - органа, в котором у птиц происходит созревание этого типа лимфоцитов. У млекопитающих этот процесс проходит в костном мозге (bone marrow). Главной функцией В лимфоцитов является продукция антител, а также специфическое представление антигена Т лимфоцитам. Функции Т-лимфоцитов заключается в распознавании антигена, цитотоксической уничтожению инфицированных клеток и регуляции иммунного ответа. Как В, так и Т лимфоциты несут на своей поверхности антиген-специфические рецепторы, но только в лимфоциты могут секретировать эти рецепторы в раствор в виде антител.
В развитии иммунного ответа, кроме лимфоцитов, принимают участие и другие, не специфические к антигену клетки, такие как дендритные клетки и макрофаги. Регуляция иммунного ответа может происходить за счет факторов, продуцируемых нервными и эндокринными клетками. Таким образом, несмотря на то, что лимфоциты являются особыми клетками и иммунная система четко отделены органы и ткани, ее функционирование связано с другими системами. На уровне организма говорят о триаду нервной, иммунной и эндокринной систем.
Антигеном называют любое вещество, что при определенных условиях вызывает иммунный ответ. Введение антигена в организм (естественное или искусственное) называется иммунизацией. Реакция организма на иммунизацию - иммунный ответ. Антитела - это белковые молекулы, который образуется в ответ на антиген и способные специфически связывать его.
Формы иммунного ответа: гуморальный, т.е. опосредованная растворимыми факторами, антителами, и клеточная, опосредованная клетками, уничтожающими инфицированные или видоизмененные клетки собственного организма или клетки трансплантата.
Дихотомия форм иммунного ответа, гуморальной или клеточной, зависит от того, в какой форме попадает антиген в организм. Растворимые антигены: белки, токсины бактерий, продукты расщепления бактерий или вирусов, вызывающих гуморальный иммунный ответ, а инфицированные, трансформированные клетки или клетки трансплантата - клеточную. В этой дихотомии является большой биологический смысл. Антитела являются первым барьером на пути инфекции, они уничтожают токсины и метаболиты, продуцируемые бактериями и могут также быть цитотоксическими за счет комплемент-зависимого лизиса или опсонизации. Для уничтожения инфицированных клеток антитела не являются эффективными. В этом случае развивается клеточный ответ.
Различают первичную и вторичную иммунные ответы. Первичная развивается после первой встречи организма с антигеном, вторичная - после повторных иммунизаций. Динамика их развития различна. Первичная ответ имеет довольно долгую латентную фазу и вообще невысокий уровень антител или цитотоксических клеток, быстро снижается. Антитела первичного ответа относятся преимущественно к классу IgM. Вторичная ответ развивается значительно быстрее, имеет более высокий уровень антител или цитотоксических клеток, содержащийся в течение месяцев. Антитела вторичного ответа относятся к классу IgG.
В основе такой разницы первичной и вторичной иммунного ответа лежит феномен иммунной памяти. Основой этого феномена является создание специальных клеток памяти (Т и В лимфоцитов), которые, в отличие от обычных лимфоцитов, живущих в организме долго (годами) и способны быстро реагировать на повторное вторжение антигена. Поэтому иммунитет может сохраняться на протяжении всей жизни организма.