ИМУНОЛОГИЯТА е наука, която изучава структурата и функциите на системите, контролиращи клетъчно-генетичната хомеостаза на човешкия организъм. Основният предмет на изследване в имунологията е познаването на механизмите на формиране на специфичния имунен отговор на организма към всички антигенно чужди съединения.

Имунологията като специфична област на изследване възниква от практическата необходимост от борба с инфекциозните заболявания. Имунологията се обособява като отделна научна област едва през втората половина на ХХ век. Историята на имунологията като приложен дял от инфекциозната патология и микробиологията е много по-дълга. Многовековните наблюдения на инфекциозните заболявания поставиха основата на съвременната имунология: въпреки широкото разпространение на чумата (5 век пр. н. е.), никой не се разболя два пъти, поне фатално, а тези, които се възстановиха, бяха използвани за погребване на трупове.

Има доказателства, че първите ваксинации срещу едра шарка са извършени в Китай хиляда години преди раждането на Христос. Инокулирането на съдържанието на пустулите от едра шарка на здрави хора, за да ги предпази от острата форма на заболяването, след това се разпространява в Индия, Мала Азия, Европа и Кавказ.

Инокулацията е заменена от метода на ваксинация (от латинското "vacca" - крава), разработен в края на 18 век. английски лекар Е. Дженър. Той обърна внимание на факта, че доачките, които се грижат за болни животни, понякога се разболяват от кравешка шарка в изключително лека форма, но никога не са боледували от едра шарка. Подобно наблюдение даде на изследователя реална възможност за борба с болестта при хората. През 1796 г., 30 години след началото на своите изследвания, Е. Дженър решава да изпробва метода за ваксиниране срещу кравешка шарка. Експериментът беше успешен и оттогава методът на ваксиниране на Е. Дженър намери широко приложение в целия свят.

Произходът на инфекциозната имунология се свързва с името на изключителен френски учен Луи Пастьор. Първата стъпка към целенасоченото търсене на ваксини, които създават стабилен имунитет срещу инфекция, беше направена след наблюдението на Пастьор върху патогенността на причинителя на кокошата холера. От това наблюдение Пастьор заключава: остаряла култура, загубила своята патогенност, остава способна да създаде резистентност към инфекция. Това определя в продължение на много десетилетия принципа на създаване на ваксинен материал - по един или друг начин (за всеки патоген, собствен) да се постигне намаляване на вирулентността на патогена, като същевременно се запазят неговите имуногенни свойства.
Въпреки че Пастьор разработи принципите на ваксинацията и успешно ги приложи на практика, той не беше наясно с факторите, включени в процеса на защита срещу инфекция. Първите, които хвърлиха светлина върху един от механизмите на имунитет към инфекция, бяха Емил фон БерингИ Китазато. Те демонстрираха, че серум от мишки, предварително имунизирани с тетаничен токсин, инжектиран в непокътнати животни, предпазва последните от смъртоносна доза от токсина. Серумният фактор, образуван в резултат на имунизацията - антитоксин - е първото открито специфично антитяло. Работата на тези учени постави основата за изследване на механизмите на хуморалния имунитет.
Руският еволюционен биолог стои в началото на знанието за проблемите на клетъчния имунитет Иля Илич Мечников. През 1883 г. той прави първия доклад за фагоцитната теория за имунитета на конгрес на лекари и естествени учени в Одеса. Хората имат амебоидни подвижни клетки - макрофаги и неутрофили. Те "ядат" специален вид храна - патогенни микроби, функцията на тези клетки е да се борят с микробната агресия.
Паралелно с Мечников немският фармаколог развива своята теория за имунната защита срещу инфекция Пол Ерлих. Той е бил наясно с факта, че в кръвния серум на животни, заразени с бактерии, се появяват протеинови вещества, които могат да убиват патогенни микроорганизми. Тези вещества впоследствие са наречени от него „антитела“. Най-характерното свойство на антителата е тяхната изразена специфичност. Образувайки се като защитен агент срещу един микроорганизъм, те неутрализират и унищожават само него, оставайки безразлични към другите.
Две теории - фагоцитна (клетъчна) и хуморална - в периода на тяхното възникване стояха на антагонистични позиции. Школите на Мечников и Ерлих се бориха за научната истина, без да подозират, че всеки удар и всяка пара сближават техните противници. През 1908 г. и двамата учени са удостоени едновременно с Нобелова награда.
В края на 40-те и началото на 50-те години на ХХ век първият период на развитие на имунологията завършва. Създаден е цял арсенал от ваксини срещу широк спектър от инфекциозни заболявания. Епидемиите от чума, холера и едра шарка вече не унищожаваха стотици хиляди хора. Изолирани, спорадични огнища на тези заболявания все още се срещат, но това са само много локални случаи, които нямат епидемиологично, още по-малко пандемично значение.

Ориз. 1. Учени по имунология: E. Jenner, L. Pasteur, I.I. Мечников, П. Ерлих.

Нов етап в развитието на имунологията е свързан преди всичко с името на изключителния австралийски учен М.Ф. Бърнет. Именно той до голяма степен определи облика на съвременната имунология. Разглеждайки имунитета като реакция, насочена към разграничаване на всичко „свое“ от всичко „чуждо“, той повдигна въпроса за значението на имунните механизми за поддържане на генетичната цялост на организма в периода на индивидуално (онтогенетично) развитие. Бърнет беше този, който обърна внимание на лимфоцита като основен участник в специфичен имунен отговор, давайки му името „имуноцит“. Бърнет беше този, който прогнозира, и англичанинът Питър Медавари чешки Милан Хашекекспериментално потвърди състоянието, противоположно на имунната реактивност - толерантност. Бърнет беше този, който посочи специалната роля на тимуса във формирането на имунния отговор. И накрая, Бърнет остава в историята на имунологията като създател на теорията за клоналната селекция на имунитета. Формулата на тази теория е проста: един клонинг на лимфоцити е способен да реагира само на една специфична, антигенна, специфична детерминанта.
Възгледите на Бърнет за имунитета като реакция на тялото, която разграничава всичко „наше“ от всичко „чуждо“, заслужават специално внимание. След като Medawar доказа имунологичната природа на отхвърлянето на чужд трансплантат, след натрупването на факти по имунологията на злокачествените новообразувания, стана очевидно, че имунната реакция се развива не само към микробни антигени, но и когато има някакви, макар и незначителни, антигенни разлики между тялото и този биологичен материал (трансплантант, злокачествен тумор), с който се среща.

Днес знаем, ако не всички, то много от механизмите на имунния отговор. Познаваме генетичната основа на изненадващо голямото разнообразие от антитела и рецептори за разпознаване на антигени. Ние знаем кои видове клетки са отговорни за клетъчните и хуморалните форми на имунния отговор; механизмите на повишена реактивност и толерантност са до голяма степен разбрани; много се знае за процесите на разпознаване на антигени; идентифицирани са молекулярни участници в междуклетъчните взаимоотношения (цитокини); В еволюционната имунология се формира концепцията за ролята на специфичния имунитет в прогресивната еволюция на животните. Имунологията като независим клон на науката стои наравно с истински биологичните дисциплини: молекулярна биология, генетика, цитология, физиология, еволюционно учение.

/ 62
Най-лошото Най-доброто

Имунологията възниква като част от микробиологията в резултат на практическото й приложение за лечение на инфекциозни заболявания, така че инфекциозната имунология се развива на първия етап.

От самото си създаване имунологията тясно взаимодейства с други науки: генетика, физиология, биохимия, цитология. През последните 30 години тя се превърна в обширна, независима фундаментална биологична наука. Медицинската имунология на практика решава повечето въпроси на диагностиката и лечението на заболяванията и в това отношение заема централно място в медицината.

Произходът на имунологията се крие в наблюденията на древните народи. В Египет и Гърция се знаеше, че хората не се разболяват отново от чума и затова тези, които са били болни, са включени в грижите за болните. Преди няколко века в Турция, Близкия изток и Китай, за предпазване от едра шарка, гной от изсъхнали язви от едра шарка се втриваше в кожата или лигавицата на носа. Такава инфекция обикновено причинява лека форма на едра шарка и създава имунитет срещу повторно заразяване. Този метод за предпазване от едра шарка се нарича вариолация. По-късно обаче се оказа, че този метод далеч не е безопасен, тъй като понякога води до тежка едра шарка и смърт.

От древни времена хората са знаели, че пациентите, преболедували кравешка шарка, не развиват естествено заболяване. В продължение на 25 години английският лекар Е. Дженър проверява тези данни чрез множество изследвания и стига до извода, че инфекцията с кравешка шарка предпазва от едра шарка. През 1796 г. Дженър инокулира материал от абсцеса на едра шарка на жена, заразена с кравешка шарка, в осемгодишно момче. Няколко дни по-късно момчето вдигна температура и се появиха язви на мястото на инжектиране на инфекциозния материал. След това тези явления изчезнаха. След 6 седмици му е инжектиран материал от пустули от болен от едра шарка, но момчето не се разболява. С този експеримент Дженър за първи път установи възможността за предотвратяване на едра шарка. Методът стана широко разпространен в Европа, в резултат на което заболеваемостта от едра шарка рязко намаля.

Научно обоснованите методи за предотвратяване на инфекциозни заболявания са разработени от великия френски учен Луи Пастьор. През 1880 г. Пастьор изучава кокоша холера. В един от експериментите, за да зарази пилета, той използва стара култура на причинителя на пилешка холера, която се съхранява дълго време при температура 37 ° C. Някои от заразените пилета оцеляват и след повторно заразяване със свежа култура, пилетата не умряха. Пастьор докладва за този експеримент на Парижката академия на науките и предполага, че отслабените микроби могат да се използват за предотвратяване на инфекциозни заболявания. Отслабените култури бяха наречени ваксини (Vacca - крава), а методът за превенция - ваксинация. Впоследствие Пастьор получава ваксини срещу антракс и бяс. Принципите за получаване на ваксини и методите за тяхното използване, разработени от този учен, се използват успешно от 100 години за предотвратяване на инфекциозни заболявания. Но как се създава имунитетът не беше известен дълго време.

Развитието на имунологията като наука беше значително улеснено от изследванията на И. И. Мечников. По образование И. И. Мечников е зоолог, работи в Одеса, след това в Италия и Франция, в института Пастьор. Докато работи в Италия, той провежда експерименти с ларви на морски звезди, които инжектира с розови бодли. В същото време той забеляза, че мобилните клетки се натрупват около шиповете, обгръщайки ги и ги улавяйки. И. И. Мечников разработи фагоцитната теория за имунитета, според която тялото се освобождава от микроби с помощта на фагоцити.

Второто направление в развитието на имунологията е представено от немския учен П. Ерлих. Той смята, че основният защитен механизъм срещу инфекция са хуморалните фактори на кръвния серум - антителата. В края на 19 век става ясно, че тези две гледни точки не се изключват, а взаимно се допълват. През 1908 г. И. И. Мечников и П. Ерлих са удостоени с Нобелова награда за развитието на учението за имунитета.

Последните две десетилетия на 19 век са белязани от изключителни открития в областта на медицинската микробиология и имунология. Антитоксични серуми срещу тетанус и антидифтерия са получени чрез имунизиране на зайци с дифтериен и тетаничен токсин. Така за първи път в медицинската практика се появи ефективно средство за лечение и профилактика на дифтерия и тетанус. През 1902 г. Беринг получава Нобелова награда за това откритие.

През 1885 г. Бюхнер и сътрудници установяват, че микробите не се размножават в пресен кръвен серум, т.е. той има бактериостатични и бактерицидни свойства. Веществото, съдържащо се в серума, се разрушава при нагряване и съхраняване за дълго време. По-късно Ерлих нарича това вещество комплемент.

Белгийският учен J. Bordet показа, че бактерицидните свойства на серума се определят не само от комплемента, но и от специфични антитела.

През 1896 г. Gruber и Durham установяват, че когато животните се имунизират с различни микроби, в серума се образуват антитела, които причиняват залепване (аглутинация) на тези микроби. Тези открития разшириха разбирането за механизмите на антибактериалната защита и направиха възможно прилагането на реакцията на аглутинация за практически цели. Още през 1895 г. Видал използва теста за аглутинация за диагностициране на коремен тиф. Малко по-късно са разработени серологични методи за диагностициране на туларемия, бруцелоза, сифилис и много други заболявания, които се използват широко в клиниката по инфекциозни болести и до днес.

През 1897 г. Краузе открива, че освен аглутинини, когато животните се имунизират с микроби, се образуват и преципитини, които се свързват не само с микробните клетки, но и с продуктите от техния метаболизъм. В резултат на това се образуват неразтворими имунни комплекси, които се утаяват.

През 1899 г. Ehrlich и Morgenroth установяват, че червените кръвни клетки адсорбират специфични антитела на повърхността си и се лизират, когато към тях се добави комплемент. Този факт беше важен за разбирането на механизма на реакцията антиген-антитяло.

Началото на 20 век е белязано от откритие, което превръща имунологията от емпирична наука във фундаментална и поставя основата за развитието на неинфекциозната имунология. През 1902 г. австрийският учен К. Ландщайнер разработва метод за конюгиране на хаптени с носители. Това откри принципно нови възможности за изучаване на антигенната структура на веществата и процесите на синтез на антитела. Ландщайнер открива изоантигените на човешките еритроцити от системата АВО и кръвната група. Стана ясно, че има разнородност в антигенната структура на различните организми (антигенна индивидуалност), както и че имунитетът е биологичен феномен, който е пряко свързан с еволюцията.

През 1902 г. френските учени Рише и Портие откриват явлението анафилаксия, въз основа на което впоследствие е създадено учението за алергията.

През 1923 г. Глени и Рамон откриват възможността за превръщане на бактериалните екзотоксини под въздействието на формалдехид в нетоксични вещества - токсоиди с антигенни свойства. Това направи възможно използването на токсоиди като ваксини.

Серологичните методи на изследване се използват и в друга посока - за класификация на бактериите. Използвайки антипневмококови серуми, Грифит през 1928 г. разделя пневмококите на 4 вида, а Ленсфийлд, използвайки антисеруми срещу групови специфични антигени, класифицира всички стрептококи в 17 серологични групи. Много видове бактерии и вируси вече са класифицирани според техните антигенни свойства.

Нов етап в развитието на имунологията започва през 1953 г. с изследванията на английските учени Билингам, Брент, Медавар и чешкия учен Хашек върху възпроизвеждането на толерантността. Въз основа на идеята, изразена през 1949 г. от Burnet и доразвита в хипотезата на Jerne, че способността да се прави разлика между собствените и чуждите антигени не е вродена, а се формира в ембрионалния и постнаталния период, Medawar и колегите му в началото на 60-те години получават толерантност за трансплантация на кожа при мишки. Толерантност към донорни кожни присадки се наблюдава при зрели мишки, ако те са били инжектирани с донорни лимфоидни клетки по време на ембрионалния период. Такива реципиенти, след като станат полово зрели, не отхвърлят кожни присадки от донори от същата генетична линия. За това откритие Бърнет и Медавар са удостоени с Нобелова награда през 1960 г.

Рязкото нарастване на интереса към имунологията е свързано със създаването през 1959 г. на теорията за клоналната селекция на имунитета от Ф. Бърнет, изследовател с огромен принос за развитието на имунологията. Според тази теория имунната система контролира постоянството на клетъчния състав на тялото и унищожаването на мутантните клетки. Теорията за клоновата селекция на Бърнет беше основата за изграждането на нови хипотези и предположения.

В изследванията на Л. А. Зилбър и колегите му, проведени през 1951-1956 г., е създадена вирусно-имунологична теория за произхода на рака, според която провирус, интегриран в генома на клетка, предизвиква превръщането й в ракова клетка.

През 1959 г. английският учен Р. Портър изследва молекулярната структура на антителата и показва, че молекулата на гама-глобулина се състои от две леки и две тежки полипептидни вериги, свързани с дисулфидни връзки.

Впоследствие е изяснена молекулярната структура на антителата, установена е последователността на аминокиселините в леките и тежките вериги, имуноглобулините са разделени на класове и подкласове и са получени важни данни за техните физикохимични и биологични свойства. За изследване на молекулярната структура на антителата през 1972 г. Р. Портър и американският учен Д. Еделман са удостоени с Нобелова награда.

Още през 30-те години А. Комза открива, че отстраняването на тимуса води до отслабване на имунитета. Но истинското значение на този орган е изяснено, след като през 1961 г. австралийският учен J. Miller извършва неонатална тимектомия при мишки, след което се развива специфичен синдром на имунологичен дефицит, предимно клетъчен имунитет. Многобройни изследвания показват, че тимусът е централният орган на имунитета. Интересът към тимуса нараства особено рязко след откриването на неговите хормони, както и на Т и В лимфоцитите през 70-те години.

През 1945-1955г Публикувани са редица изследвания, в които е показано, че когато лимфоепителните органи, наречени Бурса на Фабрициус, се отстранят от птиците, способността за производство на антитела намалява. Така се оказа, че има две части на имунната система - тимус-зависимата, която отговаря за клетъчните имунни реакции, и тази, зависима от бурсата на Фабрициус, която влияе върху синтеза на антитела. J. Miller и английският изследовател G. Claman са първите, които показват през 70-те години, че при имунологични реакции клетките на тези две системи влизат в кооперативно взаимодействие помежду си. Изследването на клетъчното сътрудничество е една от централните области на съвременната имунология.

През 1948 г. A. Fagreus установява, че антителата се синтезират от плазмени клетки, а J. Gowens чрез прехвърляне на лимфоцити през 1959 г. доказва ролята на лимфоцитите в имунния отговор.

През 1956 г. Jean Dosset и колегите му откриват HLA антигенна система за хистосъвместимост при хора, което прави възможно извършването на тъканно типизиране.

Mac Devwit доказва през 1965 г., че гените за имунологична реактивност (Ir гени), от които зависи способността да се реагира на чужди антигени, принадлежат към основния комплекс за хистосъвместимост. През 1974 г. P. Zinkernagel и R. Dougherty показват, че антигените на главния комплекс за хистосъвместимост са обект на първично имунологично разпознаване в реакциите на Т-лимфоцитите към различни антигени.

От голямо значение за разбирането на механизмите на регулиране на активността на имунокомпетентните клетки и техните взаимодействия с помощните клетки е откритието през 1969 г. от D. Dumond на лимфокини, продуцирани от лимфоцити, и създаването от N. Erne през 1974 г. на теорията за имунорегулаторна мрежа “идиотип-антиидиотип”.

Новите методи на изследване бяха от голямо значение за развитието на имунологията, заедно с получените фундаментални данни. Те включват методи за култивиране на лимфоцити (P. Nowell), количествено определяне на клетки, образуващи антитела (N. Erne, A. Nordin), клетки, образуващи колонии (Mc Culloch), методи за култивиране на лимфоидни клетки (T. Meikinodan) и откриване на рецептори върху мембраните на лимфоцитите. Възможностите за използване на имунологични методи за изследване и повишаване на тяхната чувствителност се увеличиха значително поради въвеждането на радиоимунологичния метод в практиката. За разработването на този метод американският изследовател Р. Ялоу е удостоен с Нобелова награда през 1978 г.

Развитието на имунологията, генетиката и общата биология е силно повлияно от хипотезата, изложена през 1965 г. от W. Dreyer и J. Bennett, че леката верига на имуноглобулините се кодира не от един, а от два различни гена. Преди това общоприетата хипотеза беше на Ф. Джейкъб и Дж. Моно, според която синтезата на всяка белтъчна молекула се кодира от отделен ген.

Следващият етап в развитието на имунологията е изследването на субпопулациите на лимфоцитите и тимусните хормони, които имат както стимулиращ, така и инхибиторен ефект върху имунния процес.

През последните две десетилетия имаше доказателства за съществуването в костния мозък на стволови клетки, способни да се трансформират в имунокомпетентни клетки.

Напредъкът в имунологията през последните 20 години потвърди идеята на Бърнет, че имунитетът е хомеостатичен феномен и по своята природа е насочен предимно срещу мутантни клетки и автоантигени, появяващи се в тялото, а антимикробното действие е частна проява на имунитета. По този начин инфекциозната имунология, която се развива дълго време като една от областите на микробиологията, беше основата за появата на нова област на научното познание - неинфекциозна имунология.

Основната задача на съвременната имунология е да идентифицира биологичните механизми на имуногенезата на клетъчно и молекулярно ниво. Изучават се структурата и функциите на лимфоидните клетки, свойствата и природата на физикохимичните процеси, протичащи върху техните мембрани, в цитоплазмата и органелите. В резултат на тези изследвания днес имунологията се доближи до разбирането на интимните механизми на разпознаване, синтез на антитела, тяхната структура и функции. Значителен напредък е постигнат в изследването на Т-лимфоцитните рецептори, клетъчното сътрудничество и механизмите на клетъчните имунни реакции.

Развитието на имунологията доведе до обособяването на редица самостоятелни области в нея: обща имунология, имунотолерантност, имунохимия, имуноморфология, имуногенетика, туморна имунология, трансплантационна имунология, имунология на ембриогенезата, автоимунни процеси, радиоимунна имунология, алергии, имунобиотехнологии, имунология на околната среда и т.н.

Английски лекар стои в началото на имунологията Дженър, който разработи метод за ваксинация срещу едра шарка. Изследванията му обаче са частни и засягат само едно заболяване.

С името се свързва развитието на научната имунология Луи Пастьор, който направи първата стъпка към целенасочено търсене на ваксинални препарати, които създават стабилен имунитет срещу инфекции: той получи и приложи в практиката ваксини срещу холера, антракс и бяс, получени от микроби с отслабена вирулентност (атенюирани).

Основателят на учението за клетъчния имунитет е И.И.Мечников, който създава фагоцитната теория (1901-1908).

Беринг и Ерлих- постави основите на хуморалния имунитет.

Емил фон Беринг– 1 лауреат на Нобелова награда за медицина (1901), присъдена за откриването на антитоксични антитела и разработването на антитетанични и антидифтерийни серуми.

Ерлих– основател на теорията за страничните вериги (антителата под формата на рецептори са разположени на повърхността на клетките, антигенът специфично избира съответните рецептори на антителата, осигурява тяхното освобождаване в кръвообращението и компенсаторна хиперпродукция на антитела (рецептори).

Учението за антигените - К. Ландщайнер, Ж. Борде,който доказа, че аг могат да бъдат не само микроби и вируси, но и всякакви животински клетки. К. Ландщайнер открива кръвните групи. (1930 г.).

Ch. Richet– откриване на анафилаксията и алергиите (1913 г.).

Бърнет и Медовар(1960) - доктрината за имунологична толерантност, показва, че същите механизми са в основата на отхвърлянето на генетично чужди тъкани и инфекциозния имунитет. М. Бърнет е създател на теорията за клоналната селекция на имунитета - един клонинг на лимфоцити е способен да реагира само на една специфична антигенна детерминанта. Освен това Бърнет е автор на един от най-важните принципи на имунологията - концепцията за имунологичен контрол на постоянството на вътрешната среда на тялото.

През 60-те години доктрината за Т- и В имунната система започва да се развива бързо ( Кламан, Дейвис, Ройт).

Предложена е теория за 3-клетъчното сътрудничество на имуноцитите в имунния отговор ( Петров, Ройти т.н.). Основните участници в предложената схема бяха Т и В лимфоцити и макрофаги.

· дешифриране на структурата на Ig - ( Портър, Ейделман)

· откриване на структури, кодирани от MHC – ( Бенасераф, Снел)

· генен контрол на имунния отговор, разнообразие от антитела и значението на някои гени за податливостта към заболявания

· производство на моноклонални антитела и обосноваване на мрежова регулация на имуногенезата ( Кьолер, Милщайн, Йерне)

В момента се наблюдава интензивно развитие на клиничната имунология и широко въвеждане в практическата медицина на постиженията на теоретичната имунология (дешифриране на патогенезата на много заболявания; създаване на нови класификации; класификация на заболяванията на имунната система; развитие на имунодиагностични методи (ELISA, RIA, полимеразна верижна реакция и др.), имунотерапия).

Основните етапи от формирането и развитието на имунологията:

1796 – 1900 г– инфекциозна имунология

1900 – 1950 г- нормална имунология

1950 до днес– модерен етап

ПЕНЗЕНСКИ ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ

Отдел "Микробиология, епидемиология и инфекциозни болести"

Дисциплина : Медицинска микробиология

Лекция

Тема на лекцията: ВЪВЕДЕНИЕ В ИМУНОЛОГИЯТА. ВИДОВЕ ИМУНИТЕТ. НЕСПЕЦИФИЧНИ ЗАЩИТНИ ФАКТОРИ

Мишена:

Запознайте се с видовете и формите на имунитета, изучавайте неспецифичните фактори на защитата на организма.

план:

Въпроси за преглед:

1. Опишете етапите на развитие на имунологията.
2. Какви форми и видове имунитет познавате?
3. Какви неспецифични защитни фактори на тялото познавате?
4. Опишете системата на комплемента.

Литература за подготовка:

Воробьов А.А., Биков А.С., Пашков Е.П., РибаковаА. М . Микробиология (Учебник - М: Медицина, 1998).

Медицинска микробиология (Наръчник) изд. В. И. Покровски, Д. К. Поздеев. - М: GOETAR, "Медицина", 1999 г.

Микробиология с вирусология и имунология / Под редакцията на L.B. Borisov, A.M. Smirnova.-M., 1994

Микробиология и имунология / Под редакцията на А.А. Воробьов, 1999 г

Ръководство за лабораторни занятия по микробиология / Изд. Л.Б.Борисова - М., 1984.

Вирусология. В 3 тома / Под редакцията на Б. Филстс, Д. Найп, 1989 г.

Месровяну Л., Пунеску Е. Физиология на бактериите: Издателство на Академията на науките RPRD960.

Вирусни, хламидиални и микоплазмени заболявания. V.I. Kozlova и др. - М.: “Авицена”, 1995 г.

Преподавател Митрофанова Н.Н.

1. Истории за развитието на имунологията

Имунология (от латински имунитет имунитет, неприкосновеност, логос наука) наука, която изучава методите и механизмите за защита на организма от генетично чужди вещества с цел поддържане на хомеостазата.

При нарушаване на хомеостазата се развиват инфекциозни заболявания, автоимунни реакции, онкологични процеси.

Основната функция на имунната система е разпознаването и унищожаването на чужди, генетично модифицирани клетки, които са проникнали отвън или са се образували в самия организъм.

Развитието на имунологията като наука може да се раздели на три етапа.

1. Първият етап (протоимунология) е свързан с емпиричното развитие на инфекциозната имунология

2. Вторият етап е завършването на формирането на класическата имунология, разширяването на основните принципи на имунитета към неинфекциозни процеси (трансплантационен и противотуморен имунитет) и създаването на единна обща биологична теория на имунитета.

3. Третият етап на молекулярната генетика - (от средата на 20 век) развитието на молекулярната и клетъчната имунология, имуногенетиката.

Произходът на доктрината за имунитета датира от древни времена и е свързан с наблюдението, че много, особено детски болести, като морбили, варицела, заушка и др., не се повтарят. През този период започват да се използват вариолационни методи за създаване на имунитет. След въвеждането на нов метод за защита срещу едра шарка от английския селски лекар Е. Дженър се появява методът на ваксинацията. Е. Дженър понякога се нарича "прародител" на имунологията.

Въпреки това, след като е получил ваксина за защита срещу едра шарка, той не е формулирал общи принципи за създаване на имунитет срещу всякакви други инфекции.

Развитието на имунологията започва с трудовете на изключителния френски учен Л. Пастьор (1881). Той и неговите ученици откриха методи за отслабване (отслабване) на вирулентните свойства на микроорганизмите, създадоха ваксини с тяхна помощ и обясниха механизма на образуване на имунитет при прилагане на ваксини. И. И. Мечников (1882) открива явлението фагоцитоза и формулира клетъчната (фагоцитна) теория за имунитета. В същото време френските изследователи E. Roux и A. Yersin (1888) установяват способността на дифтерийния патоген да отделя специален токсин, за неутрализиране на който са разработени немският учен E. Behring и японският изследовател S. Kitazato (1890). метод за производство на антидифтериен антитоксичен имунен серум. В Русия такъв серум е приготвен от Г. Н. Габричевски (1894 г.). Получени са антитоксични серуми за лечение на ботулизъм, газова анаеробна инфекция и др. Възниква хуморална теория за имунитета, чийто основател е немският изследовател П. Ерлих.

Започна периодът на активна специфична профилактика на инфекциозните заболявания. Бяха получени нови ваксини от отслабени живи микроорганизми за профилактика на туберкулоза (1919), чума (1931), жълта треска (1936), туларемия (1939), полиомиелит (1954) и др. Разработен е метод за получаване на токсоиди, които се използват за профилактика на дифтерия и тетанус. Въведени са нови методи за диагностициране на инфекциозни заболявания, основани на взаимодействието на антиген антитяло.

През 40-те години на 20 век започва да се развива ново направление в имунологията, свързано с трансплантациите на органи и тъкани. Нарича се трансплантационен имунитет. Неговото изследване започва с работата на J. Bordet и N. Ya. Chistovich (колеги на I. I. Mechnikov), които установяват, че чуждите червени кръвни клетки и серумът стимулират производството на антитела. К. Ландщайнер (1900) открива кръвните групи и развива теорията за тъканните изоантигени.

Английският учен П. Медовар (1945) излага постулата, че имунитетът предпазва не само от микроорганизми, но и от клетки или тъкани на генетично чужд организъм. Беше ясно посочено, че процесът на отхвърляне на трансплантирани чужди тъкани се дължи на имунологични механизми. Появиха се нови идеи за злокачествени новообразувания, специфични туморни антигени [Zilber L.A., 1944], антитуморен имунитет, нови методи за лечение на тумори и алергии.

П. Медовар и др. (1953) и чешкият изследовател М. Хашек (1960), докато изучават трансплантационния имунитет, независимо откриват феномена на имунологичната толерантност като проява на толерантност към чужди, генетично различни от „своите“. Австралийският учен F.M. Бърнет и колеги (1949) установяват, че толерантността може да бъде предизвикана изкуствено чрез въвеждане на чужд антиген на животно преди раждането. За това учение П. Медовар и М. Бърнет са удостоени със званието лауреати на Нобелова награда.

Моделите на наследяване на антигенната специфичност, генетичният контрол на имунния отговор, генетичните аспекти на тъканната несъвместимост по време на трансплантации и проблемите на хомеостазата на соматичните клетки на макроорганизма се изучават от нов клон на имунологията - имуногенетика.

Развитието на имунологията продължава и на настоящия етап се изучава организацията на имунната система, ролята на тимуса в образуването на клетъчни популации (Т- и В-лимфоцити), механизмите на тяхното функциониране, кооперативните връзки между идентифицирани са основните клетки на имунната система, установена е структурата на антителата (Д. Еделман, Р. Портър).

Открити са нови явления на клетъчния имунитет (цитопатогенни ефекти, алогенно инхибиране, феномен на бластна трансформация и др.).

Създадено е учението за свръхчувствителността и имунодефицита.

Изследвани са формите на имунния отговор и факторите на неспецифичната защита.

Разработени са теории за имунитета.

Създаването на единна общобиологична теория за имунитета отвори пътя за използването му в борбата за здравословно дълголетие, като се взеха за основа мощните природни ресурси на конституционална защита в борбата срещу инфекциозните и много други заболявания на хората и животните.

2. Фактори и механизми на имунитета

Имунитетът (от латински immunitas неприкосновен, защитен, освобождаване, избавяне от болест) е система за биологична защита на вътрешната среда на многоклетъчен организъм (хомеостаза) от генетично чужди вещества от екзогенна и ендогенна природа.

Тази система осигурява структурната и функционална цялост на организмите от определен вид през целия им живот. Генетично чужди вещества („не нашите собствени“) влизат в тялото отвън под формата на патогенни микроорганизми и хелминти, техните токсини, протеини и други компоненти, понякога под формата на трансплантирани тъкани или органи. Остарелите, мутирали или увредени клетки на собственото тяло могат да станат „чужди“.

Функциите на защитната система, наречена имунна система, са разпознаването на такива чужди агенти и специфичен отговор на тях.

2.1. Видове и форми на имунитет

Имунитетът е многокомпонентно явление и са известни два основни механизма на защита.

Първият се дължи на действието на вродени, конститутивни фактори на неспецифична резистентност (от лат. r резистентност към esistentia) и се контролира от генетични механизми (вроден, видов имунитет). Те осигуряват неселективен отговор по отношение на чуждия агент. Това означава, че свойствата на такъв агент нямат значение. Например, хората са имунизирани срещу причинителите на кучешка чума и кокоша холера, а животните са нечувствителни към Shigella, gonococcus и други микроорганизми, патогенни за хората.

Вторият се определя от защитни механизми, които възникват с участието на лимфната система. Те са в основата на формирането на индивидуален адаптивен (придобит) имунитет, придобит през живота. Такъв имунитет се характеризира с развитието на специфични реакции на имунната система към специфичен чужд агент (т.е. той е индуциран) под формата на образуване на имуноглобулини или сенсибилизирани лимфоцити. Тези фактори имат висока активност и специфичност на действие.

В зависимост от методите на формиране се разграничават няколко форми на придобит индивидуален имунитет.

Придобитият имунитет може да се формира в резултат на инфекциозно заболяване и тогава се нарича естествен активен (постинфекциозен). Продължителността му варира от няколко седмици и месеци (след дизентерия, гонорея и др.) До няколко години (след морбили, дифтерия и др.). Понякога може да възникне в резултат на латентна инфекция или носителство (например чрез „домашна“ имунизация за менингококова инфекция). Има видове придобит имунитет:

Антимикробно се произвежда след бактериална инфекция (чума, коремен тиф и др.);

Антитоксичен се образува в резултат на токсична инфекция (тетанус, ботулизъм, дифтерия и др.);

Противовирусно след прекарани вирусни инфекции (морбили, паротит, полиомиелит и др.);

Антипротозойни след инфекции, причинени от протозои;

Противогъбично след гъбични заболявания.

В някои случаи след инфекциозно заболяване макроорганизмът е напълно освободен от патогени. Такъв имунитет се нарича стерилен. Имунитетът, при който патогените се задържат за неопределено време в тялото на клинично здрави хора, прекарали заболяването, се нарича нестерилен.

Придобитият имунитет се предава от майка на дете през плацентата по време на вътрематочно развитие и се осигурява от имуноглобулини. Нарича се естествено пасивно (трансплацентарно). Продължителността му е 3-4 месеца, но може да се удължи, когато децата са кърмени, тъй като антитела се съдържат и в майчиното мляко. Значението на такъв имунитет е голямо. Осигурява имунитет на бебетата към инфекциозни заболявания.

Придобитият изкуствен имунитет възниква в резултат на имунизация. Има активни и пасивни форми на изкуствен имунитет. Активният изкуствен имунитет се развива след въвеждането в тялото на отслабени или убити микроорганизми или техните неутрализирани токсини. В същото време в тялото на топлокръвните животни се извършва активно преструктуриране, насочено към образуването на вещества, които имат вредно въздействие върху патогена и неговите токсини; настъпва промяна в свойствата на клетките, които унищожават микроорганизмите и техния метаболизъм продукти. Продължителността на този имунитет е от 1 година до 3×7 години.

Пасивният изкуствен имунитет възниква, когато в тялото се въвеждат готови антитела, които се съдържат в серуми на животни, специално имунизирани с определени видове патогени (имунни серуми), или се получават от серуми на възстановени хора (имуноглобулини). Този тип имунитет възниква веднага след въвеждането на антитела, но продължава само 15-20 дни, след което антителата се разрушават и се екскретират от тялото.

2.2. Фактори на неспецифична резистентност

Факторите на неспецифична резистентност (защита), които осигуряват неселективен отговор на антиген и са най-стабилната форма на имунитет, се определят от вродените биологични характеристики на вида. Те реагират на чужд агент стереотипно и независимо от неговото естество. Основните механизми на неспецифична защита се формират под контрола на генома по време на развитието на организма и са свързани с естествени физиологични реакции от широк спектър - механични, химични и биологични.

Сред факторите на неспецифичната резистентност са:

реактивност на клетките гостоприемницикъм патогенни микроорганизми и токсини, определени от генотипа и свързани с липсата на рецептори за адхезия на патогенен агент върху повърхността на такива клетки;

бариерна функция на кожата и лигавиците,което се осигурява от отхвърлянето на епителните клетки на кожата и активните движения на ресничките на ресничестия епител на лигавиците. Освен това се причинява от отделянето на екзокрети от потните и мастните жлези на кожата, специфични инхибитори, лизозим, киселинната среда на стомашното съдържимо и други агенти. Биологичните защитни фактори на това ниво се дължат на разрушителните ефекти на нормалната микрофлора на кожата и лигавиците върху патогенните микроорганизми;

температурна реакция,който спира размножаването на повечето патогенни бактерии. Например устойчивостта на пилетата към патогена на антракс (B. anthracis) се дължи на факта, че тяхната телесна температура е в рамките на 4142 ° C, при която бактериите не са способни на самовъзпроизвеждане;

клетъчни и хуморални фактори на организма.

Когато патогените навлязат в тялото, се активират хуморални фактори, които включват протеини от системата на комплемента, пропердин, лизини, фибронектин и система от цитокини (интерлевкини, интерферони и др.). Съдовите реакции се развиват под формата на бърз локален оток на мястото на нараняване, което улавя микроорганизмите и не им позволява да навлязат във вътрешната среда. В кръвта се появяват протеини от остра фаза: С-реактивен протеин и манан-свързващ лектин, които имат способността да взаимодействат с бактерии и други патогени. В този случай тяхното улавяне и абсорбция от фагоцитни клетки се засилва, т.е. настъпва опсонизация на патогени и тези хуморални фактори играят ролята на опсонини.

Клетъчните фактори на неспецифична защита включват мастоцити, левкоцити, макрофаги, естествени клетки убийци (NK клетки, от английски „естествен убиец“).

Мастните клетки са големи тъканни клетки, които съдържат цитоплазмени гранули, съдържащи хепарин и биологично активни вещества като хистамин и серотонин. По време на дегранулацията мастоцитите отделят специални вещества, които са медиатори на възпалителните процеси (левкотриени и редица цитокини). Медиаторите повишават пропускливостта на съдовите стени, което позволява на комплемента и клетките да навлязат в тъканта на лезията. Всичко това възпрепятства проникването на патогени във вътрешната среда на тялото. NK клетките са големи лимфоцити, които нямат Т- или В-клетъчни маркери и са способни спонтанно да убиват туморни и инфектирани с вируси клетки без предварителен контакт. В периферната кръв те представляват до 10% от всички мононуклеарни клетки. NK клетките са локализирани главно в черния дроб, червената пулпа на далака и лигавиците.

Левкоцитите съдържат мощни бактерицидни фактори и осигуряват първична или преимунна фагоцитоза на микробните клетки. Такива левкоцити се наричат ​​фагоцити (фагоцитни клетки). Те са представени от моноцити, полиморфонуклеарни неутрофили и макрофаги.

Фагоцитоза биологичен феномен, основан на разпознаването, улавянето, абсорбцията и обработката на чужди вещества от еукариотна клетка. Обекти за фагоцитоза са микроорганизми, собствени умиращи клетки на организма, синтетични частици и др. Фагоцитите са полиморфонуклеарни левкоцити (неутрофили, еозинофили, базофили), моноцити и фиксирани макрофаги алвеоларни, перитонеални, клетки на Купфер, дендритни клетки на далака и лимфните възли, клетки Langerhans et al.

В процеса на фагоцитоза (от гръцки phago поглъщам, цитос клетки) има няколко етапа (фиг. 15.1):

Приближаването на фагоцит към чужд корпускуларен обект (клетка);

Адсорбция на обект върху повърхността на фагоцит;

Поглъщане на обект;

Унищожаване на фагоцитирания обект.

Първата фаза на фагоцитозата се осъществява поради положителен хемотаксис.

Адсорбцията възниква чрез свързване на чужд обект към фагоцитните рецептори.

Третата фаза се провежда по следния начин.

Фагоцитът обвива външната си мембрана около адсорбирания обект и го привлича (инвагинира) в клетката. Тук се образува фагозома, която след това се слива с лизозомите на фагоцита. Образува се фаголизозома. Лизозомите са специфични гранули, съдържащи бактерицидни ензими (лизозим, киселинни хидролази и др.).

Специални ензими участват в образуването на активни свободни радикали О 2 и Н202.

В последния етап на фагоцитозата се извършва лизис на абсорбираните обекти до съединения с ниско молекулно тегло.

Тази фагоцитоза протича без участието на специфични хуморални защитни фактори и се нарича преимунна (първична) фагоцитоза. Именно този вариант на фагоцитоза е описан за първи път от И. И. Мечников (1883) като фактор на неспецифичната защита на тялото.

Резултатът от фагоцитозата е или смъртта на чужди клетки (завършена фагоцитоза), или оцеляването и възпроизвеждането на уловени клетки (незавършена фагоцитоза). Непълната фагоцитоза е един от механизмите за дългосрочно персистиране (оцеляване) на патогенните агенти в макроорганизма и хронизирането на инфекциозните процеси. Такава фагоцитоза най-често се среща в неутрофилите и завършва с тяхната смърт. Непълна фагоцитоза се открива при туберкулоза, бруцелоза, гонорея, йерсиниоза и други инфекциозни процеси.

Увеличаването на скоростта и ефективността на фагоцитната реакция е възможно с участието на неспецифични и специфични хуморални протеини, които се наричат ​​опсонини. Те включват протеини от системата на комплемента S3 b и C4 b , острофазови протеини, IgG, IgM и др. Опсонините имат химичен афинитет към някои компоненти на клетъчната стена на микроорганизмите, свързват се с тях и след това такива комплекси лесно се фагоцитират, тъй като фагоцитите имат специални рецептори за молекулите на опсонин. Сътрудничеството на различни опсонини от кръвен серум и фагоцити съставлява опсонофагоцитната система на тялото. Оценката на опсоничната активност на кръвния серум се извършва чрез определяне на опсоничния индекс или опсонофагоцитния индекс, който характеризира ефекта на опсонините върху абсорбцията или лизиране на микроорганизми от фагоцити. Фагоцитозата, в която участват специфични (IgG, IgM) протеини опсонин, се нарича имунна.

Система на комплемента(lat. complementum добавяне, средство за попълване) това е група от кръвни серумни протеини, които участват в неспецифични защитни реакции: клетъчен лизис, хемотаксис, фагоцитоза, активиране на мастоцитите и др. Комплементните протеини принадлежат към глобулини или гликопротеини. Произвеждат се от макрофаги, левкоцити, хепатоцити и съставляват 5х10% от всички кръвни белтъци.

Системата на комплемента е представена от 20 х 26 кръвни серумни протеини, които циркулират под формата на отделни фракции (комплекси), различават се по физикохимични свойства и се обозначават със символите С1, С2, С3 ... С9 и др. Свойствата и функцията на основните 9 компонента на комплемента са добре проучени.

Всички компоненти циркулират в кръвта в неактивна форма, под формата на коензими. Активирането на комплементните протеини (т.е. сглобяването на фракции в едно цяло) се извършва от специфични имунни и неспецифични фактори в процеса на многоетапни трансформации. В този случай всеки компонент на комплемента катализира активността на следващия. Това осигурява последователността и каскадата на влизане на компонентите на комплемента в реакциите.

Протеините на системата на комплемента участват в активирането на левкоцитите, развитието на възпалителни процеси, лизиране на целевите клетки и, като се прикрепят към повърхността на бактериалните клетъчни мембрани, са в състояние да ги опсонизират („обличат“), стимулирайки фагоцитозата.

Известни са 3 пътя за активиране на системата на комплемента: алтернативен, класически и лектин.

Най-важният компонент на комплемента е S3, който се разцепва от конвертаза, образувана по време на всеки път на активиране, на фрагменти S3 и S3 b. Фрагмент от SZ b участва в образуването на C5 конвертаза. Това е началният етап от образуването на мембранно-литичния комплекс.

При алтернативния път комплементът може да се активира от полизахариди, бактериални липополизахариди, вируси и други антигени без участието на антитела. Инициаторът на процеса е компонентът SZ b , който се свързва с повърхностните молекули на микроорганизмите. След това, с участието на редица ензими и протеина пропердин, този комплекс активира компонента С5, който се прикрепя към мембраната на клетката-мишена. След това върху него се образува мембранен атакуващ комплекс (MAC) от компоненти C6 × C9. Процесът завършва с перфорация на мембраната и лизиране на микробните клетки. Именно този път на стартиране на каскада от допълващи се протеини се осъществява в ранните етапи на инфекциозния процес, когато все още не са разработени специфични имунни фактори (антитела). В допълнение, компонентът SZ b , като се свързва с повърхността на бактериите, може да действа като опсонин, засилвайки фагоцитозата.

Класическият път на активиране на комплемента се инициира и протича с участието на комплекса антиген-антитяло. Молекулите на IgM и някои фракции на IgG в комплекса антиген-антитяло имат специални места, които могат да свързват компонента на С1 комплемента. Молекулата C1 се състои от 8 субединици, една от които е активна протеаза. Той участва в разцепването на компонентите С2 и С4 с образуването на С3-конвертаза на класическия път, който активира компонент С5 и осигурява образуването на мембранно атакуващ комплекс С6хС9, както при алтернативния път.

Лектиновият път на активиране на комплемента се причинява от наличието в кръвта на специален калций-зависим захар-свързващ протеин, манан-свързващ лектин (MBL). Този протеин е способен да свързва остатъци от маноза на повърхността на микробните клетки, което води до активиране на протеаза, която разцепва компонентите С2 и С4. Това задейства образуването на мембранно лизиращ комплекс, както при класическия път на активиране на комплемента. Някои изследователи разглеждат този път като вариант на класическия път.

По време на разцепването на компонентите С5 и С3 се образуват малки фрагменти С5а и С3а, които служат като медиатори на възпалителния отговор и инициират развитието на анафилактични реакции с участието на мастоцити, неутрофили и моноцити. Тези компоненти се наричат ​​допълващи анафилатоксини.

Активността на комплемента и концентрацията на отделните му компоненти в човешкото тяло може да се увеличи или намали при различни патологични състояния. Може да има и наследствени недостатъци. Съдържанието на комплемент в животинския серум зависи от вида, възрастта, сезона и дори от времето на деня.

Най-високото и най-стабилно ниво на комплемент се наблюдава при морски свинчета, поради което като източник на комплемент се използва нативен или лиофилизиран кръвен серум от тези животни. Протеините на системата на комплемента са много лабилни. Те бързо се развалят, когато се съхраняват при стайна температура, изложени на светлина, ултравиолетови лъчи, протеази, киселинни или алкални разтвори или отстранени Ca++ и Mg++ йони. Загряването на серума при 56 ° C за 30 минути води до разрушаване на комплемента и такъв серум се нарича инактивиран.

Количественото съдържание на компонентите на комплемента в периферната кръв се определя като един от показателите за активността на хуморалния имунитет. При здрави индивиди съдържанието на компонент C1 е 180 µg/ml, C2 20 µg/ml, C4 - 600 µg/ml, S3 - 13 001 µg/ml.

Възпалението, като най-важната проява на имунитета, се развива в отговор на увреждане на тъканите (предимно покривни) и е насочено към локализиране и унищожаване на микроорганизми, които са влезли в тялото. Възпалителната реакция се основава на комплекс от хуморални и клетъчни фактори на неспецифична резистентност. Клинично възпалението се проявява със зачервяване, подуване, болка, локална температура, дисфункция на увредения орган или тъкан.

Централна роля в развитието на възпалението играят съдовите реакции и клетките на мононуклеарната фагоцитна система: неутрофили, базофили, еозинофили, моноцити, макрофаги и мастоцити. Когато клетките и тъканите са увредени, освен това се освобождават различни медиатори: хистамин, серотонин, простагландини и левкотриени, кинини, протеини на острата фаза, включително С-реактивен протеин и др., Които играят важна роля в развитието на възпалителни реакции.

Бактериите, които са влезли в тялото по време на увреждане, и техните метаболитни продукти активират системата за коагулация на кръвта, системата на комплемента и клетките на мононуклеарната система на макрофагите. Образуват се кръвни съсиреци, което предотвратява разпространението на патогени чрез кръвта и лимфата и предотвратява генерализирането на процеса. При активиране на системата на комплемента се образува мембранно атакуващ комплекс (MAC), който лизира микроорганизмите или ги опсонизира. Последният повишава способността на фагоцитните клетки да абсорбират и усвояват микроорганизми.

Естеството на хода и изхода на възпалителния процес зависи от много фактори: естеството и интензивността на действието на чуждия агент, формата на възпалителния процес (алтеративен, ексудативен, пролиферативен), неговата локализация, състоянието на имунната система. система и др. Ако възпалението не приключи до няколко дни, то става хронично и след това се развива имунно възпаление с участието на макрофаги и Т-лимфоцити.