Kazachsko-Rosyjski Uniwersytet Medyczny

SRS

Na temat: Historia rozwoju immunologii. Teoria odporności.

Wykonał: Sarsenova A.B.
Sprawdzony: Profesor nadzwyczajny M.G.Sabirova.
Katedra: Mikrobiologia, immunologia z zajęciami z epidemiologii.
Wydział: Med.Prof.Case.
Grupa:202 A

Ałmaty 2011

Treść

Wstęp
1. Narodziny immunologii
2. Tworzenie makrofagów i limfocytów
3. Rozwój komórek układu odpornościowego
4. Bariery chroniące przed infekcjami
4.1 Mechanizmy obrony immunologicznej organizmu
5. Zapalenie jako mechanizm odporności nieswoistej
6. Rola limfocytów T w odpowiedzi immunologicznej
7. Fagocytoza
8. Odporność humoralna i komórkowa
9. Cechy charakterystyczne odporności specyficznej
10. Komórkowe mechanizmy odporności
11. Efektorowe mechanizmy odporności
12. Stany niedoboru odporności (IDS)
13. Jak organizm chroni się przed wirusami
14. Jak organizm chroni się przed bakteriami?
15. Apoptoza jako środek zapobiegawczy
wnioski
Wniosek
Bibliografia
Aplikacja

Jenner E.

Miecznikow I.I.
Wstęp

Rozdział I. Narządy i komórki układu odpornościowego
1. Narodziny immunologii
Początek rozwoju immunologii datuje się na koniec XVIII wieku i wiąże się z nazwiskiem E. Jennera, który jako pierwszy zastosował, opartą wyłącznie na praktycznych obserwacjach, uzasadnioną później teoretycznie metodę szczepienia przeciwko ospie prawdziwej.
Odkryty przez E. Jennera fakt stał się podstawą dalszych eksperymentów L. Pasteura, których zwieńczeniem było sformułowanie zasady zapobiegania chorobom zakaźnym – zasady uodparniania osłabionymi lub zabitymi patogenami.
Rozwój immunologii przez długi czas odbywał się w ramach nauk mikrobiologicznych i dotyczył jedynie badań odporności organizmu na czynniki zakaźne. Na tej drodze poczyniono ogromne postępy w odkrywaniu etiologii wielu chorób zakaźnych. Praktycznym osiągnięciem było opracowanie metod diagnozowania, zapobiegania i leczenia chorób zakaźnych, głównie poprzez tworzenie różnego rodzaju szczepionek i surowic. Liczne próby wyjaśnienia mechanizmów decydujących o odporności organizmu na patogeny zaowocowały powstaniem dwóch teorii odporności – fagocytarnej, sformułowanej w 1887 r. przez I. I. Miecznikowa i humoralnej, wysuniętej w 1901 r. przez P. Ehrlicha.
Początek XX wieku to czas pojawienia się kolejnej gałęzi nauk immunologicznych – immunologii niezakaźnej. Tak jak punktem wyjścia dla rozwoju immunologii zakaźnej były obserwacje E. Jennera, tak dla immunologii niezakaźnej było odkrycie przez J. Bordeta i N. Chistovicha faktu wytwarzania w odpowiedzi na to przeciwciał w organizmie zwierzęcia do wprowadzenia nie tylko mikroorganizmów, ale także ogólnie czynników obcych. Immunologia niezakaźna uzyskała aprobatę i rozwój w doktrynie cytotoksyn – przeciwciał przeciwko określonym tkankom organizmu, stworzonej przez I. I. Mechnikova w 1900 r. oraz w odkryciu antygenów ludzkich erytrocytów przez K. Landsteinera w 1901 r.
Wyniki prac P. Medawara (1946) poszerzyły zakres i zwróciły szczególną uwagę na immunologię niezakaźną, wyjaśniając, że proces odrzucania obcych tkanek przez organizm opiera się również na mechanizmach immunologicznych. I to właśnie dalszy rozwój badań w dziedzinie odporności transplantacyjnej spowodował odkrycie w 1953 roku zjawiska tolerancji immunologicznej – braku reakcji organizmu na wprowadzoną obcą tkankę.
I. I. Mechnikov umieścił fagocyt, czyli komórkę, na czele swojego układu. Zwolennicy immunitetu „humoralnego” E. Behring, R. Koch, P. Ehrlich (Nagrody Nobla 1901, 1905 i 1908) stanowczo sprzeciwiali się tej interpretacji. Łaciński „humor” lub „humor” oznacza ciecz, w tym przypadku oznaczało krew i limfę. Wszyscy trzej wierzyli, że organizm chroni się przed drobnoustrojami za pomocą specjalnych substancji unoszących się w humorach. Nazywano je „antytoksynami” i „przeciwciałami”.
Warto zwrócić uwagę na dalekowzroczność członków Komitetu Noblowskiego, którzy już w 1908 roku próbowali pogodzić dwie przeciwstawne teorie immunitetu, przyznając nagrody I. I. Miecznikowowi i Niemcowi Paulowi Ehrlichowi. Potem nagrody dla immunologów zaczęły sypać się jak z róg obfitości (patrz załącznik).
Uczeń Mechnikova, Belg J. Bordet, odkrył we krwi specjalną substancję – okazało się, że jest to białko, które pomaga przeciwciałom rozpoznać antygen.
Antygeny to substancje, które wprowadzone do organizmu stymulują produkcję przeciwciał. Z kolei przeciwciała są białkami wysoce specyficznymi. Wiążąc się z antygenami (np. toksynami bakteryjnymi) neutralizują je, zapobiegając niszczeniu komórek. Przeciwciała są syntetyzowane w organizmie przez limfocyty lub komórki limfatyczne. Grecy nazywali czystą i przejrzystą wodę z podziemnych źródeł i źródeł limfoy. Limfa, w przeciwieństwie do krwi, jest klarowną żółtawą cieczą. Limfocyty znajdują się nie tylko w limfie, ale także we krwi. Jednakże przedostanie się antygenu do krwi nie jest jeszcze wystarczające, aby rozpocząć syntezę przeciwciał. Konieczne jest, aby antygen został wchłonięty i przetworzony przez fagocyt lub makrofag. Zatem makrofag Miecznikowa znajduje się na samym początku odpowiedzi immunologicznej organizmu. Zarys tej odpowiedzi może wyglądać następująco:
Antygen - Makrofag - ? - Limfocyt - Przeciwciała - Czynnik zakaźny
Można powiedzieć, że namiętności kipią wokół tego prostego schematu już od stulecia. Immunologia stała się teorią medyczną i ważnym problemem biologicznym. Biologia molekularna i komórkowa, genetyka, ewolucja i wiele innych dyscyplin są tu powiązane. Nic dziwnego, że immunolodzy otrzymali lwią część biomedycznych Nagród Nobla.

2. Tworzenie makrofagów i limfocytów
Anatomicznie układ odpornościowy wydaje się być rozczłonkowany. Jego narządy i komórki są rozproszone po całym ciele, chociaż w rzeczywistości wszystkie są połączone w jeden system naczyniami krwionośnymi i limfatycznymi. Narządy układu odpornościowego dzieli się zwykle na ośrodkowe i obwodowe.Do narządów centralnych zalicza się: Szpik kostny I grasica, do narządów obwodowych - węzły chłonne, śledziona, limfatyczne klastry(różnej wielkości), zlokalizowane wzdłuż jelit, płuc itp. (ryc. 3).
Szpik kostny zawiera trzon (Lub kiełkujący) komórki - przodkowie wszystkich komórek krwiotwórczych ( erytrocyty, płytki krwi, leukocyty, makrofagi i limfocyty). Makrofagi i limfocyty są głównymi komórkami układu odpornościowego. Ogólnie i w skrócie nazywa się je munocitami. Pierwsze etapy rozwoju immunocytów zachodzą w szpiku kostnym. To jest ich kolebka.
Makrofagi, oni są fagocyty, - zjadacze ciał obcych i najstarsze komórki układu odpornościowego. Po przejściu kilku etapów rozwoju (ryc. 4) opuszczają szpik kostny w postaci monocyty(okrągłe komórki) i krążą we krwi przez pewien czas. Z krwiobiegu przedostają się do wszystkich narządów i tkanek, gdzie zmieniają swój okrągły kształt na obcięty. W tej formie stają się bardziej mobilne i potrafią przylgnąć do każdego potencjalnego „obcokrajowca”.
Limfocyty są dziś uważani za główne postacie w nadzorze immunologicznym. Jest to układ komórek o różnych celach funkcjonalnych. Już w szpiku kostnym prekursory limfocytów dzielą się na dwie duże gałęzie. Jeden z nich - u ssaków - kończy swój rozwój w szpiku kostnym, a u ptaków w wyspecjalizowanym narządzie limfatycznym - kaletce (bursa), od łacińskiego słowa bursa. Dlatego te limfocyty nazywane są zależnymi od kaletki lub Limfocyty B. Kolejna duża gałąź prekursorów ze szpiku kostnego przenosi się do innego centralnego narządu układu limfatycznego - grasicy. Ta gałąź limfocytów nazywa się zależną od grasicy lub Limfocyty T(ogólny schemat rozwoju komórek układu odpornościowego pokazano na ryc. 4).

3. Rozwój komórek układu odpornościowego
Limfocyty B, podobnie jak monocyty, dojrzewają w szpiku kostnym, skąd dojrzałe komórki przedostają się do krwioobiegu. Limfocyty B mogą również opuszczać krwioobieg, osiedlając się w śledzionie i węzłach chłonnych i przekształcać się w komórki plazmatyczne.
Najważniejszym wydarzeniem w rozwoju limfocytów B jest rekombinacja i mutacja genów związanych z syntezą przeciwciał (białek z klasy immunoglobulin skierowanych przeciwko antygenom). W wyniku takiej rekombinacji genów każdy limfocyt B staje się nosicielem indywidualnego genu zdolnego do syntezy indywidualnych przeciwciał przeciwko jednemu antygenowi. A ponieważ populacja B składa się z wielu pojedynczych klonów (potomków producentów przeciwciał), łącznie są one w stanie rozpoznać i zniszczyć cały zestaw możliwych antygenów. Po utworzeniu genów i pojawieniu się cząsteczek przeciwciał na powierzchni komórki w postaci receptorów, limfocyty B opuszczają szpik kostny. Przez krótki czas krążą w krwiobiegu, a następnie przenikają do narządów obwodowych, jakby spieszyły się, aby spełnić swój życiowy cel, ponieważ żywotność tych limfocytów jest krótka, tylko 7-10 dni.
Nazywa się limfocyty T podczas rozwoju w grasicy tymocyty. Grasica znajduje się w jamie klatki piersiowej bezpośrednio za mostkiem i składa się z trzech części. W nich tymocyty przechodzą trzy etapy rozwoju i treningu kompetencji immunologicznych (ryc. 5). W warstwie zewnętrznej (strefie podtorebkowej) znajdują się istoty obce ze szpiku kostnego przodkowie, ulegają tu swoistej adaptacji i nadal są pozbawione receptorów rozpoznawających antygeny. W drugiej części (warstwa korowa) znajdują się pod wpływem czynników grasicy (wzrostu i różnicowania) nabywać niezbędne dla populacji limfocytów T receptory dla antygenów. Po przejściu do trzeciej części grasicy (rdzenia) tymocyty różnicują się pod względem cech funkcjonalnych i stać się dojrzały Komórki T (ryc. 6).
Nabyte receptory, w zależności od budowy biochemicznej makrocząsteczek białek, decydują o ich statusie funkcjonalnym. Większość limfocytów T staje się efektor komórki tzw T-zabójcy(od angielskiego zabójcy - zabójca). Mniejsza część tak regulacyjne funkcjonować: Komórki pomocnicze T(od angielskiego pomocnika - asystenci) zwiększają reaktywność immunologiczną i Tłumiki T wręcz przeciwnie, osłabić go. W przeciwieństwie do limfocytów B, limfocyty T (głównie pomocników T) za pomocą swoich receptorów potrafią rozpoznać nie tylko cudze, ale zmienione „ja”, czyli tzw. obcy antygen musi być prezentowany (zwykle przez makrofagi) w połączeniu z własnymi białkami organizmu. Po zakończeniu rozwoju w grasicy część dojrzałych limfocytów T pozostaje w rdzeniu, a większość go opuszcza i osadza się w śledzionie i węzłach chłonnych.
Przez długi czas nie było jasne, dlaczego ponad 90% wczesnych prekursorów komórek T pochodzących ze szpiku kostnego umiera w grasicy. Słynny australijski immunolog F. Burnet sugeruje, że śmierć tych limfocytów, które są zdolne do agresji autoimmunologicznej, następuje w grasicy. Główną przyczyną tak masowej śmierci jest selekcja komórek, które są w stanie reagować z własnymi antygenami. Wszystkie limfocyty, które nie przejdą kontroli specyficzności, umierają.

4.1. Mechanizmy obrony immunologicznej organizmu
Zatem nawet krótka wycieczka do historii rozwoju immunologii pozwala ocenić rolę tej nauki w rozwiązywaniu szeregu problemów medycznych i biologicznych. Immunologia zakaźna – przodek immunologii ogólnej – stała się obecnie jedynie jej gałęzią.
Stało się oczywiste, że organizm bardzo trafnie rozróżnia „własne” i „obce”, a reakcje, jakie w nim powstają w odpowiedzi na wprowadzenie obcych czynników (niezależnie od ich charakteru) opierają się na tych samych mechanizmach. Badanie zestawu procesów i mechanizmów mających na celu utrzymanie stałości środowiska wewnętrznego organizmu przed infekcjami i innymi czynnikami obcymi - odpornością - leży u podstaw nauk immunologicznych (V.D. Timakov, 1973).
Druga połowa XX wieku to okres szybkiego rozwoju immunologii. To właśnie w tych latach powstała selekcjonalno-klonalna teoria odporności i ujawniono wzorce funkcjonowania różnych części układu limfatycznego jako pojedynczego i integralnego układu odpornościowego. Jednym z najważniejszych osiągnięć ostatnich lat jest odkrycie dwóch niezależnych mechanizmów efektorowych w specyficznej odpowiedzi immunologicznej. Jeden z nich jest związany z tak zwanymi limfocytami B, które przeprowadzają odpowiedź humoralną (synteza immunoglobulin), drugi - z układem limfocytów T (komórki zależne od grasicy), w wyniku czego powstaje komórkowa odpowiedź (nagromadzenie uczulonych limfocytów). Szczególnie ważne jest uzyskanie dowodów na interakcję tych dwóch typów limfocytów w odpowiedzi immunologicznej.
Wyniki badań sugerują, że układ odpornościowy jest ważnym ogniwem w złożonym mechanizmie adaptacji organizmu człowieka, a jego działanie ma na celu przede wszystkim utrzymanie homeostazy antygenowej, której zaburzenie może być spowodowane przedostaniem się obcych antygenów do organizmu (infekcja, przeszczep) lub spontaniczna mutacja.
Nezelof wyobraził sobie następujący schemat mechanizmów zapewniających ochronę immunologiczną:

Jednak, jak wykazały badania ostatnich lat, podział odporności na humoralną i komórkową jest bardzo arbitralny. Rzeczywiście, wpływ antygenu na limfocyty i komórki siatkowate odbywa się za pomocą mikro- i makrofagów, które przetwarzają informację immunologiczną. Jednocześnie reakcja fagocytozy z reguły obejmuje czynniki humoralne, a podstawą odporności humoralnej są komórki wytwarzające specyficzne immunoglobuliny. Mechanizmy mające na celu wyeliminowanie obcego agenta są niezwykle różnorodne. W tym przypadku można wyróżnić dwa pojęcia – „reaktywność immunologiczną” i „niespecyficzne czynniki ochronne”. Pierwsza dotyczy specyficznych reakcji na antygeny, ze względu na wysoce specyficzną zdolność organizmu do reagowania na obce cząsteczki. Jednakże ochrona organizmu przed infekcjami zależy także od stopnia przepuszczalności skóry i błon śluzowych dla drobnoustrojów chorobotwórczych, obecności w ich wydzielinach substancji bakteriobójczych, kwasowości treści żołądkowej oraz obecności w organizmie układu enzymatycznego, np. lizozymu. płyny biologiczne organizmu. Wszystkie te mechanizmy należą do nieswoistych czynników ochronnych, ponieważ nie ma specjalnej odpowiedzi i wszystkie istnieją niezależnie od obecności lub braku patogenu. Niektóre specjalne pozycje zajmują fagocyty i układ dopełniacza. Wynika to z faktu, że pomimo nieswoistości fagocytozy, makrofagi uczestniczą w przetwarzaniu antygenu oraz we współpracy limfocytów T i B podczas odpowiedzi immunologicznej, czyli uczestniczą w specyficznych formach odpowiedzi na obce substancje. Podobnie wytwarzanie dopełniacza nie jest specyficzną odpowiedzią na antygen, ale sam układ dopełniacza bierze udział w specyficznych reakcjach antygen-przeciwciało.

5. Zapalenie jako mechanizm odporności nieswoistej
Zapalenie to reakcja organizmu na obce mikroorganizmy i produkty rozpadu tkanek. Jest to główny mechanizm naturalny wrodzony, Lub niespecyficzny) odporność, a także początkowe i końcowe etapy odporności po nabyciu. Jak każda reakcja obronna, musi ona łączyć w sobie umiejętność rozpoznania cząsteczki obcej ciału skuteczny sposób na jego zneutralizowanie i usunięcie z organizmu. Klasycznym przykładem jest stan zapalny wywołany drzazgą, która przeszła pod skórą i jest zanieczyszczona bakteriami.
Zwykle ściany naczyń krwionośnych są nieprzepuszczalne dla składników krwi – osocza i elementów formowanych (erytrocytów i leukocytów). Zwiększona przepuszczalność osocza krwi jest konsekwencją zmian w ścianach naczyń krwionośnych, powstawania „przerw” pomiędzy ściśle przylegającymi do siebie komórkami śródbłonka. W obszarze drzazgi obserwuje się zahamowanie ruchu czerwonych krwinek i leukocytów (białych krwinek), które zaczynają przyklejać się do ścianek naczyń włosowatych, tworząc „korki”. Dwa rodzaje leukocytów - monocyty i neutrofile - zaczynają aktywnie „wyciskać” z krwi do otaczającej tkanki pomiędzy komórkami śródbłonka w obszarze rozwijającego się stanu zapalnego.
Monocyty i neutrofile są przeznaczone do fagocytozy - wchłaniania i niszczenia obcych cząstek. Celowy aktywny ruch do źródła stanu zapalnego nazywa się x e mo t a x i s a. Przybywając do miejsca zapalenia, monocyty zamieniają się w makrofagi. Są to komórki posiadające lokalizację tkankową, aktywnie fagocytujące, o „lepkiej” powierzchni, ruchliwe, jakby wyczuwające wszystko, co znajduje się w bezpośrednim otoczeniu. Neutrofile również docierają do miejsca zapalenia, a ich aktywność fagocytarna wzrasta. Komórki fagocytarne gromadzą się, aktywnie pochłaniają i niszczą (wewnątrzkomórkowo) bakterie i resztki komórek.
Aktywacja trzech głównych układów zaangażowanych w proces zapalny determinuje skład i dynamikę „aktorów”. Należą do nich system edukacji kininy, system komplement i systemu aktywowane komórki fagocytarne.

6. Rola limfocytów T w odpowiedzi immunologicznej

7. Fagocytoza
Ogromna rola fagocytozy nie tylko w odporności wrodzonej, ale także nabytej staje się coraz bardziej oczywista dzięki pracom ostatniej dekady. Fagocytoza rozpoczyna się od gromadzenia się fagocytów w miejscu zapalenia. Główną rolę w tym procesie odgrywają monocyty i neutrofile. Monocyty, docierając do miejsca zapalenia, zamieniają się w makrofagi - komórki fagocytujące tkanki. Fagocyty wchodząc w interakcję z bakteriami ulegają aktywacji, ich błona staje się „lepka”, a w cytoplazmie gromadzą się granulki wypełnione silnymi proteazami. Wzrost poboru tlenu i wytwarzania reaktywnych form tlenu (wybuch tlenu), w tym nadtlenku wodoru i podchlorynu, a także
itp.................

Na początku lat 80. XIX w Miecznikow w Mesynie we Włoszech, po wysłaniu rodziny na przedstawienie cyrkowe, spokojnie zbadał pod mikroskopem przezroczystą larwę rozgwiazdy. Widział, jak mobilne komórki otaczały obcą cząstkę, która dostała się do ciała larwy. Zjawisko absorpcji obserwowano już przed Miecznikowem, jednak powszechnie uważano, że jest to po prostu przygotowanie do transportu cząstek przez krew. Nagle Miecznikow wpadł na pomysł: a co, jeśli to nie jest mechanizm transportu, ale ochrony? Miecznikow natychmiast wprowadził do ciała larwy kawałki cierni mandarynki, które przygotował dla swoich dzieci zamiast drzewka noworocznego. Poruszające się komórki ponownie otoczyły ciała obce i wchłonęły je.

Jeśli mobilne komórki larwy, pomyślał, chronią organizm, powinny również wchłaniać bakterie. I to założenie się potwierdziło. Mechnikov już wcześniej wielokrotnie obserwował, jak białe krwinki – leukocyty – również gromadzą się wokół obcej cząsteczki, która dostała się do organizmu, tworząc ognisko zapalne. Ponadto po wielu latach pracy w dziedzinie embriologii porównawczej wiedział, że te ruchliwe komórki w ciele larwalnym i leukocytach ludzkich pochodzą z tego samego listka zarodkowego – mezodermy. Okazało się, że wszystkie organizmy posiadające krew lub jej prekursor – hemolimfę, mają jeden mechanizm obronny – wchłanianie obcych cząstek przez komórki krwi. W ten sposób odkryto podstawowy mechanizm, dzięki któremu organizm chroni się przed wnikaniem obcych substancji i drobnoustrojów. Za namową profesora Klausa z Wiednia, któremu Miecznikow opowiedział o swoim odkryciu, komórki ochronne nazwano fagocytami, a samo zjawisko fagocytozą. Mechanizm fagocytozy potwierdzono u ludzi i zwierząt wyższych. Ludzkie leukocyty otaczają drobnoustroje, które dostały się do organizmu i podobnie jak ameby tworzą wypukłości, pokrywają obcą cząstkę ze wszystkich stron i trawią ją.

Pawła Ehrlicha

Wybitnym przedstawicielem niemieckiej szkoły mikrobiologów był Paul Ehrlich (1854-1915). Od 1891 roku Ehrlich poszukiwał związków chemicznych zdolnych do tłumienia aktywności życiowej patogenów. Wprowadził leczenie czterodniowej malarii barwnikiem błękitu metylenowego i leczenie kiły arsenem.

Rozpoczęcie pracy nad toksyną błoniczą w Instytucie Chorób Zakaźnych. Ehrlich stworzył teorię odporności humoralnej (w jego terminologii teorię łańcuchów bocznych). Według niej drobnoustroje lub toksyny zawierają jednostki strukturalne – antygeny, które powodują powstawanie w organizmie aciał – specjalnych białek klasy globulin. Przeciwciała mają stereospecyficzność, to znaczy konformację, która pozwala im wiązać tylko te antygeny w odpowiedzi na penetrację, z której powstały. Zatem Ehrlich podporządkował interakcję aptygen-przeciwciało prawom stereochemii. Początkowo przeciwciała występują w postaci specjalnych grup chemicznych (łańcuchów bocznych) na powierzchni komórek (receptory stałe), następnie część z nich oddziela się od powierzchni komórki i zaczyna krążyć we krwi (receptory swobodnie zakłócające). W przypadku napotkania drobnoustrojów lub toksyn, przeciwciała wiążą się z nimi, unieruchamiają je i zapobiegają ich wpływowi na organizm. Ehrlich wykazał, że toksyczne działanie toksyny i jej zdolność do wiązania się z antytoksyną to różne funkcje i można na nie wpływać oddzielnie. Można było zwiększyć stężenie przeciwciał poprzez wielokrotne wstrzyknięcia antygenu – w ten sposób Ehrlich rozwiązał problem uzyskania wysoce skutecznych surowic, który niepokoił Behringa. Ehrlich wprowadził rozróżnienie pomiędzy odpornością bierną (wprowadzenie gotowych przeciwciał) i odpornością czynną (wprowadzenie antygenów w celu stymulacji produkcji własnych przeciwciał). Badając rycynę, truciznę roślinną, Ehrlich wykazał, że przeciwciała nie pojawiają się natychmiast po wprowadzeniu antygenu do krwi. Jako pierwszy zbadał przeniesienie niektórych właściwości odpornościowych z matki na płód przez łożysko i na dziecko przez mleko.

W prasie rozgorzała długa i uporczywa dyskusja na temat „prawdziwej teorii odporności” między Miecznikowem i Ehrlichem. W rezultacie fagocytozę nazwano odpornością komórkową, a tworzenie przeciwciał nazwano odpornością humoralną. Metchnikoff i Ehrlich podzielili się Nagrodą Nobla w 1908 roku.

Beringa zajmował się tworzeniem serum poprzez selekcję kultur bakteryjnych i toksyn, które wstrzykiwał zwierzętom. Do jego największych osiągnięć należy stworzenie w 1890 roku serum przeciwtężcowego, które okazało się bardzo skuteczne w zapobieganiu tężcowi w ranach, choć nieskuteczne w późniejszym okresie, gdy choroba już się rozwinęła.

„Behring chciał, aby zaszczyt odkrycia serum przeciw błonicy przypadł w udziale niemieckim, a nie francuskim naukowcom. W poszukiwaniu szczepionek dla zwierząt zakażonych błonicą Bering wytwarzał surowice z różnych substancji, ale zwierzęta padły. Kiedyś do szczepienia użył trójchlorku jodu. To prawda, że ​​​​tym razem świnki morskie poważnie zachorowały, ale żadna z nich nie umarła. Zainspirowany pierwszym sukcesem, Bering, po odczekaniu, aż świnie doświadczalne wyzdrowieją, zaszczepił je z bulionu z toksyną błoniczą odcedzoną metodą Roux, w którym wcześniej hodowano prątki błonicy. Zwierzęta doskonale zniosły szczepienie, mimo że otrzymały ogromną dawkę toksyny. Oznacza to, że nabyły odporność na błonicę, nie boją się ani bakterii, ani wydzielanej przez nie trucizny. Bering postanowił ulepszyć swoją metodę. Zmieszał krew odzyskanych świnek morskich z przecedzonym płynem zawierającym toksynę błoniczą i wstrzyknął tę mieszaninę zdrowym świnkom morskim – żadna z nich nie zachorowała. Oznacza to, zdecydował Bering, że surowica krwi zwierząt, które nabyły odporność, zawiera antidotum na truciznę błoniczą, swego rodzaju „antytoksynę”.

Zaszczepiając zdrowe zwierzęta surowicą uzyskaną od wyzdrowiałych zwierząt, Bering przekonał się, że świnki morskie nabywają odporność nie tylko po zakażeniu bakteriami, ale także po kontakcie z toksyną. Później nabrał przekonania, że ​​to serum ma także działanie lecznicze, to znaczy, że zaszczepione chore zwierzęta wyzdrowieją. W klinice chorób dziecięcych w Berlinie 26 grudnia 1891 roku zaszczepiono surowicą wyleczonej świnki umierającemu na błonicę dziecku i dziecko wyzdrowiało. Emil Bering i jego szef Robert Koch odnieśli triumfalne zwycięstwo nad straszliwą chorobą. Teraz Emil Roux ponownie podjął tę sprawę. Szczepiając konie toksyną błoniczą w krótkich odstępach czasu, stopniowo osiągał całkowite uodpornienie zwierząt. Następnie pobrał od koni kilka litrów krwi, pobrał z niej surowicę, z której zaczął szczepić chore dzieci. Już pierwsze wyniki przekroczyły wszelkie oczekiwania: śmiertelność, która wcześniej w przypadku błonicy sięgała 60–70%, spadła do 1–2%.

W 1901 roku Behring otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za pracę nad terapią surowiczą.

W drugiej połowie XIX wieku ówcześni lekarze i biolodzy aktywnie badali rolę mikroorganizmów chorobotwórczych w rozwoju chorób zakaźnych, a także możliwość wytworzenia na nie sztucznej odporności. Badania te doprowadziły do ​​odkrycia faktów na temat naturalnych mechanizmów obronnych organizmu przed infekcjami. Pasteur zaproponował społeczności naukowej ideę tzw. „siły wyczerpanej”. Według tej teorii odporność wirusowa to stan, w którym organizm ludzki nie jest pożyteczną pożywką dla czynników zakaźnych. Jednak pomysł ten nie mógł wyjaśnić szeregu praktycznych obserwacji.

Mechnikov: komórkowa teoria odporności

Teoria ta pojawiła się w 1883 r. Twórca komórkowej teorii odporności oparł się na naukach Karola Darwina i oparł się na badaniu procesów trawiennych u zwierząt, które znajdują się na różnych etapach rozwoju ewolucyjnego. Autor nowej teorii odkrył pewne podobieństwa w wewnątrzkomórkowym trawieniu substancji w komórkach endodermy, amebach, makrofagach tkankowych i monocytach. Właściwie odporność stworzył słynny rosyjski biolog Ilya Mechnikov. Jego praca na tym polu trwała dość długo. Zaczęli we włoskim mieście Mesyna, gdzie mikrobiolog obserwował zachowanie larw

Patolog odkrył, że wędrujące komórki obserwowanych stworzeń otaczają, a następnie pochłaniają ciała obce. Ponadto wchłaniają, a następnie niszczą te tkanki, których organizm już nie potrzebuje. Włożył wiele wysiłku w rozwój swojej koncepcji. Twórca komórkowej teorii odporności wprowadził bowiem pojęcie „fagocytów”, wywodzące się od greckich słów „fagi” – jeść i „kitos” – komórka. Oznacza to, że nowy termin dosłownie oznaczał proces zjadania komórek. Naukowiec wpadł na pomysł takich fagocytów nieco wcześniej, badając trawienie wewnątrzkomórkowe w różnych komórkach tkanki łącznej u bezkręgowców: gąbek, ameb i innych.

U przedstawicieli wyższego świata zwierząt najbardziej typowe fagocyty można nazwać białymi krwinkami, czyli leukocytami. Później twórca komórkowej teorii odporności zaproponował podział takich komórek na makrofagi i mikrofagi. Prawidłowość tego podziału potwierdziły osiągnięcia naukowca P. Ehrlicha, który poprzez barwienie różnicował różne typy leukocytów. W swoich klasycznych pracach dotyczących patologii stanu zapalnego twórca komórkowej teorii odporności potrafił wykazać rolę komórek fagocytarnych w procesie eliminacji patogenów. Już w 1901 roku ukazała się jego fundamentalna praca dotycząca odporności na choroby zakaźne. Oprócz samego Ilyi Mechnikova znaczący wkład w rozwój i upowszechnienie teorii odporności fagocytarnej wniósł I.G. Sawczenko, F.Ya. Chistovich, Los Angeles Tarasevich, A.M. Berezka, V.I. Isaev i wielu innych badaczy.

Odporność to system obronny organizmu przed wpływami zewnętrznymi. Samo określenie pochodzi od łacińskiego słowa, które można przetłumaczyć jako „wyzwolenie” lub „pozbycie się czegoś”. Hipokrates nazwał ją „samouzdrawiającą siłą ciała”, a Paracelsus nazwał ją „uzdrawiającą energią”. Przede wszystkim należy zapoznać się z pojęciami związanymi z głównymi obrońcami naszego organizmu.

Odporność naturalna i nabyta

Już w starożytności lekarze wiedzieli, że ludzie są odporni na choroby zwierzęce. Na przykład nosówka u psów lub cholera drobiowa. Nazywa się to odpornością wrodzoną. Jest podawany osobie od urodzenia i nie znika przez całe życie.

Drugi pojawia się u człowieka dopiero po tym, jak cierpiał na tę chorobę. Na przykład tyfus i szkarlatyna to pierwsze infekcje, na które lekarze odkryli odporność. Podczas procesu chorobowego organizm wytwarza przeciwciała, które chronią go przed niektórymi zarazkami i wirusami.

Ogromne znaczenie odporności polega na tym, że po wyzdrowieniu organizm jest gotowy na ponowną infekcję. Ułatwia to:

• utrzymanie wzoru przeciwciał przez całe życie;
• rozpoznanie przez organizm „znanej” choroby i szybka organizacja obrony.

Istnieje łagodniejszy sposób na uzyskanie odporności – szczepienie. Nie ma potrzeby całkowitego doświadczania choroby. Wystarczy wprowadzić do krwi osłabioną chorobę, aby „nauczyć” organizm walki z nią. Jeśli chcesz wiedzieć, co odkrycie odporności dało ludzkości, powinieneś najpierw poznać chronologię odkryć.

Trochę historii

Pierwsze szczepienie przeprowadzono w 1796 r. Edward Gene był przekonany, że najlepszym sposobem na uzyskanie odporności jest sztuczne zakażenie ospą prawdziwą krwią krowy. W Indiach i Chinach zarażono ludzi ospą na długo przed tym, zanim zaczęto to robić w Europie.

Preparaty sporządzone z krwi takich zwierząt zaczęto nazywać serum. Stały się pierwszym lekiem na choroby, które dały ludzkości odkrycie odporności.

Serum jako ostatnia szansa

Jeśli dana osoba zachoruje i nie jest w stanie samodzielnie poradzić sobie z chorobą, wstrzykiwana jest mu surowica. Zawiera gotowe przeciwciała, których organizm pacjenta z jakiegoś powodu nie jest w stanie sam wytworzyć.

Są to środki ekstremalne i konieczne tylko w przypadku zagrożenia życia pacjenta. Przeciwciała surowicy uzyskuje się z krwi zwierząt, które posiadają już odporność na tę chorobę. Otrzymują go po szczepieniu.

Najważniejszą rzeczą, jaką odkrycie odporności dało ludzkości, było zrozumienie funkcjonowania organizmu jako całości. Naukowcy w końcu zrozumieli, jak pojawiają się przeciwciała i do czego są potrzebne.

Przeciwciała - bojownicy przeciwko niebezpiecznym toksynom

Antytoksynę zaczęto nazywać substancją neutralizującą produkty przemiany materii bakterii. Pojawił się we krwi tylko w przypadku spożycia tych niebezpiecznych związków. Następnie wszystkie takie substancje zaczęto nazywać ogólnym terminem - „przeciwciałami”.

Laureat Arne Tiselius udowodnił eksperymentalnie, że przeciwciała są zwykłymi białkami, tylko z większym, a dwóch innych naukowców – Edelman i Porter – rozszyfrowało strukturę kilku z nich. Okazało się, że przeciwciało składa się z czterech białek: dwóch ciężkich i dwóch lekkich. Sama cząsteczka ma kształt procy.

A później Susumo Tonegawa pokazał niesamowite możliwości naszego genomu. Sekcje DNA odpowiedzialne za syntezę przeciwciał mogą zmieniać się w każdej komórce ciała. I są zawsze gotowe, w razie niebezpieczeństwa mogą się zmienić, aby komórka zaczęła wytwarzać białka ochronne. Oznacza to, że organizm jest zawsze gotowy do produkcji różnorodnych przeciwciał. Ta różnorodność obejmuje więcej niż liczbę możliwych wpływów obcych.

Znaczenie immunitetu otwarcia

Samo odkrycie odporności i wszystkich teorii na temat jej działania pozwoliło naukowcom i lekarzom lepiej zrozumieć budowę naszego organizmu, mechanizmy jego reakcji na wirusy, co pomogło pokonać tak straszliwą chorobę, jak ospa. A potem wynaleziono szczepionki na tężec, odrę, gruźlicę, krztusiec i wiele innych.

Wszystkie te postępy w medycynie umożliwiły znaczne zwiększenie przeciętnego człowieka i poprawę jakości opieki medycznej.

Aby lepiej zrozumieć, co odkrycie odporności dało ludzkości, wystarczy przeczytać o życiu w średniowieczu, kiedy nie było szczepionek i serum. Zobacz, jak radykalnie zmieniła się medycyna, o ile lepsze i bezpieczniejsze stało się życie!

Członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk Siergiej Niedospasow, Borys Rudenko, felietonista czasopisma „Science and Life”.

Rewolucyjne przełomy w jakiejkolwiek dziedzinie nauki zdarzają się rzadko, raz lub dwa razy na stulecie. A żeby zdać sobie sprawę, że rewolucja w wiedzy o otaczającym świecie rzeczywiście nastąpiła, aby ocenić jej skutki, środowisko naukowe i społeczeństwo jako całość potrzebują czasami więcej niż roku, a nawet więcej niż dekady. W immunologii taka rewolucja nastąpiła pod koniec ubiegłego wieku. Przygotowywało go kilkudziesięciu wybitnych naukowców, którzy stawiali hipotezy, dokonywali odkryć i formułowali teorie, a część z tych teorii i odkryć miała miejsce sto lat temu.

Pawła Ehrlicha (1854-1915).

Ilja Miecznikow (1845-1916).

Charlesa Janewaya (1943-2003).

Julesa Hoffmanna.

Rusłan Miedżitow.

Drosophila, mutant genu Toll, zarosła grzybami i zmarła, ponieważ nie posiada receptorów immunologicznych rozpoznających infekcje grzybicze.

Dwie szkoły, dwie teorie

Przez cały XX wiek, aż do początku lat 90. XX wieku, w badaniach nad odpornością naukowcy wychodzili z przekonania, że ​​najdoskonalszy układ odpornościowy mają wyższe kręgowce, a w szczególności ludzie. To właśnie należy przestudiować w pierwszej kolejności. A jeśli coś w immunologii ptaków, ryb i owadów nie zostało jeszcze „nieodkryte”, to najprawdopodobniej nie odgrywa to szczególnej roli w pogłębianiu zrozumienia mechanizmów ochrony przed chorobami człowieka.

Immunologia jako nauka pojawiła się półtora wieku temu. Choć pierwsze szczepienie wiąże się z nazwiskiem Jennera, za ojca założyciela immunologii słusznie uważa się wielkiego Louisa Pasteura, który zaczął szukać odpowiedzi na pytanie o przetrwanie rodzaju ludzkiego, pomimo regularnie wyniszczających epidemii dżumy, ospy, cholera, spadająca na kraje i kontynenty jak karzący miecz losu. Miliony, dziesiątki milionów zabitych. Ale w miastach i wioskach, w których ekipy pogrzebowe nie miały czasu na usuwanie zwłok z ulic, byli tacy, którzy samodzielnie, bez pomocy uzdrowicieli i czarowników, poradzili sobie ze śmiertelną plagą. A także tych, których choroba w ogóle nie dotknęła. Oznacza to, że w organizmie człowieka istnieje mechanizm, który chroni go przed przynajmniej niektórymi inwazjami zewnętrznymi. To się nazywa odporność.

Pasteur rozwinął koncepcje sztucznej odporności, opracowując metody jej wytwarzania poprzez szczepienia, ale stopniowo stało się jasne, że odporność istnieje w dwóch postaciach: naturalnej (wrodzonej) i adaptacyjnej (nabytej). Który z nich jest ważniejszy? Który z nich odgrywa rolę w skutecznym szczepieniu? Na początku XX wieku, próbując odpowiedzieć na to fundamentalne pytanie, w gorącej debacie naukowej zderzyły się dwie teorie, dwie szkoły – Paula Ehrlicha i Ilji Miecznikowa.

Paul Ehrlich nigdy nie był w Charkowie i Odessie. Uczęszczał na uniwersytety we Wrocławiu (obecnie Wrocław) i Strasburgu, pracował w Berlinie, w Instytucie Kocha, gdzie stworzył pierwszą na świecie stację kontroli serologicznej, a następnie kierował Instytutem Terapii Doświadczalnej we Frankfurcie nad Menem, który dziś nosi jego imię. I tu należy przyznać, że koncepcyjnie Ehrlich zrobił dla immunologii więcej w całej historii tej nauki niż ktokolwiek inny.

Mechnikov odkrył zjawisko fagocytozy - wychwytywania i niszczenia przez specjalne komórki - makrofagi i neutrofile - drobnoustrojów i innych cząstek biologicznych obcych dla organizmu. Uważał, że to właśnie ten mechanizm jest najważniejszy w układzie odpornościowym i buduje linie obrony przed atakującymi patogenami. To fagocyty pędzą do ataku, powodując reakcję zapalną, na przykład po zastrzyku, odłamku itp.

Ehrlich twierdził coś przeciwnego. Główną rolę w ochronie przed infekcjami odgrywają nie komórki, ale wykryte przez nie przeciwciała – specyficzne cząsteczki, które powstają w surowicy krwi w odpowiedzi na wprowadzenie agresora. Teorię Ehrlicha nazywa się teorią odporności humoralnej.

Co ciekawe, nieprzejednani rywale naukowi – Miecznikow i Ehrlich – podzielili się Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1908 r. za pracę w dziedzinie immunologii, chociaż do tego czasu teoretyczne i praktyczne sukcesy Ehrlicha i jego zwolenników zdawały się całkowicie obalać tę tezę. widoki na Miecznikowa. Krążyły nawet pogłoski, że nagroda została przyznana temu ostatniemu raczej na podstawie całości jego zasług (co wcale nie jest wykluczone i nie jest wstydliwe: immunologia to tylko jedna z dziedzin, w których pracował rosyjski naukowiec, jego wkład w rozwój nauka światowa jest ogromna). Jednak nawet jeśli tak było, to jak się okazało, członkowie Komitetu Noblowskiego mieli znacznie więcej racji, niż sami sądzili, choć potwierdzenie tego przyszło dopiero sto lat później.

Ehrlich zmarł w 1915 r., Miecznikow przeżył swojego przeciwnika zaledwie o rok, zatem najbardziej zasadniczy spór naukowy toczył się do końca stulecia bez udziału jego inicjatorów. Tymczasem wszystko, co działo się w immunologii przez kolejne dziesięciolecia, potwierdziło, że Paul Ehrlich miał rację. Stwierdzono, że białe krwinki, limfocyty, dzielą się na dwa typy: B i T (tutaj należy podkreślić, że odkrycie limfocytów T w połowie XX wieku wyniosło naukę o odporności nabytej na zupełnie inny poziom – założyciele nie mogli tego przewidzieć). To oni organizują ochronę przed wirusami, drobnoustrojami, grzybami i w ogóle przed substancjami wrogimi organizmowi. Limfocyty B wytwarzają przeciwciała, które wiążą obce białko, neutralizując jego działanie. Limfocyty T niszczą zakażone komórki i pomagają w inny sposób usunąć patogen z organizmu, a w obu przypadkach powstaje „pamięć” patogenu, dzięki czemu organizmowi znacznie łatwiej jest walczyć z ponowną infekcją. Te linie ochronne są w stanie w podobny sposób poradzić sobie z własnym, ale zdegenerowanym białkiem, które staje się niebezpieczne dla organizmu. Niestety, taka zdolność, w przypadku niepowodzenia w ustaleniu złożonego mechanizmu odporności nabytej, może stać się przyczyną chorób autoimmunologicznych, gdy limfocyty, utraciwszy zdolność odróżniania własnych białek od obcych, zaczynają „strzelać” u siebie”...

Tak więc do lat 80. XX wieku immunologia rozwijała się głównie drogą wskazaną przez Ehrlicha, a nie Metchnikoffa. Niesamowicie złożona, fantastycznie wyrafinowana przez miliony lat ewolucji, odporność nabyta stopniowo odkrywała swoje tajemnice. Naukowcy stworzyli szczepionki i serum, które miały pomóc organizmowi w jak najszybszym i najskuteczniejszym zorganizowaniu odpowiedzi immunologicznej na infekcję oraz uzyskali antybiotyki, które mogły tłumić aktywność biologiczną agresora, ułatwiając w ten sposób pracę limfocytów. Co prawda, skoro wiele mikroorganizmów pozostaje w symbiozie z żywicielem, antybiotyki z nie mniejszym entuzjazmem atakują swoich sojuszników, osłabiając, a nawet negując ich korzystne funkcje, ale medycyna to zauważyła i podniosła alarm dużo, dużo później...

Jednak granice całkowitego zwycięstwa nad chorobami, które początkowo wydawały się tak osiągalne, przesuwały się coraz dalej ku horyzontowi, gdyż z biegiem czasu pojawiały się i kumulowały pytania, na które panująca teoria miała trudności z odpowiedzią lub w ogóle nie potrafiła odpowiedzieć. A tworzenie szczepionek nie przebiegło tak gładko, jak oczekiwano.

Wiadomo, że 98% stworzeń żyjących na Ziemi jest na ogół pozbawionych odporności nabytej (w ewolucji pojawia się ona dopiero na poziomie ryb szczękowych). Ale wszystkie mają też swoich wrogów w biologicznym mikrokosmosie, własne choroby, a nawet epidemie, z którymi jednak populacje radzą sobie całkiem skutecznie. Wiadomo również, że mikroflora człowieka zawiera wiele organizmów, które, jak się wydaje, mają po prostu obowiązek wywoływania chorób i inicjowania odpowiedzi immunologicznej. Jednak tak się nie dzieje.

Podobnych pytań są dziesiątki. Przez dziesięciolecia pozostawały otwarte.

Jak zaczynają się rewolucje

W 1989 roku amerykański immunolog profesor Charles Janeway opublikował pracę, która bardzo szybko została uznana za wizjonerską, choć podobnie jak teoria Metchnikoffa miała i nadal ma poważnych, erudycyjnych przeciwników. Janeway zasugerowała, że ​​na ludzkich komórkach odpowiedzialnych za odporność znajdują się specjalne receptory, które rozpoznają niektóre elementy strukturalne patogenów (bakterie, wirusy, grzyby) i uruchamiają mechanizm odpowiedzi. Ponieważ w świecie podksiężycowym istnieje niezliczona liczba potencjalnych patogenów, Janeway zasugerowała, że ​​receptory rozpoznają również pewne „niezmiennicze” struktury chemiczne charakterystyczne dla całej klasy patogenów. Inaczej po prostu nie będzie wystarczającej liczby genów!

Kilka lat później profesor Jules Hoffmann (późniejszy prezes Francuskiej Akademii Nauk) odkrył, że muszka owocowa – niemal niezastąpiony uczestnik najważniejszych odkryć genetyki – posiada system obronny, który do tej pory był źle rozumiany i niedoceniany. Okazało się, że ta muszka owocowa ma specjalny gen, który jest nie tylko ważny dla rozwoju larw, ale także jest powiązany z wrodzoną odpornością. Jeśli ten gen zostanie zepsuty w locie, umiera po zakażeniu grzybami. Co więcej, nie umrze z powodu innych chorób, na przykład o charakterze bakteryjnym, ale nieuchronnie z powodu grzybicy. Odkrycie pozwoliło nam wyciągnąć trzy ważne wnioski. Po pierwsze, prymitywna muszka owocowa jest wyposażona w silny i skuteczny wrodzony układ odpornościowy. Po drugie, jego komórki mają receptory rozpoznające infekcje. Po trzecie, receptor jest specyficzny dla określonej klasy infekcji, to znaczy jest w stanie rozpoznać nie jakąkolwiek obcą „strukturę”, a jedynie bardzo specyficzną. Ale ten receptor nie chroni przed inną „strukturą”.

Te dwa wydarzenia – niemal spekulatywną teorię i pierwszy nieoczekiwany wynik eksperymentalny – należy uznać za początek wielkiej rewolucji immunologicznej. Potem, jak to bywa w nauce, wydarzenia rozwijały się stopniowo. Rusłan Miedżitow, który ukończył Uniwersytet w Taszkencie, a następnie studia podyplomowe na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym, a później został profesorem na Uniwersytecie Yale (USA) i wschodzącą gwiazdą światowej immunologii, jako pierwszy odkrył te receptory na komórkach ludzkich.

W ten sposób prawie sto lat później ostatecznie rozwiązano długotrwały teoretyczny spór między wielkimi rywalami naukowymi. Uznałem, że obaj mają rację - ich teorie uzupełniają się, a teoria I. I. Miecznikowa otrzymała nowe potwierdzenie eksperymentalne.

Faktycznie nastąpiła rewolucja koncepcyjna. Okazało się, że dla każdego na Ziemi najważniejsza jest odporność wrodzona. I tylko najbardziej „zaawansowane” organizmy na drabinie ewolucji - wyższe kręgowce - nabywają dodatkowo odporność nabytą. Jednakże to, co jest wrodzone, kieruje jego inicjacją i późniejszym działaniem, chociaż wiele szczegółów regulujących to wszystko nie zostało jeszcze ustalonych.

„Adiuwant Jego Ekscelencji”

Nowe poglądy na interakcję wrodzonych i nabytych gałęzi odporności pomogły zrozumieć to, co wcześniej było niejasne.

Jak działają szczepionki, jeśli działają? W ogólnej (i bardzo uproszczonej) formie wygląda to mniej więcej tak. Osłabiony patogen (zwykle wirus lub bakteria) wstrzykuje się do krwi zwierzęcia dawcy, takiego jak koń, krowa, królik itp. Układ odpornościowy zwierzęcia wytwarza odpowiedź ochronną. Jeśli reakcja ochronna jest związana z czynnikami humoralnymi – przeciwciałami, wówczas jej materialne nośniki można oczyścić i przenieść do ludzkiej krwi, przenosząc jednocześnie mechanizm ochronny. W innych przypadkach osoba zostaje zarażona lub zaszczepiona osłabionym (lub zabitym) patogenem, mając nadzieję na wywołanie odpowiedzi immunologicznej, która może chronić przed prawdziwym patogenem, a nawet utrwalić się w pamięci komórkowej na wiele lat. W ten sposób Edward Jenner pod koniec XVIII wieku jako pierwszy w historii medycyny zaszczepił się przeciwko ospie.

Jednak ta technika nie zawsze działa. To nie przypadek, że wciąż nie ma szczepionek przeciwko AIDS, gruźlicy i malarii – trzem najniebezpieczniejszym chorobom w skali świata. Co więcej, wiele prostych związków chemicznych lub białek, które są obce organizmowi i które po prostu musiałyby zapoczątkować odpowiedź układu odpornościowego, nie reagują! Dzieje się tak często dlatego, że mechanizm głównego obrońcy – wrodzona odporność – pozostaje nieobudzony.

Jeden ze sposobów pokonania tej przeszkody został eksperymentalnie zademonstrowany przez amerykańskiego patologa J. Freunda. Układ odpornościowy będzie działał z pełną mocą, jeśli wrogi antygen zostanie zmieszany z adiuwantem. Adiuwant jest swego rodzaju pośrednikiem, asystentem podczas immunizacji, w doświadczeniach Freunda składał się z dwóch składników. Pierwsza – zawiesina wodno-olejowa – spełniała czysto mechaniczne zadanie powolnego uwalniania antygenu. A drugi składnik jest na pierwszy rzut oka dość paradoksalny: suszone i dobrze rozdrobnione bakterie gruźlicy (pałeczki Kocha). Bakterie są martwe, nie są w stanie wywołać infekcji, ale receptory odporności wrodzonej i tak natychmiast je rozpoznają i włączą swoje mechanizmy obronne na pełnych obrotach. Wtedy rozpoczyna się proces aktywacji nabytej odpowiedzi immunologicznej na antygen zmieszany z adiuwantem.

Odkrycie Freunda miało charakter czysto eksperymentalny i dlatego może wydawać się prywatne. Ale Janeway wyczuła w tym moment o ogólnym znaczeniu. Co więcej, nazwał nawet niemożność wywołania pełnoprawnej odpowiedzi immunologicznej na obce białko u zwierząt doświadczalnych lub u ludzi „małym sekretem immunologów” (co sugeruje, że można tego dokonać jedynie w obecności adiuwantu i bez wiadomo, jak działa adiuwant).

Janeway zasugerowała, że ​​wrodzony układ odpornościowy rozpoznaje bakterie (zarówno żywe, jak i martwe) na podstawie składników ich ścian komórkowych. Bakterie żyjące „samotnie” potrzebują silnych wielowarstwowych ścian komórkowych dla zewnętrznej ochrony. Nasze komórki, pod potężną osłoną zewnętrznych tkanek ochronnych, nie potrzebują takich otoczek. A błony bakteryjne syntetyzowane są za pomocą enzymów, których nie mamy, dlatego też składnikami ścian bakteryjnych są właśnie te struktury chemiczne, idealne wskaźniki zagrożenia infekcją, dla których organizm w procesie ewolucji wytworzył receptory rozpoznawania.

Mała dygresja w kontekście głównego tematu.

Żył duński bakteriolog Christian Joachim Gram (1853-1938), który zajmował się systematyzacją infekcji bakteryjnych. Znalazł substancję, która barwi bakterie tej, a nie innej klasy. Te, które zmieniły kolor na różowy, są teraz nazywane Gram-dodatnimi na cześć naukowca, a te, które pozostały bezbarwne, są Gram-ujemne. Każda klasa zawiera miliony różnych bakterii. Dla człowieka – szkodliwe, neutralne, a nawet pożyteczne, żyją w glebie, wodzie, ślinie, jelitach – wszędzie. Nasze receptory ochronne są w stanie selektywnie rozpoznać jedno i drugie, uwzględniając odpowiednią ochronę przed tym, co jest niebezpieczne dla ich nosiciela. Barwnik Grama potrafił je rozróżnić poprzez wiązanie (lub brak wiązania) z tymi samymi „niezmiennymi” składnikami ścian bakterii.

Okazało się, że ściany prątków, czyli prątków gruźlicy, są szczególnie złożone i rozpoznawane przez kilka receptorów jednocześnie. Prawdopodobnie dlatego mają doskonałe właściwości adiuwantowe. Celem stosowania adiuwanta jest więc oszukanie układu odpornościowego, wysyłanie mu fałszywego sygnału, że organizm został zakażony niebezpiecznym patogenem. Wymusić reakcję. Ale tak naprawdę szczepionka w ogóle nie zawiera takiego patogenu lub nie jest tak niebezpieczna.

Nie ma wątpliwości, że możliwe będzie znalezienie innych, w tym nienaturalnych, adiuwantów do szczepień i szczepionek. Ten nowy kierunek nauk biologicznych ma ogromne znaczenie dla medycyny.

Włącz/wyłącz żądany gen

Nowoczesne technologie umożliwiają wyłączenie („nokaut”) jedynego genu u eksperymentalnej myszy, kodującego jeden z receptorów wrodzonej odporności. Na przykład odpowiedzialny za rozpoznawanie tych samych bakterii Gram-ujemnych. Następnie mysz traci zdolność do zapewnienia swojej obrony i po zakażeniu umiera, chociaż wszystkie inne elementy jej odporności nie są osłabione. Właśnie tak dzisiaj bada się eksperymentalnie pracę układu odpornościowego na poziomie molekularnym (omawialiśmy już przykład muszki owocowej). Równolegle klinicyści uczą się łączyć brak odporności ludzi na określone choroby zakaźne z mutacjami w określonych genach. Od setek lat znane są przykłady, gdy w niektórych rodzinach, klanach, a nawet plemionach występowała niezwykle wysoka śmiertelność dzieci w młodym wieku z powodu bardzo specyficznych chorób. Teraz staje się jasne, że w niektórych przypadkach przyczyną jest mutacja jakiegoś składnika wrodzonego układu odpornościowego. Gen jest wyłączony – częściowo lub całkowicie. Ponieważ większość naszych genów występuje w dwóch kopiach, musimy dołożyć wszelkich starań, aby obie kopie uległy uszkodzeniu. Można to „osiągnąć” w wyniku małżeństw pokrewnych lub kazirodztwa. Chociaż błędem byłoby sądzić, że to wyjaśnia wszystkie przypadki dziedzicznych chorób układu odpornościowego.

W każdym razie, jeśli znana jest przyczyna, istnieje szansa na znalezienie sposobu na uniknięcie tego, czego nie da się naprawić, przynajmniej w przyszłości. Jeśli dziecko ze zdiagnozowaną wrodzoną wadą odporności jest celowo chronione przed niebezpieczną infekcją do 2-3 roku życia, wówczas wraz z zakończeniem tworzenia się układu odpornościowego śmiertelne niebezpieczeństwo dla niego może minąć. Nawet bez jednej warstwy ochrony będzie w stanie poradzić sobie z zagrożeniem i być może żyć pełnią życia. Zagrożenie pozostanie, jednak jego poziom znacznie się obniży. Wciąż istnieje nadzieja, że ​​pewnego dnia terapia genowa stanie się częścią codziennej praktyki. Wtedy pacjent będzie musiał po prostu przenieść „zdrowy” gen, bez mutacji. U myszy naukowcy mogą nie tylko wyłączyć gen, ale także go włączyć. U ludzi jest to znacznie trudniejsze.

O zaletach zsiadłego mleka

Warto pamiętać o jeszcze jednym przewidywaniu I.I. Miecznikowa. Sto lat temu powiązał działanie odkrytych przez siebie fagocytów z żywieniem człowieka. Powszechnie wiadomo, że w ostatnich latach swojego życia aktywnie spożywał i promował jogurt i inne fermentowane produkty mleczne, argumentując, że utrzymanie niezbędnego środowiska bakteryjnego w żołądku i jelitach jest niezwykle ważne zarówno dla odporności, jak i średniej długości życia. I znowu miał rację.

Rzeczywiście badania przeprowadzone w ostatnich latach wykazały, że symbioza bakterii jelitowych i organizmu ludzkiego jest znacznie głębsza i bardziej złożona, niż wcześniej sądzono. Bakterie nie tylko wspomagają proces trawienia. Ponieważ zawierają wszystkie charakterystyczne struktury chemiczne drobnoustrojów, nawet najbardziej pożyteczne bakterie muszą zostać rozpoznane przez wrodzony układ odpornościowy komórek jelitowych. Okazało się, że poprzez wrodzone receptory odporności bakterie wysyłają do organizmu pewne „toniczne” sygnały, których znaczenie nie zostało jeszcze do końca poznane. Ale już wiadomo, że poziom tych sygnałów jest bardzo ważny i jeśli zostanie obniżony (na przykład z powodu niewystarczającej liczby bakterii w jelitach, zwłaszcza z powodu nadużywania antybiotyków), to jest to jeden z czynników powodujących możliwy rozwój chorób onkologicznych przewodu pokarmowego.

Dwadzieścia lat, które upłynęły od ostatniej (czy ostatniej?) rewolucji w immunologii, to zbyt krótki okres na szerokie praktyczne zastosowanie nowych idei i teorii. Chociaż jest mało prawdopodobne, aby na świecie pozostała przynajmniej jedna poważna firma farmaceutyczna, która prowadzi rozwój bez uwzględnienia nowej wiedzy na temat mechanizmów odporności wrodzonej. Osiągnięto już pewne praktyczne sukcesy, w szczególności w opracowaniu nowych adiuwantów do szczepionek.

A głębsze zrozumienie molekularnych mechanizmów odporności – zarówno wrodzonej, jak i nabytej (nie możemy zapominać, że muszą działać razem – przyjaźń wygrana) – nieuchronnie doprowadzi do znacznego postępu w medycynie. Nie ma potrzeby w to wątpić. Musisz tylko trochę poczekać.

Opóźnienie jest jednak wyjątkowo niepożądane w edukacji społeczeństwa, a także w zmianie stereotypów w nauczaniu immunologii. W przeciwnym razie nasze apteki nadal będą zapełniane domowymi lekami, które rzekomo uniwersalnie wzmacniają odporność.

Sergey Arturovich Nedospasov – Kierownik Katedry Immunologii, Wydział Biologii, Moskiewski Uniwersytet Państwowy. M. V. Lomonosova, kierownik laboratorium Instytutu Biologii Molekularnej im. V. A. Engelhardt RAS, kierownik katedry Instytutu Biologii Fizycznej i Chemicznej im. A. N. Biełozerski.

„Nauka i Życie” o odporności:

Petrov R. Celnie. - 1990, nr 8.

Matej J. Człowiek z punktu widzenia immunologa. - 1990, nr 8.

Czajkowski Yu.Rocznica Lamarcka-Darwina i rewolucja w immunologii. - 2009, nie.