ІМУНОЛОГІЯ - наука, що вивчає структуру та функції систем, що контролюють клітинно-генетичний гомеостаз організму людини. Основним предметом досліджень в імунології є пізнання механізмів формування специфічної імунної відповіді організму до всіх чужорідних в антигенному відношенні сполук.

Імунологія як певний напрямок досліджень виникла із практичної необхідності боротьби з інфекційними захворюваннями. Як окремий науковий напрямок імунологія сформувалася лише в другій половині ХХ століття. Набагато триваліша історія імунології як прикладного розділу інфекційної патології та мікробіології. Багатовікові спостереження за заразними хворобами заклали фундамент сучасної імунології: незважаючи на широке поширення чуми (V століття до н.е.), ніхто не хворів двічі, принаймні смертельно і для захоронення трупів використовували перехворіли.

Є свідчення про те, що перші щеплення віспи проводили в Китаї за тисячу років до Різдва Христового. Інокуляція вмісту оспенных пустул здоровим людям з метою захисту від гострої форми захворювання поширилася потім у Індію, Малу Азію, Європу, на Кавказ.

На зміну інокуляції прийшов метод вакцинації (від лат. vacca - корова), розроблений наприкінці XVIII ст. англійським лікарем Е. Дженнером. Він звернув увагу на той факт, що молочниці, які доглядали хворих тварин, іноді захворювали у вкрай слабкій формі віспою корів, але при цьому ніколи не хворіли на натуральну віспу. Подібне спостереження давало до рук дослідника реальну можливість боротьби із хворобою людей. У 1796 р., через 30 років після початку своїх досліджень Е. Дженнер зважився випробувати метод вакцинації коров'ячої віспою. Експеримент пройшов успішно і відтоді спосіб вакцинації за Е. Дженнером знайшов широке застосування у всьому світі.

Зародження інфекційної імунології пов'язують із ім'ям видатного французького вченого Луї Пастера. Перший крок до цілеспрямованого пошуку вакцинних препаратів, що створюють стійкий імунітет до інфекції, було зроблено після спостереження Пастера над патогенністю збудника курячої холери. З цього спостереження Пастер зробив висновок: культура, що зістарилася, втративши свою патогенність, залишається здатною до створення стійкості до інфекції. Це визначило на багато десятиліть принцип створення вакцинного матеріалу - тим чи іншим способом (для кожного збудника своїм) домагатися зниження вірулентності патогену за збереження його імуногенних властивостей.
Хоча Пастер розробив принципи вакцинації та успішно застосовував їх на практиці, він не знав про фактори, включені до процесу захисту від інфекції. Першими, хто пролив світло на один із механізмів несприйнятливості до інфекції, були Еміль фон Берінгі Кітазато. Вони продемонстрували, що сироватка від мишей, попередньо імунізованих правцевим токсином, запроваджена інтактною твариною, захищає останніх від смертельної дози токсину. Сироватковий фактор, що утворився в результаті імунізації, - антитоксин - являв собою перше виявлене специфічне антитіло. Роботи цих учених започаткували вивчення механізмів гуморального імунітету.
Біля джерел пізнання питань клітинного імунітету стояв російський біолог-еволюціоніст Ілля Ілліч Мечников. У 1883 році він зробив перше повідомлення з фагоцитарної теорії імунітету на з'їзді лікарів та дослідників природи в Одесі. Людина має амебоїдні рухливі клітини - макрофаги, нейтрофіли. «Їдять» вони їжу особливого роду – патогенних мікробів, функція цих клітин – боротьба з мікробною агресією.
Паралельно із Мечниковим розробляв свою теорію імунного захисту від інфекції німецький фармаколог Пауль Ерліх. Він знав про те, що в сироватці крові тварин, заражених бактеріями, з'являються білкові речовини, здатні вбивати патогенні мікроорганізми. Ці речовини згодом були названі їм антителами. Найхарактерніша властивість антитіл - це їхня яскраво виражена специфічність. Утворившись як захисний засіб проти одного мікроорганізму, вони нейтралізують і руйнують лише його, залишаючись байдужими до інших.
Дві теорії – фагоцитарна (клітинна) та гуморальна – у період свого виникнення стояли на антагоністичних позиціях. Школи Мечникова та Ерліха боролися за наукову істину, не підозрюючи, що кожен удар та кожне його парирування зближало супротивників. У 1908 р. обом вченим одночасно було присуджено Нобелівську премію.
До кінця 40-х – початку 50-х років ХХ століття завершується перший період розвитку імунології. Було створено цілий арсенал вакцин проти найширшого набору інфекційних захворювань. Епідемії чуми, холери, віспи перестали знищувати сотні тисяч людей. Окремі, спорадичні спалахи цих захворювань зустрічаються досі, але це лише дуже локальні випадки, які не мають епідеміологічного, а тим паче пандемічного значення.

Мал. 1. Вчені-імунологи: Е. Дженнер, Л. Пастер, І.І. Мечников, П. Ерліх.

Новий етап розвитку імунології пов'язаний насамперед із ім'ям видатного австралійського вченого М.Ф. Бернета. Саме він значною мірою визначив особу сучасної імунології. Розглядаючи імунітет як реакцію, спрямовану на диференціацію всього «свого» від усього «чужого», він порушив питання про значення імунних механізмів у підтримці генетичної цілісності організму в період індивідуального (онтогенетичного) розвитку. Саме Бернет звернув увагу на лімфоцит як основний учасник специфічного імунного реагування, надавши йому назву «імуноцит». Саме Бернет передбачив, а англієць Пітер Медаварта чех Мілан Гашекекспериментально підтвердили стан, протилежний імунній реактивності - толерантності. Саме Бернет вказав на особливу роль тимусу у формуванні імунної відповіді. І, нарешті, Бернет залишився історія імунології як творець клонально-селекційної теорії імунітету. Формула такої теорії проста: один клон лімфоцитів здатний реагувати лише на одну конкретну, антигенну, специфічну детермінанту.
На особливу увагу заслуговують погляди Бернета на імунітет як на таку реакцію організму, яка відрізняє все «своє» від усього «чужого». Після доказу Медаваром імунологічної природи відторгнення чужорідного трансплантата, після накопичення фактів з імунології злоякісних новоутворень стало очевидним, що імунна реакція розвивається не тільки на мікробні антигени, але і тоді, коли є будь-які, нехай незначні антигенні відмінності між організмом і тим біологічним матеріалом. злоякісною пухлиною), з яким він зустрічається.

Сьогодні ми знаємо якщо не всі, то багато механізмів імунного реагування. Нам відомі генетичні основи напрочуд широкого розмаїття антитіл і антигенрозпізнаючих рецепторів. Ми знаємо, які типи клітин відповідальні за клітинні та гуморальні форми імунного реагування; значною мірою зрозумілі механізми підвищеної реактивності та толерантності; багато відомо про процеси розпізнавання антигену; виявлено молекулярних учасників міжклітинних відносин (цитокіни); в еволюційній імунології сформовано концепцію ролі специфічного імунітету в прогресивній еволюції тварин. Імунологія як самостійний поділ науки стала в один ряд із істинно біологічними дисциплінами: молекулярною біологією, генетикою, цитологією, фізіологією, еволюційним вченням.

/ 62
Найгірший Найкращий

Імунологія виникла як частина мікробіології внаслідок її практичного застосування для лікування інфекційних хвороб, тому на першому етапі розвивалася інфекційна імунологія.

З моменту виникнення імунології тісно взаємодіяла з іншими науками: генетикою, фізіологією, біохімією, цитологією. За останніх 30 років вона стала великою, самостійною фундаментальною біологічною наукою. Медична імунологія практично вирішує більшість питань діагностики та лікування хвороб і в цьому відношенні займає центральне місце у медицині.

Біля витоків імунології лежать спостереження давніх народів. У Єгипті та Греції було відомо, що люди не хворіють на чуму повторно і тому перехворіли залучали до догляду за хворими. Декілька століть тому в Туреччині, на Близькому Сході, в Китаї для профілактики віспи втирали в шкіру або слизові оболонки носа гній з осінніх гнійників, що підсохли. Таке інфікування зазвичай викликало захворювання віспою у легкій формі та створювало несприйнятливість до повторного зараження. Цей метод профілактики віспи отримав назву варіоляції. Однак пізніше з'ясувалося, що цей метод далеко не безпечний, оскільки іноді призводить до захворювання на віспу у важкій формі і до смерті.

З давніх-давен люди знали, що хворі, які перенесли коров'ю віспу, не хворіють на натуральну. Протягом 25 років англійський лікар Е. Дженнер численними дослідженнями перевіряв ці дані і дійшов висновку, що зараження коров'ячою віспою попереджає захворювання на натуральну віспу. У 1796 році Дженнер прищепив матеріал із осіннього гнійника жінки, зараженої коров'ячою віспою, восьмирічному хлопчику. Через кілька днів у хлопчика підвищилася температура та з'явилися гнійники у місці введення інфекційного матеріалу. Потім ці явища зникли. Через 6 тижнів йому ввели матеріал пустул від хворого на натуральну віспу, але хлопчик не захворів. Цим досвідом Дженнер вперше встановив можливість запобігти захворюванню на віспу. Метод набув широкого поширення в Європі, внаслідок чого різко знизилася захворюваність на віспу.

Науково обґрунтовані методи профілактики інфекційних хвороб було розроблено великим французьким ученим Луї Пастером. У 1880 році Пастер вивчав курячу холеру. В одному з дослідів для зараження курей він використовував стару культуру збудника курячої холери, що тривалий час зберігалася при температурі 37° С. Частина заражених курей вижила, і після повторного зараження свіжою культурою кури не загинули. Пастер зробив повідомлення про цей експеримент у Паризькій Академії наук і висловив припущення, що ослаблені мікроби можна використовувати для запобігання інфекційним хворобам. Ослаблені культури отримали назву вакцини (Vacca – корова), а метод профілактики – вакцинації. Надалі Пастером були отримані вакцини проти сибірки і сказу. Розроблені цим вченим принципи одержання вакцин та методи їх застосування успішно використовуються протягом 100 років для профілактики інфекційних хвороб. Однак про те, як створюється імунітет, довгий час не було відомо.

Розвитку імунології як науки значною мірою сприяли дослідження І. І. Мечнікова. За освітою І. І. Мечников був зоологом, працював в Одесі, потім в Італії та у Франції, в інституті Пастера. Працюючи в Італії, він проводив експерименти з личинками морських зірок, яким вводив троянди. При цьому він спостерігав, що навколо шипів накопичуються рухливі клітини, що обволікають і захоплюють їх. І. І. Мечников розробив фагоцитарну теорію імунітету, за якою звільнення організму від мікробів відбувається з допомогою фагоцитів.

Другий напрямок у розвитку імунології представляв німецький вчений П. Ерліх. Він вважає, що основним захисним механізмом від інфекції є гуморальні чинники сироватки крові - антитіла. Наприкінці ХІХ століття з'ясувалося, що ці дві погляду не виключають, а взаємно доповнюють одне одного. У 1908 році за розвиток вчення про імунітет І. І. Мечников та П. Ерліх були удостоєні Нобелівської премії.

Останні два десятиліття ХІХ століття ознаменувалися видатними відкриттями у сфері медичної мікробіології та імунології. Були отримані антитоксичні протиправцеві та протидифтерійні сироватки шляхом імунізації кроликів дифтерійним та правцевим токсином. Так, уперше в медичній практиці, з'явився ефективний засіб для лікування та профілактики дифтерії та правця. У 1902 році за це відкриття Берінга було удостоєно Нобелівської премії.

У 1885 році Бухнер і співробітники встановили, що в свіжій сироватці крові мікроби не розмножуються, тобто вона має бактеріостатичну та бактерицидну властивості. Речовина, що міститься в сироватці, при її нагріванні та тривалому зберіганні руйнувалося. Надалі Ерліх назвав цю речовину комплементом.

Бельгійський учений Ж. Борде показав, що бактерицидні властивості сироватки визначаються як комплементом, а й специфічними антитілами.

У 1896 році Грубер і Дурхем встановили, що при імунізації тварин різними мікробами у сироватці утворюються антитіла, які викликають склеювання (аглютинацію) цих мікробів. Ці відкриття розширили уявлення про механізми антибактеріальної захисту і дозволили застосувати реакцію аглютинації для практичних цілей. Вже 1895 року Відаль застосував реакцію аглютинації для діагностики черевного тифу. Дещо пізніше були розроблені серологічні методи діагностики туляремії, бруцельозу, сифілісу та багатьох інших захворювань, які широко застосовуються в клініці інфекційних хвороб і зараз.

У 1897 році Крауз виявив, що крім аглютинінів, при імунізації тварин мікробами утворюються і преципітини, які з'єднуються не лише з мікробними клітинами, а й з продуктами їхнього метаболізму. Внаслідок цього утворюються нерозчинні імунні комплекси, які випадають в осад.

В 1899 Ерліх і Моргенрот встановили, що еритроцити адсорбують на своїй поверхні специфічні антитіла і при додаванні до них комплементу лізуються. Цей факт мав важливе значення для розуміння механізму реакції антиген-антитіло.

Початок XX століття ознаменувався відкриттям, що перетворило імунологію з емпіричної науки на фундаментальну, і заклало основу розвитку неінфекційної імунології. У 1902 р. австрійський учений К. Ландштейнер розробив метод кон'югації гаптенів із носіями. Це відкрило нові можливості для дослідження антигенної структури речовин і процесів синтезу антитіл. Ландштейнер відкрив ізоантигени еритроцитів людини системи АВО та групи крові. Стало зрозумілим, що є неоднорідність антигенної структури різних організмів (антигенна індивідуальність), і що імунітет - біологічне явище, що має пряме відношення до еволюції.

У 1902 р. французькі вчені Ріше та Портьє відкрили явище анафілаксії, на основі якого в подальшому створено вчення про алергію.

У 1923 р. Глені та Рамон виявили можливість перетворення бактеріальних екзотоксинів під впливом формаліну на нетоксичні речовини - анатоксини, що мають антигенні властивості. Це дозволило використовувати анатоксини як вакцинні препарати.

Серологічні методи дослідження знаходять застосування ще одному напрямку - для класифікації бактерій. Використовуючи антипневмококові сироватки, Гріффіт в 1928 р. розділив пневмококи на 4 типи, а Ленсфільд за допомогою антисироваток проти групоспецифічних антигенів, класифікувала всі стрептококи на 17 серологічних груп. За антигенними властивостями класифіковано вже багато видів бактерій та вірусів.

Новий етап розвитку імунології розпочався у 1953 р. з досліджень англійських учених Біллінхема, Брента, Медавару та чеського вченого Гашека з відтворення толерантності. Виходячи з ідеї, висловленої в 1949 р. Бернетом і надалі розвиненою в гіпотезі Ерне про те, що здатність розрізнити власні та чужорідні антигени не є вродженою, а формується в ембріональному та постнатальному періодах, Медавар зі співробітниками на початку шістдесятих років отримали толерантність трансплантатам у мишей Толерантність у статевозрілих мишей до шкірних трансплантатів донорів виникала, якщо їм в ембріональному періоді вводили лімфоїдні клітини донорів. Такі реципієнти, ставши статевозрілими, не відкидали шкірні трансплантати донорів тієї ж генетичної лінії. За це відкриття Бернету та Медавару у 1960 р. присуджено Нобелівську премію.

Різкий підйом інтересу до імунології пов'язаний із створенням в 1959 р. клонально-селекційної теорії імунітету Ф. Бернетом дослідником, який зробив величезний внесок у розвиток імунології. Відповідно до цієї теорії, система імунітету здійснює нагляд за сталістю клітинного складу організму та знищенням мутантних клітин. Клонально-селекційна теорія Бернета стала базою для побудови нових гіпотез та припущень.

У дослідженнях Л. А. Зільбера та його співробітників, виконаних у 1951-1956 рр., була створена вірусно-імунологічна теорія походження раку, за якою провірус, інтегрований у геном клітини, викликає її перетворення на ракову клітину.

У 1959 р. англійський вчений Р. Портер вивчив молекулярну структуру антитіл і показав, що молекула гамма-глобуліну складається з двох легких та двох важких поліпептидних ланцюгів, з'єднаних дисульфідними зв'язками.

Надалі було з'ясовано молекулярну структуру антитіл, встановлено послідовність амінокислот у легких та важких ланцюгах, імуноглобуліни поділено на класи та підкласи, отримано важливі дані про їх фізико-хімічні та біологічні властивості. За дослідження з молекулярної структури антитіл Р. Портеру та американському вченому Д. Едельману у 1972 р. присуджено Нобелівську премію.

Ще 30-ті роки А. Комза виявив, що видалення тимусу призводить до порушення імунітету. Проте справжнє значення цього органу було з'ясовано після того, як у 1961 р. австралійський учений Дж. Міллер зробив неонатальну тимектомію у мишей, після якої розвивався специфічний синдром імунологічної недостатності, насамперед клітинного імунітету. Численні дослідження показали, що тимус – центральний орган імунітету. Інтерес до тимусу особливо різко зріс після відкриття в 70-х роках його гормонів, а також Т- та В-лімфоцитів.

У 1945-1955 pp. опубліковано ряд робіт, у яких було показано, що при видаленні у птахів лімфоепітеліального органу, що називається сумкою Фабриціуса, знижується здатність виробляти антитіла. Таким чином, з'ясувалося, що існує дві частини імунної системи - тимузалежна, що відповідає за реакції клітинного імунітету, і залежна від сумки Фабриціуса, що впливає на синтез антитіл. Дж. Міллер та англійський дослідник Г. Кламан у 70-ті роки вперше показали, що в імунологічних реакціях клітини цих двох систем вступають у кооперативну взаємодію між собою. Вивчення клітинних кооперацій одна із центральних напрямів сучасної імунології.

У 1948 р. А. Фагреус встановила, що антитіла синтезують плазматичні клітини, а Дж. Гоуенс шляхом перенесення лімфоцитів у 1959 р. довів роль лімфоцитів у імунній відповіді.

У 1956 р. Жан Доссе із співробітниками відкрили систему антигенів гістосумісності HLA у людини, що дозволило виробляти типування тканин.

Мак Деввіт 1965 р. довів, що гени імунологічної реактивності (Ir-гени), від яких залежить здатність реагувати на чужорідні антигени, належать до головного комплексу гістосумісності. У 1974 р. П. Цинкернагель та Р. Догерті показали, що антигени головного комплексу гістосумісності є об'єктом первинного імунологічного розпізнавання у реакціях Т-лімфоцитів на різні антигени.

Важливе значення для розуміння механізмів регуляції діяльності імунокомпетентних клітин та їх взаємодій з допоміжними клітинами мало відкриття в 1969 р. Д. Дюмондом лімфокінів, що продукуються лімфоцитами, і створення Н. Ерне в 1974 р. теорії імунорегуляторної мережі «іді.

Величезне значення у розвиток імунології, поруч із отриманими фундаментальними даними, мали нові методи досліджень. До них відносяться методи культивування лімфоцитів (П. Новелл), кількісного визначення антитілоутворюючих клітин (Н. Ерне, А. Нордін), колонієутворювальних клітин (Мак Куллоч), методи культивування лімфоїдних клітин (Т. Мейкінодан), виявлення рецепторів на мембранах лімфоцитів. Можливості використання імунологічних методів досліджень та підвищення їхньої чутливості значно збільшилося у зв'язку з впровадженням у практику радіоімунологічного методу. За розробку цього методу американській дослідниці Р. Ялоу у 1978 р. присуджено Нобелівську премію.

На розвиток імунології, генетики та загальної біології справила важливий вплив гіпотеза, висловлена ​​в 1965 р. В. Дрейєром і Дж. Беннетом, про те, що легкий ланцюг імуноглобулінів кодується не одним, а двома різними генами. До цього загальноприйнятою була гіпотеза Ф Жакоба та Ж. Моно, згідно з якою синтез кожної молекули білка кодується окремим геном.

Черговим етапом розвитку імунології стало вивчення субпопуляцій лімфоцитів і гормонів тимусу, що надають як стимулюючий, так і інгібуючий вплив на імунний процес.

До періоду останніх двох десятиліть відноситься доказ існування в кістковому мозку стовбурових клітин, здатних трансформуватися в імунокомпетентні клітини.

Досягнення імунології за останні 20 років підтвердили ідею Бернета про те, що імунітет - явище гомеостатичного порядку та за своєю природою спрямоване, насамперед, проти клітин-мутантів та аутоантигенів, що з'являються в організмі, а антимікробна дія – приватний прояв імунітету. Таким чином, інфекційна імунологія, що тривалий час розвивається як один з напрямків мікробіології, стала базою виникнення нової галузі наукових знань - неінфекційної імунології.

Головним завданням сучасної імунології є виявлення біологічних механізмів імуногенезу на клітинному та молекулярному рівнях. Досліджуються структура та функції лімфоїдних клітин, властивості та характер фізико-хімічних процесів, що протікають на їх мембранах, у цитоплазмі та органоїдах. Внаслідок цих досліджень сьогодні імунологія близько підійшла до пізнання інтимних механізмів розпізнавання, синтезу антитіл, їх структури та функцій. Значних успіхів досягнуто у вивченні рецепторів Т-лімфоцитів, клітинних кооперацій та механізмів клітинних імунних реакцій.

Розвиток імунології призвело до виділення в ній ряду самостійних напрямків: загальної імунології, імунотолерантності, імунохімії, імуноморфології, імуногенетики, імунології пухлин, трансплантаційної імунології, імунології ембріогенезу, аутоімунних процесів, радіоімунної імунології, аутоімунної імунології, а.

Біля джерел імунології стояв англійський лікар Дженнерякий розробив метод вакцинації проти віспи. Однак його дослідження мали приватний характер і стосувалися лише одного захворювання.

Розвиток наукової імунології пов'язують із ім'ям Луї Пастера, який зробив перший крок до цілеспрямованого пошуку вакцинних препаратів, що створюють стійкий імунітет до інфекцій: отримав і застосував на практиці вакцини проти холери, сибірки, сказу, отримані з мікробів з ослабленою вірулентністю (атенуйовані).

Основоположником вчення про клітинний імунітет є І.І.Мечніков, який створив фагоцитарну теорію (1901-1908).

Берінг та Ерліх- Заклали основу гуморального імунітету.

Еміль фон Берінг– 1 лауреат Нобелівської премії з медицини (1901 р.), нагороджений за відкриття антитоксичних антитіл та розробку протиправцевої та протидифтерійної сироваток.

Ерліх- Засновник теорії бічних ланцюгів (ат у вигляді рецепторів знаходяться на поверхні клітин, аг специфічно відбирає відповідні антітельние рецептори, забезпечує їх вихід в циркуляцію і компенсаторну гіперпродукцію антитіл (рецепторів).

Вчення про антигени – К. Ландштейнер, Ж. Борде,які довели, що АГ можуть бути не тільки мікроби та віруси, але будь-які клітини тварини. Ландштейнер відкриття груп крові. (1930).

Ч. Ріше- Відкриття анафілаксії та алергії (1913).

Бернет та Медовар(1960 р.) - вчення про імунологічної толерантності, показали, що у основі відторгнення генетично чужорідних тканин та інфекційного імунітету лежать одні й самі механізми. М. Бернет творець клонально-селекційної теорії імунітету – один клон лімфоцитів здатний реагувати лише на одну специфічну антигенну детермінанту. І крім того, Бернет є автором одного з найважливіших положень імунології – концепції про імунологічний нагляд за сталістю внутрішнього середовища організму.

У 60-ті роки бурхливо починає розвиватися вчення про Т-і У системах імунітету ( Клеман, Девіс, Ройт).

Було запропоновано теорію 3-х - клітинної кооперації імуноцитів в імунній відповіді ( Петров, Ройтта ін.). Головними учасниками запропонованої схеми стали Т та В-лімфоцити та макрофаги.

· Розшифровка структури Ig - ( Портер, Ейдельман)

· Відкриття структур, що кодуються ДКГ - ( Бенацераф, Снелл)

· Генний контроль імунної відповіді, різноманітності антитіл та значення деяких генів у схильності до захворювань

· Отримання моноклональних антитіл та обґрунтування мережевої регуляції імуногенезу ( Келер, Мілштейн, Єрне)

В даний час відзначається інтенсивний розвиток клінічної імунології та широке впровадження в практичну медицину досягнень теоретичної імунології (розшифрування патогенезу багатьох захворювань; створення нових класифікацій; класифікація хвороб імунної системи; розробка методів імунодіагностики (ІФА, РІА, ланцюгова полімеразна реакція). .

Основні етапи становлення та розвитку імунології:

1796 - 1900 р.р.– інфекційна імунологія

1900 - 1950 р.р.- нормальна імунологія

1950 р. і до теперішнього часу– сучасний етап

ПЕНЗЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра «Мікробіології, епідеміології та інфекційних хвороб»

Дисципліна : Медична мікробіологія.

Лекція

Тема лекції: ВСТУП В ІМУНОЛОГІЮ. ВИДИ ІМУНІТЕТУ. НЕСПЕЦИФІЧНІ ФАКТОРИ ЗАХИСТУ

Ціль:

Познайомитись з видами та формами імунітету, вивчити неспецифічні фактори захисту організму.

План:

Запитання для повторення:

1. Охарактеризуйте етапи розвитку імунології.
2. Які форми та види імунітету Ви знаєте?
3. Які неспецифічні фактори захисту організму Ви знаєте?
4. Охарактеризуйте систему комплементу.

Література для підготовки:

Воробйов А.А., Биков А.С., Пашков Є.П., Рибакова A. M . Мікробіологія (Підручник). - М: Медицина, 1998.

Медична мікробіологія (Довідник) за ред. В.І.Покровського, Д.К.Поздєєва. - М: ГОЕТАР, "Медицина", 1999.

Мікробіологія з вірусологією та імунологією / За ред.Л.Б.Борисова, А.М.Смирновой.-М., 1994

Мікробіологія та імунологія / За ред.А.А.Воробйова.- М., 1999

Керівництво до лабораторних занять з мікробіології / За ред. Л.Б.Борисова.- М., 1984.

Вірусологія. У 3-х тт./За ред.Б.Филсца, Д.Найпа.- М, 1989.

Месровяну Л., Пунеску Еге. Фізіологія бактерій.- Бухарест: Изд-во Академії наук РПРД960.

Вірусні, хламідійні та мікоплазмові захворювання. В.І.Козлова та інших.- М.: «Авіценна», 1995.

Лектор Митрофанова Н.М.

1. Історії розвитку імунології

Імунологія (від лат. immunity - несприйнятливість, недоторканність, logos - наука) - наука, що вивчає способи та механізми захисту організму від генетично чужорідних речовин з метою підтримки гомеостазу.

У разі порушення гомеостазу розвиваються інфекційні хвороби, аутоімунні реакції, онкологічні процеси.

Основна функція імунної системи - розпізнавання та знищення чужих, які проникли ззовні або утворилися в організмі генетично змінених клітин.

Розвиток імунології, як науки, можна поділити на три етапи.

1. Перший етап (протоімунологія) пов'язаний з емпіричним розвитком інфекційної імунології

2. Другий етап - завершення формування класичної імунології, поширенням основних положень імунітету на неінфекційні процеси (трансплантаційний та протипухлинний імунітет) та створенням єдиної загальнобіологічної теорії імунітету.

3. Третій етап ¦ молекулярно-генетичний - (з середини 20 століття) розвиток молекулярної та клітинної імунології, імуногенетики.

Витоки вчення про імунітет сягають глибокої давнини і пов'язані зі спостереженнями те, що багато, передусім дитячі, хвороби, такі як кір, вітряна віспа, паротит та інших., не повторюються. У цей час для створення несприйнятливості почали використовувати методи варіоляції. Після впровадження англійським сільським лікарем Е. Дженнером нового способу запобігання натуральній віспі з'явився метод вакцинації. Е. Дженнера іноді називають «прабатьком» імунології.

Проте, отримавши вакцину захисту від віспи, не сформулював загальних принципів створення несприйнятливості проти будь-яких інших інфекцій.

Розвиток імунології почався з робіт видатного французького вченого Л. Пастера (1881). Він та його учні знайшли методи ослаблення (атенуації) вірулентних властивостей мікроорганізмів, створили за їх допомогою вакцини та пояснили механізм формування імунітету при введенні вакцин. І. І. Мечников (1882) виявив феномен фагоцитозу та сформулював клітинну (фагоцитарну) теорію імунітету. У цей час французькі дослідники Еге. Ру і А. Йерсен (1888) встановили здатність збудника дифтерії виділяти особливий токсин, для нейтралізації якого німецький вчений Еге. У Росії її така сироватка була приготовлена ​​Г. М. Габричевським (1894). Були отримані антитоксичні сироватки для лікування ботулізму, газової анаеробної інфекції та ін. Виникла гуморальна теорія імунітету, основоположником якої був німецький дослідник П. Ерліх.

Розпочався період активної специфічної профілактики інфекційних хвороб. Були отримані нові вакцини з ослаблених живих мікроорганізмів для профілактики туберкульозу (1919), чуми (1931), жовтої лихоманки (1936), туляремії (1939), поліомієліту (1954) та ін. правця. Були впроваджені нові методи діагностики інфекційних хвороб, засновані на взаємодії антигену антитіла.

У 40-х роках XX століття стало розвиватися новий напрямок імунології, пов'язане з пересадками органів і тканин. Воно отримало назву трансплантаційного імунітету. Початок його вивчення поклали роботи Ж. Борде та Н. Я. Чистовича (колеги І. І. Мечникова), які встановили, що чужорідні еритроцити та сироватки стимулюють вироблення антитіл. К. Ландштейнер (1900) виявив групи крові та розробив вчення про тканинні ізоантигени.

Англійський учений П. Медовар (1945) висунув постулат у тому, що імунітет захищає як від мікроорганізмів, а й від клітин чи тканин генетично чужорідного організму. Було чітко сформульовано, що відторгнення трансплантованих чужорідних тканин обумовлений імунологічними механізмами. Виникли нові уявлення про злоякісні новоутворення, специфічні пухлинні антигени [Зільбер Л.А., 1944], протипухлинний імунітет, нові методи лікування пухлин і алергій.

П. Медовар та співавт. (1953) та чеський дослідник М. Гашек (1960), вивчаючи трансплантаційний імунітет, незалежно один від одного відкрили явище імунологічної толерантності як прояв терпимості до чужорідного, генетично відмінного від «свого». Австралійський вчений Ф.М. Бернет із колегами (1949) встановив, що толерантність можна викликати штучно шляхом введення чужорідного антигену тварині до народження. За це вчення П. Медовару та М. Бернету було надано звання лауреатів Нобелівської премії.

Закономірності успадкування антигенної специфічності, генетичний контроль імунної відповіді, генетичні аспекти несумісності тканин при пересадках та проблеми гомеостазу соматичних клітин макроорганізму вивчає нова галузь імунології - імуногенетика.

Розвиток імунології продовжується, і на сучасному етапі вивчено організацію імунної системи, виявлено роль тимусу у формуванні клітинних популяцій (Т- та В-лімфоцитів), механізми їх функціонування, кооперативні взаємини між основними клітинами імунної системи, встановлена ​​структура антитіл (Д. Едельман, Р . Портер).

Відкрито нові феномени клітинного імунітету (цитопатогенна дія, алогенна інгібіція, явище бласттрансформації та ін.).

Створено вчення про гіперчутливість та імунодефіцити.

Вивчено форми імунної відповіді та фактори неспецифічного захисту.

Розроблено теорії імунітету.

Створення єдиної загальнобіологічної теорії імунітету відкрило шлях до використання його у боротьбі за здорове довголіття, взявши за основу потужні природні ресурси конституційного захисту у боротьбі проти інфекційних та багатьох інших хвороб людини та тварин.

2. Фактори та механізми імунітету

Імунітет (від лат. immunitas - недоторканний, що знаходиться під захистом, звільнення, звільнення від хвороби) - це система біологічного захисту внутрішнього середовища багатоклітинного організму (гомеостазу) від генетично чужорідних речовин екзогенної та ендогенної природи.

Ця система забезпечує структурну та функціональну цілісність організмів певного виду протягом їхнього життя. Генетично чужорідні речовини («не свої») надходять в організм ззовні у вигляді патогенних мікроорганізмів і гельмінтів, їх токсинів, білків та інших компонентів, іноді у вигляді тканин або органів, що трансплантуються. «Чужими» можуть стати ті, що віджили, мутували або пошкоджені клітини власного організму.

Функціями системи захисту, що отримала назву імунної системи, є розпізнавання таких чужорідних агентів та специфічне реагування на них.

2.1. Види та форми імунітету

Імунітет явище багатокомпонентне і різноманітне у своїх механізмах і проявах Відомо два основні механізми захисту.

Перший обумовлений дією вроджених, конститутивних факторів неспецифічної резистентності (від лат. r еsistentia опір) і контролюється генетичними механізмами (вроджений, видовий імунітет). Вони забезпечують неселективний щодо чужорідного агента характер відповіді. Це означає, що властивості такого агента немає значення. Так, наприклад, людина несприйнятлива до збудників чумки собак, холери курей, а тварини нечутливі до шигелів, гонококів та інших мікроорганізмів, патогенних для людини.

Другий визначається захисними механізмами, що протікають за участю лімфатичної системи. Вони лежать в основі формування набутого протягом життя індивідуального адаптивного (набутого) імунітету. Такий імунітет характеризується розвитком специфічних реакцій імунної системи на конкретний чужорідний агент (тобто індуцибельний) у вигляді утворення імуноглобулінів або сенсибілізованих лімфоцитів. Ці фактори мають високу активність і специфічність дії.

Залежно від способів формування розрізняють кілька форм набутого індивідуального імунітету.

Отриманий імунітет може формуватися як результат перенесеної інфекційної хвороби, і тоді він називається природним активним (постінфекційним). Його тривалість становить від кількох тижнів і місяців (після дизентерії, гонореї та ін.) до кількох років (після кору, дифтерії та ін.). Іноді він може виникати в результаті прихованої інфекції або носійства (наприклад, шляхом «побутової» імунізації при менінгококовій інфекції). Виділяють види набутого імунітету:

Антимікробний виробляється після перенесеної бактеріальної інфекції (чуми, черевного тифу та ін.);

Антитоксичний формується в результаті перенесеної токсикоінфекції (правця, ботулізму, дифтерії та ін);

Антивірусний після вірусних інфекцій (кору, паротиту, поліомієліту та ін);

Антипротистний після інфекцій, викликаних найпростішими;

Антифунгальний після грибкових захворювань.

Нерідко після інфекційного захворювання відбувається повне звільнення макроорганізму від збудників. Такий імунітет називають стерильним. Імунітет, при якому збудники зберігаються на невизначено тривалий термін в організмі клінічно здорових людей, які перенесли захворювання, називають нестерильним.

Придбаний імунітет передається від матері до дитини через плаценту в період внутрішньоутробного розвитку та забезпечується імуноглобулінами. Він називається природним пасивним (трансплацентарним). Тривалість його 34 міс, але він може пролонгуватися при грудному вигодовуванні дітей, так як антитіла містяться і в молоці матері. Значення такого імунітету велике. Він забезпечує несприйнятливість немовлят до інфекційних хвороб.

Набутий штучний імунітет виникає внаслідок імунізації. Розрізняють активну та пасивну форми штучного імунітету. Активний штучний імунітет розвивається після введення в організм ослаблених або вбитих мікроорганізмів або їх знешкоджених токсинів. При цьому в організмі теплокровних відбувається активна перебудова, спрямована на утворення речовин, що згубно діють на збудника та його токсини, відбувається зміна властивостей клітин, що знищують мікроорганізми та продукти їхньої життєдіяльності. Тривалість цього імунітету від 1 року до 3?7 років.

Пасивний штучний імунітет виникає при введенні в організм готових антитіл, які містяться в сироватках спеціально імунізованих певними видами збудників тварин (імунні сироватки), або їх одержують із сироваток людей, що перехворіли (імуноглобуліни). Цей вид імунітету виникає відразу після введення антитіл, але зберігається всього 1520 днів, потім антитіла руйнуються і виводяться з організму.

2.2. Чинники неспецифічної резистентності

Фактори неспецифічної резистентності (захисту), які забезпечують неселективний характер відповіді антиген і є найбільш стабільної формою несприйнятливості, зумовлені вродженими біологічними особливостями виду. Вони реагують на чужорідний агент стереотипно та незалежно від його природи. Основні механізми неспецифічного захисту формуються під контролем геному в процесі розвитку організму і пов'язані з природно-фізіологічними реакціями широкого спектра механічними, хімічними та біологічними.

Серед факторів неспецифічної резистентності виділяють:

ареактивність клітин макроорганізмудо патогенних мікроорганізмів та токсинів, обумовлену генотипом і пов'язану з відсутністю на поверхні таких клітин рецепторів для адгезії патогенного агента;

бар'єрну функцію шкіри та слизових оболонок,яка забезпечується відторгненням клітин епітелію шкіри та активними рухами вій миготливого епітелію слизових оболонок. Крім того, вона обумовлена ​​виділенням екзосекретів потових та сальних залоз шкіри, специфічних інгібіторів, лізоциму, кислим середовищем шлункового вмісту та іншими агентами. Біологічні фактори захисту на цьому рівні зумовлені згубним впливом нормальної мікрофлори шкіри та слизових покривів на патогенні мікроорганізми;

температурну реакцію,за якої припиняється розмноження більшості патогенних бактерій. Так, наприклад, стійкість курей до збудника сибірки (В. anthracis) обумовлена ​​тим, що температура їх тіла знаходиться в межах 41?42 °С, при якій бактерії не здатні до самовідтворення;

клітинні та гуморальні фактори організму.

У разі проникнення патогенів до організму включаються гуморальні фактори, до яких належать білки системи комплементу, пропердин, лізини, фібронектин, система цитокінів (інтерлейкіни, інтерферони та ін.). Розвиваються судинні реакції у вигляді швидкого локального набряку у вогнищі ушкодження, що затримує мікроорганізми та не пропускає їх у внутрішнє середовище. У крові з'являються білки гострої фази С-реактивний протеїн і манназв'язуючий лектин, які мають здатність взаємодіяти з бактеріями та іншими збудниками. У цьому випадку посилюються їх захоплення та поглинання фагоцитуючими клітинами, тобто відбувається опсонізація патогенів, а ці гуморальні фактори відіграють роль опсонінів.

До клітинних факторів неспецифічного захисту відносяться опасисті клітини, лейкоцити, макрофаги, природні (натуральні) кілерні клітини (NK-клітини, від англ. «natural killer»).

Опасисті клітини - це великі тканинні клітини, в яких знаходяться цитоплазматичні гранули, що містять гепарин і біологічно активні речовини типу гістаміну, серотоніну. При дегрануляції огрядні клітини виділяють спеціальні речовини, що є медіаторами запальних процесів (лейкотрієни та ряд цитокінів). Медіатори підвищують проникність судинних стінок, що дозволяє комплементу та клітинам виходити у тканини вогнища ураження. Все це стримує проникнення патогенів у внутрішнє середовище організму. NK-клітини являють собою великі лімфоцити, що не мають маркерів Т- або В-клітин і здатні спонтанно, без попереднього контакту вбивати пухлинні та вірусінфіковані клітини. У периферичній крові з їхньої частку припадає до 10 % від усіх мононуклеарних клітин. NK-клітини локалізовані головним чином у печінці, червоній пульпі селезінки, слизових оболонках.

Лейкоцити містять потужні бактерицидні фактори та забезпечують первинний або доімунний фагоцитоз мікробних клітин. Такі лейкоцити називають фагоцитами (фагоцитуючими клітинами). Вони представлені моноцитами, поліморфно-ядерними нейтрофілами та макрофагами.

Фагоцитоз біологічне явище, засноване на впізнанні, захопленні, поглинанні та переробці чужорідних речовин еукаріотичної клітиною. Об'єктами для фагоцитозу є мікроорганізми, власні відмираючі клітини організму, синтетичні частки та ін. клітини Лангерганса та ін.

У процесі фагоцитозу (від грец. phago пожираю, cytos клітини) розрізняють кілька стадій (рис. 15.1):

Наближення фагоциту до чужорідного корпускулярного об'єкта (клітини);

Адсорбція об'єкта поверхні фагоциту;

Поглинання об'єкта;

Руйнування фагоцитованого об'єкта.

Перша фаза фагоцитозу здійснюється за рахунок позитивного хемотаксису.

Адсорбція відбувається шляхом скріплення чужорідного об'єкта рецепторами фагоциту.

Третя фаза здійснюється в такий спосіб.

Фагоцит охоплює адсорбований об'єкт своєю зовнішньою мембраною та втягує (інвагінує) його всередину клітини. Тут утворюється фагосома, яка потім зливається із лізосомами фагоциту. Формується фаголізосома. Лізосоми є специфічними гранулами, що містять бактерицидні ферменти (лізоцим, кислі гідролази та ін.).

Спеціальні ферменти беруть участь в утворенні активних вільних радикалів 2 та Н 2 Про 2 .

На заключному етапі фагоцитозу відбувається лізис поглинених об'єктів до низькомолекулярних сполук.

Такий фагоцитоз протікає без участі специфічних гуморальних факторів захисту та отримав назву доімунного (первинного) фагоцитозу. Саме цей варіант фагоцитозу вперше описаний І. І. Мечніковим (1883) як фактор неспецифічного захисту організму.

Результатом фагоцитозу є або загибель чужорідних клітин (завершений фагоцитоз), або виживання та розмноження захоплених клітин (незавершений фагоцитоз). Незавершений фагоцитоз є одним із механізмів тривалої персистенції (переживання) патогенних агентів у макроорганізмі та хронізації інфекційних процесів. Такий фагоцитоз частіше протікає у нейтрофілах і завершується їх загибеллю. Незавершений фагоцитоз виявлено при туберкульозі, бруцельозі, гонореї, ієрсиніозах та інших інфекційних процесах.

Підвищення швидкості та ефективності фагоцитарної реакції можливе за участю неспецифічних та специфічних гуморальних білків, які отримали назву опсонінів. До них відносять білки системи комплементу СЗ b та С4 b , білки гострої фази, IgG, IgM та ін. Опсоніни мають хімічну спорідненість з деякими компонентами клітинної стінки мікроорганізмів, зв'язуються з ними, а потім такі комплекси легко фагоцитуються тому, що фагоцити мають спеціальні рецептори для молекул опсонінів. Кооперація різних опсонінів сироватки крові та фагоцитів складає опсонофагоцитарну систему організму. Оцінку опсонічної активності сироватки крові проводять шляхом визначення опсонічного індексу чи опсонофагоцитарного індексу, які характеризують вплив опсонінів на поглинання чи лізис мікроорганізмів фагоцитами. Фагоцитоз, у якому беруть участь специфічні (IgG, IgM) білки-опсоніни, називають імунним.

Система комплементу(лат. complementum – доповнення, засіб поповнення) – це група білків сироватки крові, які беруть участь у реакціях неспецифічного захисту: лізису клітин, хемотаксису, фагоцитозу, активації опасистих клітин та ін. Білки комплементу відносяться до глобулінів або глікопротеїнів. Вони виробляються макрофагами, лейкоцитами, гепатоцитами і становлять 5?10% всіх білків крові.

Система комплементу представлена ​​20 26 білками сироватки крові, які циркулюють у вигляді окремих фракцій (комплексів), розрізняються за фізико-хімічними властивостями і позначаються символами С1, С2, С3 ... С9 та ін Добре вивчені властивості та функція основних 9 компонентів комплементу .

У крові всі компоненти циркулюють у неактивній формі, у вигляді коензимів. Активація білків комплементу (тобто складання фракцій в єдине ціле) здійснюється специфічними імунними та неспецифічними факторами в процесі багатоступеневих перетворень. У цьому кожен компонент комплементу каталізує активність наступного. Цим забезпечуються послідовність, каскадність вступу компонентів комплементу реакції.

Білки системи комплементу беруть участь в активації лейкоцитів, розвитку запальних процесів, лізисі клітин-мішеней і, прикріплюючись до поверхні клітинних мембран бактерій, здатні опсонізувати їх, стимулюючи фагоцитоз.

Відомо 3 шляхи активації системи комплементу: альтернативний, класичний та лектиновий.

Найбільш важливим компонентом комплементу є СЗ, який розщеплюється конвертазою, що утворюється за будь-якого шляху активації, на фрагменти СЗ і СЗ b. Фрагмент СЗ b бере участь у освіті С5-конвертази. Це є початковим етапом формування мембранолітичного комплексу.

При альтернативному шляху комплемент може активуватися полісахаридами, ліпіполісахаридами бактерій, вірусами та іншими антигенами без участі антитіл. Ініціатором процесу є компонент СЗ b який пов'язується з поверхневими молекулами мікроорганізмів. Далі за участю ряду ферментів та білка пропердину цей комплекс активує компонент С5, який прикріплюється до мембрани клітини-мішені. Потім на ньому утворюється мембраноатакувальний комплекс (МАК) з компонентів С6 С9. Процес завершується перфорацією мембрани та лізисом мікробних клітин. Саме цей шлях запуску каскаду комплементарних білків має місце на ранніх стадіях інфекційного процесу, коли специфічні фактори імунітету ще не вироблені. Крім того, компонент СЗ b , зв'язуючись із поверхнею бактерій, може виконувати роль опсоніну, посилюючи фагоцитоз.

Класичний шлях активації комплементу запускається і протікає за участю комплексу антиген антитіло. Молекули IgM і деякі фракції IgG в комплексі антиген антитіло мають спеціальні місця, які здатні зв'язати компонент С1 комплементу. Молекула С1 складається з 8 субодиниць, одна з яких є активною протеазою. Вона бере участь у розщепленні компонентів С2 і С4 з утворенням СЗ-конвертази класичного шляху, яка активує компонент С5 і забезпечує формування мембраноатакуючого комплексу С6 С9, як при альтернативному шляху.

Лектиновий шлях активації комплементу обумовлений присутністю в крові особливого кальційзалежного цукрозв'язуючого протеїну манназв'язуючого лектину (МСЛ). Цей протеїн здатний пов'язувати залишки манози на поверхні мікробних клітин, що призводить до активації протеази, що розщеплює компоненти С2 та С4. Це запускає процес формування комплексу, що лізує мембрану, як при класичному шляху активації комплементу. Деякі дослідники розглядають цей шлях як варіант класичного шляху.

У процесі розщеплення компонентів С5 та СЗ утворюються малі фрагменти С5а та С3а, які служать медіаторами запальної реакції та ініціюють розвиток анафілактичних реакцій за участю опасистих клітин, нейтрофілів та моноцитів. Ці компоненти отримали назву анафілатоксинів комплементу.

Активність комплементу та концентрація окремих його компонентів в організмі людини можуть збільшуватись або зменшуватись при різних патологічних станах. Можуть бути спадкові дефіцити. Зміст комплементу в сироватках тварин залежить від виду, віку, сезону і навіть доби.

Найбільш високий та стабільний рівень комплементу відзначений у морських свинок, тому як джерело комплементу використовують нативну або ліофілізовану сироватку крові цих тварин. Білки системи комплементу дуже лабільні. Вони швидко руйнуються при зберіганні за кімнатної температури, дії світла, ультрафіолетових променів, протеаз, розчинів кислот або лугів, видалення іонів Са++ і Mg++. Прогрівання сироватки при 56 С протягом 30 хв призводить до руйнування комплементу, і така сироватка називається інактивованою.

Кількісний вміст компонентів комплементу в периферичній крові визначають як один із показників активності гуморального імунітету. У здорових осіб вміст компонента С1 становить 180 мкг/мл, С2 20 мкг/мл, С4 - 600 мкг/мл, СЗ - 13 001 мкг/мл.

Запалення як найважливіший прояв імунітету розвивається у відповідь на пошкодження тканин (насамперед покривних) і спрямоване на локалізацію та знищення мікроорганізмів, що проникли в організм. В основі запальної реакції лежить комплекс гуморальних та клітинних факторів неспецифічної резистентності. Клінічно запалення проявляється почервонінням, набряком, болем, локальним підвищенням температури, порушенням функції пошкодженого органу чи тканини.

Центральну роль у розвитку запалення відіграють судинні реакції та клітини системи мононуклеарних фагоцитів: нейтрофіли, базофіли, еозинофіли, моноцити, макрофаги та опасисті клітини. При пошкодженні клітин і тканин, крім того, вивільняються різні медіатори: гістамін, серотонін, простагландини та лейкотрієни, кініни, білки гострої фази, у тому числі С-реактивний білок та ін., які відіграють важливу роль у розвитку запальних реакцій.

Бактерії, що проникли в організм при пошкодженні, і продукти їх життєдіяльності активують систему згортання крові, систему комплементу і клітини макрофагально-мононуклеарної системи. Відбувається утворення згустків крові, що попереджає поширення збудників із кров'ю та лімфою та перешкоджає генералізації процесу. При активації системи комплементу утворюється мембрано-атакуючий комплекс (МАК), який лізує мікроорганізми або опсонізує їх. Останнє посилює здатність фагоцитуючих клітин поглинати та перетравлювати мікроорганізми.

Характер перебігу та результат запального процесу залежать від багатьох факторів: природи та інтенсивності дії чужорідного агента, форми запального процесу (альтеративний, ексудативний, проліферативний), його локалізації, стану імунної системи та ін. Якщо запалення не завершується протягом декількох днів, воно стає хронічним і тоді розвивається імунне запалення за участю макрофагів та Т-лімфоцитів.