Естественный иммунитет у животных
Иммунитет (от лат. immunitas — освобождение или избавление от чего-либо) — состояние невосприимчивости организма к воздействию патогенных микробов, их токсинов и других чужеродных веществ биологической природы. Организмы человека и животных весьма точно дифференцируют «свое» и «чужое», благодаря чему обеспечивается защита не только от внедрения патогенных микробов, но и чужеродных белков, липополисахаридов, полисахаридов и других чужеродных веществ. Следовательно, главное значение иммунитета состоит в распознавании «своего» и «чужого», что жизненно важно. Поступление во внутреннюю среду организма веществ с признаками чужеродной информации (макромолекул белков, полисахаридов и др.) грозит нарушением структурного и химического состава этого организма. Количественное и качественное «постоянство» внутренней среды, называемое гомеостазом, обеспечивается процессами саморегулирования во всех живых системах. Иммунитет — одно из проявлений гомеостаза. В этой связи иммунитет является свойством всего живого: человека, животных, растений и даже бактерий.
Система органов и клеток, осуществляющая реагирование против чужеродных субстанций, получила название иммунной системы организма. Она распределена по всему организму, ее клетки постоянно рециркулируют по всему телу через кровоток, она обладает способностью вырабатывать сугубо специфические молекулы антител, различные по своей специфике в отношении каждого антигена.
По происхождению различают два вида иммунитета: врожденный и приобретенный.
Врожденный иммунитет
Врожденный (видовой, наследственный, генетический) иммунитет — это невосприимчивость к инфекционным агентам, детерминированная в геноме и проявляемая количеством и порядком расположения ганглиозидов определенного типа на поверхности мембран клеток. Этот вид иммунитета свойственен животным определенного вида к определенному возбудителю инфекции и передается из поколения в поколение. Например, лошади не болеют ящуром, крупный рогатый скот — сапом, собаки — чумой свиней, животные — сифилисом и т. д. В основе механизмов врожденного иммунитета к определенным возбудителям лежат отсутствие в клетках организма рецепторов и субстратов, необходимых для адгезии и размножения возбудителя, наличие веществ, блокирующих размножение патогенных микробов. Последние не могут размножаться в организме, и заболевание не возникает. Например, Brucclla abortus будет размножаться в плаценте только тех видов животных, которые содержат углевод эритритол.
Врожденный иммунитет весьма прочный, но не абсолютный. Так, в естественных условиях куры не болеют сибирской язвой, однако Пастер заразил курицу сибиреязвенной бациллой после искусственного понижения температуры тела погружением ее конечностей в холодную воду. Мечникову удалось вызвать экспериментальный столбняк у лягушки (весьма устойчивой к столбнячному токсину) путем согревания ее в термостате. Врожденной резистентностью в основном обладают взрослые животные. У новорожденных во многих случаях видовая устойчивость отсутствуют. Например, кролики-сосуны и мышата чувствительны к заражению вирусом ящура. Весьма чувствительны к заражению вирусами и бактериями развивающиеся куриные эмбрионы, что в практике используют для получения вакцин.
Следует учитывать, что животные, не заболевая определенной инфекционной болезнью, могут быть носителем возбудителя и представлять опасность для других видов. Например, человек может быть носителем вируса чумы собак.
Важно отметить, что естественная невосприимчивость является не только видовым признаком, среди восприимчивых к определенным микробам видов существуют породы, популяции и линии, животных, отличающиеся высокой устойчивостью к данному возбудителю. Так, при высокой чувствительности овец к сибирской язве алжирские овцы отличаются высокой к ней устойчивостью. Свиньи йоркширской породы по сравнению с другими породами устойчивее к роже свиней. Куры породы белый леггорн более устойчивы к пуллорозу, чем птицы пород красный род-айленд и плимутрок.
Приобретенный иммунитет
Характерная особенность приобретенного иммунитета — его специфичность, т. е. устойчивость организма только к определенному возбудителю болезни. Приобретенный иммунитет подразделяют на естественный и искусственный. Естественно приобретенный иммунитет, в свою очередь, делят на активный и пассивный. Активный (постинфекционный) образуется после естественного переболевания животного. Естественно приобретенный иммунитет не обязательно должен быть связан с клинически выраженным переболеванием. Во многих случаях в организм животного систематически попадают дозы возбудителя меньше той, которая может вызвать заболевание. В этом случае происходит скрытая иммунизация, которая у животных, достигших определенного возраста, создает активный иммунитет к определенному возбудителю. Такое явление называют иммунизирующей субинфекцией.
Естественно приобретенный пассивный иммунитет — иммунитет новорожденных, приобретенный ими за счет поступления плоду от матери антител через плаценту (трансплацентарный) либо уже после рождения через кишечник с молозивом (колостральньш, или молозивный). У птиц (например, кур) материнские антитела передаются с лецитиновой фракцией желтка (трансовариальный). Важно отметить, что насыщение кровотока иммунными фракциями новорожденных жвачных, лошадей, свиней происходит в основном колостральным путем. В этой связи различают естественно и искусственно вызванный колостральный иммунитет. В первом случае иммунитет обусловлен антителами, естественно выработанными в организме матери под воздействием различных антигенов окружающей среды. Во втором случае путем направленной иммунизации организма матери определенными антигенами вырабатываются специфические антитела против определенного возбудителя болезни.
Молозиво неиммунизированных коров обладает бактериостатическими и антитоксическими свойствами в отношении многих патогенных микроорганизмов — кишечной палочки, сальмонелл, стафилококков и др. Так, в молозиве в среднем при первой дойке содержится в 100 мл Ig — 900 мг, IgG — 200, IgM — 400, IgA — 300 мг, а в том же количестве молока уже соответственно 50, 2, 5 и 8 мг. Воспринятые с молозивом иммуноглобулины (антитела) в кишечнике, например новорожденных телят, абсорбируются и неизмененными проходят через стенку кишечника в лимфатическую систему, а затем в кровеносное русло. Следует знать, что у домашних животных кишечник проницаем для молозивных антител лишь первые 24—36 ч, поэтому молозиво новорожденный должен получить как можно раньше с момента рождения.
Естественно приобретенный активный иммунитет может сохраняться 1—2 года, но в некоторых случаях — пожизненно (например, у собак, переболевших чумой, у овец, переболевших оспой). Естественно приобретенный пассивный иммунитет обеспечивает состояние невосприимчивости от нескольких недель до нескольких месяцев.
Искусственно приобретенный иммунитет также подразделяют на активный и пассивный. Активный (поствакцинальный) возникает в результате иммунизации животных вакцинами. Вакцинный иммунитет развивается через 7—14 дней и сохраняется от нескольких месяцев до одного года и более. Пассивный иммунитет создается при введении в организм иммунной сыворотки, содержащей специфические антитела против определенного возбудителя болезни. Пассивный иммунитет можно создать и при введении сывороток крови животных-реконвалесцентов (переболевших данной болезнью), например при ящуре. Пассивный иммунитет, как правило, не превышает 15 дней.
Иммунитет также принято классифицировать по направленности действия защитных механизмов организма на микроорганизмы или их продукты. Различают антибактериальный иммунитет, когда защитные механизмы направлены против патогенного микроба, в результате предотвращается размножение и распространение в нем микроба.
Противовирусный иммунитет обусловливается выработкой организмом противовирусных антител и механизмами клеточной защиты.
Антитоксический иммунитет, при образовании которого бактерии не разрушаются, но вырабатываются антитела, эффективно нейтрализующие токсины в организме больного животного.
Иммунитет при протозойных и гсльминтозных заболеваниях направлен на обезвреживание и уничтожение возбудителей болезней.
Различают также местный (локальный) иммунитет. Понятие «местный иммунитет» впервые было введено А. М. Бередка в 1925 г. Логическим выводом теории местного иммунитета явилось изыскание методов локальной иммунизации тканей и органов, являющихся воротами инфекции — первого защитного барьера против инфекционного агента. В этой связи стали широко в практике применять аэрогенный и пероральный способы иммунизации.
Если после перенесенной болезни организм освобождается от возбудителя, сохраняя при этом состояние невосприимчивости, то такой иммунитет называют стерильным. Однако при многих инфекциях иммунитет сохраняется только до тех пор, пока в организме находится возбудитель болезни. В этом случае говорят об инфекционном или нестерильном иммунитете (премуниция).
В зависимости от механизмов зашиты организма различают также гуморальный и клеточный иммунитет. Гуморальный иммунитет обусловливается выработкой в зараженном организме специфических антител, клеточный иммунитет — за счет образования специфически реагирующих с возбудителем (антигеном) Т-лимфоцитов.
Иммунитет (от лат. immunitas — освобождение от чего-либо), невосприимчивость организма к воздействию болезнетворных агентов, продуктов их жизнедеятельности, а также генетически чужеродных веществ, обладающих антигенными свойствами. Иммунитет рассматривается как способность организма отличать чужеродный материал от «своего» (например, «чужой» белок от «своего»), что жизненно важно для сохранения гомеостаза. Иммунитет — проявление естественного и искусственного отбора, результат длительной эволюции, обусловленной системой наследственного полиморфизма (за счёт распространения повышающих выживаемость мутантных аллелей) животных, а также изменчивостью организма паразита (см. Резистентностъ организма). Иммунитет возможен к инфекционным и неинфекционным факторам. Наиболее частое проявление иммунитета — невосприимчивость организма к инфекционных агентам (инфекционный иммунитет).
Инфекционный иммунитет. По происхождению различают естественный, или врождённый, и приобретённый, или адаптивный иммунитет.
Естественный иммунитет — видовой признак, присущий животному и человеку и передающийся по наследству. Примеры врождённого иммунитета — невосприимчивость крупного рогатого скота к чуме свиней или невосприимчивость свиней к чуме крупного рогатого скота. Животные невосприимчивы к холере, сифилису человека и др. Врождённый И. наблюдается у взрослых животных. У новорождённых часто видовой устойчивости нет, возможно их заражение возбудителями многих болезней, не свойственных им во взрослом состоянии. Следует учитывать у невосприимчивых организмов возможность скрытой инфекции (например, носительство вируса чумы свиней и чумы собак у человека, вируса инфекционного энцефаломиелита лошадей у голубей и фазанов). Среди восприимчивых к инфекту видов существуют породы, популяции и линии животных, отличающиеся высокой к нему устойчивостью, например устойчивостью алжирских овец к сибирской язве. Наблюдаются также случаи индивидуальной невосприимчивости, когда отдельные особи, находясь в очаге заразной болезни, не заболевают, например крупный рогатый скот — ящуром, овцы — оспой. Природа естественных И. недостаточно изучена. Однако установлено, что отсутствие в животном организме даже одного какого-либо важного для микроба вещества (метаболита) защищает организм от заселения его этим микроорганизмом.
Приобретённый иммунитет возникает у животного вследствие естественного переболевания (естественно приобретённый И.) или в результате искусственной иммунизации (искусственно приобретённый иммунитет). Приобретённый иммунитет бывает активный и пассивный. Активный иммунитет вырабатывается либо после перенесённой инфекции, либо в результате вакцинации. В обоих случаях в организме вырабатываются антитела против возбудителя. Активный И. может быть весьма напряжённым и длительным. Пассивный, или точнее сывороточный, иммунитет (по Мечникову) создаётся введением в организм иммунной сыворотки, содержащей готовые антитела; наступает через несколько часов, но проявляется непродолжительно (10-14 сут, реже до 3 нед). Разновидностью пассивного И. является колостральный (молозивный) И., возникающий у новорождённых организмов при передаче им готовых антител (иммуноглобулинов) с молозивом от матери. Для создания колострального И. в отношении ряда инфектов вакцинируют матерей в последней стадии беременности, например для профилактики анаэробной дизентерии ягнят, колибактериоза поросят, телят. При некоторых болезнях иммунитет связан с персистенцией (присутствием) возбудителя в организме (туберкулёз, бруцеллёз, инфекционная анемия лошадей и др.), такую форму иммунитета называют нестерильной, или премуницией. Учение о нестерильном И. нашло практическое применение в вакцинации человека и животных живыми вакцинами (из наследственно изменённых форм патогенных микробов) против туберкулёза, бруцеллёза и др. болезней. Иммунитет, сохраняющийся при отсутствии в организме возбудителя болезни, называется стерильным. По характеру действия защитных механизмов на микробы или их продукты различают антимикробный иммунитет, при котором происходит обезвреживание возбудителя, и антитоксический И., когда бактерии не разрушаются, но происходит нейтрализация их токсинов (например, при столбняке, ботулизме). В ряде случаев при иммунизации микробов одного вида развивается устойчивость не только к ним, но и к другим возбудителям. Такого рода иммунитет получил название перекрёстного, или гетероиммунитета. Так, установлена возможность гетероиммунизации свиней против чумы с помощью вируса диареи крупного рогатого скота. Неинфекционный иммунитет. Учение об этом виде иммунитета — важнейшее направление современной иммунологии (наука об И.), в основе её лежит концепция о генетической несовместимости. К. Ландштейнер (1900) впервые установил, что люди различаются по группам крови и что причина тяжёлых осложнений при переливании крови связана с несовместимостью введенной крови с группой крови реципиента. С проявлением несовместимости связано действие у человека резуса-фактора. Определение группы крови и эритроцитарных антигенов у животных важно для племенной работы и аттестования животных, так как антигенные факторы эритроцитов наследуются. Актуальное значение приобрели вопросы трансплантационного И. Несовместимость тканей и органов при трансплантации проявляется в их отторжении через определённый период. Проблема преодоления тканевой несовместимости в ветеринарии возникает при осуществлении массовой трансплантации оплодотворённых яйцеклеток в матку приёмной матери для воспроизведения высокопродуктивных животных. При некоторых так называемых аутоиммунных болезнях (ревматизм, инфаркт миокарда, нефрит и др.) наступает распад тканей, сопровождающийся появлением «собственных» чуждых антигенов (аутоантигенов), на которые организм реагирует образованием аутоантител. Установлено, что эмбрион при контакте с чужеродным антигеном не вырабатывает против него антител и во взрослом состоянии организм остаётся к этому антигену ареактивным. Такое состояние толерантности можно вызвать у взрослых организмов при перегрузке их чуждыми антигенами. К неинфекционному И. относятся иммунные реакции, которые бывают причиной аллергии и анафилаксии.
Механизмы иммунитета. В создании И. участвует весь организм как целостная система, защитные механизмы которого взаимно связаны и действуют в условиях нейрогуморальной регуляции. Наряду с факторами специфической иммунной системы (антиген — антитело) действуют многочисленные факторы общей неспецифической резистентности. В основе иммунологии лежит учение об антигенах и антителах. Судить о каждом из них можно лишь на основании возникшей между ними реакции «антиген — антитело». Молекула антитела реагирует с антигенными детерминантами при помощи соответствующих так называемых активных центров, расположенных на её поверхности. В соответствии с оказываемым действием на антигены (микробы и чуждые клетки) различают антитела нейтрализующие, лизирующие, коагулирующие, способствующие фагоцитозу. Помимо этих гуморальных (циркулирующих) антител, существуют клеточные антитела, связанные с поверхностью клетки. При взаимодействии последних с антигеном наступает повреждение соответствующих тканей (при аллергии или иммунопатологическом процессе). Реализация специфического иммунного ответа на антигенный стимул осуществляется иммунной системой, морфологическим субстратом которого являются лимфоидные клетки главным образом лимфатических узлов, селезёнки, костного мозга, миндалин, тимуса, у птиц — фабрициевой сумки. Различают 3 основные этапа в развитии иммунного процесса — информация органа И. о поступившем антигене, его переработка в органе И. и выдача иммунного ответа. Эти этапы обеспечивают определённые категории иммунокомпетентных клеток — лимфоциты, плазматические клетки и моноциты (макрофаги). Центральное место занимают малые лимфоциты 2 видов: долгоживущие тимусзависимые Т лимфоциты и короткоживущие В лимфоциты. Т лимфоциты, прошедшие через тимус или возникшие в нём, первоначально распознают чужеродный антиген, а затем становятся хранителями иммунологической памяти и переносчиками этой информации антителообразующим клеткам. Т лимфоциты, с другой стороны, участвуют в реакциях отторжения трансплантатов и аллергических реакциях «замедленного типа». В лимфоциты образуются в костном мозге. Будучи активизированы Т-лимфоцитами, они трансформируются в плазматические клетки, непосредственно образующие антитела против распознанного антигена. Установлено, что лимфоцитами как иммунокомпетентными клетками можно перенести в другой организм многие свойства иммунного организма — противотканевый (трансплантационный) И., иммунологическую память, аллергическую активность. С помощью Т и В лимфоцитов осуществляются иммунологический надзор и память в отношении данного чуждого антигена. Таким образом, различают иммунный ответ на антигенный стимул двух типов: гуморальный (продукция антител) и клеточный (реакция замедленной гиперчувствительности, отторжение клеток трансплантата, аутоиммунные реакции). Реализация гуморального иммунного ответа связана с В лимфоцитами, клеточного — с Т лимфоцитами, в обоих случаях — при участии макрофагов. К общим анатомо-физиологическим факторам И. относятся: 1) кожные, слизистые и лимфатические барьеры, 2) воспаление и фагоцитоз, 3) лизоцим и другие секреты желез органов пищеварения, 4) гуморальные факторы (нормальные антитела, комплемент, пропердин, ингибиторы вирусов), 5) интерферон, 6) повышенное мочевыделение и диарея, помогающие организму освободиться от некоторой части вирусов и патогенных бактерий, 7) изменение обменных процессов и температуры тела. Эффективность защитного действия указанных факторов во многом зависит от условий кормления и содержания животных. Отрицательно влияют на формирование И., а также провоцируют скрытую инфекцию различные стрессовые реакции (перегрев, охлаждение, продолжительная инсоляция, переутомление и т. п.).
В иммунной защите организма значительна роль гормонов гипофизо-адренокортикальной системы.
Практическое значение иммунитета. На учении об И. базируются специфическая диагностика, профилактика и терапия инфекционных болезней животных, являющихся важным звеном в общем комплексе противоэпизоотических мероприятий. Искусственная иммунизация — по существу направленное изменение защитных сил организма, создание в нём новых полезных свойств устойчивости. Основа специфической диагностики — серодиагностика, построена на принципе строгой специфичности соединения антигена и антитела. При помощи заведомо известного антитела можно обнаружить искомый антиген и, наоборот, с помощью антигена найти соответствующее ему антитело (см. Серологические реакции). С помощью типоспецифических диагностических сывороток удаётся установить тип изучаемого возбудителя (эшерихии, сальмонеллы, лептоспиры и др.). Типирование циркулирующего возбудителя важно для иммунологического анализа эпизоотического процесса и отбора соответствующего его типу иммунного препарата. В ветеринарно-санитарной экспертизе серологическими методами определяют в мясных продуктах (колбаса и др.) примесь мяса определённых видов животных. Широко применяется в ветеринарии аллергическая диагностика (бруцеллёз, туберкулёз и др.).