Иммунитет и естественная резистентность организма
ЕСТЕСТВЕННАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ
Сразу после рождения, а часто и в период внутриутробного развития организм животного атакуют мириады микробных антигенов, но на образование специфических факторов защиты нужно время. Поэтому поддержание генетического статуса организма осуществляется не только эффекторами иммунитета, т.е. сенсибилизированными лимфоцитами и специфическими антителами. В процессе эволюции у животных выработались специализированные системы защиты, существующие в организме в готовом виде с самых ранних этапов онтогенеза и имеющие более универсальный механизм разрушения микробов, причем универсальность их действия основана на общности точек первичного приложения и не является беспредельной. Точки первичного приложения представлены определенными структурами, которые повторяются уряда микроорганизмов, часто далеко не родственных друг другу. Благодаря этому складывается впечатление о неспецифическом действии этих противомикробных факторов. Однако при более внимательном анализе механизма их действия выявляется определенная закономерность, позволяющая утверждать о наличии у них групповой специфичности. Одни из них, например, избирательно дезинтегрируют грамотрицательные, другие — грамположительные бактерии, третьи преимущественно подавляют развитие в организме микробов, являющихся факультативными внутриклеточными паразитами.
Поэтому под естественной резистентностью можно понимать врожденные внутренние механизмы поддержания генетического постоянства организма, обладающие широким диапазоном проти- вомикробного действия.
Различают клеточные и гуморальные факторы естественной резистентности.
Клеточные факторы естественной резистентности участвуют в защите организма путем фагоцитоза, они подразделены И.И. Мечниковым на макро- и микрофаги.
Клеточная система, включающая «профессиональные» макрофаги, обозначается теперь как система мононуклеарных фагоцитов и состоит из промоноцитов, моноцитов и собственно макрофагов. Мононукле- арные фагоциты, включенные в эту систему, берут начало от костномозговых предшественников и транспортируются в периферическую кровь как моноциты. Затем через капиллярные стенки они выходят в ткани, где становятся тканевыми макрофагами — гистиоцитами, купферовскими клетками, альвеолярными, свободными и фиксированными макрофагами лимфоузлов, костного мозга, микроглии, серозных полостей и остеокластами.
Микрофаги представлены гранулоцитами — обычно зрелыми нейтрофилами, реже эозинофилами.
Процесс фагоцитоза протекает стадийно (рис. 3.1): направленное перемещение клеток к объекту фагоцитоза (хемотаксис), захватывание и переваривание объекта фагоцитоза.
Рис. 3.1. Стадии фагоцитоза
Хемотаксис фагирующих клеток осуществляется под действием пептидов фильтрата культур бактерий, комплемента и иммуноглобулинов. Направленная миграция клеток в ответ на действие пептидов объясняется их связыванием с рецепторами клетки и последующим расщеплением под влиянием пептидазы.
Кроме участия в хемотаксисе, комплемент и иммуноглобулины стимулируют фагоцитоз путем опсонизации микробов (от лат. opsono — приготовлять в пищу). Под действием опсонических факторов изменяется поверхность микробных клеток и усиливается их прикрепление (аттракция) к внешней мембране фагоцитов. Комплемент в состоянии опсонизировать грамотрицательные бактерии в R-форме при отсутствии иммуноглобулинов. Иммуноглобулины опсонизируют микробов самостоятельно или в синергизме с комплементом.
Для распознавания и захватывания чужеродного материала на поверхностной мембране бактерий имеются рецепторы. Опсонины связываются с поверхностью бактерий (антигенов) и прикрепляют их к рецепторам фагоцитов. Это взаимодействие генерирует сигнал, который передается внутриклеточно и приводит к вытягиванию псевдоподий, примыкающих к прикрепленным частицам. Прикрепленные к частице филоподии формируют мембрану, покрывающую частицу, и она оказывается внутри клетки.
Переваривание начинается после умерщвления захваченных микробов. Фагоцитарная вакуоль сливается с лизосомами, образуя фа- госомы. Под действием гидролитических ферментов совершается дезинтеграция частиц. В результате происходит так называемый завершенный фагоцитоз. При незавершенном фагоцитозе патогенные микроорганизмы не погибают, сохраняют способность к размножению и разрушению фагоцитировавшей клетки.
Неспецифическая фаза иммунитета проявляется в самостоятельной способности макрофагов разрушать микроорганизмы или подавлять их рост внутри клеток, что определяет течение инфекционных болезней, вызываемых факультативными внутриклеточными паразитами — микобактериями туберкулеза, паратуберкулеза, лепры, бруцеллами, франциселлами, листериями, сальмонеллами, микоплазмами, нокар- диями и др. Причем макрофаги иммунизированных этими микробами животных проявляют высокую выживаемость и защитную активность не только к гомологичным, но и к гетерологичным бактериям.
Фагоциты, утилизируя антиген, не только освобождают организм от чужеродного материала, но и переводят его в формы, необходимые для индукции специфического иммунного ответа. Кооперируясь с Т-клетками, макрофаги участвуют в осуществлении ими функции клеточного иммунитета и активизируют вспомогательную функцию при запуске В-клетками выработки специфических антител. Т-клетки и иммуноглобулины, в свою очередь, становятся активаторами фагоцитоза. Таким образом, фагоцитоз как бы замыкает круг реакций, образуемых клеточными и гуморальными факторами иммунитета.
Интегрирующую роль фагоцитоз выполняет и в неспецифической защите. Захватывая и переваривая антигены, различные по происхождению и по свойствам, зачастую без посреднической роли сывороточных белков, фагоциты осуществляют роль клеточного фактора естественной резистентности. Функционируя в таком виде, они вместе с тем синтезируют ряд растворимых продуктов, которые имеете с иммуноглобулинами составляют гуморальные факторы естественной резистентности, обладающие важными защитными свойствами.
К гуморальным факторам естественной резистентности относятся естественные, или нормальные, иммуноглобулины, лизоцим, бетализины, комплемент, пропердин и ряд других веществ, обладающих инактивирующим действием на антигены.
Естественные иммуноглобулины служат источником хемотак- сических пептидов, являются опсопинами, входят в рецепторный аппарат лимфоцитов и фагоцитов и в комбинации с комплементом вызывают лизис микроорганизмов. Их можно характеризовать и как специфические IgG, IgM и IgA с учетом их более низкой аффинности и большей зависимости от литических факторов естественной резистентности.
Лизоцим — фермент с мурамидазиой активностью. Его специфическая активность проявляется в гидролизе бета-(1-4)-гликозидной связи полиаминосахаридов клеточной стенки микроорганизмов. Он расщепляет мукопептид клеточной стенки с освобождением N-ацетилмурамовой кислоты и N-ацетилглюкозамина. При этом в клеточной стенке нарушается осмотическое равновесие и наступает гидролиз микробной клетки. Лизоцим лизирует преимущественно грамположительные микроорганизмы. Поэтому последних используют в качестве тест-микробов при определении лизоцимной активности. Особенно популярным в этом отношении является Micrococcus lysodeikticus. Грамотрицательные микробные клетки лизоцим лизирует только в синергизме с комплементом, который, расширяя отверстия в липополипептидных слоях, обеспечивает доступ лизоциму к его субстрату.
Лизоцим синтезируется фагоцитами и, попадая в лимфо-, кровоток и экскреты, фактически насыщает все биологические жидкости организма. Он содержится в околоплодной жидкости, молозиве, содержимом тонкого кишечника, сыворотке крови, секретах слизистой глаз, носовой полости, потовых желез и других экскретах. Наибольшая концентрация регистрируется в околоплодной жидкости, затем в первых порциях молозива.
Лизоцим благодаря его уникальным антабактериальным свойствам используют в консервировании черной икры, лечении желудочно-кишечных заболеваний у молодняка, маститных коров, а лизоцимный показатель — в качестве критерия состояния фагоцитарной системы организма.
Бета-лизины играют вспомогательную роль в литическом действии лизоцима. Они вырабатываются тромбоцитами и действуют на грамположительные микроорганизмы.
Комплемент состоит из девяти компонентов (С 1 —С9) глобулиновой природы и рассматривается как комплекс проэнзимов, требующих активации. Синтезируется комплемент преимущественно моно- нуклеарными фагоцитами. Первый компонент представлен тремя субъединицами (Clq, Clr, Cls). Под действием иммунного комплекса макромолекула С1 активируется путем последовательного включе- 22
ния в реакцию Clq, Clr и С Is, последний из которых и катализирует образование СЗ-конвертазы — фермента, расщепляющего третий компонент комплемента.
Каскад ферментативных реакций, приводящий к последовательной активации всех компонентов комплемента, начиная с первого, называют классическим путем активации комплемента, т.е. в этом случае обязательна фиксация ранних компонентов комплемента. Однако прибавление к сыворотке Л ПС бактерий, полисахаридов зимозана, инулина, пневмококка, полимера флагеллина вызывает усиленную активацию (фиксацию) поздних компонентов — СЗ… и т.д. Такой обходной путь, характеризующийся активацией поздних компонентов комплемента, начиная с СЗ, называется альтернативным.
Некоторые млекопитающие имеют слабоактивные ранние компоненты, поэтому фиксация их комплемента и, следовательно, проявление им литической активности почти всецело зависят от альтернативного пути активации. Для этого у животных данных видов существует особый природный альтернативный механизм, который называется пропердиновым путем активации комплемента.
Защитная роль комплемента обусловлена его участием в хемотаксисе, иммуноадгезии (прилипании), лизисе сенсибилизированных клеток и в анафилаксии. Следовательно, система комплемента функционирует синергично с системами клеточного и гуморального иммунитета.
Пропердин (от лат. perdo — губить, разрушать) — белок бета-гло- булиновой области. Он находится в крови в виде предшественника и под действием добавленных к сыворотке полисахаридов (Л ПС, зимозана, инулина) или иммуноглобулина А активируется и превращает СЗ-проактиватор в энзим, способный активировать СЗ с образованием СЗЬ. В этом и заключается сущность альтернативного пути активации комплемента.
В силу описанного механизма запуска альтернативного пути пропердин является основным литическим фактором у млекопитающих, имеющих гемолитически малоактивный комплемент, особо важный в защите от грамотрицательных микроорганизмов.
Лактоферрин обладает иным механизмом противомикробного действия. Он представлен полипептидом с одной углеводной субъединицей, имеющий молекулярную массу 77 000 Да. Лактоферрин связывает два атома трехвалентного железа, конкурируя с микроорганизмами, из-за чего их рост ингибируется.
Лактоферрин синтезируется полиморфноядерными лейкоцитами и гроздевидными клетками железистого эпителия. Он отсутствует в сыворотке крови и является специфическим компонентом секрета желез — молочных, слезных, слюнных, пищеварительного, дыхательного, мочеполового тракта и др. Поэтому лактоферрин можно считать фактором местного иммунитета, защищающим от инфекций эпителиальные покровы. С содержанием лактоферрина коррелируют также противомикробные свойства экскретов, например, коровьего молока.
Бактерицидная активность сыворотки крови (БАС) является интегрированным выражением противомикробных свойств входящих в ее состав гуморальных факторов естественной резистентности. Основными системными бактериологическими компонентами являются лизоцим (против грамположительных микробов) и комплемент (против грамотрицательных микробов). Иммуноглобулины специфически направляют действие последнего. Поэтому компоненты БАС никогда не будут постоянными, несмотря на поддержание активности на одном уровне.
Кроме системного, имеется местный, или локальный, иммунитет. Его компоненты: клеточные (Т-клетки, макрофаги, нейтрофилы) и гуморальные (sIgA-, sIgM-лизоцим, лактоферрин и др.) факторы. При этом происходит максимальное взаимодействие между компонентами, поскольку известно, что Т-клетки регулируют активность макрофагов, последние же являются продуцентами лизоцима, а он усиливает бакте- рицидность секреторных иммуноглобулинов. Поэтому факторы, определяющие местный иммунитет, также надо учитывать индивидуально.
Дифференцированная реакция организма на генетически чужеродные молекулы и структуры осуществляется при помощи морфологически обособленной и функционально специализированной иммунной системы.
Одним из способов профилактики инфекционных заболеваний является искусственная их иммунизация, выработка у животных специфического иммунитета путем введения соответствующего антигена. Другим не менее важным способом предупреждения различных заболеваний является укрепление естественных защитных сил организма, повышение его резистентности.
Под Естественной резистентностью или устойчивостью принято понимать способность животного организма противостоять неблагоприятному воздействию факторов внешней среды. Состояние естественной резистентности определяют неспецифические защитные факторы организма животных, связанные с их видовыми, индивидуальными и конституциональными особенностями.
Для возникновения инфекционного заболевания непременным условием является наличие соответствующих микроорганизмов, восприимчивого животного и определенных условий. Однако на пути проникновения микробов внутрь организма имеется ряд защитных барьеров — кожа и слизистые оболочки, лимфатическая и кровеносная системы.
Неповрежденный многослойный эпителий кожи представляет собой неодолимое препятствие для большинства патогенных микробов. Кожа не только механически преграждает путь микроорганизмам, но обладает и стерилизующими свойствами. Препятствием для проникновения большинства микробов служит также неповрежденная слизистая оболочка, выделяющая секреты бактерицидного свойства. Кроме того, мерцательный эпителий, выстилающий слизистые оболочки дыхательных путей, способствует выведению из организма микробов, если они не успели проникнуть вглубь оболочки.
Особую роль в устойчивости животных играют Гуморальные факторы защиты. Известно, что свежеполученная кровь животных обладает способностью задерживать рост (бактерностатическая способность) или вызывать гибель (бактерицидная способность) микроорганизмов многих видов. Эти свойства крови и ее сыворотки обуславливаются содержащимися в ней различными компонентами (лизоцим, комплемент, интерферон и др.).
Защитную функцию крови обеспечивают также клеточные факторы. Это, прежде всего, фагоцитоз, проявляющийся способностью клеток крови и лимфы (лейкоциты, ретикулярные клетки селезенки и костного мозга и др.), захватывать проникающие в тело животного инородные частицы, в том числе микроорганизмы, с последующим их перевариванием. Явление фагоцитоза было открыто и изучено И. И.Мечниковым. Фагоцитоз является одним из факторов, обусловливающих иммунитет при многих инфекционных заболеваниях. У здоровых животных, не подвергавшихся инфицированию, активность фагоцитоза может свидетельствовать о степени их готовности к защите организма при попадании в него инфекционного начала.
Для животных характерны видовые и породные особенности естественной резистентности. Многими исследованиями доказано наследование естественной резистентности. Например, асканийские гибриды зебу с красным степным скотом обладают передающейся по наследству устойчивостью к кровопаразитарным заболеваниям. Белорусские черно-пестрые свиньи более устойчивы к роже, чем животные крупной белой породы. Реактивные свойства в растущем организме складываются постепенно и окончательно сформировываются лишь на определенном уровне общефизиологического созревания. Поэтому молодой и взрослый организмы обладают неодинаковой восприимчивостью к заболеваниям, по-разному реагируют на воздействие болезнетворных агентов. Например, клеточные факторы защиты в организме животных возникают на более ранних этапах развития, чем гуморальные. Постепенно активность и клеточных, и гуморальных факторов возрастает и полное становление защитных сил обычно совпадает с завершением физиологического созревания организма.
Установлено, что у молодняка первых 3 — 4 дней жизни естественная резистентность к неблагоприятному воздействию факторов внешней среды низка, с чем связаны высокая заболеваемость и отход в этот период. Своевременным скармливанием молозива, созданием благоприятных условий содержания и строгим соблюдением правил кормления можно в значительной степени компенсировать недостаточную резистентность молодняка. Это обстоятельство необходимо учитывать при разработке ветеринарно-санитарных мероприятий и технологий содержания животных. Указанными способами можно в значительной степени повысить защитные силы и у взрослых животных.
На уровень естественных защитных сил организма значительное влияние оказывает воздушная среда, так как в ее окружении животное находится постоянно и в животноводческих помещениях и вне их. Неудовлетворительный температурно-влажностный, газовый, световой режим в сильной степени способствует ослаблению общей резистентности организма животных. Резкие колебания температуры и влажности, повышенная концентрация аммиака и сероводорода в воздухе помещений, высокая его запыленность и микробная обсемененность, сквозняки, недостаточное естественное освещение нередко вызывают массовые легочные заболевания, особенно молодняка.
Естественная резистентность организма животных находится в зависимости от природно-климатических условий зоны, в которой они разводятся. Эти факторы оказывают влияние как непосредственно на животных, так и через микроклимат животноводческих помещений. Характерны и сезонные изменения естественной резистентности. Так, молодняк, родившийся в зимние месяцы, обладает более высокими защитными силами, чем родившийся в поздние месяцы, когда организм матери обычно менее обеспечен витаминами, минеральными веществами. Взрослый скот осенью после пастбищного сезона имеет более высокие показатели естественной резистентности.
Одним из важнейших факторов внешней среды, влияющих на организм животных, в том числе и на его защитные механизмы, является кормление. При этом особое значение приобретает тип и уровень кормления, соотношение отдельных кормов в рационе, сбалансированность рациона по различным питательным веществам.
Важнейшая роль отводится уровню белкового питания животных, его полноценности. Уменьшение количества белка в рационе, недостаток отдельных аминокислот приводит к ослаблению резистентности организма, к снижению сопротивляемости инфекции. У таких животных даже при искусственной иммунизации формируется менее стойкий иммунитет.
Не безразличен для животных и избыток протеина в кормовом рационе. При его распаде в организме развивается ацидоз, сопровождающийся снижением сопротивляемости организма к заболеваниям.
К числу других кормовых факторов, влияющих на уровень защитных сил организма относятся обеспеченность животных витаминами и минеральными веществами, соотношение сахара и протеина в рационе, энергетический уровень рациона.
Физиологическое состояние, интенсивность обменных процессов, а, следовательно, здоровье и продуктивность животных во многом зависят от способов содержания и технологии, принятой в том или ином хозяйстве. Например, беспривязное содержание коров со свободным их передвижением, благоприятным микроклиматом в помещении, сухим логовом и постоянным тренирующим воздействием переменных факторов внешней среды оказывает положительное влияние на естественную резистентность организма. Моцион благоприятно действует на формирование естественных защитных сил у свиней и других животных. Ранний отъем поросят (в 10 — 15 дней) не позволяет получать молодняк с достаточно высокой резистентностью, так как механизмы ее становления к этому возрасту еще недостаточно сформировались.
Таким образом, естественные защитные силы организма сельскохозяйственных животных являются довольно динамичным показателем и определяются как генетическими особенностями организма, так и воздействием различных факторов окружающей среды. Это обстоятельство имеет громадное научное и практическое значение. Изменением силы и продолжительности воздействия того или иного фактора можно направленно влиять на формирование и проявление защитных сил организма. Обеспечение животным благоприятных условий содержания и кормления, максимально отвечающих биологическим особенностям организма, сложившимся в процессе эволюционного развития, способствует более быстрому формированию и лучшему проявлению его защитных сил. И, наоборот, неблагоприятное воздействие окружающей среды приводит к ослаблению устойчивости организма, защитные силы его проявляются недостаточно, что усиливает опасность возникновения и распространения различных заболеваний, в том числе инфекционных. Поэтому в основе борьбы с заболеваниями, особенно в условиях крупных ферм и комплексов, а также интенсивного использования животных должны лежать, прежде всего, профилактические мероприятия.
Известно, что невосприимчивость организма (специфический иммунитет), создаваемая любой вакциной, лишь дополняет естественную резистентность. Поэтому укрепление естественных защитных сил организма является важнейшей задачей охраны здоровья животных, повышения их продуктивности, улучшения качества получаемой продукции.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.