Иммунитет развитие в онтогенезе

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Микробиологии, эпидемиологии и инфекционных болезней»

Дисциплина: Медицинская микробиология

Лекция 15

Тема лекции:КЛИНИЧЕСКАЯ ИММУНОЛОГИЯ: ИММУННЫЙ СТАТУС МАКРООРГАНИЗМА. ОЦЕНКА ИММУНОГО СТАТУСА.

Задачи:

1. Изучить возрастные особенности иммунитета.

2. Рассмотреть методики оценки иммунного статуса человека

3. Познакомить с основными факторами, от которых зависит состояние иммунного статуса человека.

План:

1. Возрастные особенности иммунитета. 3

1.1. Внутриутробный период. 3

1.2. Иммунная система новорожденных, детей и подростков. 5

1.3. Иммунные факторы грудного женского молока. 10

1.4. Иммунная система при старении. 13

2. Иммунный статус человека. 14

3. Иммунологическое обследование человека. 14

4. Иммунодефицитные состояния. 17

Вопросы для повторения:

1. Какие особенности иммунитета характерны для периода внутриутробного развития ребенка?

2. Назовите иммунные факторы грудного молока.

3. Что такое иммунный статус человека?

4. Какие методы используются для определения иммунного статуса человека?

Литература для подготовки:

1. Воробьёв А.А., Быков А.С., Пашков Е.П., Рыбакова A.M. Микробиология (Учебник).- М: Медицина, 1998.

2. Медицинская микробиология (Справочник) под ред. В.И.Покровского, Д.К.Поздеева. — М: ГОЭТАР, «Медицина», 1999.

3. Микробиология с вирусологией и иммунологией / Под ред.Л.Б.Борисова, А.М.Смирновой. – М., 1994

4. Микробиология и иммунология / Под ред.А.А.Воробьева.- М., 1999

5. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии / Под ред. Л.Б.Борисова.- М., 1984.

6. Вирусология. В 3-х тт./ Под ред.Б.Филсца, Д.Найпа.- М, 1989.

7. Месровяну Л., Пунеску Э. Физиология бактерий.- Бухарест: Изд-во Академии наук РПРД960.

8. Вирусные, хламидийные и микоплазменные заболевания. В.И.Козлова и др.- М.: «Авиценна», 1995.

Лектор Митрофанова Н.Н.

Возрастные особенности иммунитета

В онтогенезе иммунной системы человека различают несколько периодов (табл.1).

Таблица 1

Основные периоды онтогенеза иммунной системы

У детей и женщин возникают критические состояния, которые связаны либо с первичными морфо-функциональными изменениями в иммунной системе, либо с перестройкой эндокринной и других систем организма.

Критические моменты проявляются у женщин во время специфических физиологических состояний — беременность, роды, вскармливание, менопауза.

1.1. Внутриутробный период

С 6-8 недели развития плода начинается закладка и дифференцировка основных органов и клеток иммунной системы. Иммунный аппарат эмбриона и плода чувствителен к повреждающим воздействиям внешней среды. В результате после рождения могут возникать врожденные иммунопатологии (иммунодефицит, аллергия, аутоиммунитет).

В иммунной системе женщины в период беременности происходят существенные физиологические изменения. Имплантация оплодотворенной яйцеклетки в матке (0-15 сут.) и развитие эмбриона (16-75 сут.) недостаточно объяснена с иммунологических позиций, т.к. в их составе присутствуют чужеродные антигены (антигены отца, эмбриональные антигены). Но полного уничтожения сперматозоидов или блокирования имплантации не наблюдается. Этому дают несколько объяснений.

1. Факторы местной защиты слизистых женских половых органов (секреторные Ig А, лизоцим и другие ферменты) умеренно реагируют на мужские половые клетки.

2. Факторы системной иммунореактивности — сывороточные антитела и Т-киллеры — малоэффективны из-за относительной изолированности женских половых путей от общего кровотока.

3. В семенной жидкости мужчин содержатся вещества, ингибирующие иммунные реакции.

И в дальнейшем иммунная система беременной женщины проявляет терпимость к чужеродным антигенам в составе развивающегося плода. Толерантность в этот период обусловлена следующим обстоятельствами:

1. Трофобласт, как плацентарный барьер, изолирует кровоток плода от кровотока матери.

2. Плацента и плод синтезируют вещества, подавляющие реакции отторжения.

3. В организме беременной женщины происходит перестройка цитокиновой регуляции иммунных процессов и запускается избирательная супрессия реакции против чужеродных антигенов плода.

4. Плацента ограждает плод от проникновения В- и Т-лимфоцитов матери на ранних этапах развития эмбриона.

При этом материнские антитела класса IgG свободно проникают через плаценту. Антитела всех других классов такой способностью не обладают.

Особенно активный трасплацентарный транспорт материнских иммуноглобулинов происходит в конце срока беременности. Поэтому в крови доношенных новорожденных очень высокий уровень IgG.

У недоношенных новорожденных этот показатель ниже.

С 10-й недели начинается синтез IgM, с 12-й — IgG, с 30-й — IgA, но концентрация их невелика. Таким образом, к моменту рождения здорового ребенка основную массу антител в его организме составляют материнские IgG.

Вместе с тем еще на внутриутробной стадии развития организма иммунная система реагирует на чужеродные антигены — бактериальные, вирусные и другие — усиленным синтезом преимущественно IgM-антител. Этот феномен имеет важное практическое значение: повышенный уровень IgM в пуповинной крови новорожденного — индикатор внутриутробной антигенной стимуляции, чаще всего результат перенесенной внутриутробной инфекции.

Онтогенез неспецифических факторов резистентности характеризуется ранними сроками их становления в opганизме плода. Начало синтеза некоторых фракций комплемента (С3, С4, С5), интерферона, лизоцима относится к 8-9 неделям беременности. В эти же сроки формируются фагоцитирующие клетки. Но функциональная активность гуморальных и клеточных факторов неспецифической реактивности даже к моменту рождения очень низка. Это связано с несовершенным метаболизмом клеток, которые отвечают за синтез эффекторов данных реакций.

Начальные этапы онтогенеза.Индивидуальное развитие организма начинается с момента оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом огца. Образуется зигота, из которой развивается зародыш, поровну наследующий геном родителей. Следовательно, он в генетическом от­ношении не является идентичным ни матери, ни отцу. По законам им­мунологии материнская иммунная система должна препятствовать им­плантации оплодотворенной яйцеклетки. Поэтому дальнейшее разви­тие зародыша возможно благодаря сложной системе защиты его от иммунного ответа матери.

Доступ сперматозоида к яйцеклетке и слияние их возможны по­тому, что: 1) система местного иммунитета женского полового тракта не препятствует продвижению сперматозоидов; 2) женские половые пути отчасти изолированы от общего кровотока; 3) семенная жидкость со­держит вещества, подавляющие иммунные процессы.

В дальнейшем оплодотворенная яйцеклетка имплантируется в матке и не отторгается благодаря тому, что иммунная система бе­ременной женщины проявляет относительную толерантность к антигенам эмбриона. Функцию изоляции плода от иммунной систе­мы матери выполняет плацентарный барьер (трофобласт). Крово-ток матери и плода оказываются полностью изолированными друг от друга. Плацента и плод синтезируют белки и гормональные ве­щества, подавляющие реакцию отторжения. При нормально протекающей беременности в организме беременных вырабатываются факторы, угнетающие иммунный ответ против антигенов плода. В то же время способность женского организма формировать иммун­ный ответ против бактерий и вирусов во время беременности пол­ностью сохраняется.

У плода тимус закладывается на 6-7-й неделе внутриутробного раз­вития, формирование его заканчивается к концу 3-го месяца, в дальней­шем происходит увеличение коркового слоя. На 11-12-й неделе селезен­ка, костный мозг и печень заселяются лимфоцитами. Лимфатические узлы закладываются на 4-м месяце, но полностью формируются после рожде­ния. Т-лимфоциты появляются у плода на 40-й день, отвечают на анти­генное воздействие на 16-й неделе. Зрелые В-лимфоциты появляются на 12-15-й неделе, способность формировать гуморальный иммунный от­вет — с 10-12-й недели развития плода, причем образуются IgM.

Трансплацентарная передача антител осуществляется с помощью плацентарных клеток, которые поглощают белковые молекулы и пере­носят их в неизмененном виде. Переносятся только IgG, причем ин­тенсивность передачи регулируется концентрацией IgG у матери: при высоких концентрациях передача замедляется, при низких усиливается. Таким образом поддерживается постоянный уровень IgG в крови пло­да. Антитела класса IgM через плаценту не проходят, поэтому ново­рожденные оказываются недостаточно защищенными от гра-мотрицательных микробов (кишечных палочек, сальмонелл).

Околоплодные воды обладают защитными свойствами, они почти всегда стерильны, в них обнаруживаются лизоцим, р-лизин, имму-ноглобулины.

Комплемент через плацентарный барьер не проникает. В тканях плода отдельные фракции появляются на 6-й неделе, в крови — на 10-й неделе, к 19-й неделе кровь содержит весь комплекс белков» комплемен­та, но при этом у новорожденных отмечается слабая опсоническая ак­тивность крови, с чем связана их чувствительность к инфекции.

Фагоцитирующие клетки появляются в печени плода на 2-м ме­сяце беременности. Фагоцитарная активность у них выражена слабо. При наличии инфекции количество их резко падает.

Период новорожденности.В этом периоде происходит интенсивное развитие механизмов иммунитета, которое определяет иммунный ста­тус в последующем. Исходный уровень компонентов иммунной сис­темы определяется в пуповинной крови.

Уже в первые часы после рождения организм ребенка сталкива­ется с разнообразной микрофлорой, заселяющей его кожу, дыхатель­ные пути, желудочно-кишечный тракт. В результате происходит сти­муляция лимфоидного аппарата и интенсивное его развитие. Резко повышается количество лимфоцитов. Уже на первой неделе жизни -физиологический лимфоцитоз, сохраняющийся до 5-6 лет.

У новорожденных слабо выражена активность Т-киллеров, а так­же реакции ГЗТ, выявляемые аллергическими кожными пробами. Ос-

лаблены процессы активации комплемента, продукции интерлейкинов и интерферона.

Количество В-лимфоцитов у новорожденных выше, чем у взрос­лых, но функция их слабее. Гуморальный иммунитет новорожденного зависит от материнских IgG, которые защищают от вирусов полиоми­елита, кори, краснухи, от менингококков, стрептококков, бордетелл коклюша, коринебактерий дифтерии, клостридий столбняка.

Слабая фагоцитарная активность лейкоцитов связана в основном с недостатком опсонинов.

Концентрация лизоцима в пуповинной крови выше, чем у матери. В первые три дня количество его нарастает, к концу первой недели снижается до уровня лизоцима у взрослых.

Грудное молоко содержит не только необходимые питательные ве­щества в оптимальных для ребенка соотношениях, но и такие защитные факторы, как систему комплемента в стимулированной форме, лизоцим, антитела, гормоны, ферменты. Антитела относятся в основном к секреторным SIgA.

Грудное вскармливание защищает от инфекций в наиболее уяз­вимом возрасте. В условиях стационара грудное вскармливание пре­дохраняет ребенка от внутрибольничных инфекций.

Реакции иммунитета

В основе реакций иммунитета лежит специфическое взаимодейс­твие между антигеном и антителами. Реакции происходят в том слу­чае, если антиген и антитела соответствуют, специфичны друг для дру­га. Следовательно, реакции иммунитета можно использовать в двух направлениях: 1) с помощью известных антигенов определить наличие антител в сыворотке крови больного и 2) с помощью известных антител, которые содержатся в иммунной сыворотке, определить вид и тип микроорганизма.

Поскольку в реакциях иммунитета участвует сыворотка, их на­зывают серологическими (лат. serum — сыворотка).

Процесс взаимодействия антигена и антитела происходит в две фазы. Первая фаза — это специфическое соединение антигена и антител, вторая — неспецифическая, видимая фаза, происходит обычно в при­сутствии электролитов. Видимое проявление зависит от антигена: если это корпускулярный антиген, например, микробы, то образуются хло­пья (агглютинация), если антиген растворимый (молекулярно-дисперс-ный), например, белки или полисахариды, то образуется осадок (пре­ципитация)

В отличие от системы специфического иммунитета факторы неспецифической защиты у новорожденных выражены хорошо. Они формируются раньше специфических и берут на себя основную функцию защиты организма плода и новорожденного. В околоплодных водах и в крови плода отмечается высокая активность лизоцима, которая сохраняется до рождения ребенка, а затем снижается. Способность к образованию интерферона сразу после рождения высока, на протяжении года она снижается, но с возрастом постепенно увеличивается и достигает максимума к 12-18 годам.

Новорожденный получает от матери значительное количество гамма-глобулинов. Эта неспецифическая защита оказывается достаточной при первоначальном столкновении организма с микрофлорой окружающей среды. К тому же у новорожденного отмечается «физиологический лейкоцитоз» — количество лейкоцитов в 2 раза выше, чем у взрослого, как естественная подготовка организма к новым условиям существования. Однако многочисленные лимфоциты новорожденных представлены незрелыми формами и не способны синтезировать необходимое количество глобулинов и интерферона. Фагоциты тоже недостаточно активны. В результате этого детский организм отвечает на проникновение микроорганизмов генерализованным воспалением. Часто такую реакцию вызывает бытовая микрофлора, безопасная для взрослого. В организме новорожденного специфические иммунные системы не сформированы, иммунной памяти нет, неспецифические механизмы тоже еще не созрели. Поэтому столь важно кормление материнским молоком, в котором содержатся иммунореактивные вещества. В возрасте от 3 до 6 месяцев иммунная система ребенка уже реагирует на вторжение микроорганизмов, но практически не формируется иммунная память. В это время неэффективны прививки, заболевание не оставляет после себя стойкого иммунитета. Второй год жизни ребенка выделяется как «критический» период в развитии иммунитета. В этом возрасте расширяются возможности и повышается эффективность иммунных реакций, однако система местного иммунитета еще недостаточно развита и дети чувствительны к респираторным вирусным инфекциям. В возрасте 5-6 лет созревает неспецифический клеточный иммунитет. Формирование собственной системы неспецифической гуморальной иммунной защиты завершается на 7-м году жизни, в результате чего заболеваемость респираторными вирусными инфекциями снижается.

Развитие вестибулярного анализатора в онтогенезе

Вестибулярный аппарат созревает у детей раньше, чем другие анализаторы, и у 6-месячного плода он развит почти также, как у взрослого. Возбудимость его существует с рождения и тренируется у ребенка при его укачивании. Новорожденный может определить положение тела во внешней среде. У детей вестибулярный аппарат более возбудим, чем у взрослых, возбудимость его возвращается к норме у девочек к 10-11 годам, у мальчиков — к 12-14 годам. При регулярных занятиях спортом адаптация наступает на 2-3 года раньше.

Проприорецепция в онтогенезе

Возбудимость проприорецепторов увеличивается с возрастом: наименьшая — у младших школьников, наибольшая — у старших. Ее повышение наблюдается также у школьников на уроках труда, физической культуры, занятиях в спортивных залах, наименьшая возбудимость отмечается на общеобразовательных уроках, во время подготовки к занятиям. Возбудимость проприорецепторов повышается в первой половине дня и снижается во второй. У старших школьников умственная деятельность (30-минутное чтение художественной литературы) повышает возбудимость проприорецепторов, а это, в свою очередь, приводит к последующему возрастанию умственной активности, т.е. работоспособности. [26]

Адаптация

Термин «адаптация» принято понимать как процесс или свершившийся факт приспособления к чему-либо [24]. Адаптация организма к постоянно изменяющимся условиям cреды (внешним и внутренним) — безостановочно происходящий процесс приспособления организма к данным изменениям, призванный сохранять в нем гомеостатическое равновесие.»… Каждый организм представляет собой динамическое сочетание устойчивости и изменчивости, в котором изменчивость служит его приспособительным реакциям и, следовательно, защите его наследственно закрепленных констант» [2]. Физиологический смысл адаптации организма к внешним и внутренним воздействиям заключается именно в поддержании гомеостаза и, соответственно, жизнеспособности организма практически в любых условиях, на которые он в состоянии адекватно реагировать.

Абсолютная адаптированность организма к чему-либо — относительно нестабильное функциональное состояние, которое может быть достигнуто только при длительном [3] — в течение адаптационного периода — действии на него достаточно неизменного по силе и продолжительности стандартного раздражителя или суммы раздражителей [6,7].

Адаптационные изменения (более или менее выраженные) происходят в организме в ответ практически на любые изменения его внешней и внутренней среды. Спортивная тренировка фактически является изменением условий существования организма спортсмена, призванным добиться в нем определенных спецификой спорта адаптационных изменений.

Стадии адаптации

В.Н. Платонов (1997) выделяет три стадии срочных адаптационных реакций [23]:

· Первая стадия связана с активизацией деятельности различных компонентов функциональной системы, обеспечивающей выполнение данной работы. Это выражается в резком увеличении ЧСС, уровня вентиляции легких, потребления кислорода, накопления лактата в крови и т.д.

· Вторая стадия наступает, когда деятельность функциональной системы протекает при стабильных характеристиках основных параметров ее обеспечения, в так называемом устойчивом состоянии.

· Третья стадия характеризуется нарушением установившегося баланса между запросом и его удовлетворением в силу утомления нервных центров, обеспечивающих регуляцию движений и исчерпанием углеводных ресурсов организма.

Формирование «долговременных адаптационных реакций» (сохранена авторская редакция) по мнению В.Н. Платонова (1997) так же протекает стадийно [ 23 ]:

· Первая стадия связана с систематической мобилизацией функциональных ресурсов организма спортсмена в процессе выполнения тренировочных программ определенной направленности с целью стимуляции механизмов долговременной адаптации на основе суммирования эффектов многократно повторяющейся срочной адаптации.

· Во второй стадии на фоне планомерно возрастающих и систематически повторяющихся нагрузок происходит интенсивное протекание структурных и функциональных преобразований в органах и тканях соответствующей функциональной системы. В конце этой стадии наблюдается необходимая гипертрофия органов, слаженность деятельности различных звеньев и механизмов, обеспечивающих эффективную деятельность функциональной системы в новых условиях.

· Третью стадию отличает устойчивая долговременная адаптация, выражающаяся в наличии необходимого резерва для обеспечения нового уровня функционирования системы, стабильности функциональных структур, тесной взаимосвязи регуляторных и исполнительных механизмов.

· Четвертая стадия наступает при нерационально построенной, обычно излишне напряженной тренировке, неполноценном питании и восстановлении и характеризуется изнашиванием отдельных компонентов функциональной системы.