История развития иммунитета кратко
- Открытие иммунитета
- Первый ученый-иммунолог
- Виды иммунитета
- Значимые исследования в области иммунологии
- Перспективы развития современной иммунологии
- Видео по теме
Иммунология является достаточно молодым медицинским разделом. Хотя существуют свидетельства того, что ещё до нашей эры проводили прививки с целью защиты от острой формы заболевания на территории современных Китая, Индии и Египта. Только в конце XVIII века формируется такое важное направление, как вакцинация. С этого времени и начинается история иммунологии в качестве прикладной области инфекционной патологии и микробиологии. Только во второй половине ХХ века иммунология формируется как самостоятельное научное направление.
В данной статье речь пойдёт о проведённых значимых исследованиях в области борьбы с инфекционными заболеваниями, об обнаружении иммунитета, его видах, о перспективах развития иммунологии.
Открытие иммунитета
Живя в потенциально опасном мире, который наполнен множеством инфекций, имеющих непохожие формы, размеры, строение и деструктивную силу, человечество развило защитные механизмы, формирующие и поддерживающие иммунитет. Иммунитетом является невосприимчивость к какому-либо инфекционному заболеванию. При многовековых наблюдениях за распространением заражений было замечено, что не каждый человек подвержен определённой болезни, а переболевший не заражается снова. В результате этих наблюдений стали использовать переболевших людей за уходом больных, подвергшихся такому же заражению и погребением трупов. Так был заложен фундамент для становления иммунологии. Иммунология – это медицинская наука о предохранительных реакциях организма, невосприимчивости к инфекционным заболеваниям.
Первый ученый-иммунолог
Первым учёным, детально изучившим и научно объяснившим теорию защитных процессов в интересах всего организма (иммунитета) стал видный микробиолог, лауреат Нобелевской премии Илья Мечников. Он же первым в своих трудах употребил слово «иммунитет». В конце XIX века Мечников обнаружил явление фагоцитоза (процесс, при котором клетки перерабатывают органические тела, осуществляя таким образом защиту организма), вошедшее в основу его фагоцитарной теории иммунитета. Илья Ильич, изучая морских беспозвоночных, обнаружил, что некоторые клетки этих животных принимают все инородные частицы, попадающие во внутреннюю среду. Он отнёс это явление не к питанию клетки, а к защитному процессу. Мечников первым рассматривал воспаление как предохраняющую функцию, а не как разрушительную.
Илья Мечников
Виды иммунитета
Иммунная система распознаёт и удаляет из организма всё постороннее: бактерии, грибки, вирусы и даже свои ткани и клетки, ставшие чужеродными под воздействием факторов окружающей среды. Иммунная система выполняет защиту организма с помощью следующих видов иммунитета:
- врождённый (неспецифический);
- приобретённый (специфический).
Эти два вида иммунитета являются стадиями одного защитного процесса. Врождённый играет роль первого барьера защиты. Приобретённый иммунитет выполняет переходные функции специфического определения и запоминания вредоносного агента (или постороннего вещества) и подключения врождённого иммунитета на завершающем этапе. Неспецифический иммунитет распознаёт и удаляет инородные тела на основе воспаления и фагоцитоза без учёта их частной особенности. Система приобретённого иммунитета более сложная. Она основана на специфическом воздействии лимфоцитов. Здесь антигены (чужеродные вещества, стимулирующие выработку антител) выявляются, распознаются и обезвреживаются. Лимфоциты определяют чужеродные молекулы и действуют на них либо непосредственно, либо выработкой защитных белковых молекул (антител).
Пауль Эрлих
В научном сообществе попытки определения механизмов, обеспечивающих стойкость организма к возбудителям инфекций, завершились созданием двух теорий иммунитета:
- клеточная (фагоцитарная);
- гуморальная.
Фагоцитарная теория открыта Мечниковым в 1887 году, по ней уничтожение инородных тел выполняют подвижные клетки – макрофаги, переваривающие микробов. Гуморальная теория открыта Паулем Эрлихом в 1901 году, по ней удаление посторонних тел происходит с помощью антител, доставляемых кровью. Антитела, образовавшись в крови как защитное средство против определённого микроорганизма, уничтожают только его, не разрушая другие.
Так же иммунитет подразделяется на:
- Естественный;
- Искусственный;
- Активный;
- Пассивный;
- Видовой.
Значимые исследования в области иммунологии
Наблюдения за развитием заболеваний приводят исследователей к поиску взаимосвязей нарушений иммунных механизмов и развитием различных патологий. Такие исследования, до создания теории Мечникова, приводят в конце XVIII века к созданию вакцинации. Данный метод был разработан врачом Эдвардом Дженнером.
Так начинается история инфекционной иммунологии. Дженнер вследствие своих долгих наблюдений обратил внимание на то, что присматривающие за больными коровами люди могли заразиться коровьей оспой, но протекала в слабой форме. И в дальнейшем они никогда не заболевали натуральной оспой. Получалось, что иммунитет к коровьей оспе распространялся и на натуральную оспу. Тогда Дженнер использовал метод прививки коровьей оспы человеку, данный метод оказался удачным и его назвали в дальнейшем вакцинация (от лат. «vacca» – корова). Вакцинация показала реальность искусственного воспроизведения иммунитета, оказала громадное воздействие на развитие медицины.
Эдвард Дженнер
Практические опыты Эдварда Дженнера были развиты выдающимся французским учёным, с которым в дальнейшем работал И. Мечников, Луи Пастером, сформулировавшим положения профилактики от инфекционных заболеваний с помощью иммунизации ослабленными или убитыми возбудителями. Он открывает одного за другим возбудителей родильной горячки, гнойных абсцессов, куриной холеры, остеомиелита, показывая этими исследованиями живую природу возбудителей инфекционных заболеваний. Пастер, наблюдая за патогенностью возбудителя куриной холеры, пришёл к выводу, что возбудитель, теряя свою вирулентность (болезнетворную силу), сохраняет стабильность по отношению к инфекции. Таким образом определился принцип создания вакцины — уменьшать вирулентность патогена при сохранении его иммунных свойств. И в 1881 году Пастером был создан общий механизм разработки предохранительных прививок путём введения ослабленных микробов — вакцинопрофилактика.
Учёные Эмиль Ру и Александр Йерсен в 1888 году дали большой толчок развитию иммунологии. У них получилось выделить растворимый токсин из дифтерийной палочки. Исследователи пришли к тому, что болезнь может вызывать не сам микроб, а выработанный им в организме токсин.
В 1890 году другими исследователями Эмилем Берингом и Сибасабуро Китасато было выявлено, что в крови животных после введения столбнячного токсина формируется вещество, нейтрализующее или разрушающее токсин и предотвращающее заболевание. Это вещество получило название антитоксин, а вскоре был введён для него термин — антитело. Начало изучения принципов гуморального иммунитета было положено благодаря работам Беринга и Китасато.
Практическим достижением к концу XIX столетия явилось то, что сделалось возможным создавать иммунитет (выполнять профилактику) к конкретному инфекционному заболеванию путём прививания ослабленных возбудителей этой инфекции, а также создание различных вакцин и сывороток.
Эмиль Беринг
В начале XX века стала формироваться ещё одно направление в иммунологии – неинфекционная иммунология. Этому послужило выявление Жюлем Борде и Николаем Чистовичем процесса выработки антител в организме животного в ответ на внесение не только микроорганизмов, а вообще чужеродных агентов (биологического материала даже с малосущественными антигенными различиями). Оказалось, что в основе реакций, возникающих в организме в ответ на введение чужеродных агентов, находятся одни и те же процессы и организм точно различает «своё» и «чужое». В созданном в 1900 году учении Ильёй Мечниковым о цитотоксинах – антителах, действующих против определённых тканей организма, неинфекционная иммунология получила своё развитие. Также этому способствовал Карл Ландштейн, открывший в 1901 году антигены человеческих эритроцитов.
Фрэнк Бёрнет
С середины ХХ века начался стремительный подъём иммунологии. Этот рост ассоциируется с именем учёного Фрэнка Бёрнета из Австралии. Он рассматривал лимфоцит как основного члена специфического иммунного реагирования. Бёрнет предсказал наличие в организме иммунологической толерантности. Также он является разработчиком клонально-селекционной теории иммунитета, в которой описывается, что один клон лимфоцитов способен отвечать только на одну явственную, антигенную детерминанту (часть макромолекулы антигена, опознающей иммунной системой).
В результате своих исследований английский биолог Питер Медавар доказал, что иммунологические механизмы лежат в основе процессов отделением чужеродных тканей организмом. И в 1953 году Медавар и Милан Гашек экспериментально подтвердили независимо друг от друга существование иммунологической толерантности – невосприимчивости организма на введённую инородную субстанцию.
Айзек Асимов
Ещё одним большим звеном в иммунологии стало открытие интерферонов в 1957 году вирусологами Жаном Линдеманом и Аликом Айзексом. Они выявили, что занесённый вирус в уже заражённый организм препятствует развитию другого вируса. Открытие интерферонов сформировало целый раздел иммунологии.
К этому периоду относятся и следующие значимые достижения в области иммунологии:
- расшифровка химической структуры иммуноглобулинов;
- разработка культивирования лимфоидных клеток;
- выявление стволовых клеток в костном мозге;
- выявление Т- и В-лимфоцитов, взаимодействующих при иммунном ответе;
- открытие лейкоцитарных антигенов.
Перспективы развития современной иммунологии
Сейчас в развитии современной иммунологии для определения достоверности полученных данных применяют генетический и молекулярно-биологический методы. Усиленно развивается иммунонкология. Изменяется подход к вакцинации. Ранее вакцина применялась в качестве препарата, формирующего иммунитет, то сейчас вакцина рассматривается в качестве антигеносодержащего препарата, лечащего аллергические, аутоиммунные и онкологические заболевания. Теперь уже доказано, что активация врождённого иммунитета предшествует запуску приобретённого. В практической медицине (иммунотерапии, иммунодиагностике) находят применение методы и принципы современной иммунологии.
Для исключения проникновения в организм чужеродных антигенов или его спонтанной мутации перспективными в иммунологии являются направления, связанные с решением таких проблем, как:
- разработка иммуногенетических и иммунологических способов лечения онкологических заболеваний;
- управление иммунным процессом, обеспечивающее резистентность организмов к негативному воздействию;
- эффективная иммунопрофилактика ВИЧ-инфекции и вирусного гепатита.
Видео по теме:
Термин «иммунитет» возник от латинского слова
«immunitas» — освобождение, избавление от чего-либо. В
медицинскую практику он вошел в XIX веке, когда им стали обозначать
«освобождение от болезни» (французский словарь Литте, 1869). Но
еще задолго до появления термина у медиков существовало понятие об
иммунитете в значении невосприимчивости человека к болезни, которое
обозначалось как «самоисцеляющая сила организма» (Гиппократ),
«жизненная сила» (Гален) или «залечивающая сила»
(Парацельс). Врачам давно была известна присущая людям от рождения
невосприимчивость (резистентность) к болезням животных (например, куриной
холере, чуме собак). Сейчас это называют врожденным (естественным)
иммунитетом. С древних времен медики знали, что человек не болеет
некоторыми болезнями дважды. Так, еще в IV веке до н.э. Фукидид, описывая
чуму в Афинах, отмечал факты, когда люди, которые чудом выживали, могли
ухаживать за больными без риска заболеть вновь. Жизненный опыт показывал,
что у людей может возникать стойкая невосприимчивость к повторному
заражению после перенесённых тяжёлых инфекций, таких, например, как тиф,
оспа, скарлатина. Такое явление называют приобретенным иммунитетом.
В конце XVIII века англичанин Эдвард Дженнер использовал коровью оспу для
защиты человека от натуральной оспы. Будучи убежденным, что искусственное
заражение человека — безвредный способ предотвращения тяжелой болезни, он в
1796 году провел первый успешный эксперимент на человеке.
В Китае и Индии прививку оспы практиковали еще за несколько столетий до ее
введения в Европе. Болячками переболевшего оспой человека расцарапывали
кожу здорового человека, который обычно после этого переносил инфекцию в
слабой, не смертельной форме, после чего выздоравливал и оставался
устойчивым к последующим заражениям оспой.
Спустя 100 лет открытый Э. Дженнером факт лег в основу экспериментов Л.
Пастера на куриной холере, завершившихся формулировкой принципа
профилактики инфекционных заболеваний — принцип иммунизации ослабленными
или убитыми возбудителями (1881 г.).
В 1890 году Эмиль фон Беринг сообщил, что после введения в организм
животного не целых дифтерийных бактерий, а всего лишь некого токсина,
выделенного из них, в крови появляется нечто, способное нейтрализовать или
разрушать токсин и предотвращать заболевание, вызываемое целой бактерией.
Более того, оказалось, что приготовленные из крови таких животных препараты
(сыворотки) исцеляли детей, уже больных дифтерией. Вещество, которое
нейтрализовало токсин и появлялось в крови только в его присутствии,
получило название антитоксина. В дальнейшем подобные ему вещества стали
называть общим термином — антитела. А тот агент, который вызывает
образование этих антител, стали называть антигеном. За эти работы Эмиль фон
Беринг был удостоен в 1901 году Нобелевской премии по физиологии и
медицине.
В дальнейшем П. Эрлих разработал на этой базе теорию гуморального
иммунитета, т.е. иммунитета, обеспечиваемого антителами, которые,
продвигаясь по жидким внутренним средам организма, таким, как кровь и лимфа
(от лат. humor — жидкость), поражают чужеродные тела на любом расстоянии от
лимфоцита, который их производит.
Арне Тизелиус (Нобелевская премия по химии за 1948 год) показал, что
антитела — это всего лишь обычные белки, но с очень большим молекулярным
весом. Химическую структуру антител расшифровали Джералд Морис Эдельман
(США) и Родни Роберт Портер (Великобритания), за что получили Нобелевскую
премию в 1972 году. Было установлено, что каждое антитело состоит из
четырех белков — 2-х легких и 2-х тяжелых цепей. Такая структура в
электронном микроскопе по своему виду напоминает «рогатку» (
рис. 2
). Часть молекулы антитела, которая связывается с антигеном, очень
изменчива, поэтому ее называют вариабельной. Эта область содержится на
самом кончике антитела, поэтому защитную молекулу иногда сравнивают с
пинцетом, ухватывающим с помощью острых концов мельчайшие детали самого
замысловатого часового механизма. Активный центр распознает в молекуле
антигена небольшие участки, состоящие обычно из 4- 8 аминокислот. Эти
участки антигена подходят к структуре антитела «как ключ к
замку». Если антитела не могут справиться с антигеном (микробом)
самостоятельно, на помощь им придут другие компоненты и, в первую очередь,
специальные «клетки-пожиратели».
Позднее японец Сусумо Тонегава, основываясь на достижении Эдельмана и
Портера, показал то, что никто в принципе не мог даже ожидать: те гены в
геноме, которые отвечают за синтез антител, в отличие от всех других генов
человека, обладают потрясающей способностью — многократно изменять свою
структуру в отдельных клетках человека в течение его жизни. При этом они,
варьируя в своей структуре, перераспределяются так, что потенциально готовы
обеспечить производство нескольких сотен миллионов различных
белков-антител, т.е. намного больше теоретического количества, потенциально
действующих на человеческий организм извне чужеродных веществ — антигенов.
В 1987 году С. Тонегава была присуждена Нобелевская премия по физиологии и
медицине «за открытие генетических принципов генерации антител».
Одновременно с создателем теории гуморального иммунитета Эрлихом наш
соотечественник И.И. Мечников разработал теорию фагоцитоза и обосновал
фагоцитарную теорию иммунитета. Он доказал, что у животных и человека
существуют специальные клетки — фагоциты — способные поглощать и разрушать
патогенные микроорганизмы и другой генетически чужеродный материал,
оказавшийся в нашем организме. Фагоцитоз был известен ученым c 1862 г. по
работам Э. Геккеля, но только Мечников первым связал фагоцитоз с защитной
функцией иммунной системы. В последующей многолетней дискуссии между
сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие
механизмы иммунитета. Фагоцитоз, открытый Мечниковым, получил в дальнейшем
название клеточного иммунитета, а антителообразование, обнаруженное
Эрлихом, — гуморального иммунитета. Все завершилось тем, что оба ученых
были признаны мировой научной общественностью и разделили между собой
Нобелевскую премию по физиологии и медицине за 1908 год.
Смотрите также:
Становление и развитие иммунологии в первую очередь было связано с наличием такого феномена, как иммунитет, который по современным понятиям определяется как механизм защиты организма от живых тел и веществ, несущих признаки генетически чужеродной информации, а ранее рассматривался только как феномен невосприимчивости организма к инфекционным болезням.
Иммунология как наука сформировалась на рубеже ХIХ и ХХ вв. Ее развитие началось с 1881 г., когда Л. Пастер, изучая холеру кур, случайно заразил их старой культурой этого возбудителя. Однако птицы не погибли. Повторив опыт на этих же птицах, но взяв свежую культуру, Л. Пастер с удивлением обнаружил, что куры вновь остались живы. Л. Пастер сделал вывод о том, что ослабленная культура каким-то образом подготовила организм к встрече с высоковирулентным микробом. Развив в дальнейшем принцип использования возбудителей с ослабленной вирулентностью, он создал вакцины против бешенства и сибирской язвы.
Однако прародителем иммунологии считают не Л. Пастера, а Э. Дженнера, который в 1796 г. эмпирически разработал способ предохранения людей от оспы.
Однажды Э. Дженнер, будучи приглашенным на прием к больной женщине с признаками кожной сыпи, предположил, что это оспа. На это ему возразили, что больная женщина ранее перенесла коровью оспу, заразившись при доении от коровы, поэтому заболеть натуральной оспой она не может. Заинтересовавшись этим явлением, Э. Дженнер разработал метод профилактики натуральной оспы, названный им вариоляцией, а позже — вакцинацией. Это слово произошло от латинского vacce — корова, так как он брал материал из оспенных пузырьков с вымени коров и прививал его людям. Вакцинированные люди в легкой форме переболевали коровьей оспой и приобретали устойчивость к натуральной оспе. Свои наблюдения Э. Дженнер подтвердил путем экспериментального заражения возбудителем натуральной оспы ранее провакцинированного мальчика. Этот опыт он провел публично. По знаниям того времени, Э. Дженнер не мог дать теоретического обоснования данного явления. Поэтому, отдавая должное Э. Дженнеру, нужно согласиться, что зарождение иммунологии связано с именем Л. Пастера.
После открытия Л. Пастера и теоретического обоснования им иммунизации наука иммунология начала бурно развиваться.
В 1890 г. немецкий исследователь Э. Беринг показал, что в ответ на внедрение микроорганизмов или их токсинов в организме вырабатываются и циркулируют в крови защитные вещества, позднее названные антителами. На этой основе П. Эрлих сформулировал гуморальную теорию иммунитета.
И.И. Мечников в 1882 г., изучая реакции у морских многоклеточных, в частности у морских звезд, при проникновении чужеродных веществ обнаружил феномен фагоцитоза и в дальнейшем создал фагоцитарную (клеточную) теорию иммунитета.
В 1899 г. Н.Я. Чистович установил, что не только микроорганизмы, но и чужеродные ткани, например эритроциты или сыворотка крови других видов животных, при парентеральном введении вызывают выработку антител. Это положение положило начало развитию неинфекционной иммунологии.
В 1900 г. К. Ландштейнер обнаружил группы крови у человека, что дало начало такой ветви неинфекционной иммунологии, как учение о тканевых антигенах. Так, в настоящее время в эритроцитах человека обнаружено 14 изоантигенных систем, включающих 70 различных антигенов. В сыворотке крови млекопитающих содержится около 40 антигенов. Установлено, что лейкоциты несут более 30 специфических антигенов гистосовместимости.
Изучение антигенов и роли генетических механизмов в осуществлении иммунных реакций положило начало науке иммуногенетике.
Именно с иммуногенетикой связан основной прогресс современной иммунологии. Работы в области генетического контроля иммунного ответа, исследования в области тканевой гистосовместимости, идеи генетического гомеостаза определяют магистральный путь современной иммунологии.
Идея о том, что иммунитет — основная причина несовместимости тканей при трансплантации, возникла не сразу. Во время Второй мировой войны медики столкнулись с проблемой лечения ожогов. Одним из приемов их лечения была пересадка кожи, но она редко была удачной при взятии участков кожи от других доноров. Было дано теоретическое обоснование этого процесса и четко сформулировано, что процесс отторжения чужеродной ткани объясняется иммунологическими механизмами и полностью находится в разделе неинфекционной иммунологии.
Из работ, посвященных трансплантационному иммунитету, выросло принципиально новое направление — учение об иммунологической толерантности. Толерантность открыли в 1953 г. независимо друг от друга П. Медавар с сотр. и М. Гашек. Иммунологическая толерантность — это распознавание чужого и специфическая терпимость к нему, тогда как иммунитет — распознавание чужого и нетерпимость к нему.
Примерами иммунологической толерантности является отсутствие трансплантационного иммунитета у двоен, а также отсутствие иммунного ответа при некоторых вирусных инфекциях, возбудители которых проникают через плаценту и внутриутробно инфицируют плод. Такими инфекциями считают бруцеллез млекопитающих, классическую чуму свиней, вирусную диарею крупного рогатого скота, парвовирусную инфекцию и т.д.
Изучение структуры и закономерностей образования антител раскрыло тайну их бесконечного разнообразия и привело к созданию гибридомных технологий, позволяющих получать моноклинальные антитела любой специфичности.
Одним из достижений иммунологии является разработка принципиально новых методов диагностики: на стыке биохимии и иммунологии -иммуноферментного анализа (ИФА), радиологии и иммунологии — радиоиммунного анализа (РИА).
Одним из значительных обобщений иммунологии явилось выделение в иммунной системе двух независимых, но совместно функционирующих систем лимфоцитов — Т-лимфоцитов (тимусзависимых) и В-лимфоцитов (бурсазависимых).
В целом уже сейчас понятно, что основная задача иммунной системы — охрана генетического гомеостаза индивидуума от различных агентов экзо- и эндогенного происхождения.