Какие ученые изучали иммунитет
Иммунология — это наука о защитных реакциях организма, направленных на сохранение его структурной и функциональной целостности и биологической индивидуальности. Она самым тесным образом связана с микробиологией.
Во все времена находились люди, которых не поражали самые страшные болезни, уносившие сотни и тысячи жизней. Кроме того, еще в Средние века было замечено, что человек, который перенес инфекционное заболевание, становится к нему невосприимчивым: именно поэтому людей, выздоровевших от чумы и холеры, привлекали к уходу за больными и к захоронению умерших. Механизмом устойчивости человеческого организма к различным инфекциям медики заинтересовались очень давно, однако иммунология как наука возникла лишь в XIX веке.
Эдвард Дженнер
Создание вакцин
Первопроходцем в данной области можно считать англичанина Эдварда Дженнера (1749-1823), сумевшего избавить человечество от оспы. Наблюдая за коровами, он обратил внимание на то, что животные подвержены инфекции, симптомы которой схожи с оспой (в дальнейшем это заболевание крупного рогатого скота получило название «коровья оспа»), а на их вымени образуются пузырьки, сильно напоминающие оспенные. Во время дойки жидкость, содержащаяся в этих пузырьках, часто втиралась в кожу людей, но доярки редко болели оспой. Дженнер не смог дать научное объяснение этому факту, поскольку тогда еще не было известно о существовании патогенных микробов. Как выяснилось впоследствии, мельчайшие микроскопические существа — вирусы, вызывающие оспу коров, несколько отличаются от тех вирусов, которые поражают человека. Однако иммунная система человека реагирует и на них.
В 1796 году Дженнер привил жидкость, взятую из оспинок коров, здоровому восьмилетнему мальчику. У того возникло легкое недомогание, которое вскоре прошло. Полтора месяца спустя врач привил ему человеческую оспу. Но мальчик не заболел, поскольку в организме его после прививки выработались антитела, которые и защитили его от болезни.
Жидкость, содержащую ослабленные микробы или их яды, стали называть вакциной (от лат. vaccina—«коровья»)
Луи Пастер
Следующий шаг в развитии иммунологии сделал знаменитый французский врач Луи Пастер (1822-1895). Основываясь на работах Дженнера, он высказал идею, что если заразить человек ослабленными микробами, которые вызовут легкое заболевание, то в дальнейшем этим недугом человек уже не заболеет. У него вы работается иммунитет, и его лейкоциты и антитела легко справятся с возбудителями. Таким образом, роль микроорганизмов в инфекционных заболеваниях была доказана.
Пастер разработал научную теорию, которая позволила применять вакцинацию против многих болезней, и, в частности, создал вакцину против бешенства. Это чрезвычайно опасное для человека заболевание вызывается вирусом, поражающим собак, волков, лисиц и многих других животных. При этом страдают клетки нервной системы. У заболевшего развивается водобоязнь — невозможно пить, поскольку от воды возникают судороги глотки и гортани. Вследствие паралича дыхательных мышц или прекращения сердечной деятельности может наступить смерть. Поэтому при укусе собаки или другого животного необходимо срочно провести курс прививок против бешенства. Сыворотка, созданная французским ученым в 1885 году, успешно применяется и по сей день.
Иммунитет против бешенства возникает всего лишь на 1 год, так что при повторных укусах по истечении этого срока следует делать прививки снова.
Клеточный и гуморальный иммунитет
В 1887 году русский ученый Илья Ильич Мечников (1845-1916), долгое время работавший в лаборатории Пастера, открыл феномен фагоцитоза и разработал клеточную теорию иммунитета. Она заключается в том, что чужеродные тела уничтожаются особыми клетками — фагоцитами.
Илья Ильич Мечников
В 1890 году немецкий бактериолог Эмиль фон Беринг (1854-1917) установил, что в ответ на введение микробов и их ядов в организме вырабатываются защитные вещества — антитела. На основе этого открытия немецкий ученый Пауль Эрлих (1854-1915) создал гуморальную теорию иммунитета: чужеродные тела ликвидируются антителами — химическими веществами, доставляемыми кровью. Если фагоциты могут уничтожать любые антигены, то антитела — только те, против которых они были выработаны. В настоящее время реакции антител с антигенами применяют при диагностике различных заболеваний, в том числе аллергических. В 1908 году Эрлиху совместно с Мечниковым была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за работу по теории иммунитета».
Дальнейшее развитие иммунологии
В конце XIX века было установлено, что при переливании крови важно учитывать ее группу, поскольку антигенами для организма являются также нормальные чужие клетки (эритроциты). Особенно остро проблема индивидуальности антигенов встала с появлением и развитием трансплантологии. В 1945 году английский ученый Питер Медавар (1915-1987) доказал, что основной механизм отторжения пересаженных органов — иммунный: иммунная система воспринимает их как чужеродные и бросает на борьбу с ними антитела и лимфоциты. И только в 1953 году, когда было открыто явление, обратное иммунитету, — иммунологическая толерантность (утрата или ослабление способности организма к иммунному ответу на данный антиген), операции по трансплантации стали значительно более успешными.
Статьи: История борьбы с натуральной оспой. Вакцинация | Иммунологические центры в Киеве
- 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:
Иммунология как определенное направление исследований возникла из практической необходимости борьбы с инфекционными заболеваниями. Как отдельное научное направление иммунология сформировалась лишь во второй половине ХХ века. Гораздо более продолжительна истории иммунологии как прикладного раздела инфекционной патологии и микробиологии. Многовековые наблюдения за заразными болезнями заложили фундамент современной иммунологии: несмотря на широкое распространение чумы (V век до н.э.), никто не заболевал дважды, по крайней мере смертельно и для захоранения трупов использовали переболевших.
Имеются свидетельства тому, что первые прививки оспы проводили в Китае за тысячу лет до Рождества Христова. Инокуляция содержимого оспенных пустул здоровым людям с целью их защиты от острой формы заболевания распространилась затем в Индию, Малую Азию, Европу, на Кавказ.
На смену инокуляции пришел метод вакцинации (от лат. «vacca» — корова), разработанный в конце XVIII в. английским врачом Э. Дженнером. Он обратил внимание на тот факт, что молочницы, ухаживавшие за больными животными, иногда заболевали в крайне слабой форме оспой коров, но при этом никогда не болели натуральной оспой. Подобное наблюдение давало в руки исследователя реальную возможность борьбы с болезнью людей. В 1796 г., через 30 лет после начала своих изысканий Э. Дженнер решился опробовать метод вакцинации коровьей оспой. Эксперимент прошел успешно и с тех пор способ вакцинации по Э. Дженнеру нашел широкое применение во всем мире.
Зарождение инфекционной иммунологии связывают с именем выдающегося французского ученого Луи Пастера. Первый шаг к целенаправленному поиску вакцинных препаратов, создающих устойчивый иммунитет к инфекции, был сделан после наблюдения Пастера над патогенностью возбудителя куриной холеры. Из этого наблюдения Пастер сделал вывод: состарившаяся культура, потеряв свою патогенность, остается способной к созданию устойчивости к инфекции. Это определило на многие десятилетия принцип создания вакцинного материала — тем или иным способом (для каждого возбудителя своим) добиваться снижения вирулентности патогена при сохранении его иммуногенных свойств.
Хотя Пастер разработал принципы вакцинации и успешно применял их на практике, он не знал о факторах, включенных в процесс защиты от инфекции. Первыми, кто пролил свет на один из механизмов невосприимчивости к инфекции, были Эмиль фон Беринг и Китазато. Они продемонстрировали, что сыворотка от мышей, предварительно иммунизированных столбнячным токсином, введенная интактным животным, защищает последних от смертельной дозы токсина. Образовавшийся в результате иммунизации сывороточный фактор — антитоксин — представлял собой первое обнаруженное специфическое антитело. Работы этих ученых положили начало изучению механизмов гуморального иммунитета.
У истоков познания вопросов клеточного иммунитета стоял русский биолог-эволюционист Илья Ильич Мечников. В 1883 году он сделал первое сообщение по фагоцитарной теории иммунитета на съезде врачей и естествоиспытателей в Одессе. У человека есть амебоидные подвижные клетки — макрофаги, нейтрофилы. «Едят» они пищу особого рода — патогенных микробов, функция этих клеток — борьба с микробной агрессией.
Параллельно с Мечниковым разрабатывал свою теорию иммунной защиты от инфекции немецкий фармаколог Пауль Эрлих. Он знал о том факте, что в сыворотке крови животных, зараженных бактериями, появляются белковые вещества, способные убивать патогенные микроорганизмы. Эти вещества впоследствии были названы им «антителами». Самое характерное свойство антител — это их ярко выраженная специфичность. Образовавшись как защитное средство против одного микроорганизма, они нейтрализуют и разрушают только его, оставаясь безразличными к другим.
Две теории — фагоцитарная (клеточная) и гуморальная — в период своего возникновения стояли на антагонистических позициях. Школы Мечникова и Эрлиха боролись за научную истину, не подозревая, что каждый удар и каждое его парирование сближало противников. В 1908 г. обоим ученым одновременно была присуждена Нобелевская премия.
К концу 40-х — началу 50-х годов ХХ столетия завершается первый период развития иммунологии. Был создан целый арсенал вакцин против самого широкого набора инфекционных заболеваний. Эпидемии чумы, холеры, оспы перестали уничтожать сотни тысяч людей. Отдельные, спорадические вспышки этих заболеваний встречаются до сих пор, но это лишь очень локальные, не имеющие эпидемиологического, а тем более пандемического значения случаи.
Рис. 1. Ученые-иммунологи: Э. Дженнер, Л. Пастер, И.И. Мечников, П.Эрлих.
Новый этап развития иммунологии связан в первую очередь с именем выдающегося австралийского ученого М.Ф. Бернета. Именно он в значительной степени определил лицо современной иммунологии. Рассматривая иммунитет как реакцию, направленную на дифференциацию всего «своего» от всего «чужого», он поднял вопрос о значении иммунных механизмов в поддержании генетической целостности организма в период индивидуального (онтогенетического) развития. Именно Бернет обратил внимание на лимфоцит как основной участник специфического иммунного реагирования, дав ему название «иммуноцит». Именно Бернет предсказал, а англичанин Питер Медавар и чех Милан Гашек экспериментально подтвердили состояние, противоположное иммунной реактивности — толерантности. Именно Бернет указал на особую роль тимуса в формировании иммунного ответа. И, наконец, Бернет остался в истории иммунологии как создатель клонально-селекционной теории иммунитета. Формула такой теории проста: один клон лимфоцитов способен реагировать только на одну конкретную, антигенную, специфическую детерминанту.
Особого внимания заслуживают взгляды Бернета на иммунитет как на такую реакцию организма, которая отличает все «свое» от всего «чужого». После доказательства Медаваром иммунологической природы отторжения чужеродного трансплантата, после накопления фактов по иммунологии злокачественных новообразований стало очевидным, что иммунная реакция развивается не только на микробные антигены, но и тогда, когда имеются любые, пусть незначительные антигенные различия между организмом и тем биологическим материалом (трансплантатом, злокачественной опухолью), с которым он встречается.
Сегодня мы знаем если не все, то многое из механизмов иммунного реагирования. Нам известны генетические основы удивительно широкого разнообразия антител и антигенраспознающих рецепторов. Мы знаем, какие типы клеток ответственны за клеточные и гуморальные формы иммунного реагирования; в значительной степени понятны механизмы повышенной реактивности и толерантности; многое известно о процессах распознавания антигена; выявлены молекулярные участники межклеточных отношений (цитокины); в эволюционной иммунологии сформирована концепция роли специфического иммунитета в прогрессивной эволюции животных. Иммунология как самостоятельный раздел науки встала в один ряд с истинно биологическими дисциплинами: молекулярной биологией, генетикой, цитологией, физиологией, эволюционным учением.