Сущность иммунитета его виды
Иммунитет — (лат. immunitas — освобождение) — защита организма от генетически чужеродных организмов и веществ, к которым относятся микроорганизмы, вирусы, черви, различные белки, клетки, в том числе и собственные изменённые клетки организма.
Иммунология — наука, изучающая иммунитет.
Иммунный ответ — это реакция организма на внедрение чужеродных агентов.
Антиген — любое чужеродное вещество или организм.
Антитело — вещество организма, распознающее антигены.
Антитела (иммуноглобулины) — особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде рецепторов (рис. 1). Реагируя на присутствие антигена, они отделяются от мембраны В-лимфоцита и присутствуют в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул (антител). Антитела способны избирательно связываться с конкретными видами чужеродных молекул, которые в связи с этим называют антигенами.
Рис. 1. В-лимфоцит с мембрансвязанными рецепторами
Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов.
Антигены, как правило, являются белками или полисахаридами и представляют собой части бактериальных клеток, вирусов и других микроорганизмов.
К антигенам немикробного происхождения относятся белки пыльцы растений, яичный белок и белки трансплантатов тканей и органов, а также поверхностные белки клеток крови при переливании крови.
Аллергены — это антигены, вызывающие аллергические реакции.
История изучения иммунитета
Фундамент иммунологии был заложен изобретением микроскопа, благодаря чему удалось обнаружить первую группу микроорганизмов — болезнетворные бактерии.
В конце XVIII в. английский сельский врач Эдвард Дженнер сообщил о первой удачной попытке предотвратить заболевание посредством иммунизации. Его подход вырос из наблюдений за одним интересным явлением: доярки часто заражались коровьей оспой и впоследствии не болели натуральной оспой. Дженнер ввёл маленькому мальчику гной, взятый из пустулы (нарыва) коровьей оспы, и убедился в том, что мальчик оказался иммунным к натуральной оспе.
Работа Дженнера дала начало изучению теории микробного происхождения заболеваний в XIX в. Пастером во Франции и Кохом в Германии. Они отыскали антибактериальные факторы в крови животных, иммунизированных микробными клетками.
Луи Пастер успешно выращивал различные микробы в лабораторных условиях. Как часто бывает в науке, открытие было сделано случайно при культивировании возбудителей холеры кур. Во время работы одна из чашек с микробами была забыта на лабораторном столе. Было лето. Микробы в чашке несколько раз нагревались под солнечными лучами, высохли и потеряли способность вызывать заболевание. Однако куры, получившие эти неполноценные клетки, оказались защищёнными против свежей культуры холерных бактерий. Ослабленные бактерии не только не вызывали заболевание, а, напротив, давали иммунитет.
В 1881 г. Луи Пастер разработал принципы создания вакцин из ослабленных микроорганизмов с целью предупреждения развития инфекционных заболеваний.
В 1908 г. Илья Ильич Мечников и Пауль Эрлих были удостоены Нобелевской премии за работы по теории иммунитета.
И. И. Мечников создал клеточную (фагоцитарную) теорию иммунитета, согласно которой решающая роль в антибактериальном иммунитете принадлежит фагоцитозу.
Сначала И. И. Мечников как зоолог экспериментально изучал морских беспозвоночных фауны Чёрного моря в Одессе и обратил внимание на то, что определённые клетки (целомоциты) этих животных поглощают все инородные частицы (в т. ч. бактерии), проникающие во внутреннюю среду. Затем он увидел аналогию между этим явлением и поглощением белыми клетками крови позвоночных животных микробных телец. И. И. Мечников осознал, что это явление не питание данной единичной клетки, а защитный процесс в интересах целого организма. Учёный назвал действующие таким образом защитные клетки фагоцитами — «пожирающими клетками». И. И. Мечников первым рассматривал воспаление как защитное, а не разрушительное явление.
Против теории И. И. Мечникова в начале XX в. выступали большинство патологов, так как они считали лейкоциты (гной) болезнетворными клетками, а фагоциты — разносчиками инфекции по организму. Однако работы И. И. Мечникова поддержал Луи Пастер. Он пригласил И. И. Мечникова работать в свой институт в Париже.
Пауль Эрлих открыл антитела и создал гуморальную теорию иммунитета, установив, что антитела передаются ребёнку с грудным молоком, создавая пассивный иммунитет. Эрлих разработал метод изготовления дифтерийного антитоксина, благодаря чему были спасены миллионы детских жизней.
Теория иммунитета Эрлиха говорит о том, что на поверхности клеток есть специальные рецепторы, распознающие чужеродные вещества (антигенспецифические рецепторы). Сталкиваясь с чужеродными частицами (антигенами), эти рецепторы отсоединяются от клеток и в качестве свободных молекул выходят в кровь. В своей статье П. Эрлих назвал противомикробные вещества крови термином «антитело», так как бактерий в то время называли «микроскопические тельца».
П. Эрлих предполагал, что ещё до контакта с конкретным микробом в организме уже есть антитела в виде, который он назвал «боковыми цепями». Теперь известно, что он имел в виду рецепторы лимфоцитов для антигенов.
В 1908 г. Паулю Эрлиху вручили Нобелевскую премию за гуморальную теорию иммунитета.
Чуть раньше Карл Ландштейнер впервые доказал наличие иммунологических различий индивидуумов в пределах одного вида.
Питер Медавар доказал удивительную точность распознавания иммунными клетками чужеродных белков: они способны отличить чужеродную клетку всего по одному изменённому нуклеотиду.
Френк Бёрнет постулировал положение (аксиома Бёрнета), что центральным биологическим механизмом иммунитета является распознавание своего и чужого.
В 1960 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Питер Медавар и Френк Бёрнет за открытие иммунологической толерантности (лат. tolerantia — терпение) — это распознавание и специфическая терпимость к некоторым антигенам.
Уничтожение генетически изменённых клеток
Одна из функций иммунной системы — это уничтожение генетически изменённых (мутантных) клеток организма. В процессе клеточного деления постоянно происходят ошибки, и одна из миллиона образовавшихся клеток становится мутантной, т. е. генетически чужеродной. В организме человека благодаря мутациям в каждый конкретный момент должно быть более 10 миллионов мутантных клеток. Мутации приводят к изменению функций клетки. Большинство мутантных клеток не способны выполнять свои функции, а многие выходят из-под контроля организма (например, при нарушении апоптоза) и становятся раковыми клетками. Появление таких клеток может привести к возникновению серьёзных заболеваний и гибели организма.
Один из механизмов иммунитета, осуществляемый лимфоцитами (НК-лимфоцитами), направлен на уничтожение именно раковых клеток.
Виды иммунитета
Иммунитет можно разделить на клеточный и гуморальный (рис. 2)
Рис. 2. Клеточный и гуморальный иммунитет
Все разнообразные формы иммунного ответа можно разделить на два типа: врождённый иммунитет и приобретённый иммунитет (рис. 3).
Рис. 3. Классификация иммунитета
Приобретённый иммунитет — это специфический индивидуальный иммунитет, т. е. это иммунитет, который имеется конкретно у определённых индивидуумов и к определённым возбудителям или агентам.
Главными характеристиками приобретённого иммунитета являются специфичность и иммунологическая память. Чем чаще организм встречается с патогеном, тем быстрее и активнее вырабатываются антитела, следовательно — сильнее защита.
Врождённый иммунитет с самого рождения (ещё до первой встречи с антигеном) защищает организм против всего чужеродного, т. е. он не специфичен.
Таким образом, повторная встреча с тем или иным патогенным микроорганизмом не приводит к изменениям врождённого иммунитета, но повышает уровень приобретённого.
Врождённый иммунитет активируется при первом появлении патогена быстрее, но распознаёт патоген с меньшей точностью. Он реагирует не на конкретные специфические антигены, а на определённые классы антигенов, характерные для патогенных организмов (белки вирусного капсида, продукты метаболизма глистов и т. п.).
Врождённый иммунитет может быть наследственным (видовым) и индивидуальным.
Наследственный (видовой) иммунитет — это невосприимчивость всех представителей данного вида к определённому антигену, приобретённая в процессе эволюции:
болезни, которыми болеет человек, но не болеют животные и птицы (корь, натуральная оспа, проказа, вирусный гепатит, холера, гонорея, дизентерия, брюшной тиф и др.);
болезни, которыми болеют животные, но не болеет человек (чума крупного рогатого скота, пироплазмоз собак);
болезни, которыми болеют птицы, но не болеет человек (куриная холера);
болезни, которыми болеют животные и человек, но не болеют птицы (сибирская язва, бешенство и др.).
Индивидуальный врождённый иммунитет определяется теми особенностями, которые передаются организму с родительскими генами и в процессе эмбрионального развития.
В процессе эмбрионального развития через плаценту плоду передаются антитела матери, которые противостоят инфекциям. Передача антител от мамы к ребёнку происходит в основном в последнем триместре беременности.
Иммунитет подразделяется на естественный и искусственный.
Естественный иммунитет возникает самостоятельно в процессе жизни организма.
Естественный иммунитет делится на активный (после перенесённых заболеваний) и пассивный (например, с молоком матери).
До 6 месяцев малыша защищают антитела, передающиеся от матери с грудным молоком. Поэтому важным является исключительно грудное вскармливание. Иммунитет матери защищает ребёнка. Дети, которые находятся на искусственном вскармливании, слабо защищены, т. к. собственных антител у них мало. Только к 6 месяцам организм самостоятельно начинает вырабатывать антитела. Собственный иммунитет ребёнка формируется только к концу первого года жизни.
Искусственный иммунитет организм приобретает в результате применения медицинских препаратов (вакцин и сывороток).
Вакцина — медицинский препарат, содержащий ослабленные или убитые микроорганизмы.
Вакцина вводится абсолютно (!) здоровому человеку для предотвращения заболевания в будущем.
Сыворотка — медицинский препарат плазмы крови без фибриногена, содержащий готовые антитела к определённому патогену (заражающему микроорганизму). Сыворотку получают из крови заражённого данным заболеванием животного (коровы, лошади и т. п.).
Сыворотка с чужими антителами вводится заболевшему человеку в случае, когда организм не способен произвести достаточное количество антител.
Иммунитет — защита организма от инфекции или, в более широком смысле, реакция организма на чужеродные макромолекулы, микроорганизмы и клетки
Защита осуществляется с помощью двух систем — неспецифического (врожденного, естественного) и специфического (приобретенного) иммунитета. Эти две системы могут рассматриваться и как две стадии единого процесса защиты организма.
Неспецифический иммунитет выступает как первая линия защиты и как заключительная ее стадия, а система приобретенного иммунитета выполняет промежуточные функции специфического распознавания и запоминания болезнетворного агента (или чужеродного вещества) и подключения мощных средств врожденного иммунитета на заключительном этапе процесса.
Система врожденного иммунитета действует на основе воспаления и фагоцитоза, явлений, которые будут рассматриваться в следующей статье.
Эта система реагирует только на корпускулярные агенты (микроорганизмы, занозы) и на токсические вещества, разрушающие клетки и ткани, вернее, на корпускулярные продукты этого разрушения. Вторая и наиболее сложная система — приобретенного иммунитета — основана на специфических функциях лимфоцитов, клеток крови, распознающих чужеродные макромолекулы и реагирующих на них либо непосредственно, либо выработкой защитных белковых молекул. У различных животных иммунитет передается по наследству или организм его приобретает в течение жизни. Отсюда и название иммунитета -врожденный и приобретенный. Врожденный иммунитет — специфическое свойство организма, передаваемое по наследству и принадлежащее определенному виду животных. Так, лошадь обладает видовым иммунитетом к чуме крупного рогатого скота и свиней, а крупный рогатый скот, в свою очередь, не болеет сапом. Приобретенный иммунитет — специфическое свойство невосприимчивости организма к действию микробов и их токсинов, появляющееся при жизни животного. В зависимости от условий иммунитет бывает естественным и искусственным.
Естественно приобретенный иммунитет — результат переболевания животного той или иной инфекцией. В возникновении данного вида иммунитета активно участвует сам организм, вырабатывая защитные специфические вещества — антитела. Искусственно приобретенный иммунитет — результат иммунизации животных вакцинами и сыворотками. При введении в организм вакцин — ослабленных или убитых возбудителей инфекционных болезней — иммунитет будет активный, а при введении иммунной сыворотки — пассивный. В результате естественного переболевания можно наблюдать два явления. При одном организм освобождается от возбудителя инфекции, при другом — животное после переболевания долгое время остается носителем заразного начала. В первом случае говорят о стерильном, а во втором не о стерильном иммунитете. Стерильный иммунитет существует до тех пор, пока в организме остаются антитела, а нестерильный — пока и организме сохраняется заразное начало. И. И. Мечников установил, что все попадающие и организм чужеродные частицы, в том числе и микробы, поглощаются и перевариваются белыми кровяными клетками — лейкоцитами. Это явление он и назвал фагоцитозом (как это наблюдают при воспалении), а клетки организма, захватывающие и переваривающие чужеродные вещества,- фагоцитами. Вместе с тем в фагоцитозе принимают участие клетки ретикулоэндотелиальной системы (РЭС) — печени, селезенки, эндотелия сосудов, некоторые клетки лимфатических узлов. Чтобы понять сущность иммунитета в инфекционном процессе, кроме клеточных элементов, принимают во внимание также изменения, наблюдаемые в сыворотке крови. В ответ на внедрение в организм животного заразного начала или введения вакцины (антигена) в сыворотке крови образуются антитела. Различают антитела, нейтрализующие токсины микробов,- антитоксины, склеивающие микробов,- агглютинины, осаждающие их,- преципитины и растворяющие бактерий — лизины и др. Таким образом, следует иметь в виду, что в создании приобретенного иммунитета в результате перенесения инфекции участвуют как гуморальные (антитела), так и клеточные (фагоцитоз) факторы, а также все другие защитные механизмы, то есть все те элементы, которые существуют в нормальном, здоровом (неболевшем) организме. Для объяснения явления иммунитета следует учитывать регуляторную роль нервной системы в организме, на что обращал внимание академик И. П. Павлов. Состояние центральной нервной системы (ее возбуждение или угнетение) оказывает решающее влияние на иммунобиологические процессы в организме(усиление или ослабление иммунитета) и на характер течения инфекции. На сопротивляемость организма к инфекции влияют как внутренние факторы — состояние нервной системы, функции желез внутренней секреции, пол, возраст, так и внешние — характер кормления содержания и эксплуатации животных. Иммунобиологические свойства, приобретенные организмом в процессе взаимоотношения его с вредным фактором, проявляются иногда не в виде невосприимчивости (иммунитета), а, наоборот, в повышении или извращении его чувствительности к различного рода агентам белкового и небелкового происхождения. Сюда следует отнести анафилаксию, аллергию. Под анафилаксией понимают повышенную чувствительность организма к повторному парентеральному (помимо пищеварительного тракта) введению чужеродного белка примерно через 12 и более дней.
Проявляется она в том, что у животного после повторного введения, например, гетерогенной сыворотки крови появляются болезненные признаки (так называемый анафилактический шок) ввиде кожной сыпи, одышки, ослабления сердечной деятельности, местных отеков и др. Аллергия выражается в повышенной чувствительности организма больных некоторыми инфекционными болезнями животных к парентеральному введению того же антигена, носителем которого эти животные являются. Например, животные, больные туберкулезом, проявляют аллергическую реакцию, сопровождающуюся определенными клиническими признаками, при введении им особого препарата — туберкулина, представляющего собой фильтрат бульонной культуры туберкулезной палочки. 15 некоторых случаях аллергические реакции выпадают. Такое явление называют аллергией. Наблюдают его в двух случаях: или когда в организме находится избыток защитных тел, связывающих (аллерген, лишая его токсических свойств, или когда организм настолько подавлен, что не в состоянии реагировать на введенный аллерген (туберкулин, маллеин, бруцеллолизат и др.). Практическое применение явлений иммунитета в животноводстве — предохранительные прививки.
Различают профилактические прививки, применяемые в благополучном хозяйстве по инфекционным болезням и вынужденные — в неблагополучном хозяйстве. Вакцинацией (введением в организм вакцин) сообщают животному активный иммунитет через несколько дней (5-14) после инъекции, который может сохраняться в зависимости от характера болезни несколько месяцев и даже лет. Для вакцинации используют живые вирулентные и ослабленные культуры, убитые микробы, и анатоксины- токсины, обработанные формалином. При вакцинации следует учитывать состояние здоровья, упитанность и возраст животных. Так, нельзя вакцинировать животных истощенных, температурящих, за 1-2 месяца до или после родов, а также молодняк до 1-2 месяцев (у последних еще но образуются антитела).
Активные прививки нельзя делать в хозяйстве, неблагополучном в отношении других заразных болезней.
При иммунизации живыми вакцинами и вирусами животных в некоторых случаях изолируют. После прививок животное переболевает, снижает продуктивность, а иногда даже отмечают случаи падежа (если вакцину вводили в период скрытого переболевания). При вакцинации животных необходимо обеспечить оптимальными условиями кормления и содержания.
В некоторых местностях отдельные заразные болезни (например, сибирская язва) дают ежегодные вспышки. Поэтому в постоянных очагах инфекции с целью поддержать животных в состоянии невосприимчивости рекомендуют один раз в году проводить предохранительные прививки (ревакцинацию).
Кроме проведения активной вакцинации, для лечения и профилактики применяются иммунные сыворотки. Их получают от здоровых животных (лошади, крупный рогатый скот и свиньи) путем многократного введения им все возрастающих доз вначале вакцины, а затем вирулентной культуры возбудителя. Введение животным с перерывом, в несколько дней данного материала называется гипериммунизацией, а биопрепарат, полученный в результате этого,- гипериммунной сывороткой. Если при гипериммунизации используют один вид патогенного микроба, полученную сыворотку называют моновалентной; при иммунизации двумя разными видами возбудителей сыворотку называют бивалентной, и ее можно применять против двух заболеваний, на возбудителей которых она получена. Поливалентную сыворотку получают при гипериммунизации многими видами микробов и используют ее против смешанных инфекций. Сывороткой создают кратковременный иммунитет (14- 22 дня). Наличие в сыворотке готовых специфических антител против того или иного возбудителя придает ей лечебные свойства. Существует комбинационный, или с и мультанный, метод прививки. В этом случае сначала вводят сыворотку (на одной стороне шеи животного), а затем вакцину (на другой стороне). Явление иммунитета используют также и в диагностике инфекционных болезней; при бруцеллезе, лептоспирозе и других применяют реакцию агглютинации, которой обнаруживают в сыворотке крови испытуемого специфических агглютининов. Для диагностики сапа, бруцеллеза, перипневмонии крупного рогатого скота, случной болезни лошадей и других прибегают к реакции связывания комплемента (РСК), обнаруживающей в крови специфические лизины, а для исследования кож на сибирскую язву используют реакцию преципитации, которой выявляют в подозрительном материале антитела — преципитины. Явление аллергии в ветеринарии применяют для прижизненной диагностики на туберкулез (туберкулинизация), сап и бруцеллез(бруцеллинизация).
Существует 5 основных методов диагностики инфекционных заболеваний
- 1) микроскопический — позволяет обнаружить возбудителя непосредственно в материале, взятом от больного. Для этого мазок окрашивают различными способами. Этот метод играет решающую роль при диагностике многих инфекционных заболеваний: туберкулеза, малярии, гонореи и др.;
- 2) бактериологический — заключается в посеве исследуемого материала на питательные среды. Этот метод позволяет выделить возбудителя в чистом виде и изучить его морфологические признаки, ферментативную активность и идентифицировать его;
- 3) биологический метод — осуществляют путем выделения возбудителя при заражении лабораторных животных, которые восприимчивы к данному заболеванию. Этот метод дорогостоящий, поэтому применяется ограниченно;
- 4) серологические методы исследования — основаны на выявлении специфических иммунных антител в сыворотке крови больного. Для этого используют различные иммунологические реакции: реакция Видаля (используется для выявления брюшного тифа);
- 5) аллергический метод — ставятся кожно-аллергические пробы, введение аллергена накожно или подкожно; используются для диагностики туберкулеза, туляремии, лепры и т. д.
Возбудители любого происхождения обладают специфическими, морфологическими, анатомическими, биологическими и биохимическими особенностями. Их знание необходимо как для правильной постановки диагноза и изыскания лечебных средств, так и для эффективного проведения оздоровительных мероприятий в животноводческих хозяйствах.