Теория иммунитета эрлиха основные положения

Теория иммунитета Мечникова — теория, согласно которой решающая роль в антибактериальном иммунитете принадлежит фагоцитозу.

Сначала И.И.Мечников как зоолог экспериментально изучал морских беспозвоночных фауны Черного моря в Одессе и обратил внимание на то, что определенные клетки (целомоциты) этих животных поглощают инородные субстанции (твердые частицы и бактерий), проникшие во внутреннюю среду. Затем он увидел аналогию между этим явлением и поглощением белыми клетками крови позвоночных животных микробных телец. Эти процессы наблюдали и до И.И.Мечникова другие микроскописты. Но только И.И.Мечников осознал, что это явление не есть процесс питания данной единичной клетки, а есть защитный процесс в интересах целого организма. И.И.Мечников первым рассматривал воспаление как защитное, а не разрушительное явление. Против теории И.И.Мечникова в начале XX в. были большинство патологов, так как они наблюдали фагоцитоз в очагах воспаления, т.е. в больных местах, и считали лейкоциты (гной) болезнетворными, а не защитными клетками. Более того, некоторые полагали, что фагоциты — разносчики бактерий по организму, ответственные за диссеминацию инфекций. Но идеи И.И.Мечникова устояли; ученый назвал действующие таким образом защитные клетки «пожирающими клетками». Его молодые французские коллеги предложили использовать греческие корни того же значения. И.И.Мечников принял этот вариант, и появился термин «фагоцит». Эти работы и теория Мечникова чрезвычайно понравились Л.Пастеру, и он пригласил Илью Ильича работать в свой институт в Париже.

Теория иммунитета Эрлиха — одна из первых теорий антителообразования, согласно которой у клеток имеются антигенспецифические рецепторы, высвобождающиеся в качестве антител под действием антигена.

В статье Пауля Эрлиха противомикробные вещества крови автор назвал термином «антитело», так как бактерий в то время называли термином «korper» — микроскопические тельца. Но П.Эрлиха «посетило» глубокое теоретическое прозрение. Несмотря на то, что факты того времени свидетельствовали, что в крови неконтактировавшего с конкретным микробом животного или человека не определяются антитела против данного микроба, П.Эрлих каким-то образом осознал, что и до контакта с конкретным микробом в организме уже есть антитела в виде, который он назвал «боковыми цепями». Как мы теперь знаем, это именно так, и «боковые цепи» Эрлиха — это подробно изученные в наше время рецепторы лимфоцитов для антигенов. Позже этот же образ мыслей П.Эрлих «применил» к фармакологии: в своей теории химиотерапии он предполагал предсуществование в организме рецепторов для лекарственных веществ. В 1908 г. П.Эрлиху вручили Нобелевскую премию за гуморальную теорию иммунитета.

Также есть ещё некоторые теории.

Теория иммунитета Безредки — теория, объясняющая защиту организма от ряда инфекционных болезней возникновением специфической местной невосприимчивости клеток к возбудителям.

Инструктивные теории иммунитета — общее название теорий антителообразования, согласно которым ведущая роль в иммунном ответе отводится антигену, прямо участвующему в качестве матрицы при формировании специфической конфигурации антидетерминанты либо выступающему в качестве фактора, направленно изменяющего биосинтез иммуноглобулинов плазматическими клетками.

Во второй половине XIX века было выдвинуто множество гипотез о том, как работают вакцины. Например, Пастер и его последователи предложили теорию «истощения». Подразумевалось, что введенный микроб поглощает в организме «нечто», пока его запасы не иссякнут, после чего микроб погибает.

Теория «пагубного препятствия» предполагала, что введенные микробы производят некие вещества, которые мешают их собственному развитию. Но обе теории опирались на одну и ту же ложную предпосылку, будто организм не играет в работе вакцины никакой роли и пассивно наблюдает со стороны за тем, как микробы сами роют себе яму.

Обе теории были забыты с появлением новых данных и новых вакцин, а вскоре эпохальная работа двух ученых не только позволила по-новому осмыслить этот процесс, но и создала новое поле научной деятельности и принесла обоим в 1908 г. Нобелевскую премию.

Илья Мечников: открытие иммунной системы

Истоки эпохального озарения русского микробиолога Ильи Мечникова восходят к 1882 г., когда он провел переломный эксперимент, в ходе которого отметил, что некоторые клетки обладают способностью мигрировать сквозь ткани в ответ на раздражение или повреждение.

Более того, эти клетки способны окружать, поглощать и переваривать другие субстанции. Этот процесс Мечников назвал фагоцитозом, а клетки — фагоцитами (от греч.phagos «пожиратель» + cytos «клетка»).

Изначально была выдвинута версия, что функция фагоцитоза — обеспечивать клетки питательными веществами. Однако Илья Мечников заподозрил, что эти клетки не просто собрались на воскресный пикник. Его подозрение подтвердилось в ходе полемики с Робертом Кохом, который в 1876 г., наблюдая за сибирской язвой, интерпретировал увиденное как вторжение возбудителей болезни в белые кровяные тельца.

Мечников взглянул на этот процесс иначе и предположил, что не бактерии сибирской язвы вторгаются в белые кровяные тельца, а наоборот, тельца окружают и поглощают бактерии.

Мечников понял, что фагоцитоз — инструмент защиты, способ взять в плен и уничтожить захватчика. Проще говоря, он обнаружил краеугольный камень величайшей загадки организма — его иммунной системы, обеспечивающей защиту от заболеваний.

В 1887 г. Мечников классифицировал фагоциты на макрофаги и микрофаги и, что не менее важно, сформулировал основной принцип работы иммунной системы.

Чтобы функционировать надлежащим образом, сталкиваясь с незнакомыми явлениями в организме, иммунная система задает очень простой, но в то же время исключительно важный вопрос: «свое» или «не свое»?

Если «не свое» (а значит, впереди вирус натуральной оспы, бактерия сибирской язвы или дифтерийный токсин, иммунная система начинает атаку.

Теория Пауля Эрлиха раскрывает загадку иммунитета

Переломное открытие Пауля Эрлиха было, как и многие другие, связано с развитием техники, которое позволило миру увидеть то, что ранее было тайной. Для Эрлиха таким средством стали красители — химические составы для окрашивания клеток и тканей, позволившие обнаружить новые подробности их строения и функционирования.

В 1878 г., когда Эрлиху было всего 24 года, с их помощью он смог описать несколько видов клеток иммунной системы, в том числе разные типы белых кровяных телец. В 1885 г. эти и другие находки подтолкнули молодого ученого к размышлениям над новой теорией питания клеток.

Пауль Эрлих предположил, что «боковые цепи» на внешней стороне клеток — сегодня мы называем их клеточными рецепторами — могут прикрепляться к определенным веществам и переносить их внутрь клетки.

Заинтересовавшись иммунологией, Пауль Эрлих задумался, может ли теория рецепторов объяснить принцип работы сывороток против дифтерии и столбняка. Как мы уже знаем, Беринг и Китасато обнаружили, что зараженное дифтерийными бактериями животное начинает вырабатывать антитоксин и его можно выделить и использовать в качестве защиты от болезни для других организмов.

Выяснилось, что эти «антитоксины» на самом деле являются антителами — специфическими белками, которые производят клетки, чтобы найти и нейтрализовать дифтерийный токсин.

В ходе новаторских опытов с антителами Эрлих размышлял о том, может ли теория рецепторов объяснить механизм действия антител. И вскоре он пришел к эпохальному озарению.

Изначально в рамках своей теории боковых цепей Эрлих предположил, что клетка обладает большим количеством разнообразных внешних рецепторов, каждый из которых прикрепляется к определенному питательному веществу. Позже он развил эту мысль и предположил, что вредоносные субстанции — бактерии и вирусы — могут имитировать питательные вещества и также прикрепляться к специфическим рецепторам. То, что происходит дальше, согласно гипотезе Эрлиха, объясняет, как клетки вырабатывают антитела против чуждого микроорганизма.

Когда вредоносная субстанция прикрепляется к нужному рецептору, клетка получает возможность определить ее ключевые характеристики и начинает вырабатывать большое количество новых рецепторов, идентичных тому, который прикреплен к захватчику. Затем эти рецепторы отделяются от клетки и становятся антителами — высокоспецифическими белками, способными отыскивать вредоносные субстанции, прикрепляться и деактивировать их.

Теория Эрлиха наконец объяснила, как специфические чужеродные вещества, попав в организм, распознаются клетками и провоцируют их на выработку специфических антител, которые преследуют и уничтожают захватчика.

Красота этой теории в том, что она объясняет, как организм производит антитела против конкретных болезней и вырабатываются ли они в ответ на предшествующее заболевание, вариоляцию или вакцинацию.

Разумеется, кое в чем Эрлих ошибался. Например, позже выяснилось, что не все клетки способны прикрепляться к захватчикам и вырабатывать антитела. Эту важную задачу выполняет только одна разновидность белых кровяных телец — В-лимфоциты. Более того, потребуется еще не одно десятилетие исследований, чтобы изучить все сложные роли В-клеток и множества других клеток и субстанций иммунной системы.

А сегодня дополняющие друг друга переломные открытия Ильи Мечникова и Пауля Эрлиха считаются двумя краеугольными камнями иммунологии и дают долгожданный ответ на вопрос о принципе работы вакцин.

Развитие иммунологии занимает исторический промежуток свыше 100 лет. За это время в иммунологии был выдвинут целый ряд теорий, которые дополняли друг друга и развивались.

Первая теория иммунитета — теория «боковых цепей» — была создана П. Эрлихом в 1885 г. и сейчас в основном имеет историческое значение, так как в ней автор фактически выразил идею селекционирующей роли антигена. Сущность теории заключается в том, что попавший в организм антиген вступает в прочную специфическую связь с боковыми цепями (рецепторами) протоплазмы, вследствие чего рецепторы нейтрализуются. Токсическое действие антигенов осуществляется путем аналогичного связывания с рецепторами. Нейтрализованные рецепторы заменяются другими, которые продуцируются в большом количестве. Образовавшиеся в избытке специфически связывающие антигены рецепторы отделяются от поверхности клеток, выполняя функции свободных антител в плазме крови. П. Эрлих различал рецепторы 1-го, 2-го и 3-го порядка.

Рецепторы 1-го порядка имеют простое строение. К ним относятся антитоксины. Гаптофорная группа рецепторов реагирует с гаптофорной группой молекулы токсина.

Рецепторы 2-го порядка представлены преципитинами, агглютининами, у которых наряду с гаптофорной группой имеется зимофорная, действующая подобно ферменту. С ее помощью происходит расщепление связанных антигенов.

К рецепторам 3-го порядка относятся гемолизины, бактериолизины и цитолизины, с помощью которых антиген связывается с комплементом (амборецептором).

Теория П. Эрлиха господствовала в учении об иммунитете на протяжении многих десятилетий, однако в значительной степени утратила значение в свете новых данных.

В 1926 г. Морганом была выдвинута теория «бусин на нити», в которой он сделал предположение о линейном расположении генов в хромосоме при синтезе белков и иммуноглобулинов в виде нити жемчуга.

В 1932 г. М. Гейдельбергом и Л. Полингом была выдвинута новая теория иммунитета, названная теорией «решетки», или теорией «одной фазы». В основе теории лежит концепция образования комплексов антиген — антитело в виде решетки. Необходимым условием образования решетки является наличие в молекуле антител более трех антигенных детерминант на каждую молекулу антигена и по два активных центра на каждую молекулу антител. Молекулы антигена являются углами решетки, а молекулы антител — связывающими звеньями. Соединение происходит за счет притяжения полярных групп антигенных детерминант и активного центра.

Кроме «теории решетки» существует «теория двух фаз», созданная Ж. Борде в 1956 г. Она предполагает обволакивание антигенов молекулами антител с образованием первичных комплексов антиген — антитело (первая фаза), после чего происходит снижение поверхностных зарядов комплекса (вторая фаза), что делает возможным их соединение при критическом потенциале (сила сцепления больше силы отталкивания).

В 1930 г. Ф. Брейнлем и Ф. Гауровицем была предложена «инструктивная» теория, которую еще называют теория «матриц», теория «шаблонов». Согласно этой теории каждая иммунокомпетентная клетка благодаря антигену получает инструкцию для структуры образуемой молекулы антител. Антиген, таким образом, является матрицей для синтеза антител. Это представление, известное также как теория матриц, основано на предположении, что любое антитело может быть синтезировано в каждой иммунокомпетентной клетке. Антигенные детерминанты служат матрицами для антидетерминант молекул антител. Эта точка зрения противоречит данным современной молекулярной биологии и в таком виде не может быть принята. Л. Поулинг в 1940 г. предполагал возможность влияния антигенов на конформацию полипептидной цепи молекулы антител. Модификации данной теории по Карушу (1961) и Ф. Гауровицу (1966) также не смогли удовлетворительно объяснить образование антител.

Стремление преодолеть эти возражения привело к созданию в 1949 г. (Ф. Бернет и Ф. Феннер) теории «непрямой матрицы». Они предположили, что все вещества организма, которые могут быть антигенами, несут особую молекулярную группировку, свойственную данному организму. По этой метке лимфоидные клетки отличают «свое» от «чужого». Поэтому теорию непрямой матрицы называют еще теорией «аутометки».

Новые возможности развития теории «матриц» появились в связи с открытием передачи информации с РНК на ДНК (Темин, Мизитани и Балтимор, 1970).

В 1946-1948 гг. Фишером и Рэйтсом была также выдвинута теория множественного действия. Она предполагает, что комплекс резус-факторов кодируется тремя отдельными генами, тесно связанными между собой.

В 1955 г. Н. Ерне возродил принцип П. Эрлиха о существовании в клетках способности синтезировать специфические структуры (антитела) до контакта с антигеном. Была создана теория естественного отбора. Поскольку инструктивная роль маловероятна, Н. Ерне предположил, что каждая клетка — продуцент гамма-глобулинов — спонтанно вырабатывает большой набор молекул, характеризующихся разной специфичностью. В этом наборе всегда есть молекула, комплементарная по своей специфичности тому антигену, который в данный момент попадает в организм. Потенциальные антитела всегда имеются в небольшом количестве. Действительно, в организме человека и животных всегда содержится некоторое количество нормальных антител. Антиген не обеспечивает никакого нового синтеза и не изменяет существующий. В крови или клетке он встречается с соответствующим ему естественным антителом и соединяется с ним. Возникший комплекс служит сигналом для синтеза большого количества данных иммуноглобулинов. Антиген выступает не в роли инструктора, а в роли селектора. Однако в данной теории есть противоречия, которые не объясняют многих вопросов иммунологии.

В настоящее время иммунологи мира пользуются клонально-селекционной теорией, разработанной Ф. Бернетом в 1964 г. Эта теория наиболее полно объясняет основные феномены иммунитета и имеет наименьшее количество возражений.

Теория селекции клонов исходит из четырех основных предположений:

• 1. Обширность популяции лимфоидных клеток в организме — до 1012. Родоначальником всех клеточных форм является ретикулярная клетка. Большинство клеток в лимфоидной ткани представляет собой переходные формы между ретикулярными клетками и их производными. Они объединяются под общим названием бласты.
• 2. Гетерогенность популяции лимфоидных клеток. Она объясняется мутационным процессом, идущим в соматических клетках, составляющих данную популяцию. Поскольку лимфоидная ткань характеризуется постоянно происходящим делением клеток, вся популяция состоит из большого числа клеточных клонов. Гетерогенность и клонированность распространяются и на клетки, способные продуцировать г-глобулины. При этом каждый клон содержит клетки — продуценты одного из возможных вариантов г-глобулина. Специфичность г-глобулина как антитела предопределена генотипом данного клона. В результате мутационного процесса в столь большой популяции накапливаются многочисленные варианты специфичностей, так что они заведомо перекрывают все возможные варианты антигенных детерминант.

Клон — это популяция организмов, происходящая от одного предшественника путем размножения, исключающая обмен генетическим материалом. По данным Ф. Бернета, в организме человека и животных находятся клоны против 10 000 антигенов. Тогда следует допустить, что в лимфоидной популяции должно быть по крайней мере 10000 клонов с преадаптированной способностью вырабатывать соответствующий тому или иному антигену глобулин — антитело.

• 3. Малое количество антигена стимулирует клетку преадаптированного клона к размножению и дифференцировку в сторону клеток — продуцентов антител. Данный клон активно пролиферирует, в течение нескольких дней накапливается большое число продуцентов антител и антитела появляются в крови.
• 4. Большое количество антигена убивает преадаптированные иммунокомпетентные клетки, элиминирует соответствующий клон. Эта предпосылка является основой для распознавания «своего». В процессе эмбрионального развития, когда появляется большое количество вариантов иммунокомпетентных клеток — родоначальниц будущих клонов, возникают и клетки, способные реагировать против собственных антигенов данного организма. Однако, контактируя с избытком антигенов собственного тела, они погибают. Этим также обусловлена и иммунологическая толерантность.