Три научных открытия в области теории иммунитета

В 1908 г. за работы, посвященные иммунологии, Нобелевскими лауреатами стали Илья Ильич Мечников и Пауль Эрлих их справедливо считают основателями науки о защитные силы организма.

И. И. Мечников родился в 1845 г. в Харьковской губернии и окончил Харьковский университет. Однако наиболее значительные научные исследования Мечников провел за границей: более 25 лет он работал в Париже, в знаменитом Институте Пастера.

Исследуя пищеварения личинки морской звезды, ученый обнаружил у нее особые подвижные клетки, которые поглощали и переваривали частицы пищи.

Багаж знаний советует почитать похожие конспекты и рефераты:

• Иммунитет. Виды иммунитета;
• Виды иммунитета;
• Иммунизация;
• Механизмы защиты клеточного гомеостаза организма.

Мечников предположил, что они также «служить в организме для противодействия вредным деятелям». Эти клетки ученый назвал фагоцитами. Клетки-фагоциты были найдены Мечниковым и в организме человека. До конца жизни ученый разрабатывал фагоцитарную теорию иммунитета, исследуя иммунитет человека к туберкулезу, холеры и других инфекционных заболеваний. Мечников был всемирно признанным ученым, почетным академиком шести академий наук. Он умер в 1916 г. в Париже.

В то же время проблемы иммунитета изучал немецкий ученый Пауль Эрлих (1854-1915). Гипотезы Эрлиха легли в основу гуморальной теории иммунитета. Он предположил, что в ответ на появление токсина, который производит бактерия, или, как говорят сегодня, антигена, в организме образуется антитоксин — антитело, которое нейтрализует бактерию-агрессора. Чтобы определенные клетки организма начали вырабатывать антитела, антиген имеют распознать рецепторы на клеточной поверхности. Идеи Эрлиха нашли свое экспериментальное подтверждение через десятилетие.

Пауль Эрлих

Мечников и Эрлих создали различные теории, однако ни один из них не стремился отстаивать только свою точку зрения. Они видели, что обе теории являются правильными. Теперь доказано, что в организме действительно одновременно работают оба иммунные механизмы — и фагоциты Мечникова, и антитела Эрлиха.

• Внутренняя среда организма человека составляют кровь, тканевая жидкость и лимфа. Кровь выполняет транспортную и защитную функции. Она состоит из жидкой плазмы и форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.

• Эритроциты, содержащие гемоглобин, отвечающих за транспорт кислорода и углекислого газа. Тромбоциты вместе с веществами плазмы обеспечивают свертывания крови. Лейкоциты участвуют в создании иммунитета.

• Различают неспецифический врожденный и специфический приобретенный иммунитет, в каждом из видов иммунитета выделяют клеточную и гуморальную звена.

• За счет лимфы и крови поддерживается постоянство объема и химического состава тканевой жидкости — среды, в которой функционируют клетки организма.

Теги: Илья Ильич МечниковИммунитетПауль Эрлих

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

Все началось в далеком 19 веке. В 1890 г. Э. Беринг и С. Китасато установили, что сыворотки кроликов, которым вводили дифтерийный токсин, приобретали способность нейтрализовать этот токсин и оказывать лечебное действие при дифтерийной инфекции. Так были открыты антитела.

Примерно в это же время, в конце 19 века, Пауль Эрлих установил, что антитела, отвечающие за иммунные реакции, имеют на своей поверхности специальные рецепторы, с помощью которых они прикрепляются к чужеродному объекту и связывают его. Он установил присутствие в плазме крови особых белков, способных нейтрализовать микробные тела (отсюда название – антитела, т.е. факторы против микробных тел). За обоснование гуморальной теории иммунитета П. Эрлих получил Нобелевскую премию в 1908 году.

В 1952 году О. Брутон впервые в мире описал клинический случай агаммаглобулинемии у людей (болезни отсутствия антител) и успешно апробировал заместительную терапию γ-глобулином, полученным из сыворотки крови здоровых доноров.

Всем известный термин «иммуноглобулины» предложил Дж. Хереманс в 1959 году. Это название оказалось весьма удачным, потому вмещало в себя и структурную, и функциональную характеристику антител. Позже Джеральд Эдельман и Родни Портер расшифровали химическую структуру антител, за что в 1972 году получили Нобелевскую премию.

В дальнейшем Нельс Эрне, Цезарь Мильштейн и Георг Келлер обосновали теорию идиотипической цепи (идиотип – участок антитела, ответственный за специфическое взаимодействие с антигеном), а также разработали методику получения гибридом, что позволило синтезировать моноклональные антитела к разнообразным молекулам. С тех пор моноклональные иммуноглобулины с успехом используются для диагностики и лечения многих болезней человека. За эти открытия учёные получили Нобелевскую премию в 1984 году.

Исследователь Сусуми Тонегава открыл механизм формирования неограниченного разнообразия антител, который получил название реаранжировки генов иммуноглобулинов. Стало ясно, что человеческий организм приспосабливается к условиям окружающей среды не только фенотипически, но и на генотипическом уровне. Молекулярной основой такой адаптации является пожизненное формирование новых генов антигенс-вязывающих сайтов иммуноглобулинов путём запуска процессов рекомбинативной изменчивости. В 1987 году С. Тонегава удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Не сложно заметить, что за работы в области изучения антител уже получены 4 Нобелевские премии. Данный случай — уникальный прецедент в работе Нобелевского комитета, поскольку такому количеству наград не удостаивались открытия ни по одной другой теме физиологии и медицины. Это указывает на чрезвычайную важную роль иммуноглобулинов в иммунных процесса.

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) — белковые соединения плазмы крови, образующиеся в ответ на введение в организм человека или теплокровных животных бактерий, вирусов, белковых токсинов и других антигенов. Связываясь активными участками (центрами) с бактериями или вирусами, антитела препятствуют их размножению или нейтрализуют выделяемые ими токсические вещества.

Антитела являются особым классом гликопротеинов, имеющихся на поверхности B-лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов и в сыворотке крови. Антитела являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов.

Антитела выполняют две функции:

• антигенсвязывающую,
• эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента).

Антитела синтезируются плазматическими клетками, которыми становятся некоторые В-лимфоциты, в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом — характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.

Общий план строения иммуноглобулинов: 1) Fab; 2) Fc; 3) тяжёлая цепь; 4) лёгкая цепь; 5) антиген-связывающийся участок; 6) шарнирный участок

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа — IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Состоят:

• из двух идентичных тяжёлых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из VH, CН1, шарнира, CH2- и CH3-доменов),
• из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из VL- и CL- доменов).

К тяжёлым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding — антигенсвязывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable — фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA), так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер — IgM). Всего различают пять типов тяжёлых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и два типа лёгких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Иммунитет – система защиты организма от внешних воздействий. Сам термин произошел от латинского слова, переводящегося как «освобождение» или «избавление от чего-либо». Гиппократ называл его «самоисцеляющая сила организма», а Парацельс именовал «залечивающей энергией». Прежде всего следует разобраться в терминах, связанных с главными защитниками нашего организма.

Естественный и приобретенный иммунитет

Еще в давние времена врачам была известна невосприимчивость человека к заболеваниям животных. Например, чума у собак или куриная холера. Это называется врожденным иммунитетом. Он дается человеку с рождения и не исчезает на протяжении всей жизни.

Второй вид иммунитета появляется у человека только после того, как он перенесет болезнь. Например, тиф и скарлатина – первые инфекции, к которым врачи открыли устойчивость. В процессе заболевания организм создает антитела, которые защищают его от определенных микробов и вирусов.

Огромное значение иммунитета в том, что после излечения организм уже готов встретить повторное заражение. Этому способствует:

• сохранение модели антител на всю жизнь;
• распознавание организмом «знакомой» болезни и быстрая организация обороны.

Существует более мягкий способ приобрести иммунитет – это прививка. Нет необходимости в полной мере переживать заболевание. Достаточно ввести в кровь ослабленную болезнь, чтобы «научить» организм с ней бороться. Если вы хотите узнать, что дало человечеству открытие иммунитета, следует для начала узнать хронологию открытий.

Немного истории

Первая прививка была сделана в 1796 году. Эдвард Дженер был убежден, что искусственное заражение оспой от крови коровы – лучший вариант для приобретения иммунитета. А в Индии и Китае заражали человека оспой еще задолго до того, как это стали делать в Европе.

В 90-х годах XIX века Эмиль фон Беринг опубликовал данные своих работ. В них сообщалось, что для приобретения иммунитета достаточно заразить животного не целыми дифтерийными бактериями, а лишь некоторыми токсинами, выделенными из них.Препараты, изготовленные из крови таких животных, стали называться сыворотками. Они стали первым средством от болезней, что дало человечеству открытие иммунитета.

Сыворотка как последний шанс

Если человек заболел и не может справиться с недугом самостоятельно, ему вводят сыворотку. В ней содержатся уже готовые антитела, которые организм больного по каким-либо причинам не может выработать самостоятельно.

Это крайние меры, они необходимо только в том случае, если жизнь пациента находится в опасности. Антитела для сыворотки добываются из крови животных, у которых уже есть иммунитет к данному заболеванию. Получают они его после вакцинации.

Самое главное, что дало человечеству открытие иммунитета, – это понимание работы организма в целом. Ученые наконец-то поняли, как появляются антитела и для чего они нужны.

Антитела — борцы с опасными токсинами

Антитоксином стали называть вещество, нейтрализующее продукты жизнедеятельности бактерий. Оно появлялось в крови только в случае, попадания этих опасных соединений. Потом все подобные вещества стали называть обобщающим термином – «антитела».

Лауреат Нобелевской премии по химии Арне Тизелиус экспериментально доказал, что антитела – это обычные белки, только имеющие большую молекулярную массу. А двое других ученых – Эдельман и Портер – расшифровали структуру нескольких из них. Оказалось, что антитело состоит из четырех белков: двух тяжелых и двух легких. Сама молекула по форме напоминает рогатку.А позже Сусумо Тонегава показал удивительную способность нашего генома. Участки ДНК, которые отвечают за синтез антител, способны изменяться в каждой клетке тела. И они всегда наготове, при любой опасности они могут измениться так, что клетка станет вырабатывать защитные белки. То есть организм всегда готов произвести на свет множество самых различных антител. Это разнообразие с лихвой перекрывает число возможных чужеродных воздействий.

Значение открытия иммунитета

Само открытие иммунитета и все выдвинутые теории о его действии позволили ученым и врачам лучше понять устройство нашего организма, механизмы его реакций на вирусы и болезнетворные бактерии. Это помогло победить такую страшную болезнь, как оспа. А затем были найдены вакцины от столбняка, кори, туберкулеза, коклюша и многих других.

Все эти достижения в медицине позволили намного увеличить среднюю продолжительность жизни человека и улучшить качество медицинского обслуживания.

Для того чтобы лучше понять, что дало человечеству открытие иммунитета, достаточно почитать о жизни в средневековье, когда не было прививок и сывороток. Посмотрите, как разительно изменилась медицина, и насколько лучше и безопасней стало жить!

Но впереди еще много открытий и достижений в изучении человеческого тела. И каждый человек способен внести свой вклад в будущее человечества. Достаточно иметь элементарные представления о самых главных вопросах биологии и знать, как развивалась история открытия иммунитета, чтобы поделиться этим со своими детьми и друзьями. Быть может, вы сможете пробудить в новом поколении интерес к науке!