Защитные факторы и механизмы иммунитета

Соседние файлы в предмете Эпизоотология

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Микробиологии, эпидемиологии и инфекционных болезней»

Дисциплина: Медицинская микробиология

Лекция

Тема лекции:ВВЕДЕНИЕ В ИММУНОЛОГИЮ. ВИДЫ ИММУНИТЕТА. НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ЗАЩИТЫ

Цель:

Познакомиться с видами и формами иммунитета, изучить неспецифические факторы защиты организма.

План:

1. Краткий очерк истории развития иммунологии. 3

2. Факторы и механизмы иммунитета. 6

2.1. Виды и формы иммунитета. 6

2.2. Факторы неспецифической резистентности. 9

Вопросы для повторения:

1. Охарактеризуйте этапы развития иммунологии.

2. Какие формы и виды иммунитета Вы знаете?

3. Какие неспецифические факторы защиты организма Вы знаете?

4. Охарактеризуйте систему комплемента.

Литература для подготовки:

1. Воробьёв А.А., Быков А.С., Пашков Е.П., Рыбакова A.M. Микробиология (Учебник).- М: Медицина, 1998.

2. Медицинская микробиология (Справочник) под ред. В.И.Покровского, Д.К.Поздеева. — М: ГОЭТАР, «Медицина», 1999.

3. Микробиология с вирусологией и иммунологией / Под ред.Л.Б.Борисова, А.М.Смирновой.-М., 1994

4. Микробиология и иммунология / Под ред.А.А.Воробьева.- М., 1999

5. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии / Под ред. Л.Б.Борисова.- М., 1984.

6. Вирусология. В 3-х тт./ Под ред.Б.Филсца, Д.Найпа.- М, 1989.

7. Месровяну Л., Пунеску Э. Физиология бактерий.- Бухарест: Изд-во Академии наук РПРД960.

8. Вирусные, хламидийные и микоплазменные заболевания. В.И.Козлова и др.- М.: «Авиценна», 1995.

Лектор Митрофанова Н.Н.

Истории развития иммунологии

Иммунология (от лат. immunity — невосприимчивость, неприкосновенность, logos — наука) — наука, изучающая способы и механизмы защиты организма от генетически чужеродных веществ с целью поддержания гомеостаза.

В случае нарушения гомеостаза развиваются инфекционные болезни, аутоиммунные реакции, онкологические процессы.

Основная функция иммунной системы — распознавание и уничтожение чуждых, проникших извне или образовавшихся в самом организме генетически измененных клеток.

Развитие иммунологии, как науки, можно разделить на три этапа.

1. Первый этап (протоиммунология) связан с эмпирическим развитием инфекционной иммунологии

2. Второй этап — завершение формирования классической иммунологии, распространением основных положений иммунитета на неинфекционные процессы (трансплантационный и противоопухолевый иммунитет) и созданием единой общебиологической теории иммунитета.

3. Третий этап – молекулярно-генетический — (с середины 20 века ) развитие молекулярной и клеточной иммунологии, иммуногенетики.

Истоки учения об иммунитете восходят к глубокой древности и связаны с наблюдениями того, что многие, прежде всего детские, болезни, такие как корь, ветряная оспа, паротит и др., не повторяются. В этот период для создания невосприимчивости стали использовать методы вариоляции. После внедрения английским сельским врачом Э. Дженнером нового способа предохранения от натуральной оспы появился метод вакцинации. Э. Дженнера иногда называют «прародителем» иммунологии.

Однако, получив вакцину для защиты от оспы, он не сформулировал общих принципов создания невосприимчивости против любых других инфекций.

Развитие иммунологии началось с работ выдающегося французского ученого Л. Пастера (1881). Он и его ученики нашли методы ослабления (аттенуации) вирулентных свойств микроорганизмов, создали с их помощью вакцины и объяснили механизм формирования иммунитета при введении вакцин. И. И. Мечников (1882) обнаружил феномен фагоцитоза и сформулировал клеточную (фагоцитарную) теорию иммунитета. В это же время французские исследователи Э. Ру и А. Йерсен (1888) установили способность возбудителя дифтерии выделять особый токсин, для нейтрализации которого немецкий ученый Э. Беринг и японский исследователь С. Китазато (1890) разработали способ получения противодифтерийной антитоксической иммунной сыворотки. В России такая сыворотка была приготовлена Г. Н. Габричевским (1894). Были получены антитоксические сыворотки для лечения ботулизма, газовой анаэробной инфекции и др. Возникла гуморальная теория иммунитета, основоположником которой был немецкий исследователь П. Эрлих.

Начался период активной специфической профилактики инфекционных болезней. Были получены новые вакцины из ослабленных живых микроорганизмов для профилактики туберкулеза (1919), чумы (1931), желтой лихорадки (1936), туляремии (1939), полиомиелита (1954) и др. Был разработан метод приготовления анатоксинов, которые использовали для профилактики дифтерии и столбняка. Были внедрены новые методы диагностики инфекционных болезней, основанные на взаимодействии антигена — антитела.

В 40-х годах XX столетия стало развиваться новое направление в иммунологии, связанное с пересадками органов и тканей. Оно получило название трансплантационного иммунитета. Начало его изучению положили работы Ж. Борде и Н. Я. Чистовича (коллеги И. И. Мечникова), которые установили, что чужеродные эритроциты и сыворотки стимулируют выработку антител. К. Ландштейнер (1900) обнаружил группы крови и разработал учение о тканевых изоантигенах.

Английский ученый П. Медовар (1945) выдвинул постулат о том, что иммунитет защищает не только от микроорганизмов, но и от клеток или тканей генетически чужеродного организма. Было четко сформулировано, что процесс отторжения трансплантированных чужеродных тканей обусловлен иммунологическими механизмами. Возникли новые представления о злокачественных новообразованиях, специфических опухолевых антигенах [Зильбер Л.А., 1944], противоопухолевом иммунитете, новых методах лечения опухолей и аллергий.

П. Медовар и соавт. (1953) и чешский исследователь М. Гашек (1960), изучая трансплантационный иммунитет, независимо друг от друга открыли явление иммунологической толерантности как проявление терпимости к чужеродному, генетически отличному от «своего». Австралийский ученый Ф.М. Бернет с коллегами (1949) установил, что толерантность можно вызвать искусственно путем введения чужеродного антигена животному до рождения. За это учение П. Медовару и М. Бернету было присвоено звание лауреатов Нобелевской премии.

Закономерности наследования антигенной специфичности, генетический контроль иммунного ответа, генетические аспекты несовместимости тканей при пересадках и проблемы гомеостаза соматических клеток макроорганизма изучает новая отрасль иммунологии — иммуногенетика.

Развитие иммунологии продолжается, и на современном этапе изучена организация иммунной системы, выявлены роль тимуса в формировании клеточных популяций (Т- и В-лимфоцитов), механизмы их функционирования, кооперативные взаимоотношения между основными клетками иммунной системы, установлена структура антител (Д. Эдельман, Р. Портер).

Открыты новые феномены клеточного иммунитета (цитопатогенное действие, аллогенная ингибиция, явление бласттрансформации и др.).

Создано учение о гиперчувствительности и иммунодефицитах.

Изучены формы иммунного ответа и факторы неспецифической защиты.

Разработаны теории иммунитета.

Создание единой общебиологической теории иммунитета открыло путь к использованию его в борьбе за здоровое долголетие, взяв за основу мощные природные ресурсы конституциональной защиты в борьбе против инфекционных и многих других болезней человека и животных.

Факторы и механизмы иммунитета

Иммунитет (от лат. immunitas — неприкосновенный, находящийся под защитой, освобождение, избавление от болезни) — это система биологической защиты внутренней среды многоклеточного организма (гомеостаза) от генетически чужеродных веществ экзогенной и эндогенной природы.

Эта система обеспечивает структурную и функциональную целостность организмов определенного вида в течение их жизни. Генетически чужеродные вещества («не свои») поступают в организм извне в виде патогенных микроорганизмов и гельминтов, их токсинов, белков и других компонентов, иногда в виде трансплантируемых тканей или органов. «Чужими» могут стать отжившие, мутировавшие или поврежденные клетки собственного организма.

Функциями системы защиты, получившей название иммунной системы, являются распознавание таких чужеродных агентов и специфическое реагирование на них.

Date: 2015-07-02; view: 1218; Нарушение авторских прав

В ходе эволюции в процессе взаимодействия между собой животные организмы выработали многие факторы собственной защиты от проникновения в них вирусов, бактерий, простейших и других патогенных факторов, которые действуют либо механически, либо вырабатывают токсины, оказывающие неблагоприятное влияние на клетки и ткани хозяина.

Факторами естественной защиты человека являются кожа, поверхностные структуры (слизистые оболочки) дыхательного тракта, соляная кислота в желудке, лизопим, интерферон, белые форменные элементы крови и антитела. Защитная функция кожи, слизистых оболочек дыхательного тракта, соляной кислоты, лизоцима, пропердина и интерферона заключается в том, что они препятствуют проникновению патогенов в организм, действуя бактерицидно. Однако если патогены все же проникают в организм, тогда вступает в действие и иммунная система посредством механизмов иммунитета в виде фагоцитарной и гуморальной защиты.

Иммунитет (от лат. immunitas — освобождение от чего-либо) — это невосприимчивость организма к болезнетворным агентам, продуктам их жизнедеятельности и к генетически чужеродным веществам, обладающим антигенными свойствами. Можно сказать, что иммунитет представляет собой способность организма отличать чужеродный материал от своего, например, чужеродный белок от своего и нейтрализовать этот материал. В отличие от наследственности, которая охраняет организмы от резких изменений на протяжении поколений, иммунитет осуществляет охрану на протяжении индивидуальной жизни организма (онтогенеза).

Охранительная роль иммунитета распространяется не только на вирусы, простейшие, грибы, гельминты, но и на чужеродные трансплантанты тканей и органов. Она распространяется также на аутоиммунные процессы, возникающие в организме. Например, в механизме возникновения сахарного диабета у человека имеют значение аутоиммунные процессы против белков, содержащихся в клетках островков Лангерганса панкреатической железы.

Различают иммунитет инфекционный и неинфекционный.

Инфекционный иммунитет классифицируют на противовирусный, антимикробный (антибактериальный) и антитоксический. В случае противовирусного иммунитета (при гриппе, полиомиелите человека и других вирусных инфекциях) происходит разрушение вирусных частиц, при антимикробном иммунитете (при дизентерии человека, бруцеллезе человека и животных) происходит обезвреживание бактериального возбудителя, тогда как при антитоксическом (при столбняке, ботулизме человека и животных и др.) имеет место разрушение токсина, продуцируемого микробами в организме. В рамках инфекционного иммунитета различают также врожденный и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет — это естественный иммунитет, возникший в ходе исторического развития организмов и передающийся по наследству. Например, куры не восприимчивы к возбудителю сибирской язвы, причем эта невосприимчивость передается по наследству от одного поколения к другому. Приобретенный иммунитет приобретается организмом в ходе его жизни. Такой иммунитет классифицируют на активный и пассивный иммунитет. Активный иммунитет возникает после перенесения организмами болезни или после их вакцинации, тогда как пассивный — после введения в организм готовых антител (сыворотки, содержащей антитела).

Неинфекционный иммунитет является результатом исторически сложившейся генетической несовместимости. Например, неинфекционным иммунитетом является несовместимость донора и реципиента по группам крови, проявляющаяся в виде тяжелых осложнений при переливании несовместимой крови. Неинфекционным иммунитетом является также трансплантационный иммунитет, развивающийся при пересадке сердца и других органов у человека. Трансплантационный иммунитет возникает, когда ткани донора и реципиента неидентичны. Этот иммунитет проявляется в виде разрушения (отторжения) пересаженной ткани или органа уже через 8-23 дня после пересадки.

Различают клеточный, гуморальный и тканевой иммунитет.

Клеточный иммунитет заключается в фагоцитозе, т. е. в захва-тывании и переваривании фагоцитами (специализированными клетками) бактерий, проникших в организм (рис. 206). Фагоцитами являются клетки белой крови, называемые микрофагами (эозинофилы, нейтрофилы и базофилы) и макрофаги (подвижные клетки крови — моноциты, клетки лимфатических узлов и селезенки, эндотелий кровеносных сосудов).

Гуморальный иммунитет — это иммунитет, связанный с выработкой антител и обусловленный взаимодействием антигенов и антител. Антигены — это чужеродные для организма вещества. Ими являются белки, липопротеи-ды, белки в соединении с полисаха-ридами, нуклеиновые кислоты. Антигенами являются также ферменты, токсины, яды змей и пауков, вирусы, бактерии, простейшие. Характерными свойствами антигенов являются их чужеродность и специфичность (видовая, групповая, органная и тканевая), а также то, что они вызывают иммунный ответ в виде образования антител. Можно сказать, что антигены выполняют роль генераторов антител. Известны также аутоантигены, образующиеся в самом организме в результате повреждения тканей. Например, аутоантигены, связанные с множественным склерозом человека, присутствуют в миелиновой оболочке, окружающей нервные волокна центральной нервной системы, представляя собой белок р-кристаллин.

Антитела — это белки, в частности, иммуноглобулин, содержащийся в сыворотке крови. Известно около десяти групп разных антител, среди которых у человека наиболее часто встречаемыми являются антитела групп IgG, IgM, I^D, IgE и IgA. Иммуноглобулины (антитела) каждой из этих групп состоят из полипептидных цепей разной молекулярной массы. Например, антитела IgG состоят из четырех полипептидных цепей, две из которых имеют молекулярную массу 22 500, а две другие — 50 000. В соответствии со способом действия антител на антигены различают нейтрализующие, лизирующие, коагулирующие и способствующие фагоциту антитела. Помимо антител, циркулирующих в плазме крови, существуют клеточные антитела, связанные с поверхностью клетки.

В ходе эволюции выработался комплекс между способностью животных отвечать немедленно на какой-либо один из миллионов антигенов и «мощностью» иммунитета. Молодые млекопитающие животные способны распознавать и отвечать на внедрение в организм многих антигенов, но эта их способность является небольшой. Способность животных отвечать на антиген быстрее и мощнее возникает лишь со временем. Однако иммунная система может быть мобилизована до того, как чужеродный фактор попал в организм. Эту особенность используют в иммунизации человека и животных вакцинами, содержащими антигены возбудителей тех или иных инфекций с целью профилактики против этих инфекций. Иногда для увеличения продукции специфических антител используют двухтрехкратную вакцинацию в интервалы через несколько недель.

Появление антител отражает одну сторону иммунного ответа, тогда как другая сторона связана с включением в «работу» лимфоцитов, поскольку морфологическим субстратом антител являются лимфоидные клетки лимфоузлов, селезенки, костного мозга, миндалин, тимуса, а за развитие иммунного процесса и за его специфичность ответственны лимфоциты, плазматические клетки и моноциты (макрофаги) и поскольку центральная роль в иммунном ответе принадлежит лимфоцитам. Они развиваются из так называемых плюропотентных стволовых клеток, которые являются родоначальниками всех клеток крови (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов).

Различают долгоживущие тимусзависимые Т-лимфоциты и ко-роткоживущие В-лимфоциты (рис. 207). Т-лимфоциты развиваются в тимусе, тогда как В-лимфоциты — в костном мозге взрослых или в печени плодов. В тимусе Т-клетки развиваются из клеток-предшественников, поступающих в тимус из кроветворных органов. В-клетки у млекопитающих возникают непосредственно из стволовых клеток в кроветворных органах, а у птиц — в фабрициевой бурсе (сумке) из клеток-предшественников, поступающих в бурсу с кровью из кроветворных тканей. Кроветворные ткани, тимус и фабрициеву бурсу называют первичными лимфоидными органами.

После дифференцировки в первичном лимфоидном органе часть лимфоцитов с током крови переносится во вторичные лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, аппендикс, миндалины, аденоиды и пейеровы бляшки тонкого кишечника). Именно здесь Т-клетки и В-клетки реагируют с антигенами. Т-лимфоциты первоначально распознают чужеродный антиген, а затем становятся хранителями иммунологической памяти и переносчиками этой информации антителообразующими клетками. В-лимфоциты образуются в огромном количестве (ежедневно по нескольку миллионов). Они активируются Т-клетками и дифференцируются или трансформируются в плазматические клетки, непосредственно образующие антитела (растворимые Иммуноглобулины) против распознанных антигенов.

Лимфоциты — это иммунокомпетентные клетки. Они способны переносить в другой организм свойства иммунного организма — противотканевый иммунитет, иммунологическую память, аллергическую активность. Лимфоциты Т и В осуществляют иммунологи-ческий надзор и память в отношении чужеродного антигена. Реализация гуморального иммунного ответа связана с В-лимфоцитами, которые становятся продуцентами антител, а клеточного — с Т-лим-фоцитами, причем в обоих случаях с участием макрофагов.

Почему аутоантитела не распознают собственные макромолекулы? Считают, что распознание аутоантителами собственных макромолекул не происходит по причине гибели лимфох^итов, выполняющих эту функцию. Несомненно, что данное явление имеет место после развития иммунной системы организма, но до встречи организма с чужеродными макромолекулами.

Иммунный ответ организма координирует белки — цитокины, которые являются своеобразными иммунологическими гормонами.

Антитела, возникшие в результате иммунизации, называют иммунными, тогда как в сыворотках крови нормальных людей и животных могут находиться их естественные нормальные антитела. Схема развития лимфоцитов является относительно простой. Предполагают, что в ходе дробления оплодотворенной яйцеклетки возникает одна клетка, которая является предшественником клеток Т и В. Последующие деления этой клетки продуцирует только клетки Т и В, потомство каждой из которых развивает способность распознавать только один антиген (одни макромолекулы). Однако некоторые из этих антигенов являются собственными макромолекулами организмов. Лимфоциты, распознающие собственные антигены, погибают или делаются «нераспознающими», причем время, когда это происходит, зависит от вида организмов. Например, у мышей это происходит в период рождения, а у человека — еще в период эмбрионального развития.

Известно также, что при размножении в клетках нервной системы вирусов полиомиелита, клещевого энцефалита и др. образуются антигены, вызывающие синтез аутоантител. Эти реакции аутоантителообразования ведут к аутоиммунным болезням (гломерулонефриту, некоторым гемолитическим анемиям, множественному склерозу человека).

Известно, что организм животных обладает способностью синтезировать гигантское разнообразие антител. Например, мыши могут синтезировать антитела около 2´106 специфических типов. Исходя из того, что каждый антиген кодируется только одним геном, а размер одного гена составляет примерно 1000 нуклеотидов, часть мышиного генома, ответственного за синтез антигенов, равна 2´109 нуклеотидным парам.

Для объяснения механизмов образования антител предложено несколько теорий, из которых наиболее популярной является «кло-нально-селекционная» теория (Ф. Вернет, 1961). В соответствии с этой теорией в организме имеется исключительно многочисленная популяция лимфоидных клеток, порядка 1 х 10″. Эта популяция очень гетерогенна генетически, в результате чего каждая группа лимфоцитов обладает разным родством к антигену. Вследствие контакта с антигеном лимфоциты, обладающие на своей поверхности белками-рецепторами антигена, подвергаются пролиферации и трансформации в плазматические клетки, продуцирующие антитела. Таким образом, антиген избирательно стимулирует те клетки, у которых к нему есть рецепторы. Давая затем потомство, они образуют множество клонов, состоящих из Т-клеток или В-клеток и обладающих одинаковой антигенной специфичностью.

Клетки определенных клонов лимфоцитов могут сохранять память об антигенном стимуле в течение нескольких делений. Это носит название иммунологической памяти., и на этом явлении основано длительное поддержание иммунитета.

Поскольку апоптоз клеток сопровождается экскрецией в межклеточные пространства деградированной ДЦК итистонов, то считают, что последние являются аутоантигенами, определяя аутоим-мунные реакции.

Иногда иммунная система не способна реагировать на собственные антигены. Это называют естественной иммунологической толерантностью. Если же толерантность к собственным антигенам нарушится, то результатом будет развитие аутоиммунологических болезней. Избыточная антигенная стимуляция приводит к открытому в 1953 г. австралийским ученым П. Медаваром и чешским ученым М. Гашеком явлению приобретенной иммунологической толерантности (от лат. tolerantia — терпение).

Как уже отмечено, антитела представляют собой белки-имму-ноглобулины. Количество их в плазме крови составляет примерно 20% всех плазменных белков. Для них характерно наличие анти-генсвязывающих участков, причем каждый клон В-клеток продуцирует антитела со специфическими антигенсвязывающими участками. Эти участки принимают участие во взаимодействии антигена с антителом (рис. 208).

Основными реакциями иммунитета являются нейтрализация токсинов (антитоксинами), преципитация бактерий (преципитинами), агглютинация бактерий (агглютининами), лизис бактерий (лизина-ми), связывание комплемента, опсонизация (опсонинами). Эти естественные реакции иммунитета широко используют в лабораториях для диагностики многих болезней человека и домашних животных.

Иммунный ответ клеточного типа детерминируется реакциями Т-клеток, которые у позвоночных чрезвычайно важны в защите от вирусов и грибов. Различают цитотоксические Т-клетки, убивающие соматические клетки, инфицированные вирусом, Т-хелперы, помогающие В-лимфоцитам в образовании антител, и Т-супрессоры, подавляющие иммунные реакции. Считают, что Т-хелперы и Т-супрессоры являются главными регуляторами иммунных ответов организмов.

Тканевой иммунитет у животных и человека обеспечивается кожей, слизистыми оболочками, лимфатическими узлами, тканями мышц, мускулатуры кишечника и матки, сывороткой крови и другими жидкостями. Этот иммунитет является неспецифическим.

Часто иммунологическая реактивность организмов может изменяться. У человека и животных различают явление, называемое аллергией. Аллергия (от греч. allos — другой, ergon — действие) — это измененная реактивность организма, наступающая под влиянием микробов, токсинов, лечебных препаратов и других веществ, называемых аллергенами. Аллергенами могут служить пыль подушек, перхоть собак, кошек, лошадей, пыль шерсти, хлопка, пыльца растений, яйца, кофе, цитрусовые и др. Как правило, она возникает в результате повторного введения или попадания в организм того или иного аллергена.

Аллергия проявляется либо очень быстро в форме анафилаксии (судороги, выделение мочи и кала, повышение температуры), сывороточной болезни и острого ревматизма либо в замедленной форме (лекарственная болезнь, вызываемая антибиотиками и другими препаратами).

Аллергические, инфекционные и неинфекционные болезни с выраженным проявлением воспалительных реакций, а также иммуно-дефицитные состояния и аутоиммунные заболевания человека в настоящее время довольно широко распространены. Считают, что в основе иммунологических нарушений лежит ряд причин, а именно:

1. Снижение эффективности естественного отбора на устойчивость к инфекциям, т. е. снижение роли отбора в совершенствовании иммунной системы организмов, включая человека.

2. Снижение стимуляции лимфоцитов Т и В, равно как и клеток иммунной системы, антигенами бактерий, обитающих в кишечнике и других полостях тела животных и человека, из-за широкого использования антибиотиков, которые убивают бактерий.

3. Интенсификация воздействия на животных и человека экологических факторов, обладающих иммунологическим эффектом. Иммунитет является недостаточным либо совершенно отсутствует у животных и человека против гельминтов.