Иммунитет: формы и механизмы формирования. Клеточный механизм иммунитета

На антигенное раздражение организм может отвечать антитело- образованием, гиперчувствительностью немедленного типа, гиперчувствительностью замедленного типа, иммунологической памятью и иммунологической толерантностью. Все эти реакции развиваются в организме на один и тот же антиген, носят специфический характер и имеют значение самостоятельной формы иммунного ответа. Основу различий каждой формы иммунного ответа организма составляют разные эффекторы, механизмы и результаты реакций.

Иммунный ответ имеет две основные фазы:

• 1) распознавание антигена;
• 2) реакции, направленные на устранение антигена.

Как В-, так и Т-популиции лимфоцитов генетически запрограммированы на распознавание только одого антигена, но в целом иммунная система может распознать многие тысячи разных антигенов. Поэтому лимфоциты, способные распознать тот или иной антиген, должны составлять очень малую часть обшей популяции. Особенность успешной инактивации антигена состоит в том, что антиген, связавшись с немногими клетками, способными его распознать, вызывает их быструю пролиферацию, т.е. размножение. В течение нескольких дней появляется достаточно клеток для адекватного иммунного ответа. Антиген самостоятельно выбирает специфические клоны клеток, связывающих этот антиген, и способствует их образованию.

Активированные антигеном лимфоциты вступают в цикл клеточного деления и экспрессируют новые рецепторы, позволяющие им реагировать на выделяемые другими клетками цитокины, которые служат сигналами к пролиферации. Они могут и сами начать выделение цитокинов. Лимфоциты проходят ряд циклов деления, прежде чем дифференцируются в зрелые клетки, снова под действием цитокинов. В частности, пролиферирующие В-клетки в итоге созревают в образующие антитела плазматические клетки. После элиминации возбудителя инфекции сохраняется некоторая часть новообразованных лимфоцитов, способных вновь активироваться, если антиген встретится им повторно. Это так называемые клетки памяти, так как они хранят иммунологическую память относительно отдельных антигенов. Существованием клеток памяти и обусловлен долгосрочный иммунитет к тому или иному возбудителю.

Иммунная система располагает множеством механизмов разрушения патогенных микробов. Каждый из них соответствует данному типу инфекции и конкретной стадии жизненного цикла возбудителя. Эти механизмы защиты называют эффекторными системами.

Нейтрализация. Антителам достаточно связаться с определенным возбудителем, чтобы оказать ему противодействие.

Фагоцитоз. Активируя комплемент или действуя в качестве опсо- нинов, усиливающих поглощение микробов фагоцитами, иммунная система реализует свой эффект. Фагоцитарная клетка поглощает антиген, окружая его выступающими псевдоподиями, и микроб оказывается заключенным (эндоцитированным, интернализованным) в фагосому. Перерабатывают фагоциты поглощенный материал по- разному: восстанавливают молекулярный кислород с образованием бактерицидных реакционноспособных метаболитов кислорода, которые секретируются в фагосом; хелатируют железо, лишая некоторые бактерии этого необходимого элемента питания; когда с фагосомой слипаются гранулы и лизосомы, наполняя возникшую фаголизосому ферментами, разрушают ее содержимое.

Цитотоксические реакции и апоптоз. Эффекторные иммунные механизмы, направленные против целых клеток, обычно против тех, которые слишком крупны для фагоцитоза, называют цитотоксическими реакциями. Клетка-мишень распознается либо специфичными антителами, взаимодействующими с компонентами ее поверхности, либо Т-клетками посредством антигенспецифичных ТкР. В отличие отфагирующих клеток в цитотоксической реакции атакующая клетка направляет содержимое своих гранул наружу, к клетке-мишени. Цитотоксические Т-клетки содержат соединения, называемые перфо- ринами, которые способны создавать каналы в наружной мембране клеток-мишеней. Некоторые цитотоксические клетки способны своим сигналом включать программу саморазрушения клетки-мишени - процесс апоптоза.

Распознавание антигена. Способность иммунной системы распознавать антигены целиком зависит от антител, синтезируемых В-клетками, и антигенсвязывающих рецепторов, экспрессируемых Т-клетками. Обе эти клеточные популяции способны распознавать множество разнообразных антигенов, но разными путями. Хотя антитела отличаются от ТкР, разнообразие антигенной специфичности тех и других формирует весьма сходные механизмы.

Благодаря своему поразительному разнообразию по специфичности центров связывания антигена антитела обеспечивают распознавание миллионов различных антигенов, встречающихся в окружающей среде. Кроме того, у антител каждого класса имеется характерная эффекторная область молекулы: например, IgE может связываться с Fc-рецепторами тучных клеток, тогда как IgG способен присоединяться к фагоцитам. Подсчитано, что структурных вариантов антител в организме образуется гораздо больше, чем всех прочих белков вместе взятых. Число синтезируемых организмом вариантов антител фактически превышает количество генов в нашем геноме. Как может возникать разнообразие такого масштаба? Первоначальные представления о процессах образования антител с годами существенно изменились, но все же вызывает удивление, как удалось П. Эрлиху в начале столетия своей гипотезой боковых цепей вплотную приблизиться к современным взглядам (рис. 4.1). Его идея о селекции антигеном клеток, образующих антитела, почти совпадает с современной клонально-селекционной теорией, исключая размещение нескольких рецепторов разной специфичности на одной и той же клетке.

Рис. 4.1.

Эрлих предположил, что соединение антигена с уже имеющимся рецептором на поверхности В-клетки (теперь известно, что это мембраносвязанный иммуноглобулин) заставляет ее синтезировать и секре- тировать повышенное количество таких рецепторов. Он предвосхитил и клонально-селекционную теорию иммунитета, и фундаментальное представление о существовании рецепторов к антигену еще до контакта с ним иммунной системы.

Человеческий организм, как и любое высокоорганизованное устройство, имеет защитное войско, состоящее из крепкой линии обороны – иммунную систему. Основные свойства иммунной системы – предотвращать вторжение вредоносных агентов, выслеживать их, отмечать знаком нежелательных и никогда не впускать без приглашения.

Слаженная создает иммунитет – понятие, которое объединяет возможность организма находить и уничтожать чужеродные объекты. Сбой системы ведет к снижению иммунитета, то есть к прорыву обороны, то есть к болезни.

Характеристика

Органы, в которых происходит формирование, накопление и выработка иммунных клеток анатомически делятся на центральные и периферические:

• Центральными органами являются тимус, он же вилочковая железа, и костный мозг. Без них невозможно защищать организм, невозможно полноценно жить, как без мозга. Они несут важное значение в развитии иммунной системы;
• Периферическими называют селезенку, лимфатические узлы, лимфоидные ткани миндалин, лимфы, слизистую оболочку кишечника и бронхов, мочеполовых путей.

В целом, общей массой иммунного депо можно считать 2 кг, при чем лимфоцитарных клеток находят в составе около 1013. Т и В – лимфоциты образуются раздельно в центральных органах, этим обеспечивается органов. Механизмы формирования иммунитета можно поделить на два главных подразделения – специфический и неспецефический.

Эти своим уникальными возможностями и эффектом действия. Специфической иммунной системой называется та, которая действует лишь на знакомые вещества, если уже состоялся первичный контакт. Взаимодействия с данными веществами были запомнены и понятие о них сохранено. Неспецифическая занимается обезвреживанием веществ, прежде не знакомых. По эффекту действия наиболее сильным защитным потенциалом обладает специфическая иммунная система.

Специфический

Чужеродный агент или антиген, попадая в организм, получает ответную реакцию специфического механизма защиты в виде антител или антитоксинов. Антитело – это белковое иммунное тело, которое циркулирует в кровеносном русле, по-другому – это иммуноглобулин, появляющийся в ответ на появление вирусов или бактерий в организме. Антитоксин представляет собой антитело, образующееся в ответ на отравление ядовитыми веществами микроорганизмов.

Антитела и антитоксины образуют соединение с вредоносными антигенами, а затем нейтрализуют их. В результате чего негативный фактор, вызывающий болезнь исчезает. Структурная и функциональная единица специфической иммунной системы представлена белой кровяной клеткой – лимфоцитом.

Лимфоциты делятся на две большие группы - Т и В. Изначально это одинаковые клетки, происходящие от стволовых. При их созревании одна часть идет на формирование В-лимфоцитов, а другая мигрирует в тимус или вилочковую железу, где дифференцируется на Т-лимфоциты.

Атака вредоносных микроорганизмов осуществляется как клетками, образуя Т-систему или клеточный иммунитет, так и антителами – гуморальный. возможны благодаря Т-лимфоцитам. Эти компоненты несут на своей поверхности специальные воспринимающие частицы – рецепторы, которые способны распознавать антигены. Узнав чужака, они начинают вызывать подкрепление в виде размножения себе подобных.

Клеточному ответу или Т-системе присуща в основном роль защитника от опухолей и вирусов, а также он играет немаловажную роль в осуществлении реакции отторжения трансплантата. Образуется группировка из Т-лимфоцитов по захвату чужеродного микроорганизма, его находят и уничтожают. Эти клетки живут до полугода. Т-лимфоцитарные клетки делятся на 3 важные подгруппы, каждая из которых осуществляет свою роль в защите:

• Т-киллеры или клетки-убийцы. Как не трудно догадаться, именно эти лимфоциты убивают микробы;
• Т-супрессоры – это клетки, подавляющие мощность ответа Т и В-лимфоцитов. Они нужны для предотвращения массового уничтожения клеток, в том числе и своих, попавших под огонь. То есть это стабилизаторы работы иммунитета;
• Т-хелперы или клетки-помощники помогают в работе Т-киллерам и В-лимфоцитам.

Клетки гуморального иммунитета по механизму действия немного отличаются. Узнав вредоносную частицу, В-лимфоциты начинают выделять в кровеносное русло необходимые антитела. Эти античастицы соединяются с чужеродным агентом, нейтрализуя его токсин самостоятельно или помогая другим клеткам – фагоцитам, ускорить их уничтожение.

Задачей гуморального иммунитета в основном является антибактериальная защита и нейтрализация токсических ядов. Гормоны контролируют гуморальный иммунитет. Лимфоциты, помимо антител, также выделяют в кровь цитокины – биологически активные вещества, регуляторы ответа. Так проявляется цитокиновая активность.

Неспецифический

Под неспецифическим иммунитетом понимают такую защиту, для осуществления которой

используются более простой и поверхностный механизм защиты. Он связан с:

• Непроницаемостью кожных и слизистых покровов перед микроорганизмами;
• Бактерицидными соединениями слюны, слез, крови и спинномозговой жидкости;
• Фагоцитозом – процессом захвата вредоносных антигенов посредством специальных клеток макрофагов;
• Ферментами – веществами, способными расщеплять микробы;
• Системой комплемента – специальной белковой группой, направленной на борьбу с микроорганизмами.

Фагоцитоз возможен благодаря действию клеток – лейкоцитов, а именно нейтрофилов и моноцитов. Компоненты иммунной системы патрулируют организм и при появлении антигенов сразу появляются в месте проникновения. Лейкоциты как пожарные, спешат на помощь очень быстро. Даже могут развивать скорость до 2 мм/ч.

Достигнув микроорганизма, лейкоцит обволакивает его. Когда антиген находится внутри клетки, та начинает пускать в ход специфические ферменты и переваривает микроб. Часто при этом процессе и сами лейкоциты погибают. Скопление множества мертвых лейкоцитов называется гноем. Он сопровождается воспалением и болью в месте своего расположения.

Развитие и возрастные изменения

Филогенез человека – это длительный процесс. Специфический механизм закладывается еще на уровне внутриутробного развития, как и гормоны. На 12 неделе происходит образование лимфоидной иммунной системы у детей.

Эта система создает, а также дифференцирует Т и В-лимфоциты, которые отвечают в итоге за разные механизмы. Новорожденные младенцы имеют гораздо большее количество этих клеток в своем организме, нежели взрослые. Однако, их активность и зрелость оставляют желать лучшего. Поэтому так важна своевременная иммунизация.

Количество не соответствует качеству и чувствительность остается низкой. Именно поэтому малышам так важно материнское молоко, которое содержит в себе уже готовые зрелые полноценные антитела – частицы, которые будут бороться с чужеродными веществами в беззащитном детском организме. Свои механизмы начнут функционировать лишь с началом работы микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Можно сказать, что посредством маминых антител у него имеется своя искусственная защитная функция.

Чужеродные микроорганизмы являются стимулирующим фактором для активации защитных сил организма, которая уже на 2 неделе жизни включается в работу посредством выработки своих антител. Организм малыша учится защищаться самостоятельно без антигенов матери. Около полугода происходит созревание своих механизмов.

Такое длительное включение в оборонительную работу по защите организма от вредных микробов объясняет высокую частоту заболеваний у деток. Хотя они начинают , их слишком мало, чтобы защитить целый организм. И лишь к 2 годикам жизни малыш способен к созданию достаточного количества иммуноглобулинов. Максимального развития иммунитет достигает в возрасте 10 лет. Все это относится к особенностям формирования защитных сил организма.

После этого, механизмы стабильно держатся на одной отметке в течение долгих лет жизни. И только после сорокалетнего возраста происходит дестабилизация и развитие системы оборачивается вспять, наблюдается дисфункция.

Помимо своих важнейших защитных функций по выявлению и удалению вредоносных частиц, специфическая иммунная система занимается еще одной важной задачей. Она запоминает. Иммунологическая память позволяет запоминать чужаков. При этом все происходит очень оперативно. Как только микроорганизм был впервые обнаружен в теле, лимфоциты мгновенно реагируют.

Один вид лимфоцитарных клеток выделяет антитела, а другой превращается в клетки памяти, которые кружат в системе крови, выискивая именно этот микроорганизм. Если он вновь будет обнаружен, то эти компоненты сразу будут готовы его узнать и уничтожить. Одно из проявлений специфичности иммунитета. Для полноценного существования человеческого организма важна каждая из систем, однако лишь роль лимфатической и иммунной системы заключается в непосредственной защите от токсинов и ядов, от всего чужеродного.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

иммунитет невосприимчивость сопротивляемость инфекция

Иммунитет - невосприимчивость организма к инфекционному началу или какомулибо инородному веществу.

Иммунитет обусловлен совокупностью всех тех наследственно полученных и индивидуально приобретённых организмом приспособлений, которые препятствуют проникновению и размножению микробов, вирусов и других патогенных агентов и действию выделяемых ими продуктов. Иммунологическая защита может быть направлена не только на патогенные агенты и выделяемые ими продукты. Любое вещество, являющееся антигеном, например чужеродный для организма белок, вызывает иммунологические реакции, с помощью которых это вещество тем или иным путём удаляется из организма.

Эволюция формировала систему иммунитета около 500 млн. лет. Этот шедевр природы восхищает нас красотой гармонии и целесообразностью. Настойчивое любопытство ученых разных специальностей раскрыло перед нами закономерности ее функционирования и создало в последние 110 лет науку «Медицинская иммунология».

Каждый год приносит открытия в этой бурно развивающейся области медицины.

Антигены - вещества, которые воспринимаются организмом как чужеродные и вызывают специфический иммунный ответ. Способны взаимодействовать с клетками иммунной системы и антителами. Попадание антигенов в организм может привести к формированию иммунитета, иммунологической толерантности или аллергии. Свойствами антигенов обладают белки, и другие макромолекулы. Термин «антиген» употребляют и по отношению к бактериям, вирусам, целым органам (при трансплантации), содержащим антиген. Определение природы антигена используется в диагностике инфекционных болезней, при переливании крови, пересадках органов и тканей.

Антигены также применяют для создания вакцин и сывороток.

Антитела - белки (иммуноглобулины) плазмы крови человека и теплокровных животных, образующиеся при попадании в организм различных антигенов и способные специфически связываться с этими антигенами.

Защищают организм от инфекционных заболеваний: взаимодействуя с микроорганизмами, препятствуют их размножению или нейтрализуют выделяемые ими токсины.

Все патогенные агенты и вещества антигенной природы нарушают постоянство внутренней среды организма. При уравновешивании этого нарушения организм использует весь комплекс своих механизмов, направленных на поддержание постоянства внутренней среды. Иммунологические механизмы являются частью этого комплекса. Иммунным оказывается тот организм, механизмы которого или вообще не позволяют нарушить постоянство его внутренней среды или позволяют быстро ликвидировать это нарушение. Таким образом, иммунитет является состоянием невосприимчивости, обусловленным совокупностью процессов, направленных на восстановление постоянства внутренней среды организма, нарушенного патогенными агентами и веществами антигенной природы.

Невосприимчивость организма к инфекции может быть обусловлена не только его иммунологической реактивностью, но и другими механизмами.

Например, кислотность желудочного сока может предохранить от заражения через рот некоторыми бактериями, и организм с большей кислотностью желудочного сока оказывается более защищённым от них, чем организм с меньшей кислотностью. В тех случаях, когда защита обусловлена не иммунологическим механизмом, говорят о резистентности организма. Не всегда можно провести чёткую грань между иммунитетом и резистентностью. Например, изменения в устойчивости организма к инфекции, наступающие в результате утомления или охлаждения, в большей степени обусловлены изменением физиологических констант организма, чем факторов иммунологической защиты.

Эта грань более отчётлива в явлениях приобретённого иммунитета, отличающихся высокой специфичностью, отсутствующей в явлениях резистентности.

Формы иммунитета

Иммунитет многообразен по своему происхождению, проявлению, механизму и ряду других особенностей, в силу чего существует классификация различных иммунологических явлений в виде определённых форм иммунитета. По происхождению различают иммунитет естественный, врождённый, и иммунитет приобретённый.

Естественный иммунитет - невосприимчивость, обусловленная врождёнными биологическими особенностями, присущими данному виду животных или человеку. Это видовой признак, передающийся по наследству, подобно любому другому морфологическому или биологическому признаку вида. Примерами подобной формы невосприимчивости может служить иммунитет человека к чуме собак или многих животных к кори. Он наблюдается как у одного итого же животного ко многим инфекционным агентам, например у рогатого скота к чуме собак, к птичьей чуме, к гриппу, так и у разных животных к одному и тому же инфекционному агенту (например, к гонокку иммунны все животные).

Напряжённость естественного иммунитета очень высока. Обычно его считают абсолютным, так как в подавляющем большинстве случаев естественный иммунитет не удаётся нарушить заражением даже громадными количествами вполне вирулентного материала. Однако известны и многочисленные исключения, свидетельствующие об относительности естественного иммунитета. Так, цыплёнка удаётся заразить сибирской язвой, если искусственно понизить температуру его тела (в норме 41- 420) до температуры являющейся оптимальной для развития сибиреязвенного микроба (370). Можно также заразить столбняком естественно иммунную к нему лягушку, если искусственно поднять температуру её тела. Естественный иммунитет в некоторых случаях может быть снижен действием ионизирующей радиации и созданием иммунологической толерантности.

В некоторых случаях отсутствие заболевания ещё не свидетельствует об отсутствии инфекции. Учение о скрытой инфекции позволяет различить иммунитет к заболеванию и иммунитет к микробу. В ряде случаев заболевание не возникает вследствие того, что попавший в организм микроб в нём не размножается и погибает, в других случаях заболевание не наступает, несмотря на то, что проникший в организм микроб или вирус в нём размножается.

Эти последние случаи, имеющие место при скрытых инфекциях у естественно иммунных организмов, также свидетельствуют об относительности естественного иммунитета.

Естественный иммунитет присущ не только невосприимчивым организмам. Восприимчивые организмы также обладают некоторым, хотя и слабо выраженным, иммунитетом, доказательством чего является то обстоятельство, что восприимчивый организм заболевает только при контакте с инфекционной дозой микробов. Если же в организм попадает меньшая доза, то эти микробы погибают, и заболевание не наступает.

Следовательно, и восприимчивый организм имеет некоторую степень естественного иммунитета. Этот «естественный иммунитет восприимчивых» имеет большое практическое значение. Доза микробов, меньшая инфекционной, не вызывая заболевания может обусловить появление приобретённого иммунитета, показателем чего является образование антител. Подобным образом и происходит постепенная повозрастная иммунизация населения к некоторым инфекциям. Эти процессы хорошо изучены при дифтерии.

Количество отрицательных реакций Шика резко увеличивается с возрастом, что обусловлено контактом населения с дифтерийным микробом.

Заболевания дифтерией имеют место в гораздо меньшем числе случаев, и только небольшая часть лиц пожилого возраста (от 60 до 70 лет), имеющих в крови антитоксин, когда-либо болела дифтерией. Без наличия известной степени иммунитета к дифтерии у маленьких детей всякая доза дифтерийных бактерий вызывала бы у них заболевание, и возрастной неприметной иммунизации у населения не было бы. Подобное же положение существует при кори, которой переболевает почти 100% всех людей. При полиомиелите наблюдается сдвиг в другую сторону: переболевает незначительное число детей, но почти все люди уже к 20-25 годам имеют антитела к возбудителю и, следовательно, имели с ним контакт. Таким образом, само понятие восприимчивости, являющееся синонимом отсутствия иммунитета, является относительным. Можно говорить о восприимчивости только к определённым дозам инфекции. Вместе с тем это понятие - чисто физиологическое, ибо восприимчивость обусловлена именно физиологическим аппаратом организма, возникшим в результате эволюционного процесса.

Приобретённый иммунитет вырабатывается организмом в течение его индивидуальной жизни либо путём перенесения соответствующего заболевания (естественно приобретённый иммунитет), либо путём вакцинации (искусственно приобретенный иммунитет). Различают также активно и пассивно приобретённый иммунитет. Активно приобретённый иммунитет возникает либо естественно, при перенесении инфекции, либо искусственно, при вакцинации живыми или мёртвыми микробами или их продуктами.

И в том, и в другом случае организм, приобретающий невосприимчивость, сам участвует в её создании и вырабатывает ряд защитных факторов, носящих название противотел. Например, после заболевания человека холерой его сыворотка приобретает способность убивать холерных микробов, при иммунизации лошади дифтерийным токсином её сыворотка приобретает способность нейтрализовать этот токсин благодаря образованию в организме лошади антитоксина. Если сыворотку, содержащую уже образовавшийся антитоксин, ввести животному или человеку, предварительно не получившему токсина, таким путём можно воспроизвести пассивный иммунитет, обусловленный антитоксином, который не был активно выработан организмом, получившим сыворотку, но пассивно получен им вместе с введённой сывороткой.

Активно приобретённый иммунитет, особенно естественно приобретённый, устанавливаясь через недели после заболевания или иммунизации, в большинстве случаев держится долго - годами и десятилетиями; иногда он остаётся на всю жизнь (например, иммунитет при кори). Однако по наследству он не передаётся. Ряд работ, устанавливающих наследственную передачу приобретённого иммунитета, не получил подтверждения. Вместе с тем способность вырабатывать активный иммунитет, несомненно, является видовым признаком, присущим организму, подобно восприимчивости или естественному иммунитету. Пассивно приобретённый иммунитет устанавливается очень быстро, обычно через несколько часов после введения иммунной сыворотки, но держится очень недолго и исчезает по мере исчезновения введённых в организм антител.

Это имеет место чаще всего уже через несколько недель. Приобретённый иммунитет во всех своих формах чаще всего является относительным и, несмотря на значительную напряжённость, в некоторых случаях он может быть преодолён большими дозами заражаемого материала, хотя течение инфекции будет при этом более лёгким. Иммунитет может быть направлен либо против микробов, либо против образуемых ими продуктов, в частности токсинов; поэтому различают антимикробный иммунитет, при котором микроб лишён возможности развиваться в организме, убивающем его своими защитными факторами, и антитоксический иммунитет, при котором микроб может существовать в организме, но заболевания не наступает, так как иммунный организм нейтрализует токсины микроба.

Особой формой приобретённого иммунитета является так называемый инфекционный иммунитет. Эта форма иммунитета обусловлена не перенесением инфекции, а наличием её в организме и существует только до тех пор, пока организм инфицирован. Моргенрот (1920), наблюдавший у заражённых стрептококками мышей подобную форму, назвал её депрессионными иммунитетом.

Мыши, заражённые небольшими дозами стрептококка, не умирали, но заболевали хронической инфекцией; однако они оказывались устойчивыми к дополнительному заражению смертельной дозой стрептококка, от которой умирали здоровые контрольные мыши. Иммунитет такого же характера развивается при туберкулёзе и некоторых других инфекциях. Инфекционный иммунитет называют также нестерильным, то есть не освобождающим организм от инфекции, в отличие от других так называемых стерильных форм иммунитета, при которых организм освобождается от инфекционного начала. Однако такая стерилизация не всегда имеет место, так как и в случаях приобретённого иммунитета, организм долгое время может быть носителем микроба или вируса и, следовательно, быть не «стерильным» в отношении перенесённой инфекции.

Различная иммунологическая реактивность отдельных тканей и органов организма и несоответствие во многих случаях между наличием иммунитета и присутствием антител послужили основой для построения теории местного иммунитета А. М. Безредки (1925).

Согласно этой теории, местный иммунитет возникает независимо от общего иммунитета и не связан с антителами. Чувствительными к инфекции являются только определённые ткани (например, к сибирской язве чувствительна только кожа) и поэтому их иммунизация приводит к общему иммунитету организма. Отсюда предложение иммунизировать кожу против кожных инфекций, кишечник против кишечных инфекций. Большой экспериментальный материал, полученный при изучении этого вопроса, показал, что местного иммунитета, как зависящего от всего организма явления не существует и что во всех случаях местная иммунизация сопровождается возникновением общего иммунитета с образованием антител. Вместе с тем было установлено, что местная иммунизация может быть в некоторых случаях целесообразной благодаря особенностям иммунологической реакции тех или других тканей.

Механизмы иммунитета

Механизмы иммунитета схематически можно разделить на следующие группы: кожные и слизистые барьеры; воспаление, фагоцитоз, ретикуло-эндотелиальная система; барьерная функция лимфатической ткани; гуморальные факторы; реактивность клеток организма.

Кожные и слизистые барьеры. Кожа непроходима для большинства бактерий. Все воздействия, способствующие повышению проницаемости кожи, понижают её устойчивость к инфекции, а все воздействия, понижающие её проницаемость, действуют в обратном направлении. Однако кожа является не только механическим барьером для микробов. Она обладает также стерилизующими свойствами, и микробы, попавшие на кожу, быстро погибают.

Арнольд (1930) и другие учёные наблюдали, что чудесная палочка, помещённая на здоровую кожу человека, исчезает настолько быстро, что через 10 минут может быть обнаружено только 10%, а через 20 минут - 1% всего помещённого на кожу количества бактерий; через 30 минут чудесную палочку уже вообще нельзя было обнаружить. Кишечная и брюшнотифозная палочки исчезали через 10

минут. Установлено, что бактерицидное действие кожи связано со степенью её чистоты. Стерилизующее действие кожи обнаруживается лишь в отношении тех видов микробов, которые приходят с ней в соприкосновение сравнительно редко или вовсе с ней не встречаются. Оно ничтожно в отношении микробов, являющихся частыми обитателями кожи, например жёлтого стафилококка. Есть основания полагать, что бактерицидные свойства кожи главным образом обусловлены содержанием в отделяемом потовых и сальных желез молочной и жирных кислот. Было показано, что эфирные алкогольные экстракты кожи, содержащие жирные кислоты и мыла, обладают заметным бактерицидным действием в отношении стрептококка, палочек дифтерии и кишечных бактерий, в то время как солевые лишены или почти лишены этого свойства.

Слизистые оболочки также являются защитным барьером организма в отношении микробов, причём эта защита обусловлена не только механическими функциями. Высокая кислотность желудочного сока, а также наличие в нём слюны, обладающей бактерицидными свойствами, препятствуют размножению бактерий. Слизистая оболочка кишечника, содержащего громадное количество бактерий, обладает резко выраженными бактерицидными свойствами.

Бактерицидное действие отделяемого слизистых оболочек связано также с наличием в этом отделяемом особого вещества - лизоцима. Лизоцим содержится в слезах, мокроте, слюне, плазме и сыворотке крови, лейкоцитах, в курином белке, в икре рыб. В наибольшей концентрации лизоцим найден в слезах и хрящах. Лизоцим не был обнаружен в спинномозговой жидкости, в мозгу, кале и поте. Лизоцим растворяет не только живых, но и мёртвых микробов. Кроме сапрофитов, он действует и на некоторых патогенных микробов (гонококк, сибиреязвенную бациллу), несколько подавляя их рост и вызывая частичное растворение. Лизоцим не оказывает какого-либо действия на изученные в этом отношении вирусы. Наиболее показательной является роль лизоцима в иммунитете роговицы, а также полостей рта, глотки и носа. Роговица - ткань, крайне чувствительная к инфекции, непосредственно соприкасается с громадным количеством микробов воздуха, в том числе и с такими, которые могут вызвать в ней нагноения (стафилококки, пневмококки). Однако эти заболевания роговицы сравнительно редки, что можно объяснить высокой бактерицидностью слёз, постоянно омывающих роговицу, и содержанием в них лизоцима. Благодаря высокому содержанию лизоцима в слюне необычно быстро заживают всякие раны во рту.

Литература :

1. Бакулев А.Н., Брусиловский Л.Я., Тимаков В.Д., Шабанов А.Н. Большая медицинская Энциклопедия М., 1959.

3. Кудрявцева Е., СПИД с 1981года по … “Наука и жизнь”№10, 1987г.

4. В.М. Покровский В.М., Коротько Г.Ф., Физиология человека М, 1992.

5.Данные сайта www.mednovosti.ru

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Иммунитет как невосприимчивость, сопротивляемость организма к инфекциям и инвазиям чужеродных организмов. Иммунный ответ. Нейтрофилы и их функция. Моноциты, макрофаги, лимфоциты. Виды нарушений фагоцитарной системы. Методы оценки гуморального иммунитета.

презентация , добавлен 05.04.2015


Иммунитет - невосприимчивость, сопротивляемость организма к инфекциям и инвазиям, а также воздействию чужеродной генетической информации. Укрепление иммунитета: закаливание, прогулки, физические нагрузки, рациональное питание; позитивный настрой, сон.

презентация , добавлен 05.03.2013


Функции крови, их сущность, особенности и характеристика. Лейкоциты и их роль в защите организма от микробов и вирусов. Иммунитет как сопротивляемость организма инфекциям и инвазиям чужеродных организмов, его виды. Функции антител в организме человека.

презентация , добавлен 27.05.2012


Иммунитет как совокупность свойств и механизмов, обеспечивающих постоянство состава организма и его защиту от инфекционных и других чужеродных агентов, его типы, формы проявления. Принципы и факторы, влияющие на формирование. Механизм защиты от инфекций.

презентация , добавлен 25.12.2014


Иммунитет как совокупность свойств и механизмов, обеспечивающих постоянство состава организма и его защиту от инфекционных и других чужеродных агентов, виды: врожденный, искусственный. Характеристика и анализ факторов неспецифической защиты организма.

презентация , добавлен 11.12.2012


Основные группы факторов, обеспечивающие невосприимчивость человека к возбудителям инфекции. Неспецифическая физическая резистентность, специфическая невосприимчивость (иммунитет). Неспецифические защитные механизмы. Гуморальный и клеточный иммунитет.

контрольная работа , добавлен 18.02.2013


Характеристика системы иммунной защиты организма. Приобретенный иммунитет и его формы. Выработка антител и регуляция их продукции. Образование клеток иммунологической памяти. Возрастные особенности иммунитета, вторичные (приобретенные) иммунодефициты.

реферат , добавлен 11.04.2010


Иммунитет как защитная реакция организма в ответ на внедрение инфекционных и других чужеродных агентов. Механизм действия иммунитета. Состав иммунной системы. Врожденный и приобретенный виды иммунитета. Определение состояния иммунной системы человека.

презентация , добавлен 20.05.2011


Реактивность - основа защитных функций организма. Причины действия патогенного фактора. Клеточные и гуморальные механизмы, обеспечивающие специфические реакции (иммунитет). Регуляция кроветворения макрофагами. Патофизиология базофилов и эозинофилов.

Иммунитет. Иммунологическая память.

Иммунитет – это эволюционно обусловленная совокупность реакций взаимодействия между системой иммунитета и биологически активными агентами (антигенами). Эти реакции направлены на сохранение фенотипического постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма и результатом их могут быть различные феномены и реакции иммунитета. Одни из них являются полезными, защитными, другие обусловливают патологию. К первым относятся:

§ Противоинфекционный иммунитет – приобретенная специфическая невосприимчивость организма к конкретным инфекционным агентам возбудителям заболеваний (микробам, вирусам).

§ Толерантность – терпимость, неотвечаемость системы иммунитета на эндогенные или экзогенные антигены.

Другие реакции иммунитета, патологического, «стрессового уровня» приводят к развитию патологии:

§ гиперчувствительность – повышенная иммунная («иммунитетная») реакция на антигены-аллергены служит причиной двух видов заболеваний: аллергических – на экзогенные аллергены (аллергия) ; аутоаллергических (аутоиммунных ) – на эндогенные, собственные биомолекулы (аутоаллергия); при аутоиммунных болезнях "свои" молекулы узнаются системой иммунитета как "чужие" и на них развиваются реакции; система иммунитета в норме не отвечает на "свое" и отторгает "чужое".

§ анергия , т.е. отсутствие реакции на антигены (вариант толерантности), обусловлена недостаточностью различных видов иммунитета.

Основой реализации всех реакций иммунитета является иммунологическая память . Суть ее в том, что клетки системы иммунитета "помнят" о тех чужеродных веществах, с которыми они встречались и на которые реагировали. Иммунологическая память лежит в основе феноменов противоинфекционного иммунитета, толерантности и гиперчувствительности.

Система иммунитета (СИ) – это совокупность молекул, клеток, тканей и органов, осуществляющих иммунные реакции. Она включает несколько самостоятельных подсистем, которые реагируют как единое целое:

1. Лимфоидная система включает Т- и В-лимфоциты, которые образуют специфические факторы иммунитета (антитела и Т-клеточные рецепторы к антигену).

2. Система естественные киллерных клеток (ЕКК) .

3. Система антигенпредставляющих клеток (АПК) включает дендритные клетки, клетки Лангерганса, интердигитирующие клетки и др.

4. Система гранулоцитов объединяет нейтрофильные лейкоциты, базофильные лейкоциты/тучные клетки, эозинофильные лейкоциты.

5. Система мононуклеарных фагоцитов (моноциты, макрофаги тканей и органов).

6. Гуморальные факторы неспецифического естественного иммунитета: лизоцим, С-реактивный белок (СРБ), интерфероны, фибронектин, β-лизины, лектины и др.

7. Система комплемента .

8. Система тромбоцитов

К центральным органам системы иммунитета относятся красный костный мозг и тимус. К периферическим – циркулирующие лимфоциты крови, лимфатические узлы, селезенка, миндалины, лимфоидная ткань кишечника (пейеровы бляшки, солитарные фолликулы, лимфоидные образования аппендикса и др.), бронхоассоциированная лимфоидная ткань (в области бифуркации трахеи), лимфоидные образования кожи, печени.

На молекулярном уровне центральными понятиями иммунологии являются антигены, антитела, рецепторы и цитокины.

Антигены – любые вещества, чаще белки или гликопротеиды, которые, попадая в организм, вызывают образование специфических антител и/или Т-клеточных рецепторов. Антитела – белковые молекулы, иммуноглобулины, которые образуются В-лимфоцитами и плазмоцитами и специфично взаимодействуют с антигенами. Рецепторы – макромолекулы на клетках, специфически связывающие различные биологически активные вещества (лиганды ). Цитокины – медиаторы межклеточных взаимодействий, обеспечивающие взаимосвязь клеток как внутри системы иммунитета, так и их многочисленные связи с другими системами макроорганизма.

Виды иммунитета

Существуют механизмы «неиммунитетной», естественной неспецифической резистентности организма . К ним относятся защита организма от внешних агентов: наружными покровами (кожа, слизистые оболочки), механическими (слущивание эпителия, движение ресничек и секретов, слизистых оболочек, чихание, кашель), физическими механизмами (барьеры), химическими веществами (бактерицидное действие соляной, молочной, жирных кислот, ряда ферментов, особенно лизоцима – мурамидазы).

Видовая невосприимчивость (конституциональный, наследственный иммунитет) – это вариант неспецифической резистентности организма, генетически обусловленный особенностями обмена веществ данного вида. Он в основном связан с отсутствием условий, необходимых для размножения возбудителя. Например, животные не болеют некоторыми болезнями человека (сифилис, гонорея, дизентерия), и, наоборот, люди невосприимчивы к возбудителю чумы собак. Данный вариант резистентности не является истинным иммунитетом, так как он не осуществляется системой иммунитета.

От неспецифической, "неиммунитетной" резистентности, следует отличать неспецифические естественные факторы иммунитета или естественный врожденный иммунитет (innate natural immunity ). Они включают клетки и гуморальные факторы.

Среди гуморальных факторов важными являются естественные, предсуществующие антитела. Такие антитела исходно имеются в организме в небольшом количестве против многих бактерий и вирусов.

Неспецифическими гуморальными факторами иммунитета служат система комплемента, С-реактивный белок, фермент лизоцим, интерфероны, цитокины и др. Клеточные факторы – это фагоциты (моноциты, макрофаги, полиморфноядерные лейкоциты), которые проявляют свою активность во всех тканях, полостях, могут выходить на поверхность слизистых оболочек и там выполнять защитную функцию.

Приобретенный (адаптивный) иммунитет возникает в течение жизни в результате стимуляции клеток СИ антигенами микроорганизмов или получения готовых иммунных факторов. Поэтому он бывает естественным и искусственным , каждый из которых может быть активным и пассивным .

Естественный активный иммунитет появляется в результате контакта с возбудителем (после перенесенного заболевания или после скрытого контакта без проявления симптомов болезни).

Естественный пассивный иммунитет возникает в результате передачи от матери к плоду через плаценту (трансплацентарный) или с молоком готовых защитных факторов – лимфоцитов, антител, цитокинов и т.п.

Искусственный активный иммунитет индуцируется после введения в организм вакцин и анатоксинов, которые содержат микроорганизмы или их субстанции – антигены.

Искусственный пассивный иммунитет создается после введения в организм готовых антител или иммунных клеток. В частности, такие антитела содержатся в сыворотке крови иммунизированных доноров или животных.

4.CD-антигены-Молекулы дифференцировки клеток системы иммунитета

В процессе дифференцировки на мембранах клеток системы иммунитета появляются различные макромолекулы, соответствующие определенной стадии развития клеточных популяций. Они получили название CD-антигенов В настоящее время таких молекул известно более 250. Все они выполняют функции рецепторов, после взаимодействия с которыми внутрь клетки поступает сигнал и происходит ее активация, супрессия или апоптоз (программируемая клеточную гибель ).

Все CD-молекулы являются мембраннымифенотипическими маркерами соответствующих клеток. CD-антигены выявляют с помощью меченых моноклональных антител иммунофлюоресцентной микроскопией или проточной цитометрией .

Цитокины и интерлейкины

Дифференцировка и взаимодействие клеток системы иммунитета между собой, а также с клетками других систем организма, осуществляется с помощью регуляторных молекул – цитокинов .

Цитокины – это секретируемые активированными клетками пептидные медиаторы, осуществляющие регуляцию взаимодействий, активацию всех звеньев самой СИ и влияющие на различные органы и ткани.

Общие свойства цитокинов

1. Являются гликопротеинами с молекулярной массой 15-25 кД.

2. Действуют ауто - и паракринно (т.е. на саму клетку и на ее ближайшее окружение). Это короткодистантные молекулы

3. Действуют в минимальных (пико- и фемтомолярных) концентрациях.

4. Цитокины имеют соответствующие им специфические рецепторы на поверхности клеток

5. Механизм действия цитокинов заключается в передаче сигнала после взаимодействия с рецептором с мембраны клетки на ее генетический аппарат. При этом изменяется экспрессия клеточных белков с изменением функции клетки (например, выделяются другие цитокины).

Классификация цитокинов

Цитокины разделяются на несколько основных групп.

1. Интерлейкины (ИЛ)

2. Интерфероны

3. Группа факторов некроза опухоли (ФНО)

4. Группа колониестимулирующих факторов (например, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор – ГМ-КСФ )

5. Группа факторов роста (эндотелиальный фактор роста, фактор роста нервов и т.д.)

6. Хемокины

Интерлейкины

Цитокины, выделяемые преимущественно клетками системы иммунитета , получили название интерлейкинов (ИЛ ) – факторов межлейкоцитарного взаимодействия .

Они нумеруются по порядку (ИЛ-1 – ИЛ-31). Выделяются лейкоцитами при стимуляции продуктами микробов и другими антигенами. Ниже приводятся основные интерлейкины, которые играют важнейшую роль в системе иммунитета как в норме, так и при развитии патологических состояний.

Фагоцитоз.

Процесс фагоцитоза происходит в несколько стадий.

Стадия хемотаксиса представляет собой целенаправленное движение макрофагов к объекту фагоцитоза (например, микробная клетка), который выделяет хемотаксические факторы (бактериальные компоненты, анафилатоксины, лимфокины и т.д.). Компоненты бактериальных клеток, продукты активации комплемента, например С5а, и локально выделяемые цитокины и хемокины привлекают фагоцитарные клетки в очаг инфекции и воспаления.

Стадия адгезии реализуется 2 механизмами: иммунным и неиммунным . Неиммунный фагоцитоз осуществляется за счет адсорбции антигена на поверхности макрофага при помощи различных молекул (например, лектинов). В иммунном фагоцитозе участвуют Fc-рецепторы макрофагов к иммуноглобулинам и C3b-компоненту комплемента. В одних случаях макрофаг несет на своей поверхности антитела, за счет которых прикрепляется к клетке-мишени. В других – с помощью Fс-рецептора он сорбирует уже образовавшийся иммунный комплекс. Антитела и факторы комплемента, усиливающие фагоцитоз, называют опсонинами .

Стадия эндоцитоза (поглощения ).

При этом происходит инвагинация мембраны фагоцита и обволакивание объекта фагоцитоза псевдоподиями с образованием фагосомы . В дальнейшем фагосома сливается с лизосомами и образуется фаголизосома .

Стадия переваривания .

В эту стадию происходит активация многочисленных ферментов, разрушающих объект фагоцитоза.

Фагоцитарные клетки обладают разнообразными механизмами уничтожения микробов.

Главный из них – продукция активных форм кислорода (АФК) через активацию гексозомонофосфатного шунта.

При этом восстанавливается молекулярный кислород с образованием супероксидного анион-радикала ("O2), из которого образуются потенциально токсичные гидроксильные радикалы (-ОН), синглетный молекулярный кислород и H 2 O 2 . В нейтрофилах под действием миелопероксидазы (и каталазы, содержащейся в пероксисомах, из перекисей в присутствии галоидов образуются дополнительные токсичные оксиданты, например гипоиодит и гипохлорит (производные НOI и HClO).

Дополнительный бактерицидный механизм основан на образовании токсичного для бактерий и опухолевых клеток оксида азота NO.

Кроме того, в фагоцитах имеются катионные белки , обладающие антимикробным действием. Важную роль играют дефензины – богатые остатками цистеина и аргинина катионные пептиды. Они вызывают образование ионных каналов в мембране микробной клетки.

Другие антимикробные механизмы : после слияния лизосом содержимое фаголизосомы временно подщелачивается, после чего рН ее содержимого падает, т. е. происходит подкисление, необходимое для действия лизосомных ферментов. Hекоторые грамположительные бактерии чувствительны к действию фермента лизоцима.

Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз. При завершенном фагоцитозе происходит полное переваривание и бактериальная клетка погибает. При незавершенном фагоцитозе микробные клетки остаются жизнеспособными. Это обеспечивается различными механизмами. Так, микобактерии туберкулеза и токсоплазмы препятствуют слиянию фагосом с лизосомами; гонококки, стафилококки и стрептококки могут быть устойчивыми к действию лизосомальных ферментов, риккетсии и хламидии могут долго персистировать в цитоплазме вне фаголизосомы.

Последняя стадия фагоцитоза – удаление непереваренных фрагментов бактерий и других объектов фагоцитоза.

13.Классы иммунноглобулинов

Иммуноглобулины класса G составляютосновную массу иммуноглобулинов сыворотки крови (75-85%) – 10 г/л (8-12 г/л). Они неоднородны по строению Fс-фрагмента и различают их четыре субкласса: G1, G2, G3, G4.

Снижение уровня IgG в крови обозначается как гипогаммаглобулинемия IgG, увеличение – гипергаммаглобулинемия IgG.

Основную массу антител против бактерий, их токсинов и вирусов составляют IgG.

Иммуноглобулины класса М (м.м. 950 кДа) содержатся в сыворотке крови в концентрации от 0.8 до 1.5 г/л, в среднем – 1 г/л. В крови они находятся в виде пентамеров. Антитела IgM синтезируются в организме при первичном иммунном ответе, низкоаффинны, но высокоавидны из-за большого числа активных центров.

Иммуноглобулины класса А (от 1,5 до 3 г/л) IgA в крови присутствуют в виде мономеров, а в секретах в форме димеров и тримеров. Секреторные IgA (sIgA), будучи антителами, формируют местный иммунитет, препятствуют адгезии микроорганизмов к эпителию слизистых оболочек, опсонируют микробные клетки, усиливают фагоцитоз.

Иммуноглобулины класса D содержатся в сыворотке крови в концентрации 0,03-0,04 г/л. Они служат рецепторами созревающих В-лимфоцитов.

Иммуноглобулины класса Е присутствуют в сыворотке крови в концентрации около 0,00005 г/л или от 0 до 100 МЕ/мл (1 МЕ ~ 2,4 нг). При аллергии их содержание в крови увеличивается и многие из них специфичны к аллергену, т.е. являются антителами.

Иммуноглобулины

Иммуноглобулины – это большое семейство белков, которые синтезируются В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Иммуноглобулины находятся в крови и при электрофорезе сыворотки крови они образуют фракцию g-глобулинов. Часть особых иммуноглобулинов – секреторных – присутствует во всех секретах, продуцируемых слизистыми оболочками (слезная жидкость, слизь носа, бронхов, кишечника, половых органов). В структуре иммуноглобулиновой молекулы различают 2 тяжелые (H – heavy) и 2 легкие (L – light) полипептидные цепи, соединенные между собою дисульфидными связями.

В цепях молекулы иммуноглобулинов различают константные и вариабельныеучастки .

Отдельные замкнутые в виде глобул части цепей иммуноглобулина получили название доменов . Гипервариабельные участки , где часты замены аминокислот, относятся к регионам, определяющим комплементарность иммуноглобулиновых молекул. Эти регионы локализованы в доменах тяжелой (VH) и легкой (VL) цепей. Они формируют активный центр молекулы иммуноглобулина (антитела).

Между СН1 и СН2 доменами тяжелой цепи локализуется подвижный – "шарнирный" участок молекулы иммуноглобулина, чувствительный к протеолитическим ферментам (папаину, пепсину, трипсину). Под действием папаина молекула иммуноглобулина расщепляется на 2 Fab-фрагмента (fragment antigen binding – фрагмент, связывающий антиген) и Fc-фрагмент (fragment crystallizable – фрагмент кристаллизующийся).

Когда молекула Ig связывает антиген, CН2 домен Fc-фрагмента иммуноглобулина активирует комплемент по классическому пути, а СH3 домен может связываться с Fc-рецепторами, имеющимися на лейкоцитах и других клетках.

Т-лимфоциты

После поступления в тимус (вилочковую железу) происходит антигеннезависимая дифференцировка Т-клеток под влиянием гормонов тимуса (a- и b-тимозины, тимулин, тимопоэтин). Здесь Т-лимфоциты дифференцируются в иммунокомпетентные клетки и приобретают способность к распознаванию антигена.

Основные молекулы-маркеры, присутствующие на поверхности Т-лимфоцитов: CD2 (один эпитоп-рецептор к эритроцитам барана), СD3, СD4 (у Т-хелперов), СD8 (у Т-цитотоксических (Тц)).

В норме у человека Т-лимфоциты составляют 60% (50-75%) всех лимфоцитов крови.

Т-лимфоциты неоднородны по функциям. Различают следующие основные их субпопуляции: Т 0 (нулевые, тимические, «наивные», незрелые), Т-хелперы, Т-супрессоры и Т-клетки памяти (см. рис. 1.1).

Т-хелперы (Тх) стимулируют пролиферацию и дифференцировку Т- и В-лимфоцитов, выделяя интерлейкины. На поверхности Т-хелперов имеются те же маркеры, что и на остальных Т-лимфоцитах (СD2, СD3), а также свойственная им СD4-молекула адгезии, которая участвует как вспомогательная при взаимодействии с антигеном Т-клеточного рецептора (см. ниже), служит рецептором к ВИЧ-вирусу и к молекулам главного комплекса гистосовместимости II класса (МНС-II) других клеток. В норме у человека Тx составляют 34-45% лимфоцитов крови. Среди них различают Тx первого типа (Тx1) , выделяющие ИЛ-2, g-интерферон и другие, и в итоге обеспечивающие реакции Т-клеточного иммунитета; Тx второго типа (Тx2), секретирующие ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-10, ИЛ-13 и стимулирующие синтез антител.

Тх 3-регуляторная субпопуляция (фенотип CD4 + CD25 +) при активации синтезирует ИЛ-10 и TGFb (трансформирующий фактор роста b). Синтез этих цитокинов и продукта гена Foxр4 + – белка скурфина ассоциирован с супрессией иммунного ответа.

Т-цитотоксическими называют те Т-лимфоциты (18-22% в крови), которые несут антиген СD8 и рецептор к IgG (Fcg). Макромолекула CD8 служит рецептором для антигенов главного комплекса гистосовместимости I класса (МНС-I). После активации антигеном Т-супрессоры/цитотоксические клетки – Т-киллеры связываются с ним на поверхности клеток и, выделяя цитотоксин (белок перфорин), разрушают их. При этом Т-киллер остается жизнеспособным и может разрушать следующую клетку.

Т-клеточный рецептор

На поверхности Т-лимфоцитов имеется около 3 х 10 4 прочно связанных с мембранами Т-клеточных рецепторов (ТКР) к антигену, чем-то напоминающих антитела. Т-клеточный рецептор является гетеродимером и состоит из альфа- и бета- (молекулярная масса 40-50 кDа) и, реже, из g/d-цепей (1-5%-клеток в крови).

У Тх и Тц ТКР одинаковы по строению. Однако Т-хелперы взаимодействуют с антигеном, ассоциированным с HLA-молекулами II класса, а Т-цитотоксические распознают антиген в комплексе с HLA-молекулами I класса. Причем белковый антиген должен быть переварен антигенпредставляющими клетками и представлен в виде пептида длиной 8-11 аминокислот для Т-цитотоксических и 12-25 для Т-хелперов. Такое различие в связывании Тх и Тс пептидов обусловлено участием во взаимодействии молекул – CD4 у Тх и CD8 у Тц.

8.Антигены (АГ)

– это любые простые или сложные вещества, которые при попадании внутрь организма тем или иным путем, вызывают иммунную реакцию, и способны специфично взаимодействовать с продуктами этой реакции: антителами и иммунными Т-клетками.

Иммунизация – введение антигенов в организм с целью создания искусственного активного иммунитета или для получения препаратов антител.

Различают:

ксеногенные (гетерологичные) антигены – межвидовые антигены, например – биомолекулы животных при их введении человеку, наиболее сильные антигены;

аллогенные антигены или изоантигены, внутривидовые, отличающие людей (и животных) друг от друга;

аутоантигены – собственные молекулы организма, на которые из-за нарушения аутотолерантности развивается иммунная реакция.

Основными свойствами антигенов являются иммуногенность и специфичность . Под иммуногенностью понимают способность антигена индуцировать в организме иммунную реакцию. Специфичность определяется взаимодействием антигена только с комплементарными ему антителами или рецепторами Т-лимфоцитов определенного клона.

Полноценными антигенами являются природные или синтетические биополимеры, чаще всего белки и полисахариды, а также комплексные соединения (гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды).

Неинфекционные антигены

К неинфекционным антигенам относятся АГ растений, лекарственные препараты, химические, природные и синтетические вещества, антигены клеток животных и человека.

Антигены растений часто вызывают у чувствительных к ним людей аллергические реакции, т.е. являются аллергенами. Пыльца растений - причина поллинозов (пыльцевой аллергии). Пищевые продукты растительного происхождения индуцируют пищевую аллергию.

Практически все химические вещества, особенно ксенобиотики (синтетические вещества не встречающиеся в природе) и лекарства - это гаптены, которые индуцируют аллергию у длительно контактировавших с ними людей.

Среди антигенов тканей и клеток животных и человека различают стромальные антигены, поверхностные клеточные – мембранные АГ, цитоплазматические (микросомальные, микротубулярные), митохондриальные, ядерные (нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты).

Антигены животных по отношению к человеку являются ксеногенными антигенами. Поэтому при введении, например, белков сыворотки животных (лошадиной противодифтерийной и др.) всегда возникает иммунная реакция, которая будет аллергической при повторном их поступлении. Шерсть и перхоть животных (кошек, собак) являются сильными аллергенами для человека.

Инфекционные антигены

Инфекционные антигены – это антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших. Все они могут служить аллергенами, так как вызывают аллергические реакции.

В зависимости от локализации в бактериальной клетке различают К-, Н- и О-антигены (обозначают буквами латинского алфавита).

К-АГ (М.М. около 100кД) – это гетерогенная группа наиболее поверхностных, капсульных АГ бактерий. Характеризуют групповую и типовую принадлежность бактерий.

О-АГ – полисахарид, входит в состав клеточной стенки бактерий, являясь частью липополисахарида (ЛПС). Он особенно выражен у грамотрицательных бактерий. О-АГ определяет антигенную специфичность ЛПС и по нему различают много серовариантов бактерий одного вида.

В целом ЛПС является эндотоксином . Уже в небольших дозах вызывает лихорадку из-за активации макрофагов через CD14 и TLR-4 с выделением ИЛ-1, ИЛ-12, ФНОa и других цитокинов, поликлональную тимуснезависимую активацию В-лимфоцитов и синтез антител, дегрануляцию гранулоцитов, агрегацию тромбоцитов. Он может связываться с любыми клетками организма, но особенно с макрофагами. В больших дозах угнетает фагоцитоз, вызывает токсикоз, нарушение функции сердечно-сосудистой системы, тромбозы, эндотоксический шок. ЛПС некоторых бактерий входит в состав иммуностимуляторов (продигиозан, пирогенал).

Пептидогликаны клеточной стенки бактерий, особенно полученные из них фракции мурамилпептидов обладают сильным адъювантным эффектом на клетки СИ, неспецифически усиливая ответ на различные антигены.

Н-АГ входит в состав бактериальных жгутиков, основа его – белок флагеллин, термолабилен.

Антигены вирусов. У большинства вирусов имеются суперкапсидные – поверхностные оболочечные, белковые и гликопротеидные АГ (например, гемагглютинин и нейраминидаза вируса гриппа), капсидные – оболочечные и нуклеопротеидные (сердцевинные) АГ.Определение вирусных антигенов в крови и других биологических жидкостях широко используется для диагностики вирусных инфекций. Наиболее иммуногенные, протективные пептиды вирусов используются для создания синтетических вакцин. По строению они вариабельны даже у одного вида вирусов.

Система HLА-онтигенов

На лимфоцитах выявлена целая система молекул лейкоцитарных АГ – HLA , которая контролируется генами главного комплекса гистосовместимости. Комплекс включает около 4х10 6 пар нуклеотидов и состоит из множества тесно сцепленных генетических структурных единиц – локусов, представленных разными генами. Каждый из них может существовать в нескольких вариантах, называемых аллелями. Этот комплекс генов находится у человека в 6 хромосоме.

Продукты этих HLA-генов – HLA-молекулы (антигены ) – это белки клеточных мембран. Их набор у каждого человека индивидуален и только у однояйцевых близнецов он одинаков.

Основные функции HLA-молекул (антигенов):

участвуют в распознавании экзогенных антигенов;

межклеточных взаимодействиях и развитии иммунного ответа;

определяют предрасположенность к заболеваниям;

являются маркерами «своего» – собственных неизмененных клеток;

вызывают реакцию отторжения антиген-несовместимых трансплантатов тканей донора и только тогда они и являются антигенами.

Гены главного комплекса гистосовместимости или у человека – гены HLA системы и соответствующие им HLA-молекулы определяют силу и специфичность иммунного ответа. По существу обычное название – «HLA-антигены» неточно, так как эти молекулы служат антигенами, лишь поступая в другой организм (пересадка тканей, переливание лейкоцитов). Аутологичные HLA-молекулы неантигенны для самого организма и, более того, служат рецепторами для первичного распознавания процессированных антигенов , и в этом их важнейшая физиологическая роль .

Основное значение в иммунорегуляции имеют гены I и II классов гистосовместимости . Локусы генов I класса локализуются в периферическом плече 6 хромосомы, II класса – ближе к центромере.

HLA-АГ I класса имеются на всех ядросодержащих клетках: лимфоцитах, в меньшей степени – на клетках печени, легких, почек, очень редко на клетках мозга и скелетных мышц. Антигены I класса контролируются генными локусами: HLA-A , HLA-B , HLA-C и другими. Они взаимодействуют с антигенными пептидами вирусов, опухолевыми и другими АГ внутри цитоплазмы пораженных клеток. Далее комплекс HLA-АГ – антигенный пептид представляется на клеточной мембране СВ8+ Т-цитотоксическим лимфоцитам (киллерам), которые разрушают измененные клетки.

HLA-AГ II класса (HLA- DR , HLA- DP , HLA- DQ и др.) экспрессированы на В-лимфоцитах, ДК, макрофагах, активированных Т-лимфоцитах, а также появляются на эндотелиальных и эпителиальных клетках после стимуляции их g-интерфероном. Они участвуют в распознавании чужеродных антигенов – пептидов размером до 30 остатков аминокислот. Их основная функция – процессинг (ферментативная переработка) и презентация экзоантигенов CD4+ хелперным клеткам для их последующей активации. Активация Т-хелперов обеспечивает развитие эффективного клеточного и гуморального иммунного ответа на представленный АГ.

6.В-лимфоциты: дифференцировка, функции

В-лимфоциты происходят из ГСК и дифференцируются в эмбриональной печени, затем в костном мозге. У птиц эти клетки созревают в Фабрициевой сумке (bursa). Отсюда они и получили название "В-лимфоциты".

Различают В-1 и В-2 субпопуляции лимфоцитов.

Особая В-1 субпопуляция имеет маркер CD5, возникает из лимфоидной стволовой клетки (ЛСК) и локализуется в брюшной и плевральной полостях, сальнике, миндалинах. Рецепторы этих лимфоцитов и образуемые ими иммуноглобулины класса IgM служат антителами к полисахаридам различных бактерий. Вероятно, это клетки естественного иммунитета, а образуемые иммуноглобулины – естественные антитела. Кроме того, IgM, продуцируемые В-1 лимфоцитами могут быть аутоантителами.

В-2 субпопуляция – обычные В-лимфоциты имеют на поверхности Ig-рецепторы для распознавания антигена. При стимуляции антигенами они созревают в плазмоциты, секретирующие иммуноглобулины – антитела.

На всех этапах дифференцировка В-лимфоцитов определяется активацией и перестройкой соответствующих генов, контролирующих синтез тяжелой и легкой цепей IgM и других молекул. Реаранжировка генов определяет разнообразие этих молекул.

Предсуществует 10 9 -10 16 вариантов В-клеток, исходно запрограммированных на синтез иммуноглобулинов – антител определенной специфичности.

На зрелых В-лимфоцитах имеются мембраносвязанные иммуноглобулины (mIg), преимущественно mIgM и mIgD. В крови 5-15% В-лимфоцитов несут IgM, на многих дополнительно (или только один) присутствует mIgD. Только на 0,3-0,7% находится mIgG (к нему не относятся IgG, связанные через Fcg-рецептор, их больше), редко встречается mIgA – 0,1-0,9% лимфоцитов.

В-лимфоциты через свои рецепторы могут стимулироваться Т-независимыми антигенами (липополисахаридами или полисахаридами) Эти антигены имеют линейно повторяющиеся структуры. С помощью Т-хелперов В-лимфоциты реагируют на остальные антигены.

В норме в крови у человека содержится 17-30% В-клеток от общего числа лимфоцитов.

Итак, В-клетки:

в эмбриогенезе развиваются в печени, а постнатально в костном мозге

аутореактивные В-клетки удаляются в результате «делеции клона» и клональной анергии

стадии дифференцировки проходят путем реаранжировки генов тяжелых цепей иммуноглобулинов

созревание сопровождается изменением экспрессии молекул адгезии и рецепторов под влиянием цитокинов стромы

В-клетки созревают в герминальных центрах лимфоузлов, селезенки и др. при участии ДК и несут IgM-молекулы, IgD и другие иммуноглобулины – рецепторы на поверхности, которые могут взаимодействовать с антигенами

конечная стадия дифференцировки – плазматические клетки – продуцируют иммуноглобулины – антитела различных изотипов (классов)

локализуются в зародышевых центрах лимфоидных органов; Ig-несущие В-клетки циркулируют в крови и лимфе

Динамика иммунного ответа

В условиях реального иммунного ответа при попадании сложного комплексного антигена (например, бактериальной клетки или вируса) в организм иммунные реакции развертываются по неспецифическим и специфическим механизмам.

Неспецифические механизмы иммунного ответа

Первоначально на антиген реагируют неспецифические гуморальные и клеточные факторы иммунной защиты. Более чем в 90% случаев этого бывает достаточно, чтобы предупредить развитие заболевания.

Главную роль в этих процессах играют мононуклеарная система фагоцитов, система гранулоцитов, ЕК-клетки, система комплемента, белки острой фазы воспаления (например, С-реактивный белок), естественные антитела.

После внедрения микробной клетки в макроорганизм одновременно развиваются несколько процессов.

Происходит активация комплемента по альтернативному пути через С3-компонент. В результате образуется мембраноатакующий комплекс С5b-С9, который лизирует микробную клетку. Образуется много антигенных фрагментов. В результате активации комплемента также образуются другие биологически активные компоненты комплемента С3b, а также С3а и С5а – анафилотоксины .

Эти компоненты усиливают иммунный ответ разными путями.

С3b связывается с поверхностью микробной клетки. Далее этот комплекс связывается с мембраной макрофага через рецептор для комплемента CD35. Тем самым он выступает в роли опсонина , вызывая накопление макрофагов в очаге воспаления и стимулируя их адгезию к клетками-мишеням.

Анафилотоксины, особенно С5а, являются наиболее мощными хемоаттрактантами. Они привлекают нейтрофилы и макрофаги, вызывая их оседание в очаге воспаления.

Белки острой фазы воспаления (С-реактивный белок, фибронектин и др) связываются с микробной клеткой, препятствуя процессам микробной инвазии. Кроме того, С-реактивный белок активирует комплемент через С1 компонент по лектиновому пути с последующим образованием МАК и лизисом микробной клетки.

Естественные антитела обычно обладают низкой аффинностью к АГ и полиреактивностью. Обычно они продуцируются особой субпопуляцией СD5+ В-лимфоцитов. Вследствие разности в зарядах такие АТ связываются с АГ микробной клетки и могут активировать комплемент по классическому пути. Кроме того, они связываются с СД16 на поверхности нейтрофилов и макрофагов и вызывают адгезию фагоцитов и клеток-мишеней, выступая в роли опсонинов (иммунный фагоцитоз ).

Также естественные АТ могут обладать собственной каталитической (абзимной ) активностью, что приводит к гидролизу поступившего антигена.

Однако наибольшее значение в динамике иммунного ответа на первых этапах имеют неспецифические клеточные реакции.

Основную роль здесь играет фагоцитоз микробных клеток нейтрофилами и макрофагами. Под действием хемокинов (анафилотоксинов, ИЛ-8) они мигрируют и оседают в очаге воспаления. Сильным стимулятором хемотаксиса фагоцитов являются также компоненты клеточной стенки микроба Далее происходит адгезия фагоцитов на клетках-мишенях. Она обеспечивается взаимодействием лектиновых рецепторов макрофага с полисахаридами клеточной стенки микроба, в результате процессов опсонизации микробов антителами и компонентами комплемента, а также через систему Toll-like рецепторов. Последнее взаимодействие играет особую роль, так как в зависимости от своей природы, АГ активирует определенный вид TLR. Это перенаправляет иммунный ответ либо по клеточному, либо по гуморальному пути.

Одновременно макрофаги выделяют комплекс провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, aФНО, гамма-интерферон), которые активируют преимущественно Тх1 с развитием воспаления.

Этот процесс может существенно усиливаться вследствие связывания ЛПС бактерий с CD14 рецептором макрофага и TLR-4. При этом массивный выброс провоспалительных цитокинов вызывает лихорадку и может приводить к эндотоксическому шоку.

Важным компонентом неспецифического ответа является действие ЕК-клеток. Установлено, что они могут атаковать большинство клеток-мишеней независимо от их происхождения. Однако в организме на мембранах ядросодержащих клеток имеются HLA АГ I класса. При взаимодействии с ними ЕК получают сигнал, который в норме подавляет их активацию. При изменении экспрессии HLA АГ I класса в результате поражения клетки вирусом или ее опухолевой трансформации происходит активация ЕК, выделение перфорина и лизис измененной клетки-мишени. Кроме того, ЕК активируются, взаимодействуя своими Fc-рецепторами с антителами, адсорбированными на мембранных АГ чужеродных клеток (антителозависимая клеточная цитотоксичность ).

Лимфоидные клетки организма выполняют основную функцию в развитии иммунитета - невосприимчивости, не только по отношению к микроорганизмам, но и ко всем генетически чужеродным клеткам, например при пересадке тканей. Лимфоидные клетки обладают способностью отличать "свое" от "чужого" и устранять "чужое" (элиминировать).

Родоначальницей всех клеток иммунной системы является кроветворная стволовая клетка. В дальнейшем происходит развитие двух типов лимфоцитов: Т и В (тимусзависимых и бурсазависимых). Эти названия клетки получили в связи с их происхождением. Т-клетки развиваются в тимусе (зобной, или вилочковой железе) и под влиянием веществ, выделяемых тимусом, в периферической лимфоидной ткани.

Название В-лимфоциты (бурсазависимые) произошло от слова "бурса" - сумка. В сумке Фабрициуса у птиц развиваются клетки, сходные с В-лимфоцитами человека. Хотя у человека не найдено органа, аналогичного сумке Фабрициуса, название связано с этой сумкой.

При развитии В-лимфоцитов из стволовой клетки они проходят несколько стадий и преобразуются в лимфоциты, способные образовывать плазматические клетки. Плазматические клетки в свою очередь образуют антитела и на их поверхности имеются иммуноглобулины трех классов: IgG, IgM и IgA (рис. 32).

Рис. 32. Сокращенная схема развития иммуноцитов

Иммунный ответе виде продукции специфических антител происходит следующим образом: чужеродный антиген, проникнув в организм, прежде всего фагоцитируется макрофагами. Макрофаги, перерабатывая и концентрируя антиген на своей поверхности, передают информацию о нем Т-клеткам, которые начинают делиться, "созревают" и выделяют гуморальный фактор, включающий в антителопродукцию В-лимфоциты. Последние также "созревают", развиваются в плазматические клетки, которые и синтезируют антитела заданной специфичности.

Так, соединенными усилиями макрофаги, Т- и В-лимфоциты осуществляют иммунные функции организма - защиту от всего генетически чужеродного, в том числе и от возбудителей инфекционных болезней. Защита с помощью антител осуществляется таким образом, что синтезированные к данному антигену иммуноглобулины, соединяясь с ним (антигеном), подготавливают его, делают чувствительным к разрушению, обезвреживанию различными естественными механизмами: фагоцитами, комплементом и пр.

Контрольные вопросы

1. Какова роль макрофагов в иммунном ответе?

2. Какова роль Т-лимфоцитов в иммунном ответе?

3. Какова роль В-лимфоцитов в иммунном ответе?

Теории иммунитета . Значение антител в развитии иммунитета неоспоримо. Каков же механизм их образования? Этот вопрос в течение длительного времени является предметом споров и обсуждений.

Создано несколько теорий антителообразования, которые можно разделить на две группы: селективные (селекция - отбор) и инструктивные (инструктировать - наставлять, направлять).

Селективные теории предполагают существование в организме уже готовых антител к каждому антигену или клеток, способных синтезировать эти антитела.

Так, Эрлих (1898) предполагал, что клетка имеет готовые "рецепторы" (антитела), которые соединяются с антигеном. После соединения с антигеном, антитела образуются еще в большем количестве.

Такого же мнения придерживались создатели других селективных теорий: Н. Ерне (1955) и Ф. Бернет (1957). Они утверждали, что уже в организме плода, а затем и во взрослом организме имеются клетки, способные к взаимодействию с любым антигеном, но под влиянием определенных антигенов определенные клетки вырабатывают "нужные" антитела.

Инструктивные теории [Гауровитц Ф., Полинг Л., Ландштейнер К., 1937-1940] рассматривают антиген, как "матрицу", штамп, на котором формируются специфические группировки молекулы антител.

Однако эти теории не объясняли всех явлений иммунитета и в настоящее время наиболее принятой является клонально-селекционная теория Ф. Бернета (1964). Согласно этой теории в эмбриональном периоде в организме плода имеется множество лимфоцитов - клеток-предшественников, которые при встрече с собственными антигенами разрушаются. Поэтому во взрослом организме уже нет клеток для выработки антител к собственным антигенам. Однако, когда взрослый организм встречается с чужеродным антигеном, происходит селекция (отбор) клона иммунологически активных клеток и они вырабатывают специфические антитела, направленные против данного "чужого" антигена. При повторной встрече с этим антигеном клеток "отобранного" клона уже больше и они быстрее образуют большее количество антител. Эта теория наиболее полно объясняет основные явления иммунитета.

Механизм взаимодействия антигена и антител имеет различные объяснения. Так, Эрлих уподоблял их соединение реакции между сильной кислотой и сильным основанием с образованием нового вещества типа соли.

Бордэ считал, что антиген и антитела взаимно адсорбируют друг друга подобно краске и фильтровальной бумаге или йоду и крахмалу. Однако эти теории не объясняли главного - специфичности иммунных реакций.

Наиболее полно механизм соединения антигена и антитела объяснен гипотезой Маррека (теория "решетки") и Полинга (теория "фермы") (рис. 33). Маррек рассматривает соединение антигена и антител в виде решетки, в которой антиген чередуется с антителом, образуя решетчатые конгломераты. Согласно гипотизе Полинга (см. рис. 33) антитела имеют две валентности (две специфические детерминанты), а антиген несколько валентностей - он поливалентен. При соединении антигена и антител образуются агломераты, напоминающие "фермы" построек.

Рис. 33. Схематическое изображение взаимодействия антител и антигена. А - по схеме Маррска: Б - по схеме Полинга. Структура комплекса: а - при оптимальных соотношениях; б - при избытке антигена; в - при избытке антител

При оптимальном соотношении антигена и антител образуются большие прочные комплексы, видимые простым глазом. При избытке антигена каждый активный центр антител заполнен молекулой антигена, не хватает антител для соединения с другими молекулами антигена и образуются мелкие, невидимые глазом комплексы. При избытке антител, для образования решетки не хватает антигена, детерминанты антител отсутствуют и видимого проявления реакции нет.

На основании изложенных теорий специфичность реакции антиген - антитело сегодня представляют как взаимодействие детерминантной группы антигена и активных центров антитела. Так как антитела формируются под воздействием антигена, их структура соответствует детерминантным группам антигена. Детерминантная группа антигена и фрагменты активных центров антитела имеют противоположные электрические заряды и, соединяясь, образуют комплекс, прочность которого зависит от соотношения компонентов и среды, в которой они взаимодействуют.

Учение об иммунитете - иммунология - достигло за последние десятилетия больших успехов. Раскрытие закономерностей иммунного процесса позволило решить различные задачи во многих областях медицины. Разработаны и совершенствуются методы предупреждения многих инфекционных заболеваний; лечения инфекционных и ряда других (аутоиммунных, иммунодефицитных) болезней; предупреждения гибели плода при резус-конфликтных ситуациях; трансплантации тканей и органов; борьбы со злокачественными новообразованиями; иммунодиагностики - использования реакций иммунитета в диагностических целях.

Реакции иммунитета - это реакции между антигеном и антителом или между антигеном и сенсибилизированными * лимфоцитами, которые происходят в живом организме и могут быть воспроизведены в лабораторных условиях.

* (Сенсибилизированные - повышенно чувствительные. )

Реакции иммунитета вошли в практику диагностики инфекционных болезней в конце XIX - начале XX века. В силу высокой чувствительности (улавливают антигены в очень больших разведениях) и, главное, строгой специфичности (позволяют отличить близкие по составу антигены) они нашли широкое применение в решении теоретических и практических вопросов медицины и биологии. Этими реакциями пользуются иммунологи, микробиологи, инфекционисты, биохимики, генетики, молекулярные биологи, экспериментальные онкологи и врачи других специальностей.

Реакции антигена с антителом называются серологическими (от лат. serum - сыворотка) или гуморальными (от лат. humor - жидкость), потому что участвующие в них антитела (иммуноглобулины) всегда находятся в сыворотке крови.

Реакции антигена с сенсибилизированными лимфоцитами называются клеточными.

Контрольные вопросы

1. Как образуются антитела?

2. Какие Вы знаете теории образования антител?

3. Каков механизм взаимодействия антигена с антителом?

Серологические реакции

Серологические реакции - реакции взаимодействия между антигеном и антителом протекают в две фазы: 1-я фаза - специфическая - образование комплекса антигена и соответствующего ему антитела (см. рис. 33). Видимого изменения в этой фазе не происходит, но образовавшийся комплекс становится чувствительным к неспецифическим факторам, находящимся в среде (электролиты, комплемент, фагоцит); 2-я фаза - неспецифическая. В этой фазе специфический комплекс антиген - антитело взаимодействует с неспецифическими факторами среды, в которой происходит реакция. Результат их взаимодействия может быть видим невооруженным глазом (склеивание, растворение и т. п.). Иногда эти видимые изменения отсутствуют.

Характер видимой фазы серологических реакций зависит от состояния антигена и условий среды, в которой происходит его взаимодействие с антителом. Различают реакции агглютинации, преципитации, иммунного лизиса, связывания комплемента и др. (табл. 14).

Таблица 14. Серологические реакции в зависимости от участвующих в них компонентов и условий среды

Применение серологических реакций . Одно из основных применений серологических реакций - лабораторная диагностика инфекций. Их используют: 1) для выявления антител в сыворотке больного, т. е. для серодиагностики; 2) для определения вида или типа антигена, например выделенного от больного микроорганизма, т. е. для его идентификации.

При этом неизвестный компонент определяют по известному. Например, для обнаружения антител в сыворотке больного берут известную лабораторную культуру микроорганизма (антиген). Если сыворотка реагирует с ним, значит она содержит соответствующие антитела и можно думать, что данный микроб является возбудителем болезни у обследуемого больного.

Если нужно определить, какой микроорганизм выделен, его испытывают в реакции с известной диагностической (иммунной) сывороткой. Положительный результат реакции говорит о том, что данный микроорганизм идентичен тому, которым иммунизировали животное для получения сыворотки (табл. 15).

Таблица 15. Применение серологических реакций

Серологические реакции применяют также для определения активности (титра) сывороток и в научных исследованиях.

Проведение серологических реакций требует особой подготовки.

Посуда для серологических реакций должна быть чистой и сухой. Применяют пробирки (бактериологические, агглютинационные, преципитационные и центрифужные), пипетки градуированные разного размера и пастеровские * , колбы, цилиндры, предметные и покровные стекла, чашки Петри, пластины из пластмассы с лунками.

* (Каждый ингредиент реакции разливают отдельной пипеткой. Пипетки следует сохранять до конца постановки опыта. Для этого удобно помещать их в стерильные пробирки с пометками, где какая пипетка. )

Инструменты и оборудование: петля, штативы, лупа, агглютиноскоп, термостат, холодильник, центрифуга, весы химические с разновесом.

Материалы: антитела (иммунные и исследуемые сыворотки), антигены (культуры микроорганизмов, диагностикумы, экстракты, лизаты, гаптены, эритроциты, токсины), комплемент, изотонический раствор натрия хлорида.

Внимание! В серологических реакциях применяют только химически чистый натрия хлорид.

Сыворотки . Сыворотка больного. Сыворотку обычно получают на второй неделе болезни, когда можно ожидать наличие в ней антител, иногда пользуются сыворотками реконвалесцентов (выздоравливающих) и переболевших.

Чаще всего для получения сыворотки кровь берут из вены в количестве 3-5 мл в стерильную пробирку и направляют в лабораторию, сопровождая этикеткой, с указанием фамилии и инициалов больного, предполагаемого диагноза и даты.

Кровь следует брать натощак или не раньше чем через 6 ч после еды. В сыворотке крови после еды могут содержаться капельки жира, которые делают ее мутной и непригодной для исследования (такая сыворотка называется хилезной).

Внимание! При взятии крови необходимо соблюдать правила асептики.

Для получения сыворотки кровь оставляют на 1 ч при комнатной температуре или ставят в термостат при 37° С на 30 мин для образования сгустка.

Внимание! Не следует держать сыворотку в термостате больше 30 мин - может произойти гемолиз, что помешает проведению исследований.

Образовавшийся сгусток отделяют от стенок пробирки пастеровской пипеткой или петлей ("обводят"). Пробирку помещают в холодильник на некоторое время (обычно 1 ч, но не более 48 ч) для лучшего отделения сыворотки из сжавшегося на холоде сгустка. Затем сыворотку отсасывают стерильной пастеровской пипеткой, снабженной резиновым баллоном или шлангом.

Отсасывать сыворотку следует очень осторожно, чтобы не захватить форменные элементы. Сыворотка должна быть совершенно прозрачной без примеси клеток. Мутные сыворотки еще раз отсасывают после того, как клетки осядут. Сыворотку можно освободить от форменных элементов центрифугированием.

Внимание! На сгустке сыворотка может оставаться не более 48 ч при + 4° С.

Для получения сыворотки кровь можно брать из прокола мякоти пальца или мочки уха пастеровской пипеткой. У грудных детей кровь берут из У-образного разреза на пятке.

При использовании пастеровской пипетки кровь насасывают в пипетку из прокола. Острый конец пипетки запаивают. Пипетку помещают в пробирку острым концом вниз. Чтобы он не сломался, на дно пробирки кладут кусочек ваты. Пробирку с соответствующей этикеткой направляют в лабораторию. Скопившуюся в широком конце пипетки сыворотку отсасывают.

Иммунные сыворотки получают из крови людей или животных (чаще кроликов и лошадей), иммунизированных по определенной схеме соответствующим антигеном (вакциной). В полученной сыворотке определяют ее активность (титр), т. е. наибольшее разведение, в котором она реагирует с соответствующим антигеном в определенных условиях опыта.

Готовят сыворотки обычно на производстве. Их разливают в ампулы, на которых указывают название и титр. В большинстве случаев сыворотки высушивают. Сухую сыворотку перед употреблением растворяют в дистиллированной воде до первоначального объема (тоже указан на этикетке). Хранят все сухие (лиофилизированные) диагностические" препараты при 4-10° С.

Для серологических исследований применяют иммунные сыворотки нативные (не адсорбированные) и адсорбированные. Недостаток нативных сывороток - наличие в них групповых антител, т. е. антител к микроорганизмам, имеющим общие антигены. Обычно такие антигены встречаются у микробов, принадлежащих к одной группе, роду, семейству. Адсорбированные сыворотки отличаются строгой специфичностью: реагируют только с гомологичным антигеном. Антитела к другим (гетерогенным) антигенам удалены адсорбцией. Титр антител адсорбированных сывороток низкий (1:40, 1:320), поэтому их не разводят * .

* (В настоящее время методом биотехнологии получены особые клетки (гибридомы), вырабатывающие in vitro моноклональные антитела, т. е. антитела, реагирующие строго специфично (с одним антигеном). )

Реакция агглютинации

Реакция агглютинация (РА) - это склеивание и выпадение в осадок микробов или других клеток под действием антител в присутствии электролита (изотонического раствора натрия хлорида). Образовавшийся осадок называют агглютинатом. Для реакции необходимы:

1. Антитела (агглютинины) - находятся в сыворотке больного или в иммунной сыворотке.

2. Антиген - взвесь живых или убитых микроорганизмов, эритроцитов или других клеток.

3. Изотонический раствор.

Реакцию агглютинации для серодиагностики широко применяют при брюшном тифе, паратифах (реакция Видаля), бруцеллезе (реакция Райта) и др. Антителом при этом является сыворотка больного, а антигеном - известный микроб.

При идентификации микробов или других клеток антигеном служит их взвесь, а антителом - известная иммунная сыворотка. Эту реакцию широко применяют при диагностике кишечных инфекций, коклюша и др.

Подготовка ингредиентов: 1) получение сыворотки см. с. 200; 2) приготовление антигена. Взвесь живых микробов должна быть гомогенной и соответствовать (в 1 мл) примерно 30 ед. мутности по оптическому стандарту ГИСК. Для ее приготовления обычно используют 24-часовую культуру, выращенную на скошенном агаре. Культуру смывают 3-4 мл изотонического раствора, переносят в стерильную пробирку, определяют ее густоту и, если нужно, разводят.

Применение взвеси убитых микробов - диагностикумов - облегчает работу и делает ее безопасной. Обычно пользуются диагностикумами, приготовленными на производстве.

Постановка реакции. Существует два метода проведения этой реакции: реакция агглютинации на стекле (иногда ее называют ориентировочной) и развернутая реакция агглютинации (в пробирках).

Реакция агглютинации на стекле . На обезжиренное предметное стекло наносят 2 капли специфической (адсорбированной) сыворотки и каплю изотонического раствора. Неадсорбированные сыворотки предварительно разводят в соотношении 1:5 - 1:25. Капли на стекло наносят так, чтобы между ними было расстояние. Восковым карандашом на стекле помечают, где какая капля. Культуру петлей или пипеткой тщательно растирают на стекле, а потом вносят в каплю изотонического раствора и в одну из капель сыворотки, размешивая в каждой до образования гомогенной взвеси. Капля сыворотки, в которую не внесена культура, является контролем сыворотки.

Внимание! Нельзя переносить культуру из сыворотки в каплю изотонического раствора, которая является контролем антигена.

Реакция протекает при комнатной температуре в течение 1-3 мин. Контроль сыворотки должен оставаться прозрачным, а в контроле антигена должна наблюдаться равномерная муть. Если в капле, где культура смешана с сывороткой, появятся хлопья агглютината на фоне прозрачной жидкости, результат реакции считают положительным. При отрицательном результате реакции в капле будет равномерная муть, как в контроле антигена.

Реакция отчетливее видна, если ее рассматривать на темном фоне в проходящем свете. При ее изучении можно пользоваться лупой.

Развернутая реакция агглютинации . Готовят последовательные, чаще всего двукратные разведения сыворотки. Сыворотку больного обычно разводят от 1:50 до 1:1600, иммунную - до титра или до половины титра. Титр агглютинирующей сыворотки - ее максимальное разведение, в котором она агглютинирует гомологичные клетки.

Разведение сыворотки: 1) ставят в штатив нужное количество пробирок одинакового диаметра, высоты и конфигурации дна;

2) на каждой пробирке указывают степень разведения сыворотки, кроме того, на 1-й пробирке пишут номер опыта или название антигена. На пробирках контролей пишут "КС" - контроль сыворотки и "КА" - контроль антигена;

3) во все пробирки наливают по 1 мл изотонического раствора;

4) в отдельной пробирке готовят исходное (рабочее) разведение сыворотки. Например, для приготовления рабочего разведения 1:50, в пробирку наливают 4,9 мл изотонического раствора и 0,1 мл сыворотки. На пробирке обязательно указывают степень ее разведения. Исходное разведение сыворотки вносят в первые две пробирки и в пробирку контроля сыворотки;

5) готовят последовательные двукратные разведения сыворотки.

Примерная схема ее разведения приведена в табл. 16.

Таблица 16. Схема разведения сыворотки для развернутой РА

Примечание. Стрелки указывают перенос жидкости из пробирки в пробирку; из 5-й пробирки и пробирки контроля сыворотки 1,0 мл выливают в дезинфицирующий раствор.

Внимание! Во всех пробирках должен быть одинаковый объем жидкости.

После того как сделаны разведения сыворотки, во все пробирки, кроме контроля сыворотки, вносят по 1-2 капли антигена (диагностикума или свежеприготовленной взвеси бактерий). В пробирках при этом должна появиться небольшая равномерная муть. Контроль сыворотки остается прозрачным.

Пробирки тщательно встряхивают и помещают в термостат (37° С). Предварительный учет результатов реакции производят через 2 ч, а окончательный - спустя 18-20 ч (выдерживая при комнатной температуре).

Учет результатов как всегда начинают с контролей. Контроль сыворотки должен оставаться прозрачным, контроль антигена - равномерно мутным. Просматривают пробирки в проходящем свете (очень удобно на темном фоне) невооруженным глазом, с помощью лупы или агглютиноскопа.

Агглютиноскоп - прибор, состоящий из полой металлической трубки, укрепленной на подставке. Сверху на ней расположен окуляр с регулирующим винтом. Под трубкой прикреплено вращающееся зеркало. Пробирку с изучаемой жидкостью вставляют сбоку в отверстие трубки на такое расстояние, чтобы находящаяся в ней жидкость была под окуляром. Установив с помощью зеркала освещение и сфокусировав окуляр, определяют наличие и характер агглютината.

При положительном результате реакции в пробирках видны зерна или хлопья агглютината. Агглютинат постепенно оседает на дно в виде "зонтика", а жидкость над осадком просветляется (сравните с равномерно мутным контролем антигена).

Для изучения величины и характера осадка содержимое пробирок слегка встряхивают. Различают мелкозернистую и хлопьевидную агглютинацию. Мелкозернистая (О-агглютинация) получается при работе с О-сыворотками * . Хлопьевидная (Н) - при взаимодействии подвижных микроорганизмов со жгутиковыми Н-сыворотками.

* (О-сыворотки содержат антитела к О (соматическому)-антигену, Н-сыворотки - к жгутиковому. )

Хлопьевидная агглютинация наступает быстрее, образующийся при этом осадок очень рыхлый и легко разбивается.

Интенсивность реакции выражают следующим образом:

Все клетки осели, жидкость в пробирке совершенно прозрачна. Результат реакции резко положительный.

Осадок меньше, нет полного просветления жидкости. Результат реакции положительный.

Осадок еще меньше, жидкость мутная. Результат реакции слабо положительный.

Незначительный осадок, жидкость мутная. Сомнительный результат реакции.

Осадка нет, жидкость равномерно мутная, как в контроле антигена. Отрицательный результат реакции.

Возможные ошибки при постановке реакции агглютинации . 1. Спонтанная (самопроизвольная) агглютинация. Некоторые клетки, особенно микробы в R-форме, не дают однородной (гомогенной) взвеси, быстро выпадают в осадок. Во избежание этого следует пользоваться культурой в S-форме, которая не дает спонтанной агглютинации.

2. В сыворотке здоровых людей имеются антитела к некоторым микроорганизмам (так называемые "нормальные антитела"). Титр их невысок. Поэтому положительный результат реакции в разведении 1:100 и выше говорит о ее специфичности.

3. Групповая реакция с близкими по антигенному строению микробами. Например, сыворотка больного брюшным тифом может также агглютинировать бактерии паратифа А и Б. В отличие от специфической групповая реакция идет в более низких титрах. Адсорбированные сыворотки не дают групповой реакции.

4. Следует учесть, что специфические антитела после перенесенной болезни и даже после прививок могут сохраняться длительное время. Они называются "анамнестическими". Чтобы отличить их от "инфекционных" антител, образующихся в течение текущей болезни, реакцию ставят в динамике, т. е. исследуют сыворотку больного, взятую повторно через 5-7 дней. Повышение титра антител говорит о наличии болезни - титр "анамнестических" антител не повышается, а может даже снизиться.

Контрольные вопросы

1. Что такое реакции иммунитета, каковы их основные свойства?

2. Какие компоненты участвуют в серологических реакциях? Почему реакции называют серологическими, из скольких фаз они состоят?

3. Что такое реакция агглютинации? Ее использование и методы проведения. Что такое диагностикум?

4. Каким антигеном пользуются при исследовании сыворотки больного? Какой сывороткой определяют вид неизвестного микроба?

5. Что такое О- и Н-агглютинация? В каких случаях образуется хлопьевидный осадок и когда мелкозернистый?

Задание

1. Поставьте развернутую реакцию агглютинации для определения титра антител в сыворотке больного и учтите ее результат.

2. Поставьте реакцию агглютинации на стекле для определения вида выделенного микроорганизма.

Реакция гемагглютинации

В лабораторной практике пользуются двумя различными по механизму действия реакциями гемагглютинации (РГА).

Первая РГА относится к серологическим. В этой реакции эритроциты агглютинируются при взаимодействии с соответствующими антителами (гемагглютининами). Реакцию широко используют для определения групп крови.

Вторая РГА не является серологической. В ней склеивание эритроцитов вызывают не антитела, а особые вещества, образуемые вирусами. Например, вирус гриппа агглютинирует эритроциты кур и морских свинок, вирус полиомиелита - эритроциты барана. Эта реакция позволяет судить о наличии того или иного вируса в исследуемом материале.

Постановка реакции. Реакцию ставят в пробирках или на специальных пластинах с лунками. Исследуемый на наличие вируса материал разводят изотоническим раствором от 1:10 до 1:1280; 0,5 мл каждого разведения смешивают с равным объемом 1-2% взвеси эритроцитов. В контроле 0,5 мл эритроцитов смешивают с 0,5 мл изотонического раствора. Пробирки ставят в термостат на 30 мин, а пластины оставляют при комнатной температуре на 45 мин.

Учет результатов. При положительном результате реакции на дне пробирки или лунки выпадает осадок эритроцитов с фестончатыми краями ("зонтик"), покрывающий все дно лунки. При отрицательном результате эритроциты образуют плотный осадок с ровными краями ("пуговку"). Такой же осадок должен быть в контроле. Интенсивность реакции выражают знаками "плюс". Титром вируса является максимальное разведение материала, в котором происходит агглютинация.