Глава 5 Учение об иммунитете
§ 1. Понятие об иммунитете
Еще в древние времена было замечено, что человек, который перенес инфекционное заболевание, становится к нему невосприимчивым и повторно не болеет. В средние века людей, переболевших чумой, холерой, привлекали к уходу за больными или к захоронению умерших. Впервые английский врач Э. Дженнер использовал искусственное заражение человека для предохранения его от заболевания оспой. Затем Л. Пастер предложил прививки против бешенства и сибирской язвы. Изучение явлений иммунитета позволило создать вакцины, получить лечебные сыворотки и гамма-глобулины.
В процессе эволюции у человека сформировалась специальная система защиты организма от чужеродных веществ и микроорганизмов, вызывающих заболевания. Эта система называется иммунной системой. Она представлена лимфо-идной тканью и выполняет функции специального надзора, т.е. распознает чужеродные вещества, генетически чуждые макроорганизму. Чужеродные агенты, попадающие в наш организм, называются «антигенами». К ним относятся вещества белковой природы; соединения белков липидов и полисахаридов, микробы и их токсины; вирусы и т. д. А невосприимчивость организма к чужеродным веществам (антигенам) называется «иммунитетом» (от лат. Immunitas — освобождение, избавление от чего-либо).
Иммунный надзор играет важную роль в нормальном функционировании организма, предохраняет от различных болезней инфекционной и неинфекционной природы.
Изучением функционирования иммунной системы, а также разработкой средств и методов иммунологической диагностики, профилактики и лечения инфекционных и неинфекционных болезней занимается иммунология — наука об иммунитете. Иммунология как наука сформировалась лишь в конце XIX в. Основоположниками ее можно считать И.И. Мечникова, Л. Пастера и П. Эрлиха.
Существуют различные классификации видов и форм иммунитета. Наиболее простая классификация:
1) естественный иммунитет:
а) врожденный иммунитет; б) приобретенный иммунитет; в) пассивный иммунитет новорожденных;
2) искусственный иммунитет:
а) активный иммунитет; б) пассивный иммунитет.
1. Естественный врожденный иммунитет является наиболее прочной формой невосприимчивости, которая обусловливается врожденными, биологическими особенностями данного вида. Например, человек не болеет чумой рогатого скота или куриной холерой. Животные не болеют заболеваниями человека: дифтерией, сифилисом и др. Эти свойства невосприимчивости к тем или иным заболеваниям передаются потомству по наследству. Поэтому мы говорим о врожденном иммунитете.
Естественный приобретенный иммунитет возникает после того, как человек перенес инфекционную болезнь, поэтому этот иммунитет также называют постинфекционным. Приобретенный иммунитет индивидуален и по наследству не передается. Если человек в детстве переболел эпидемическим паротитом (свинкой), то это не значит, что его дети не будут болеть этим заболеванием. Длительность приобретенного иммунитета различна и зависит от вида возбудителя. Например, после перенесения одних заболеваний в организме человека образуется длительный, пожизненный иммунитет (чума, эпидемический паротит, коклюш, туляремия и др.), а после перенесения других заболеваний остается непродолжительный, кратковременный иммунитет. Такими инфекциями человек может болеть несколько раз (грипп А, гонорея, ангина и др.).
Невосприимчивость к инфекции возникает не только при выраженной форме заболевания, но и при бессимптомных формах течения болезни.
Пассивный иммунитет новорожденных обусловлен передачей особых защитных веществ-антител — из организма матери плоду через плаценту или ребенку через грудное молоко. Продолжительность такого иммунитета невелика, всего несколько месяцев, но его роль для здоровья ребенка очень важна. Уже точно доказано, что дети, находящиеся на грудном вскармливании, болеют гораздо реже, чем те, которые вскармливаются искусственно.
2. Искусственный иммунитет — его создают в организме человека искусственным путем, чтобы предупредить возникновение инфекционной болезни, а также используют для лечения инфекционных болезней. Различают активную и пассивную формы искусственного иммунитета: активный иммунитет создают у человека путем введения вакцин или анатоксинов. Активный иммунитет может быть напряженным и длительным. Пассивный иммунитет создается путем введения в организм человека иммунных сывороток, в которых содержатся иммунные антитела. Пассивный иммунитет сохраняется недолго, около месяца, до тех пор, пока сохраняются антитела в организме. Затем антитела разрушаются и выводятся из организма. В зависимости от локализации иммунитет может быть общим и местным. Местный иммунитет осуществляет защиту кожных покровов и слизистых оболочек, а общий иммунитет обеспечивает иммунную защиту внутренней среды организма человека. Деление иммунитета на различные виды и формы очень условно, так как защиту организма осуществляют одни и те же системы, органы и ткани. Их функция направлена на то, чтобы поддерживать в организме постоянное нормальное состояние. Защитные факторы, которые обусловливают невосприимчивость человека к заболеваниям, могут быть специфическими и неспецифическими.
§ 2. Неспецифические факторы защиты
Неспецифические факторы защиты врожденные и лишены избирательности, так как действуют на любой микроорганизм.
К первичным барьерам неспецифических факторов защиты относятся:
1. Кожа — покрывает все тело и механически защищает организм от проникновения микробов, вирусов и т.д. На коже также имеются потовые и сальные железы, которые вырабатывают молочную и жирные кислоты. Известно, что кислая среда губительно действует на микроорганизмы. Если на поверхность чистой кожи нанести микробы, то через 30 мин они погибнут. Грязная кожа обладает сниженными бактерицидными свойствами, поэтому мытье рук и тела является важным условием сохранения защитной роли кожи.
2. Слизистые оболочки носоглотки, дыхательных путей, кишечника обладают еще более выраженными защитными свойствами, чем кожа. В слезах, слюне обнаружен лизоцим, который растворяет многие сапрофитные микробы, а также некоторые патогенные. Известно, что в слюне у собак лизоцима содержится в 100 раз больше, чем у человека. Поэтому слюна собак является более бактерицидной. Эпителий слизистых путей также механически препятствует проникновению микроорганизмов, эту роль выполняет слизь и реснитчатый эпителий, освобождающие слизистые оболочки от попавших на них частичек. В желудочно-кишечном тракте защитную роль выполняют соляная кислота желудочного сока, которая убивает микроорганизмы. Еще в древние времена люди знали об этом свойстве, поэтому врач никогда не приходил к больному на «голодный» желудок.
3. Нормальная микрофлора организма человека обладает антагонистическим действием к различным видам микроорганизмов. Она препятствует их размножению и проникновению в организм. Например, кишечная палочка вырабатывает молочную кислоту, которая оказывает губительное действие на бактерии. Если микроорганизмы преодолевают эти барьеры, то в работу вступают вторичные барьеры неспецифических факторов защиты. К ним относятся:
1) гуморальные факторы — система комплемента. Комплемент — это комплекс 26 белков в сыворотке крови. Обозначается каждый белок, как фракция, латинскими буквами: С4, С2, СЗ и т. д. В условиях нормы система комплемента находится в неактивном состоянии. При попадании антигенов он активируется, стимулирующим фактором является комплекс антиген — антитело. С активации комплемента начинается любое инфекционное воспаление. Комплекс белков комплемента встраивается в клеточную мембрану микроба, что приводит к лизису клетки. Также комле-мент участвует в анафилаксии и фагоцитозе, так как обладает хемотаксической активностью. Таким образом, комплемент является компонентом многих им-мунолитических реакций, направленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных агентов;
2) клеточные факторы защиты.
Фагоциты. Фагоцитоз (от греч. phagos — пожираю, cytos — клетка) впервые открыл И. И. Мечников, за это открытие в 1908 г. он получил Нобелевскую премию. Механизм фагоцитоза состоит в поглощении, переваривании, инактивации инородных для организма веществ специальными клетками-фагоцитами. К фагоцитам Мечников отнес макрофаги и микрофаги. В настоящее время все фагоциты объединены в единую фагоцитирующую систему. В нее включены: промоноциты — вырабатывает костный мозг; макрофаги — разбросаны по всему организму: в печени они называются «купферовские клетки», в легких — «альвеолярные макрофаги», в костной ткани — «остеобласты» и т. д. Функции клеток-фагоцитов самые разнообразные: они удаляют из организма отмирающие клетки, поглощают и инактивируют микробы, вирусы, грибы; синтезируют биологически активные вещества (лизоцим, комплемент, интерферон); участвуют в регуляции иммунной системы.
Процесс фагоцитоза, т. е. поглощение инородного вещества клетками-фагоцитами, протекает в 4 стадии:
1) активация фагоцита и его приближение к объекту (хемотаксис);
2) стадия адгезии — прилипание фагоцита к объекту;
3) поглощение объекта с образованием фагосомы;
4) образование фаголизосомы и переваривание объекта с помощью ферментов.
Фагоциты — подвижные клетки и могут перемещаться по направлению к объекту. Движение фагоцита к объекту называется хемотаксисом. Как правило, фагоциты «переваривают» захваченные чужеродные агенты, тогда говорят о завершенном фагоцитозе. Но не всегда фагоцитоз заканчивается перевариванием — такой фагоцитоз называется незавершенным. Причины, обусловливающие незавершенный фагоцитоз:
1) некоторые микроорганизмы подавляют слияние фага и лизосомы;
2) некоторые микроорганизмы выделяют вещества, которые нейтрализуют действие рибосомальных ферментов;
3) некоторые микроорганизмы могут выходить из фагосо-мы;
4) некоторые бактерии имеют устойчивость к лизосомаль-ным ферментам (гонококк, стафилококк, палочки туберкулеза и лепры).
В организме есть вещества — обсанины, которые повышают фагоцитоз. Это нормальные антитела, которые «обволакивают» антигены и способствуют их фиксации на фагоците.
§ 3. Специфические факторы защиты
Специфическая защита организма направлена на уничтожение какого-либо конкретного антигена. Она осуществляется комплексом специальных форм реагирования иммунной системы. К этим формам относятся: антителообразова-ние, иммунный фагоцитоз, киллерная функция лимфоцитов, аллергические реакции, протекающие в виде гиперчувствительности немедленного типа (ГНТ) и гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), иммунологическая память и иммунологическая толерантность.
Основными клетками, которые обеспечивают неспецифическую и специфическую защиту организма от чужеродных веществ, являются фагоцитирующие клетки, Т- и В-лимфоциты, антитела, комплемент, интерфероны, ферменты. Эти все клетки участвуют в иммунных реакциях макроорганизма. В зависимости от природы антигена на каждом из этапов защиты включаются наиболее эффективные формы реагирования и иммунореагенты. Например, для обезвреживания столбнячного и дифтерийного токсинов основную роль играют антитела (антитоксины), для предохранения от живых бактерий — фагоцитоз. Для противодействия клеткам злокачественных опухолей — цито-токсические Т-лимфоциты.
Результатом взаимодействия антигена с организмом человека является формирование специфической невосприимчивости организма (иммунитет), иммунологическая память к данному антигену, толерантность (терпимость) к антигену. Неблагоприятным последствием является приобретение повышенной чувствительности к антигену (аллергия).
Иммунитет — антибактериальный, антивирусный, антитоксический и т. д. — обеспечивает иммунная система в целом.
Как видно из схемы, иммунная система подразделена на центральные и периферические органы. В периферических органах происходит адекватный иммунный ответ на присутствие антигенов. Селезенка— орган, через который фильтруется кровь. Селезенка находится в левой подвздошной области и имеет дольчатое строение. Лимфоидные скопления заселены Т-, В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Лимфоциты распознают генетически чужеродные молекулы и клетки, участвуют в регуляции иммунного ответа, формировании гуморального и клеточного иммунитета.
Компоненты иммунной системы
Органы и ткани иммунной системы
1) центральные: костный мозг; тимус
2) периферические: селезенка; лимфатические узлы; скопление лимфоидной ткани в слизистых
Клетки иммунной системы иммунокомпетентные — обеспечивают специфичность иммунологических реакций;
1) Т- и В-лимфоциты;
2) макрофаги;
3) дентритные клетки
Гуморальные факторы иммунологической активности осуществляют неспецифическую функцию уничтожения:
1) третья популяция лимфоцитов — К-клетки (киллеры) NK (нормальные киллеры)
2) макрофаги;
3) нейтрофилы;
4) эозинофилы
1) иммуноглобулины;
2) цитокины (регулирующие факторы);
3) комплемент
Кровь также относится к периферическим органам иммунитета. В ней находятся Т- и В-лимфоциты, фагоциты, лейкоциты.
1 клетки вещества. Основными клетками лимфы являются лимфоциты.
торые отвечают за синтез иммуноглобулинов всех пяти классов, участвуют в формировании гуморального иммунитета. На долю этих клеток приходится 15% всей лимфоидной популяции. В организме могут жить до 10 и более лет. Лимфатические узлы — мелкие анатомические образования, бобовидной формы, которые располагаются по ходу лимфатических сосудов. Каждый участок тела имеет региональные лимфатические узлы. В организме человека находится около 1000 лимфатических узлов. Через них фильтруется лимфа, задерживаются и концентрируются различные антигены. В пределах узла включается система специфического иммунного реагирования, направленная на обезвреживание антигена. Лимфа — жидкая ткань, которая находится в лимфатических сосудах и узлах. Так как клетки организма с кровью не соприкасаются, каждая клетка омывается лимфой, в которой содержатся необходимые для
В-лимфоциты — это иммунокомпетентные клетки, ко-
3. Т-супрессоры — ингибируют активность Т-лимфоцитов или В-лимфоцитов, препятствуют чрезмерному развитию иммунных реакций.
л ера определяются молекулы СД8.
| уничтожают клетки. На поверхности мембраны Т-кил-
| 2. Т-цитотоксические (киллеры) — распознают антигены и
| сти мембраны Т-хелпера определяются молекулы СД4.
| верхности антигенпредставляющих клеток. На поверхно-
1 . Т-хелперы — распознают несущую часть антигена на по-
Т-лимфоциты обеспечивают клеточные формы иммунного ответа. Среди Т-лимфоцитов выделяют 3 основные популяции:
В осуществлении иммунной защиты участвуют 3 вида клеток: фагоциты, Т- и В-лимфоциты. Деятельность этих клеток направлена на распознавание и уничтожение чужеродных агентов — антигенов.
Свойства антигенов
Антигены обладают двумя основными свойствами:
1) антигенностью. Это способность вызывать в организме выработку антител.
Антигенность вещества зависит от его чужеродности, от величины и сложности строения молекулы, от его растворимости. Все эти свойства присущи белкам или белковой части антигена;
2) специфичностью — выражается в способности антигенов взаимодействовать только с теми антителами, которые выработались в ответ на введение данного антигена. Специфичность антигена определяется небольшим участком молекулы — детерминантной группой. Количество этих групп может быть разным. Их функции выполняют углеводы, пептиды, липиды, нуклеиновые кислоты. Антигены многих микроорганизмов уже хорошо изучены (у сальмонелл, эшерихий, шигелл). У бактерий различают несколько видов антигенов:
1) групповые. Являются общими для двух или более видов микробов. Например, возбудители брюшного тифа имеют общие групповые антигены с возбудителями парати-фов А и В;
2) специфические антигены — имеются только у данного вида микроорганизма. Знание специфических антигенов позволяет дифференцировать микробов внутри рода и вида.
Так, внутри рода сальмонелл по комбинации антигенов дифференцировано более 1500 типов сальмонелл. По локализации антигенов в микробной клетке различают:
1) соматические, О-антигены — связаны с телом микробной клетки. О-антиген высокотоксичен (является эндотоксином грамотрицательных микроорганизмов), термостабилен (не разрушается даже при кипячении). Однако соматический антиген разрушается под действием формалина и спиртов;
2) жгутиковые, Н-антигены — имеют белковую природу и находятся в жгутиках подвижных микроорганизмов. Н-антигены быстро разрушаются при нагревании;
3) капсульные, К-антигены — расположены на поверхности микробной клетки и называются еще поверхностными. Наиболее детально эти антигены изучены у кишечной группы бактерий. У них различают Vi-, M-, В-, L- и А-антигены. При иммунизации человека коплексом Vi-антигена наблюдается высокая степень защиты против брюшного тифа. Наибольшая термостабильность характерна для группы А — они не разрушаются даже при длительном кипячении. Группа В выдерживает нагревание до 60°С около 1 часа, группа L быстро разрушается при такой же температуре.
Антигенными свойствами обладают также бактериальные токсины, ферменты, белки, которые секретируются бактериями в окружающую среду. При взаимодействии со специфическими антителами эти антигены теряют свою активность.
По иммуногенности антигены бывают полноценными и неполноценными.
Полноценные антигены обладают способностью вызывать образование антител в организме и вступают с ними в специфическое взаимодействие. Такие антигены имеют большую молекулярную массу, большой размер молекулы и хорошо взаимодействует с факторами иммунитета. Результат этого взаимодействия можно наблюдать в пробирке. Под влиянием антител микробы могут склеиваться и оседать на дно пробирки, эта реакция называется реакцией агглютинации.
Неполноценные антигены обладают низкой иммуноген- ] ностью и не вызывают образования антител в организме, но они становятся полноценными, если соединятся с белками ] организма.
Существует несколько путей проникновения антигенов в макроорганизм:
Ф через кожные покровы и слизистые оболочки в результате их повреждения (укусы насекомых, ранения, микротравмы и т. д.); путем всасывания в ЖКТ;
* межклеточно (при незавершенном фагоцитозе, при внутриклеточном паразитировании микроорганизм может разноситься по всему организму). Проникнув в организм, микроб разносится по всем органам и тканям с током крови или лимфы. Процесс проникновения антигена и его контакт с иммунной системой протекают поэтапно, постепенно.
|
