ВВЕДЕНИЕ

Все многоклеточные организмы подвергаются постоянным атакам со стороны микробов, вирусов и паразитов. Первым барьером на пути нападающих оказываются кожа и слизистые оболочки. Они являются не только физической преградой, выделения потовых и сальных желез кожи губительны для многих микробов. Слюна, слезы, соляная кислота и ряд других веществ, выделяемых слизистыми оболочками, также вредны для микробов. Наряду с этим действует и «экологическая защита»: на коже и слизистых находятся микроорганизмы, уничтожающие вредных для человека микробов.

Вторым барьером на пути болезнетворных микробов становятся элементы внутренней среды организма: кровь, тканевая жидкость и лимфа.

Способность организма избавляться от чужеродных тел и соединений и благодаря этому сохранять химическое и биологическое постоянство внутренней среды и собственных тканей называют иммунитетом.

Глава 1. ИММУНИТЕТ

Наиболее древней формой иммунитета является неспецифический иммунитет, осуществляемый лейкоцитами путем фагоцитоза (рис. 1), открытого И. И. Мечниковым. Он ввел шип розы в прозрачное тело личинки морской звезды и наблюдал, как ее лейкоциты уничтожают («пожирают») попавших в организм микробов. Эти формы иммунитета были названы неспецифическими, потому что они действовали на все микроорганизмы, независимо от их химической природы.

Другая форма иммунитета -- специфический иммунитет: организм способен распознавать вещества, отличные от его клеток и тканей, и уничтожать только эти чужеродные клетки и вещества.

Чужеродные вещества, способные вызывать иммунную реакцию, названы антигенами. Антигенами могут быть микробы, вирусы и любые клетки, состав которых отличается от состава собственных клеток организма.

Следует также различать клеточный и гуморальный механизмы иммунитета. Первый -- уничтожение вредного фактора клетками-фатоцитами, второй -- его уничтожение находящимися в крови особыми веществами, антителами, растворенными в крови. В ответ на попадание во внутреннюю среду организма антигенов происходит выработка антител, точно соответствующих по строению этому антигену (как ключ к замку). Если во внутреннюю среду попадет другой антиген, то на него вырабатывается соответствующее антитело. Результатом взаимодействия антигена и антитела образуются безвредные для организма неактивные соединения. Их обычно уничтожают фагоциты.

Иммунная система. У позвоночных животных есть специальные органы, где формируются клетки крови, участвующие в иммунной реакции. Это костный мозг, вилочковая железа (тимус), лимфатические узлы. Т-лимфоциты формируются в тимусе, В-лимфоциты -- в лимфатических узлах.

Многие Т-лимфоциты способны распознавать микробные и другие антигены и расшифровывать их химическую структуру. В-лимфоциты, получив информацию об антигене от Т-лимфоцитов, начинают стремительно размножаться и выделять в кровь антитела. Каждый вид антител способен нейтрализовать строго определенный антиген, именно тот, который обнаружил Т-лимфоцит.

Антитела могут нейтрализовать только те антигены, которые находятся вне клеток. Если же вирусу удалось проникнуть в клетку, не оставив следов на ее клеточной мембране, ни антитела, ни лейкоциты справиться с ним не смогут. Против вирусов борется сама клетка, выделяя особые вещества, одним из которых является интерферон.

На рисунке 47 показано, как лейкоциты выходят из сосуда и уничтожают микробов, которые изображены темными овальными точками; мелкими точками обозначен гной; крупные круглые точки в сосуде -- эритроциты.

Воспаление. Проникающие в организм микробы сначала сосредоточиваются в одном месте, поражая орган или часть его. Это вызывает местную реакцию, которая называется воспалением. Ее приспособительное значение в том, чтобы не допустить распространения микробов на весь организм, а затем и полностью их уничтожить.

При воспалении происходит покраснение пораженного участка: расширяются капилляры и к этому месту усиленно притекает кровь. Повышается местная температура, раздражаются рецепторы, вызывающие ощущение боли.

К воспаленному участку с кровью прибывают лейкоциты крови и макрофаги из тканей -- начинается фагоцитоз. При этом вокруг скопления микробов образуется мощный защитный вал из лейкоцитов и макрофагов. Внутри этого вала происходит уничтожение возбудителей. При этом гибнет и часть клеток крови. Смесь из погибших микробов и фагоцитов и представляет собой всем известный гной (рис. 1).

Инфекционные болезни. Среди заболеваний, поражающих весь организм, особую группу составляют инфекционные болезни. Их вызывают живые возбудители: вирусы, микробы, грибки и др. Паразитарные болезни вызываются простейшими, червями-паразитами, паразитическими насекомыми, клещами и другими организмами.

Инфекционные заболевания отличаются от других тем, что они заразны, а также им свойственны циклическое течение и формирование постинфекционного иммунитета. Под цикличностью течения заболевания понимают закономерную смену симптомов болезни. Так, после попадания в организм инфекции больной некоторое время не чувствует каких-либо изменений. Это скрытый период болезни. Здесь происходит, с одной стороны, размножение возбудителя, а с другой -- нарастание иммунной реакции: опознание чужеродных соединений, выработка против них антител. Болезнь не наступит, если антителам удастся в самом начале подавить размножение возбудителя. В противном случае постепенно развиваются симптомы болезни (иногда это происходит резко). В этот острый период в организме происходит интенсивное накопление возбудителя, вредных веществ, которые он выделяет, а также уничтожающих их антител. В стадии выздоровления антитела начинают сдерживать размножение возбудителя и нейтрализуют его яды. Наступает облегчение, а затем выздоровление.

Инфекционные болезни -- заразные болезни, поэтому важно знать, в какое время и как передается инфекция. Путь, через который возбудитель болезни может попасть в организм, называют «воротами инфекции».

Наиболее частыми инфекционными поражениями являются острые респираторные заболевания (ОРЗ), в том числе грипп. Они вызываются различными микроорганизмами и вирусами. Иммунитет, выработанный к одному из возбудителей, не гарантирует от заражения другим. Грипп передается воздушно-капельным путем. Зная это, надо тщательно следить за чистотой воздуха, удалять пыль, изолировать больного.

Многие микробы не выдерживают кипячения, их можно уничтожить хлорамином и другими дезинфицирующими средствами.

Ряд инфекционных болезней поражает преимущественно детей. Это корь, ветряная оспа, коклюш, свинка. Эти заболевания обычно оставляют стойкий иммунитет. Вместе с тем они очень заразны. Большинство людей болеют ими в детстве. Отсюда и их название -- «детские болезни», но болеть ими могут и взрослые.

Значительную опасность для окружающих представляют бацилло- и вирусоносители. Ими становятся люди, перенесшие инфекционные заболевания, но не освободившиеся полностью от болезнетворных микроорганизмов. Силы иммунитета этих людей достаточны, чтобы защитить себя от возобновления заболевания, но они не могут уничтожить их до конца. Такие люди могут, сами того не подозревая, заражать окружающих. Поэтому не следует уклоняться от анализа на бациллоносительство, если его предлагает врач.

Иммунология на службе здоровья

В настоящее время изучением иммунитета занимается наука -- иммунология. Ее вклад в медицину, животноводство и другие отрасли народного хозяйства огромен, а начиналась она с довольно скромного эпизода.

История изобретения вакцин. Первую вакцину изобрел английский ученый Эдуард Дженнер (1749--1823). Он заметил, что женщины, доившие больных оспой коров, у которых на вымени были оспенные пузырьки, гораздо реже болели натуральной оспой. Дженнер взял жидкость из оспенных пузырьков женщины, болевшей коровьей оспой, и перенес ее на оцарапанную кожу мальчика. Через некоторое время он заразил этого мальчика натуральной оспой, но мальчик не заболел. Дело в том, что вирус коровьей оспы, неопасный для человека, вызвал в организме пациента появление антител, нейтрализующих вирус черной оспы.

Продолжил дело Э. Дженнера французский микробиолог Луи Пастер (1822--1895). Он первый понял, что возбудителями инфекционных болезней являются микробы, и обратил внимание на то, что после перенесения болезни человек, как правило, не болеет. Пастер предположил: если удастся ослабить микроорганизмы настолько, чтобы они могли вызвать заболевание человека лишь в легкой форме, то человек, перенесший такую болезнь, окажется защищенным от микробов, вызывающих то же натуральное заболевание. Опыты подтвердили эту мысль.

Процедура введения вакцины получила название прививка. После прививки иммунитет развивается в среднем в течение месяца.

Лечебные сыворотки. При введении вакцины организм самостоятельно вырабатывает антитела. При введении сыворотки организм получает антитела в готовом виде. Особенно важно это в том случае, если заражение уже произошло.

Кровь для лечебной сыворотки берут либо у человека, перенесшего данное заболевание, либо у животных, которых предварительно иммунизируют (рис. 48), вводя возбудителя инфекционного заболевания или же его токсин (яд).

Изготовление антидифтерийной сыворотки: 1, 2, 3, 4 -- многократная вакцинация лошади (ей вводят дифтерийный яд -- токсин), в ее организме вырабатываются антитела против дифтерийного яда -- антитоксины; 5 -- взятие крови с интитоксинами, уничтожающими дифтерийный яд; 6, 7 - приготовление сыворотки крови, содержащей антитоксины {освобождение от форменных зле ментов, получение плазмы крови, удаление фибриногена -- получение сыворотки крови, содержащей антитоксины. выработинные в организме лошади); 8 -- ампулы с антидифтерийпой сывороткой; 9 -- введение сыворотки здоровом у человеку для профилактики заболевания или больному -- д.:я излечения

Все вакцины и сыворотки специфичны, то есть обладают строгой направленностью действия (например, антидифтерийная сыворотка не предохранит от других инфекционных заболеваний).

Естественный и искусственный иммунитет. Иммунитет может быть природный -- естественный и искусственно созданный.

Естественный иммунитет может быть подразделен на видовой, наследственный и приобретенный. Например, человек никогда не заболевает чумкой собак, потому что в человеческом организме нет условий для жизнедеятельности возбудителя этого заболевания. Это видовой иммунитет. Некоторые люди невосприимчивы к заболеваниям, которыми страдают другие люди. Это наследственный иммунитет. Наконец, есть иммунитет, приобретенный в результате перенесенного заболевания или же полученный грудным ребенком с молоком матери.

Искусственный иммунитет может быть только приобретенным. Он активный, когда вводится вакцина и организм сам вырабатывает антитела, или пассивный, когда человеку вводят лечебную сыворотку, содержащую уже готовые антитела (см. схему).

Аллергия. Повышенная чувствительность организма к некоторым факторам окружающей среды, например к продуктам питания, пахучим веществам, медицинским препаратам, предметам бытовой химии, называется аллергией. Вещество, вызывающее аллергию, называется аллергеном. Попавший в организм аллерген вызывает иммунную реакцию. Антитела прикрепляются к стенкам сосудов, к клеткам различных тканей и органов. При вторичном попадании аллергена в организм эти антитела образуют с ним комплексы антиген--антитело. При этом выделяются вещества, повреждающие клетки, к которым эти антитела были прикреплены. Возникают покраснение, зуд и другие признаки раздражения. Например, раздражение слизистой полости носа ведет к насморку и чиханию, раздражение слизистой бронхов -- к кашлю и усиленному выделению мокроты.

Аллергеном может быть цветочная пыльца, комнатная пыль, стиральные порошки, корм для рыб, шерсть собаки или кошки, антибиотики, выбросы городских и сельских предприятий.

Тканевая совместимость. Попытки пересадить ткань от одного человека другому предпринимались давно. Однако даже при удачно сделанной операции пересаженная ткань через некоторое время отторгалась. Причиной была иммунная реакция. Чужая ткань по биохимическому составу несколько отличалась от ткани пациента, которому ее пересаживали. Этого было достаточно, чтобы некоторые химические соединения ткани воспринимались в организме как антигены.

Чем меньше пересаживаемая ткань содержит антигенов, тем больше шансов, что она приживется. Поэтому первая задача хирургов -- отыскать таких людей, у которых ткани были бы совместимы. Другой путь пересадки тканей заключается в подавлении иммунной реакции, используя специальные препараты.

Переливание крови. С проблемой тканевой совместимости медики столкнулись и при переливании крови, так как содержащиеся в эритроцитах чужой крови антигены разрушались антителами плазмы больного, если их кровь была несовместимой. Люди, дающие кровь, называются донорами, а получающие ее -- реципиентами. Когда наследственный иммунитет реципиента и донора не совпадал, вводимые в организм больного эритроциты донорской крови разрушались и это приводило больного к гибели.

Глава 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ: «ИММУНИТЕТ»

2.1 Уроки

Урок по теме «Иммунитет»

Цели урока: сформировать представления об иммунитете как защитном механизме организма человека, разъяснить, каким образом иммунная система обеспечивает защиту организма от чужеродных веществ, клеток и тканей, ознакомить учащихся с достижениями иммунологии.

Оборудование: таблица «Форменные элементы крови», карточки с тестовыми заданиями (по числу учащихся в классе).

На предыдущих уроках мы с вами установили, что между организмом человека и окружающей средой существует постоянная и непрерывная связь.

Вопросы

1. В чем заключается связь между организмом человека и окружающей средой? (Поступление в организм необходимых веществ и удаление из него продуктов обмена.)

2. Какие системы участвуют в таком обмене? (Пищеварительная, дыхательная, кровеносная, выделительная.)

3. Что мы относим к внутренней среде организма и какое она имеет значение? (Один из учащихся выходит к доске, чертит схему внутренней среды организма и готовит пояснение к ней.)

Пока ученик у доски готовит ответ, учитель раздает классу карточки с заданиями. Через 5 мин карточки собираются и заслушивается ответ ученика, работающего у доски.

Отметьте правильные ответы

1. В состав плазмы входит:

- сыворотка;

- эритроциты;

- тромбоциты.

2. Эритроциты вырабатываются в:

- печени;

- красном костном мозге;

- селезенке.

3. Лейкоциты образуются в:

- печени;

- красном костном мозге;

- селезенке;

- лимфатических узлах.

4. Ядро имеют:

- эритроциты;

- лейкоциты;

- тромбоциты.

5. Крови придают красный цвет:

- лейкоциты;

- тромбоциты;

- эритроциты.

6. Защищают организм от чужеродных частиц:

- лейкоциты;

- тромбоциты;

- эритроциты.

7. Тромбоциты:

- переносят кислород;

- осуществляют фагоцитоз;

- образуют тромб.

Человек живет в окружении разнообразных микробов: бактерий, вирусов, грибков, простейших. Люди долгое время не подозревали об этом, пока 320 лет тому назад голландский мануфактурщик Антони ван Левенгук не создал первый микроскоп, с помощью которого он и обнаружил целый мир маленьких организмов - микроорганизмов, или микробов.

Среди микробов есть полезные и вредные для человека. Попадание болезнетворных микробов в человеческий организм может привести к заболеванию. Такое заражение называют инфекцией, а возникшее заболевание - инфекционным. То, что заразные болезни вызываются микробами, доказал французский ученый-химик Луи Пастер, основоположник микробиологии.

Проникнув в организм человека, болезнетворные микробы повреждают и разрушают клетки и ткани, используя их вещества для своего питания и размножения. Кроме того, продукты их жизнедеятельности часто ядовиты для организма человека.

Течение заболевания зависит не только от особенностей вызвавшего его микроорганизма, но и от устойчивости к нему человека. При проникновении микробов в организм человека возникает защитная реакция - совокупность биологических реакций, направленных на устранение любых повреждений организма, в том числе инфекции и ее последствий.

Заболевания бывают общие и местные (схема на доске):

Местные заболевания, даже самые незначительные, такие, например, как прыщ, могут перерасти в общие.

Вопросы

1. Какие из перечисленных заболеваний относятся к общим, а какие - к местным: порез пальца (местное), больной зуб (местное), ангина (общее), грипп (общее)?

2. Почему как только заболит горло, необходимо сразу начинать полоскать его дезинфицирующим раствором? (Чтобы местное заболевание не перешло в общее.)

3. При порезе пальца кровь свертывается и образуется тромб. Является ли это защитной реакцией организма? (Да, т.к. она направлена на устранение повреждения.)

4. Можно ли считать кашель, насморк, повышение температуры при простуде защитными реакциями? (Да, т.к. организм таким образом борется с микробами.)

Но заражение и заболевание - это не одно и то же. В организм человека могут попасть болезнетворные микробы, но он при этом не заболеет. В таком случае человек становится носителем этих болезнетворных микробов и может быть источником инфекции.

То, что микробы, попадая в организм, не всегда вызывают заболевания, обусловлено иммунитетом. Иммунитет - это способность организма обнаруживать чужеродные соединения и тела во внутренней среде организма и уничтожать их (от лат. immunitas - освобождение, избавление от чего-либо), т.е. это - защитная реакция организма. Иммунитет, так же как фагоцитоз, является функцией лейкоцитов. (Определение иммунитета записывается на доске.)

Иммунитет может возникать разными путями и иметь разные свойства, поэтому различают несколько видов иммунитета. (Схема на доске.)

Итак, в организме имеются защитные реакции, поэтому восприимчивость к болезням зависит от состояния организма. В процессе эволюции выработались различные механизмы защиты человеческого организма от чужеродных тел, образовалась целая система, обеспечивающая эту защиту, -- иммунная система. В нее входят: красный костный мозг; тимус, или вилочковая (зобная) железа, первичный орган иммунной системы; лимфатические узлы; селезенка.

Часть лейкоцитов, образующихся в костном мозге, попадает в вилочковую железу, лимфатические узлы, селезенку, где превращается в лимфоциты. Лимфоциты обладают способностью различать чужеродные молекулы и клетки и уничтожать их. Химические соединения, которые лимфоциты воспринимают как чужеродные, называют антигенами.

Вопросы

1. Что такое антиген? (Чужеродное химическое соединение, вызывающее иммунную реакцию в организме.)

2. Где образуются клетки крови? (В красном костном мозге.)

3. Где образуются лимфоциты? (В красном костном мозге и вилочковой железе.)

4. Какие органы и системы организма человека входят в состав иммунной системы? (Красный костный мозг, вилочковая железа, лимфатические узлы, селезенка.)

5. Каковы функции лимфатических узлов? (Они задерживают микробы, в них дозревают лимфоциты).

По роли в распознавании и уничтожении чужеродных тел лимфоциты делят на несколько групп. Важное значение имеют Т- и В-лимфоциты. Т-лимфоциты образуются из костномозговых клеток, попавших в тимус, где они размножаются, созревают и проходят селекцию (при этом до 90% погибает), а потом попадают в лимфатические узлы и селезенку. В-лимфоциты размножаются и созревают в костном мозге, из которого также попадают в лимфатические узлы и селезенку.

Группа Т-лимфоцитов в свою очередь состоит из нескольких групп. Это Т-эффекторы (связывют и уничтожают носителей антигенов), Т-хелперы (помогают Т-эффекторам и В-лимфоцитам), Т-киллеры (убивают опухолевые и пораженные вирусами клетки), Т-супрессоры (тормозят иммунную реакцию), Т-амплифайеры (усиливают иммунную реакцию).

Когда хелперы обнаруживают антигены, они дают сигнал в кровь, эффекторы и киллеры начинают активно делиться, подходят к клетке и убивают ее. Этот вид защитной реакции называют клеточным иммунитетом (ученики записывают в тетради под диктовку: «Иммунитет, осуществляемый лимфоцитами, которые непосредственно уничтожают чужеродные тела - антигены, называются клеточным иммунитетом»).

Если антиген не может быть уничтожен непосредственно клетками иммунной системы, в борьбу вступают В-лимфоциты. При получении сигнала от Т-хелперов, обнаруживших антигены, В-лимфоциты размножаются и превращаются в плазматические клетки, которые выделяют особые вещества - антитела, имеющие сродство к данному антигену. Антитела при контакте с антигеном уничтожают его (запись в тетрадях: «Антитела способны уничтожать только те антигены, к которым имеют сродство»). Вот почему антитела, выработанные против вируса оспы, не могут защитить нас от других микробов и вирусов.

Антитела по свойствам делятся на несколько групп, из которых наиболее важная называется иммуноглобулинами. Вместе с током крови антитела циркулируют в организме и при встрече с антигеном уничтожают его. Такая защитная реакция организма на чужеродные вещества и клетки называется гуморальным иммунитетом (запись в тетрадях: «Иммунитет, обусловленный циркулирующими в крови антителами, называется гуморальным»).

И клеточной, и гуморальный иммунитеты - защитные реакции организма на появление чужеродных веществ или клеток во внутренней среде, которые начинаются с обнаружения антигена.

Клеточный иммунитет был открыт и исследован русским ученым И.И. Мечниковым (1883), гуморальный иммунитет - немецким ученым П.Эрлихом (1897). Оба ученых за работы по иммунитету были награждены Нобелевской премией в 1908 г.

Вопросы

1. Где и из чего образуются Т-лимфоциты? (В тимусе, из клеток костного мозга.)

2. Где образуются В-лимфоциты? (В красном костном мозге.)
3. При каком виде иммунитета антиген уничтожается непосредственно клетками иммунной системы? (Клеточный иммунитет.)
4. Как называется защитная реакция организма, при которой антиген уничтожается химическими веществами, циркулирующими в крови? (Гуморальный иммунитет.)

5. Что такое антитело? (Особое соединение, выделяемое в кровь клетками иммунной системы для уничтожения определенного антигена.)

Как правило, человек, переболевший инфекционным заболеванием, повторно этим заболеванием не заражается или переносит его в легкой форме. Это объясняется способностью В-лимфоцитов узнавать те антигены, с которыми они встречались раньше, и быстро реагировать на их появление выделением большого количества нужных антител. Cпособность В-лимфоцитов называется иммунной памятью (запись в тетрадях: «Способность лимфоцитов узнавать антигены, с которыми они раньше встречались, и быстро реагировать на их появление называется иммунной памятью»).

Открытие иммунной памяти позволило ученым создать предохранительные прививки. Суть их в том, что человека заражают ослабленными возбудителями и вызывают легкую форму заболевания. При этом формируется искусственный активный иммунитет и человек становится невосприимчивым к заболеванию.

Около 200 лет назад английский врач Дженнер заметил, что доярки, работавшие с коровами, больными коровьей оспой, не заболевали натуральной оспой. Проведя эксперименты, он обнаружил, что человека можно защитить от заболевания натуральной оспой введением жидкости из коровьих оспинок. Так опытным путем была доказана возможность предупреждения болезни с помощью прививок.

Спустя 80 лет французский ученый Луи Пастер разработал теорию предупреждения болезней с помощью вакцинации (от лат. vacca - корова). Он предложил вводить здоровому человеку ослабленные (или убитые) микробы, которые не могут вызвать серьезного заболевания, но делают его невосприимчивым к инфекции.

Если человек заболел инфекционной болезнью, ему поможет сыворотка, содержащая готовые антитела против микробов, вызвавших данную болезнь. Ее изготавливают из крови людей или животных, вакцинированных против этой болезни. Так, например, антидифтерийную сыворотку получают из крови лошадей. Сыворотка помогает и при попадании в организм человека ядов, например, при укусе змеи.

Лечебные сыворотки можно применять как для лечения, так и для профилактики заболеваний, но срок их действия небольшой, поэтому их введение необходимо повторять.

Домашнее задание: составить схему возникновения приобретенного активного иммунитета.

Урок №2. Аутоиммунные заболевания

Наша иммунная система - это боеспособная армия, обороняющая организм от злейших врагов - болезнетворных инфекционных агентов. Окружающий нас мир буквально кишит такими агентами: бактериями, вирусами, патогенными грибами и паразитами. Ребенок, родившийся с серьезными нарушениями функций иммунной системы, обречен на скорую гибель, если только не будет полностью изолирован от инфекционных агентов.

Оборона человека и позвоночных животных против инфекций организована по всем правилам военной науки, в несколько линий на случай прорыва. Главной линией обороны служит кожа. В качестве защитных барьеров для стенок внутренних органов выступают выделяемая ими слизь и реснички эпителия, за счет движения которых слизь вместе с захваченными микробами и другими чужеродными частицами удаляется механическим путем. Слезы, слюна и моча вымывают микробы с поверхности эпителия. Во многих жидкостях, выделяемых организмом, содержатся убивающие бактерий (бактерицидные) компоненты. В организме постоянно присутствует нормальная бактериальная флора, которая вытесняет болезнетворные (патогенные) микроорганизмы и грибы, конкурируя за необходимые питательные вещества или вырабатывая бактерицидные соединения.

Если микробы все-таки проникли в организм, то в действие вступают еще два способа защиты: разрушение растворимыми химическими факторами (гуморальные механизмы) и фагоцитоз - поедание чужеродных агентов специальными фагоцитирующими клетками (фагоцитами). Описанные механизмы защиты человека являются врожденными и направлены на любые патогенные микроорганизмы, это как бы регулярные полки армии, сформированной иммунной системой. Микроорганизмы, в свою очередь, благодаря большой скорости мутаций приспосабливаются преодолевать заслоны врожденного иммунитета. Эволюционным предкам человека необходимо было выработать механизмы, которые служили бы для защиты от каждого конкретного микроорганизма, как бы много их ни было. Эта невероятно сложная задача была решена в результате возникновения специфического приобретенного иммунитета. Продолжая начатое сравнение, можно говорить о дополнительной мобилизации в войска иммунной системы.

Почти любая макромолекула, чуждая организму, может вызвать иммунный ответ, т.е. привести к приобретению организмом специфического иммунитета. Существуют два основных типа иммунных ответов. Ответ первого типа, гуморальный, определяется выработкой антител - особых белков, специфически связывающихся с проникшим в организм чужеродным веществом (последнее получило название антиген, т.е. генератор антител). Связывание с антителами инактивирует вирусы и бактериальные токсины (такие, как столбнячный или ботулинический). Связавшиеся с поверхностными антигенами антитела служат «сигнальными флажками» для уничтожения микроорганизмов - облегчают их поглощение фагоцитами или активируют особую систему белков крови, называемую комплементом, которая убивает эти микроорганизмы. Антитела вырабатываются плазматическими клетками, предшественниками которых служат B-лимфоциты. Каждый B-лимфоцит запрограммирован на синтез антител определенной специфичности. B-лимфоциты представляют собой один из классов лимфоцитов и развиваются у млекопитающих в кроветворных тканях: в костном мозге у взрослых и в печени у плода.

Иммунный ответ второго, клеточного, типа состоит в образовании специализированных клеток - тоже лимфоцитов, но не B-, а T-лимфоцитов, реагирующих с чужеродным антигеном на поверхности других собственных клеток организма. Антиген (а точнее, его фрагмент) распознается нацеленным на него T-лимфоцитом не сам по себе, а только в комплексе с полиморфными поверхностными молекулами главного комплекса тканевой совместимости, обнаруженными и названными по их способности вызывать отторжение пересаженных тканей. T-лимфоциты развиваются в вилочковой, или зобной, железе, расположенной у человека над сердцем, в которую клетки-предшественники мигрируют через кровь из кроветворных тканей. T-лимфоциты способны убивать собственные клетки организма, если они заражены вирусом, тем самым уничтожая и вирусы. В других случаях T-лимфоциты секретируют сигнальные молекулы (лимфокины), стимулирующие все тот же фагоцитоз. Встреча B- и T-лимфоцитов со своим антигеном приводит к их активации и размножению.

В результате совместного и согласованного действия B- и T-клеток возникает высокоспецифичный иммунитет на определенный антиген, с которым организму пришлось встретиться. Но клетки иммунной системы постоянно сталкиваются, помимо внедрившихся паразитов, еще и с компонентами собственного организма. Ясно, что разрушительные иммунные реакции не должны быть направлены на собственные молекулы. Способность отличать «не свое» от «своего» составляет важнейшее фундаментальное свойство иммунной системы. Однако известно много случаев сбоя в работе иммунной системы, когда она принимает свои антигены за чужие и атакует их. Когда клетки иммунной системы, подобно мятежным войскам, направляют свой удар на те самые организмы, которые они призваны защищать, возникают аутоиммунные заболевания.

Избирательное отсутствие иммунореактивности организма на специфический антиген получило название иммунологическая толерантность. Многолетние усилия ученых привели к пониманию того, что толерантность к собственным молекулам не заложена в организме изначально. Она приобретается в период внутриутробного развития или сразу после рождения, когда иммунная система проходит специальную подготовку, чтобы не реагировать на собственные макромолекулы. Упрощенно суть процесса состоит в том, что затесавшиеся среди миллиардов лимфоцитов несколько «изменников», нападающих на своего хозяина (аутоиммунные, или аутореактивные, клетки), либо уничтожаются, либо выводятся из игры, и в большинстве случаев этого оказывается достаточно для «подавления восстания». Но время от времени одна из клеток-«предателей» ускользает от досмотра. Каждый из нас обязательно имеет в крови некоторое количество таких аутоиммунных клеток, однако только относительно немногие люди становятся жертвой того или иного аутоиммунного заболевания. По-видимому, сложная система контроля и противодействия, остающаяся до сего дня не понятой до конца, в норме не дает возможности аутоиммунной клетке сделать свое черное дело.

Аутоиммунные заболевания входят в число главных медицинских проблем современного человечества. Ими болеет множество людей. Например, только в Соединенных Штатах Америки 6,5 млн человек поражено ревматоидным артритом - самым распространенным аутоиммунным заболеванием. В настоящее время иммунологам известно более 80 различных аутоиммунных заболеваний. Многие из них приводят к тяжелым страданиям, ограничению физических возможностей и даже смертельному исходу. Часто эти болезни возникают в юношеском и молодом возрасте. Помимо чисто медицинской аутоиммунные заболевания составляют и социальную проблему: во многих случаях они приводят к потере трудоспособности людей активного возраста. Кроме того, обществу очень дорого обходится лечение этих патологий. Так, практичные американцы подсчитали, что в одном только штате Миссисипи инсулин для больных юношеским, или инсулинзависимым, диабетом обходится ежегодно в 500 тыс. долларов. К сожалению, год от года число больных с аутоиммунными патологиями увеличивается.

Элементы и механизмы иммунных реакций, приводящих к развитию аутоиммунных заболеваний, те же, что и при иммунитете к инфекционным агентам. Или образуются антитела к «своим» антигенам (так называемые аутоантитела), или развивается T-клеточный иммунный ответ на них, или включаются обе системы иммунитета вместе. При этом круг аутоантигенов ограничен теми компонентами организма, которые контактируют с клетками иммунной системы, так или иначе попадая в кровоток. Иногда антитела, образующиеся в ответ на введение какого-либо микроорганизма, оказываются способными реагировать также с компонентами своего организма, т.е. приобретают свойства аутоантител. Такая перекрестная реакция становится возможной из-за сходного строения отдельных участков молекул своего и чужого антигена (антигенных детерминант). Это явление получило название молекулярная мимикрия и наблюдается, например, при ревматизме, когда антитела, направленные против стрептококка, взаимодействуют и с нормальными антигенами сердечной мышцы и суставов. Введение лекарственных средств или попадание вирусов может также приводить к реакции иммунной системы на аутоантигены за счет сопряженного распознавания последних на клеточной мембране в комплексе с антигенами лекарств или вирусов.

Аутоиммунная патология может затрагивать разные органы и ткани человека. Иногда атаке подвергается какой-либо один орган, как например, поджелудочная железа при юношеском диабете или центральная нервная система при рассеянном склерозе. В других случаях, например при системной красной волчанке и ревматоидном артрите, патологические изменения затрагивают многие органы. Наличие такого спектра аутоиммунных заболеваний определяется специфичностью образующихся аутоантител и аутореактивных T-клеток и тем, в каких органах локализованы распознаваемые аутоантигены.

Юношеский диабет связан с нарушением метаболизма глюкозы вследствие полного или частичного отсутствия инсулина. При этом аутоиммунном заболевании разрушаются продуцирующие инсулин островковые клетки поджелудочной железы. Больные нуждаются в постоянных инъекциях инсулина. Болезнь развивается в 11-12 лет и поражает до 0,5% населения. У многих пациентов возникают осложнения: потеря зрения, почечная недостаточность, при которой больному можно сохранить жизнь, только если проводить диализ с помощью аппарата «Искусственная почка», и др. Для болезни характерно появление аутоантител, которые связываются или с цитоплазматическими, или с мембранными белками островковых клеток. Эти антитела часто появляются за несколько лет до начала заболевания, что можно использовать для предсказания диабета. По-видимому, именно они разрушают островковые клетки, хотя в этом процессе участвует также множество T-лимфоцитов.

Рассеянный склероз - это хроническое аутоиммунное заболевание центральной нервной системы, связанное с разрушением миелина - белково-липидной оболочки аксона. Жертвы этой болезни, обычно люди молодого возраста, страдают различными неврологическими нарушениями, начиная от неразборчивости речи и кончая параличом. Многие из больных рассеянным склерозом теряют трудоспособность. Так, в крупных городах Великобритании около 1% взрослого населения становятся инвалидами из-за этого заболевания. Для рассеянного склероза характерно волнообразное течение с непредсказуемым чередованием ухудшения и улучшения состояния.

Известно, что аксон представляет собой длинный отросток нервной клетки (нейрона). Происходящее при рассеянном склерозе разрушение его изолирующей оболочки приводит к утрате нейроном свойств кабеля и препятствует распространению нервного импульса. В участке разрушения миелина образуется зона поражения, получившая название бляшка, и это еще больше затрудняет передачу электрического сигнала. В области бляшки скапливается множество T-лимфоцитов и макрофагов (это один из типов фагоцитов), у больного выявляются аутоантитела против различных компонентов миелина. В течение долгого времени аутоиммунная природа рассеянного склероза не была доказана: оставался открытым вопрос, являются ли компоненты иммунной системы причиной болезни или просто вторичным ответом на нее. Важным аргументом в пользу аутоиммунного происхождения рассеянного склероза явилось создание модели болезни у экспериментальных животных. У крыс, которым делали инъекции белков миелина, развивались нервные расстройства и паралич, похожие на рассеянный склероз. Более того, когда у этих больных животных брали T-клетки и переносили их здоровым крысам, последние заболевали той же болезнью, получившей название экспериментальный аллергический энцефаломиелит. Эти опыты впервые показали роль T-лимфоцитов в аутоиммунных заболеваниях. B-клеткам также принадлежит важная роль в патогенезе: если у крыс нарушена B-система иммунитета, то экспериментальный аллергический энцефаломиелит у них не развивается.

Как уже отмечалось, при системной красной волчанке аутоиммунная патология затрагивает многие органы (кожу, суставы, лимфатические узлы, селезенку, печень, легкие, желудочно-кишечный тракт, сердце и почки), где происходит разрушение тканей и внутренние кровотечения. Кроме того, часто поражаются форменные элементы крови. Ведущая роль в патологии волчанки принадлежит B-лимфоцитам. Продуцируемые ими аутоантитела не нацелены на отдельные органы - они связываются с ДНК и другими компонентами ядер (гистонами, РНК, фосфолипидами) всех без различия клеток организма. Антитела, реагирующие с нативной двуспиральной ДНК, высокоспецифичны для системной красной волчанки. Недавно было показано, что ДНК-связывающие аутоантитела, образующиеся при волчанке, обладают способностью расщеплять ДНК, т.е. являются каталитическими антителами, или абзимами. Связанные с ядерными антигенами антитела вместе с белками системы комплемента образуют крупные аутоиммунные комплексы, накопление которых в различных тканях приводит к патологическому эффекту.

Около 90% больных системной красной волчанкой - молодые женщины, что навело на мысль о роли половых гормонов в активации B-лимфоцитов и развитии заболевания. В дальнейшем это предположение было подтверждено в опытах на экспериментальных животных, болеющих похожим образом. У разных пациентов болезнь может протекать с различной степенью тяжести. Как и для рассеянного склероза, для волчанки характерны непредсказуемые переходы от хорошего состояния к тяжелому обострению. Единственным очевидным фактором, активирующим волчанку, является облучение ультрафиолетом, поэтому больным следует избегать прямых солнечных лучей.

На примере трех рассмотренных аутоиммунных заболеваний можно видеть, сколь различно их течение. При этом, однако, в их основе лежат сходные причины - нарушения в функционировании иммунной системы, приводящие к распознаванию «своего» как «чужого». Для развития любого аутоиммунного заболевания необходимо сочетание множества факторов, среди которых можно выделить гормональный статус человека, его наследственную предрасположенность и влияние окружающей среды.

Давно известно, что подверженность аутоиммунным заболеваниям нередко носит семейный характер, причем, чем ближе родство, тем больше шансов иметь одинаковые аутоиммунные патологии. Так, если один из близнецов болен тем или иным аутоиммунным заболеванием, то наличие той же болезни у второго намного чаще наблюдается в случае однояйцовых близнецов по сравнению с разнояйцовыми. В то же время вероятность присутствия одного и того же аутоиммунного заболевания у однояйцовых близнецов никогда не достигает 100% (обычно 20-30%), что убедительно свидетельствует также и о значении внешних факторов. Совместное влияние наследственных и внешних факторов можно проследить, анализируя восприимчивость разных этнических групп к аутоиммунным заболеваниям. Коренное население Восточной Сибири, в отличие от русских, практически не болеет рассеянным склерозом, но и у русских, проживающих в этом регионе, распространенность рассеянного склероза в 2-4 раза ниже, чем у русских из Европейской части России.

О том, что аутоиммунная патология запрограммирована генетически, свидетельствует также получение линий животных со спонтанно развивающимися аутоиммунными заболеваниями. Опыты по скрещиванию таких линейных животных позволили определить, что аутоиммунный ответ находится под контролем как минимум трех генов. Данные, полученные при изучении аутоиммунных заболеваний человека, также говорят о полигенной природе аутоиммунной патологии. Чувствительность к аутоиммунизации не зависит от какого-либо одного гена, а определяется сочетанием нескольких генов (вероятно, около десяти), контролирующих как иммунный ответ, так и особенности структуры компонентов органа-мишени. Важная роль в формировании генетической предрасположенности принадлежит генам системы главного комплекса тканевой совместимости, продукты которых, как уже указывалось, необходимы для распознавания T-лимфоцитами специфических антигенов. Связь развития заболевания с аллельными вариантами отдельных генов этой сложно организованной системы убедительно показана для юношеского диабета, ревматоидного артрита, рассеянного склероза и других заболеваний.

Зависимость распространенности аутоиммунных заболеваний от проживания в больших городах, от перенесенных инфекций, от уровня контактов с другими людьми, а также выявление районов с крайне высокими показателями заболеваемости и возникновение микроэпидемий - все это позволило предположить роль инфекционных агентов как основного фактора внешней среды в развитии аутоиммунных заболеваний. До сих пор, однако, не выявлено ни одного возбудителя инфекций, достоверно являющегося первопричиной какого-либо аутоиммунного заболевания. Большой интерес у исследователей вызывает поиск инфекционных агентов, которые могут способствовать развитию аутоиммунных заболеваний по механизму молекулярной мимикрии. Известно много микроорганизмов, отдельные белки которых обладают некоторым структурным сходством с белками человека, выступающими в роли аутоантигенов. Такие микроорганизмы могут запускать аутоиммунную перекрестную реакцию и антител, и T-лимфоцитов. В частности, для рассеянного склероза в качестве возможных агентов, вызывающих молекулярную мимикрию, называли вирусы кори и гепатита B. Наконец, некоторые болезнетворные бактерии и вирусы (стафилококки, стрептококки, ретровирусы) продуцируют так называемые суперантигены - токсические белки, которые способны неспецифически стимулировать лимфоциты, вызывая мощный иммунный ответ. Если нормальные антигены активируют только одну из 10 тыс. T-клеток, то суперантигены - четыре из пяти, т.е. большинство T-лимфоцитов организма. Логично предположить, что среди них наверняка найдутся аутоиммунные, и, будучи «злее и подвижнее» после воздействия суперантигена, они начнут разрушать ткани собственного организма. Такой механизм активации, вероятно, вовлечен в развитие ревматоидного артрита - болезни, при которой развивается хроническое воспаление суставов, а также сердца, сосудов и легких.

Помимо инфекционных агентов большое значение в развитии аутоиммунных заболеваний имеют токсические вещества, с которыми мы сталкиваемся в быту и на работе: химические красители, органические растворители, соли свинца и многое другое. Высокие уровни заболеваемости разными аутоиммунными патологиями отмечены в областях с развитой промышленностью и сильными загрязнениями окружающей среды. Неравномерное распространение некоторых болезней в разных регионах связывают с климатом, рельефом, составом почв и другими географическими характеристиками местности.

Таким образом, аутоиммунные нарушения возникают при разнообразных внешних воздействиях у людей, которые вследствие присутствия определенных аллельных вариантов нескольких генов имеют наследственную предрасположенность к развитию данного заболевания. Как уже указывалось, часть этих генов локализована в области главного комплекса тканевой совместимости (он расположен на 6-й хромосоме), и ведется интенсивный поиск других генов, определяющих восприимчивость к заболеванию. В целом развитие аутоиммунных патологий является следствием сложного сочетания пока до конца не понятых факторов.

До последнего времени лечение аутоиммунных заболеваний сводилось к усилиям неспецифически подавить иммунитет, что, безусловно, является обоюдоострым оружием, поскольку снижает сопротивляемость организма болезнетворным микроорганизмам. Кроме того, врачи борются с воспалением и симптомами каждого заболевания в отдельности. Главнейшей задачей иммунологии является создание методов избирательного подавления аутоиммунной патологии, для чего требуется глубокое понимание всех механизмов этого сложнейшего нарушения у каждого конкретного больного.

Глава 3. ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ: «ИММУНИТЕТ»

1. Внесите в таблицу недостающие сведения

Ученый	Научные достижения
	Привил от оспы 8-летнего мальчика, перенеся ему содержимое пустулы от женщины, которая заразилась коровьей оспой. Обобщил результаты в статье «Исследование причин и действий коровьей оспы» (1798 г.)
Л. Пастер
	Создал фагоцитарную теорию иммунитета. Открыл первую в России бактериологическую станцию, где стал делать прививки от бешенства. Удостоен Нобелевской премии за исследование природы иммунитета
А. Флемминг

2. Заполните схему «Виды иммунитета». Поясните, чем активный искусственный иммунитет отличается от пассивного

3. Установите соответствие

Иммунитет	Особые белки, специфически связывающиеся с проникающими в организм чужеродными веществами
Антитела	Клетки крови, играющие главную роль в иммунной защите рганизма
Антигены	Препарат, приготовленный из убитых или ослабленных бактерий и вирусов
Фагоциты, Т- и В-лимфоциты	Комплексная реакция организма, направленная на защиту от болезнетворных микробов, вирусов, инородных тел и веществ
Вакцина	Общее название чужеродных веществ, проникающих в организм
Лечебная сыворотка	Препарат, содержащий готовые антитела, полученный из крови животного, перенесшего заболевание

4. Заполните пропуски в тексте

Иммунитет - это способность организма избавляться от ……………. тел и соединений, сохранять химическое ……………….. внутренней среды и биологическую индивидуальность. Первым барьером на пути болезнетворных факторов являются ………….. и …………… оболочки. Вторым барьером на пути болезнетворных факторов является ………….. среда организма (…………. и лимфа). В состав иммунной системы входят ……………………. мозг, вилочковая железа (тимус), лимфатические узлы, ……………. .

5. Заполните пропуски в тексте

Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) - эпидемическое заболевание человека, охватившее 150 стран мира. Болезнь поражает преимущественно …………… систему человека. Возбудитель заболевания - ……………………….. (ВИЧ). В результате его проникновения в организм человек становится беззащитным к микробам, в обычных условиях не вызывающим заболевания. Один из наиболее частых путей передачи ВИЧ и распространения СПИДа - ……………………. . Мерами профилактики СПИДа являются: ……………………………………………………. .

Тестовые задания

1. Иммунитет, выработанный после перенесения инфекционного заболевания (например, оспы):

а) врожденный;

б) приобретенный;

в) искусственный;

г) естественный.

2. Иммунитет, выработанный после прививок:

а) врожденный;

б) приобретенный;

в) искусственный;

г) естественный.

3. Виды иммунитета, составляющие естественный иммунитет:

а) врожденный;

б) приобретенный;

в) искусственный;

г) естественный.

4. После полученных прививок в организме человека вырабатываются:

а) клетки-пожиратели;

б) антитела;

в) антибиотики.

5. Иммунитет ко многим болезням животных, которым люди обладают с рождения:

а) врожденный;

б) приобретенный;

в) искусственный;

г) естественный.

6. Ученый, впервые разработавший метод предупредительных прививок:

а) Луи Пастер;

б) Уильям Гарвей;

в) Б.Л. Астауров;

г) И.М. Сеченов.

7. Лейкоциты:

а) могут передвигаться самостоятельно;

б) не могут передвигаться самостоятельно.

8. Заболевания, после которых в организме человека надолго сохраняются антитела к их возбудителям:

а) ангина;

б) корь;

в) грипп;

г) дифтерия;

д) коклюш.

9. Вещество, образующее очень прочное соединение с гемоглобином и поэтому смертельно ядовитое:

a) CO2;

б) О2;

в) CO;

г) NO2.