Иммунология и иммуногенетика

Таким образом, функция макрофагов не ограничивается захватом и разрушением чужеродных частиц. Макрофаги презентируют обработанный антиген Т-лимфоциту, то есть принимают участие в самом начальном акте, инициирующем иммунный ответ. На следующем этапе -этапе взаимодействия Т- и В-клеток, макрофаги опосредуют этот процесс, выступая в роли клетки, которая передает от Т-лимфоцита согнал включения В-лимфоциту. Важной функцией макрофагов является удаление избыточного количества антигенного материала, который может заблокировать иммунный ответ. Кроме того, макрофаги являются активно секретирующими клетками. Они вырабатывают ряд компонентов системы комплемента (факторы С2, С3, С4 и С5). Они вырабатывают лизоцим, интерферон, митогенный белок с молекулярной массой 15 000 дальтон, который стимулирует синтез ДНК в лимфоцитах, и цитотоксины, способные при определенных условиях убивать раковые клетки. Кроме того, макрофагами выделяются дифференцировочные факторы:

колониестимулирующий фактор - необходим стволовым кроветворнм клеткам для их дифференцировки в гранулоцитарном направлении;

фактор, содействующий созреванию Т-лимфоцитов.

И в завершение ко всему сказанному выше следует добавить, что макрофагам свойственно и супрессирующее действие, то есть они участвуют и в самоограничении иммунного ответа.

Макрофаги играют важную роль в активации лимфоцитов, хотя им не свойственна иммунологическая специфичность. Выяснилось, что нормальные макрофаги, макрофаги толерантного донора и макрофаги иммунных людей функционируют одинаково хорошо.

Результаты многочисленных исследований демонстрируют абсолютную необходимость участия макрофагов в активации антиген-специфических Т-клеток и показывают, что макрофаги должны быть первыми клетками в культуре, которые взаимодействуют с антигеном.

Тем не менее трудно исключить возможность прямой активации лимфоцитов антигеном.

Ранние эксперименты показали, что после премирования антигеном лимфоидные клетки становятся менее зависимыми от макрофагов, - вторичный иммунный ответ может развиваться и в их отсутствие. Пониженная зависимость от макрофагов появлялась лишь через 7-10 дней после иммунизации, но сохранялась при однократном введении антигена по меньшей мере в течение года. Объясняется это, возможно, тем, что активированные В-лимфоциты могут сами стимулировать иммунные Т-хелперные клетки без участия макрофагов. Возможно, наиболее эффективный, хотя несомненно не единственный, путь активации Т-хелперов при вторичном иммунном ответе заключается в прямой презентации Т-хелеперной клетке антигена, связанного с премированной антиген-специфической В-клеткой, и последующей активации дифференцировки В-клетки в непосредственной близости от Т-хелпера.

Общее заключение, которое можно сделать из приведенных выше данных сводится к тому, что функция вспомогательных клеток - это презентация антигена Т-лимфоцитам и обеспечение тем самым образования антител на тимусзависимые антигены.

Функция же вспомогательных клеток при ответе на Т-независимый антиген может заключаться в презентации антигена непосредственно В-клеткам. Способность В-клеток реагировать на активационные сигналы вспомогательных клеток может приобретаться по мере того, как В-клетки созревают и дифференцируются.

Результаты исследований по изучению процессинга антигена макрофгами дают право сделать некоторые выводы. Можно считать установленным, что при презентации антигена Т-клетке фрагмент антигена или сам нативный антиген присутствует на поверхности макрофага. Ясно также, что поглощение антигена макрофагом - это процесс температурозависимый, требующий затраты метаболической энергии, а не пассивное присоединение антигена к поверхности макрофага.

В настоящее время не ясно, представляют ли поглощение антигена и его протеолитический распад необходимый этап переработки антигена или же несущественную деталь, зависящую от природы исследуемого агента.

Частная иммунология. Иммунологическая толерантность

Иммунологическая толерантность - специфическая иммунологическая неотвечаемость, представляет собой явление обратное иммунологическому ответу. Иммунологическая толерантность (терпимость) является основой для понимания того, почему иммунная система в норме не развивает иммунный ответ против антигенов собственного организма. Строго говоря, иммунная система организма находится в состоянии толерантности по отношению к маркерам клеток и тканей данного организма. Вместе с тем очень малые количества антител против многих антигенов обнаруживаются в крови практически всех здоровых индивидуумов. Предполагается, что клетки, способные вырабатывать антитела в организме есть, но их или очень мало, или их активность супрессирована.

Первая из гипотез, предложенная Ф.Бернетом в 1957 году, состояла в том, что иммунологическая толерантность - это отсутствие клона клеток, способных распознавать данный антиген; если подобные клетки возникают, то они элиминируются избытком циркулирующего в крови аутоантигена.

Ф. Бернет полагает, что толерантность к собственным тканям приобретается тимоцитами в результате элиминации (ликвидации) в тимусе клонов лимфоцитов, способных реагировать на собственные антигены.

В тимусе выявлен гормон, оказывающий иммунодепрессивное влияние и способствующий развитию толерантности. Тимэктомия благоприятствует возникновению аутоиммунных процессов. Это позволяет считать, что тимус является основным местом формирования толерантности.

Элиминация клеток-предшественников, связавших большое количество антигена, осуществляется вследствие фагоцитоза или их лизиса при участии комплемента.

Возможно, толерантность достигается тем, Что специфические клоны в присутствии антигена дифференцируются до конечных клеток без пролиферации, что приводит к их истощению.

Вторая группа гипотез предполагает, что лимфоциты, способные развивать иммунный ответ против клеток и тканей собственного организма, есть также как и против любых экзогенных антигенов. Однако они блокированы избытком аутоантигенов или их активность сдерживается специальными клетками супрессорами, в частности Т-супрессорами.

«Срыв» толерантности по отношению к тому или иному аутоантигену представляет собой ту или иную форму аутоиммунного заболевания.

В 1945 году Р.Оуэн при наблюдении дизиготных телят-двоен открыл явление эритроцитарной мозаики. Таким телятам можно было переливать кровь не только своей группы, но и той, что была у второго теленка из двойни. При этом явлений гемотрасфузионного шока не развивалось.

1953 год по праву считается годом открытия и понимания принципиально нового иммунного явления. Это открытие связано с экспериментами М.Гашека на эмбрионах птиц и П.Медавара на эмбрионах мышей. Эмбрионы на внедрение антигенов реагируют отлично от взрослых особей, развивающийся из них организм теряет после рождения способность отвечать выработкой антител на данные антигены и активно отторгать их: иммунная система признает «своими» антигены, контактировавшие с ней в период эмбрионального развития.

Таким образом иммунологическая толерантность представляет собой состояние ареактивности по отношению к субстанциям, которые в обычных условиях вызывают развитие иммунологической реактивности.

Современная точка зрения на иммунологическую толерантность включает следующие моменты:

Иммунологическое молчание, то есть отсутствие реакции на антиген, потому что рядом с антигеном отсутствуют белки главного комплекса гистосовместимости (МНС) класса II, а они отсутствуют по той причине, что на такой «свой» антиген не реагируют иммунокомпетентные клетки и макрофаги, несущие на своей мембране белки МНС класса II.

Срабатывает механизм отрицательной селекции, потому как контакт иммунной системы с антигеном в эмбриональный период, период ее развития и созревания, приводит соответствующий (несущий на своей поверхности специфические рецепторы) клон лимфоцитов к гибели.

И, наконец, Т-супрессоры могут поддерживать развившуюся толерантность.

Это состояние характеризуется следующими основными признаками:

индукция иммунологической толерантности развивается под влиянием субстанций антигенной природы;

толерантность иммунологически специфична, то есть распространяется только на те антигены, которыми индуцирована. По отношению к прочим антигенам толерантный организм отвечает выработкой антител и другими иммунологическими реакциями;

возможны различные степени развития толерантности. Толерантность считается высоко выраженной, если кожные трансплантаты от соответствующего донора живут более 100 дней, частичной - 60-90 дней и слабовыраженной - менее 60 дней.

Факторы, обусловливающие толерантность.

Адаптивный период - период, на протяжении которого наиболее успешно может быть создана толерантность.

У овец и кроликов адаптивный период заканчивается до рождения, у мышей, крыс, собак, кур, индюшек, уток адаптивный период продолжается в течение 1-5 дней после рождения.

Понятие адаптивный период весьма относительно. С увеличением дозы антигена этот период может быть продлен неопределенно долго. Существует ряд приемов создания толерантности во взрослом организме.

Степень чужеродности трансплантата. Установлено, что чем больше генетических различий между реципиентом и трансплантатом, тем труднее создать толерантность. Выраженную продолжительную толерантность удается получить в некоторых случаях только между филогенетически родственными видами.

При создании толерантности по отношению к клеткам и тканям того же вида, отличающимся по изоантигенам, основное правило сохраняется: толерантность возникает тем легче, чем больше степень родства между донором и реципиентом. Ведущее значение в этом имеют различия по трансплантационным антигенам. Наиболее эффективное создание толерантности происходит в отношении тканей мышей, отличающихся по слабым локусам гистосовместимости.

Значение дозы и длительности циркуляции антигена. Толерантность и степень ее выраженности зависит от количества клеток, введенных новорожденным животным. При введении 1 миллиона клеток селезенки на 1 г массы толерантность развивается у 25% новорожденных животных; при введении 2,5 миллионов - у 75%; а при введении 5 миллионов - у 100% мышей. Это связано с тем, что генетически отличающиеся клетки приживают, дают клоны, являющиеся постоянным источником антигенного стимулирования (образуются биологические химеры).

Состояние толерантности к чужеродным белкам или эритроцитам продолжается до тех пор, пока в организме в организме реципиента сохраняется данный антиген. Это состояние может быть продлено путем повторных инъекций антигена. После прекращения инъекций толерантность исчезает вместе с исчезновением антигена.

Адоптивный перенос толерантности. Воспринятая толерантность. Перенос клеток от толерантных животных в другой организм не отменяет их толерантного состояния.

К. Мартинец (1961) переносил от толерантных мышей с прижившейся донорской кожей 5 миллионов селезеночных клеток новорожденным мышам. В 2-х месячном возрасте реципиентам пересаживали кожу от мышей, к тканям которых были толерантны доноры селезеночных клеток. В 19 из 28 случаев наблюдался перенос состояния толерантности.

Индукция толерантности во взрослом организме

Иммунологический паралич возникает после инъекции взрослым особям большого количества пневмококкового полисахарида. При введении полисахарида в дозе 0,5 мкг развивается иммунный ответ, а при введении 500 мкг, то есть в 1000 раз больше иммунный ответ отсутствует (Л.Фелтон, 1949 - феномен Фелтона).

Иммунологический паралич вызывается также введением животным больших доз растворимых белков. Это явление было описано в 1962 году и получило название феномена Дрессера. Состояние паралича длится до тех пор, пока антиген персистирует ( присутствует) в организме и зависит от дозы антигена. Его можно продлить повторными инъекциями антигена.

Практикуется создание иммунологического паралича к аллотрансплантатам у взрослых организмов при помощи «антигенной перегрузки». Было показано, что аллотрансплантация больших лоскутов кожи обеспечивает большую продолжительность их приживания, чем при пересадке малых лоскутов. Так, например, лоскут кожи размером 2-6 см2 отторгается на 14-й день, а лоскут размером 30-60 см2 отторгается в 50% случаев через 30 и более суток после пересадки.

Большое значение имеет степень генетического родства донора и реципиента. При малом генетическом родстве эффект больших локусов может не проявляться.

Лекарственно-индуцированная толерантность. По сути является результатом применения лекарственных препаратов, угнетающих иммунный ответ, таких как 6-меркаптопурин, имуран, циклофосфамид и другие. Под их влиянием лишь угнетается выработка антител или удлиняется период жизни трансплантата.

Отмена толерантности. Толерантность - явление не абсолютное, ее можно отменить. В частности, развитие аутоиммунных заболеваний может быть следствием потереи толерантности к собственным тканям-антигенам, а сенсибилизация - к чужеродным антигенам. Толерантности нет к антигенам, недоступным иммунной системе в эмбриональный период (хрусталик глаза и др.) или появляющимся в более поздний период развития. Так, например, выработка аутоантител к сперме приводит к мужскому бесплодию.

Предполагается, что инфицирование микроорганизмами, имеющими перекрестно реагирующие антигены с тканевыми антигенами человека, может обусловить отмену естественной толерантности иммунной системы к антигенам собственного тела.

Введение нормальных компонентов тела, например, тиреоглобулина, модифицированного химически, приводит к «срыву» толерантности и появлению аутоантител. То же происходит при введении родственного, но не тождественного антигена, например, от животного другого вида.

Толерантность можно отменить введением сенсибилизированных лимфоцитов здоровых животных.

Взаимосвязь иммунных систем матери и плода

Плод отличается от матери по антигенам гистосовместимости. Однако этот аллогенный «трансплантат» не отторгается до окончания внутриутробного развития.

Антигенные различия матери и плода даже благоприятствуют нормальному развитию плода. При выраженных различиях матери и плода по антигенам гистосовместимости масса плаценты (плодного пузыря, детского места) больше. При совпадении по антигенам главного комплекса гистосовместимости (МНС) обоих родителей (это может быть при близкородственных браках) у потомства возрастает вероятность наследственных болезней и врожденных аномалий.

В то же время ткани эмбриона и ткани плаценты, трансплантированные вне матки, отторгаются как чужеродные.

Механизм взаимной толерантности лимфоидной системы матери и плода окончательно не выяснен, однако, некоторые соображения и факты на этот счет имеются.

Роль буфера между двумя иммунными системами выполняет плацента. Между организмам матери и плода постоянно осуществляется обмен потенциально иммуногенными материалами. Из этого следует, что иммунологический барьер в системе мать-плод преодолевается главным образом посредством индукции состояния толерантности организма матери к чужеродным антигенам плода. Доказательством тому служит тот факт, что плодовые и отцовские кожные трансплантаты, пересаженные самкам во время беременности и в течение некоторого периода после родов, выживают у них дольше, чем у небеременных животных.

В норме при беременности иммунная система находится в равновесии с реактивностью, так как межплацентарный переход антигенов может обусловить два противоположных состояния - толерантность и сенсибилизацию.

Проникшие через плаценту антигены плода могут индуцировать иммунный ответ матери. В определенном проценте случаев в сыворотке крови беременных обнаруживаются антитела и лимфоциты к антигенам отца и плода.

При токсикозах беременности происходит сенсибилизация к антигенам плаценты, печени, почек и других органов плода. Однако реакций трансплантационного иммунитета при нормально протекающей беременности не наблюдается.

Иммунологический гомеостаз в системе мать-плод поддерживается определенными, выработанными в процессе эволюции механизмами.

Реактивность лимфоцитов матери к клеткам плода и лимфоцитам отца значительно снижена. Сыворотка матери ингибирует реакцию бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ) аутологичных (материнских) лимфоцитов как в смешанной культуре лимфоцитов (СКЛ) матери и плода, так и на фитогемагглютенин (ФГА): лимфоциты беременных женщин в присутствии ее же сыворотки не оказывают цитотоксического действия на лимфоциты мужа и блокируют реакцию торможения миграции макрофагов матери к антигенам плаценты. Отмытые лимфоциты матери реагируют на антигены плода в реакции СКЛ. Через некоторое время после рождения ребенка факторы, тормозящие реакции лимфоцитов на чужеродные антигены, из сыворотки крови исчезают.

Примечание. Фитомитогены выделяют из растений, например: фитогемагглютенин (ФГА) - общее название митогенов и агглютенинов растительного происхождения. В настоящее время чаще применяется термин «лектины». Лектин (гликопротеид) экстагируемый из обыкновенной фасоли, обладающий митозостимулирующим действием. Активирует, преимущественно, Т-лимфициты, но при определенных условиях является митогеном также для В-лимфоцитов.

Блокирующая активность сыворотки, наиболее высокая в последнем периоде беременности, связана с IgG и, возможно, также с содержащимся в сыворотке матери плодным белком - -фетопротеином. Материнские антитела (IgG) блокируют трансплантационные антигены на поверхности лимфоцитов плода и тем самым предотвращают развитие иммунной реакции. Действие -фетопротеина неспецифично.

Блокирующие вещества содержатся также в плаценте. Плацентарный глобулин обладает иммунодепрессивной активностью. Он ингибирует ответ лимфоцитов матери и плода на антигенные стимулы и на неспецифические митогены, подавляет реакцию в СКЛ матери и плода. Плацентарные IgG материнского происхождения, срабатывает феномен «иммунологического усиления». (Явление «иммунологического усиления» обусловлено адсорбцией антител против антигенов гомологического трансплантата на его клетках, что может препятствовать контакту с этими клетками сенсибилизированных лимфоцитов).

Блокада антигенов клеток трофобласта и плаценты может быть обусловлена влиянием слоя фибриноида (фибрина), покрывающего поверхностные мембраны клеток у некоторых видов животных. Фибриноидный слой препятствует врастанию сосудов матери и защищает трофобласт от повреждающего действия антител и лимфоцитов матери, так как у беременных самок в лимфоидной ткани содержатся лимфоциты, способные оказать цитотоксическое влияние на ткани плода in vitro и вызвать реакцию трансплантат против хозяина (РТПХ) in vivo.

В плаценте осуществляется также нейтрализация материнских противоплодных антител класса G, способных преодолевать плацентарный барьер. Нейтрализация обеспечивается благодаря наличию в плаценте большого количества FС-рецепторов. Антитела связываются в плаценте присутствующими здесь растворимыми плодными антигенами и образующиеся иммунные комплексы фиксируются на FС-рецепторах.

Антитела матери к антигенам плода нейтрализуются также растворимыми антигенами плода, содержащимися в околоплодных водах.

Плацента продуцирует медиаторы (-глобулины, -фетопротеины, 2-макроглобулины) тормозящие различные звенья иммунного ответа, а клетки трофобласта способны активно фагоцитировать чужеродные вещества.

Ингибирующее действие на иммунную систему матери оказывают кортикостероиды и половые гормоны, содержащиеся в большом количестве в организме в период беременности.

Таким образом, блокада иммунной системы матери и плода достигается комплексом различных факторов - развитием толерантности к антигенам отца и плода, плацентарным барьером, низкой плотностью антигенов гистосовместимости на лимфоцитах плода, защитной ролью антител по принципу усиления, наличием в крови факторов, ингибирующих иммунный ответ.

Трансплантационный иммунитет

Трансплантационный иммунитет - это реактивность иммунокомпетентных клеток, направленных против чужеродных антигенов, находящихся на поверхности мембран клеток трансплантата, опухолевых клеток, а также нормальных собственных клеток, адсорбировавших вирусные и бактериальные антигены. Трансплантационный иммунитет обеспечивает элиминацию в организме чужеродных в генетическом отношении клеточных элементов, а также собственных клеток, синтезирующих чужеродные вещества или адсорбировавшие чужеродные антигены из жидкой среды.

При трансплантации организм реципиента распознает чужеродные структуры и осуществляет против них иммунологические реакции, которые ведут к отторжению трансплантата. В последнем распознаются молекулы, именуемые трансплантационными антигенами или антигенами гистосовместимости.

Трансплантат - живой материал (клетки, ткани, органы), используемый для пересадки в пределах собственного организма или взятый для пересадки другому организму.

Процесс пересадки называется трансплантацией.

Аутотрансплатат - когда производится пересадка тканей с одного места на другое (кожи, например) в пределах одного индивидуума.

Гетеротрансплатат (ксеногенный трансплатат) - когда донором служит организм другого вида.

Аллотрансплатат (гомотрансплатат) - когда в качестве донора используется организм того же вида, что и реципиент. В этом случае возможны два варианта.

Первый вариант (типичный), когда донор и реципиент генетически чужеродны друг другу, то есть отличаются хотя бы по одному гену.

Второй вариант (редкий или экспериментальный) когда донор и реципиент генетически тождественны. Такая ситуация бывает в двух случаях: или донор и реципиент - идентичные близнецы, или они принадлежат к одной генетически чистой линии животных (инбредные линии). В обоих случаях пересаживаемая ткань называется сингенным трансплантатом или изотрансплантатом.

Примечание: Чистолинейные (инбредные) животные, то есть таких пород, все особи которых антигенно тождественны как однояйцовые близнецы.

Среди людей существует бесконечное множество антигенных индивидуальностей. Поэтому ткани одного человека не приживаются при пересадке другому человеку.

Чистолинейные животные очень полезны для изучения вопросов, связанных с пересадкой тканей. Они гомозиготны по всем основным признакам. Для их создания пользуются длительным внутрисемейным скрещиванием. Число поколений имбридинга является важным показателем чистоты линий и носит название «инбредный возраст» линии. (Чистой линии мышей считаются мыши после 20-го поколения внутрисемейных скрещиваний).

При пересадке генетически чужеродной - аллогенной или ксеногенной ткани, развивается реакция со стороны организма хозяина, направленная на отторжение трансплантата.

Особенно демонстративно феномен воспроизводится на кожном трансплантате у млекопитающих.

В первые 1-2 дня в лоскуте аллогенной кожи устанавливается кровообращение с подлежащими тканями реципиента, лоскут может сливаться краями с лоскутом кожи хозяина.

Пересаженная кожа первые 4-5 дней кажется прижившей.

К 6-7 дню аллотрансплантат становится отечным и, с этого момента, его внешний вид прогрессивно ухудшается: прекращается кровоток в сосудах, развивается застой, возникают геморрагии (кровоизлияния); мононуклеары (в основном лимфоциты) выходят из кровеносных сосудов в дерму (кожу) трансплантата. Кровоизлияния становятся более распространенными, трансплантат резко отекает, становится твердым, изменяется его цвет, эпидермис и волосяные фоликулы подвергаются дегенеративным изменениям с полной деструкцией эпителия на 10-11-й день.

Чем интенсивней васкуляризуется аллогенный трансплантат, тем быстрее он отторгается: после восстановления сосудов и проникновения в ткани реципиента антигенов донора наступает инфильтрация трансплантата клетками реципиента, среди которых большинство составляют лимфоциты, макрофаги и плазматические клетки.

Механизмы, приводящие к миграции лимфоидных клеток в трансплантат, по-видимому, обусловлены тем, что проникшие в организм реципиента антигены донора вызывают сенсибилизацию лимфоцитов, которые в последующем мигрируют в трансплантат. Выделяемые ими в процессе взаимодействия с клетками трансплантата медиаторы, могут играть роль аттрактантов (факторов хемотаксиса) для лимфоидных клеток и макрофагов.

Распознавание антигенов гистосовместимости осуществляется в региональных лимфатических узлах после чего начинается пролиферация клонов иммунокомпетентных клеток.

Роль клеточных и гуморальных факторов в реакции отторжения трансплантата в значительной мере определяется природой трансплантата.

Механизм отторжения трансплантата заключает два эффекторных звена: антитела, циркулирующие в крови, против антигенов пересаженной ткани и сенсибилизированные лимфоциты, осуществляющие клеточную инвазию трансплантата.

Развитие мононуклеарноклеточной инфильтрации типично для для отторжения самых разных аллогенных трансплантатов.

Число клеток инфильтрата увеличивается не только в результате инвазии (проникновения) новых элементов, но и вследствие их размножения.

Примечание: Отторжение кожного трансплантата не ускоряется при введении ему сыворотки животного, отторгшего такой же трансплантат. В то же время введение лимфоидных клеток, а особенно рециркулирующих малых тимоцитов, значительно сокращает время выживания трансплантата. При врожденной недостаточности или удалении тимуса значительно продляется время жизни трансплантата.

Вторичный трансплантат от того же донора отторгается в среднем вдвое быстрее первого без обычного латентного периода (феномен second-set) потому как, начальная васкуляризация трансплантата быстро сменяется тромбозом сосудов и некрозом.

Феномен second-set - основной феномен трансплантационного иммунитета связан с именем П.Медавара, доказавшего иммунную природу несовместимости тканей. В 1944 году он опубликовал основополагающую статью «Поведение и судьба кожных трансплантатов у кроликов», в которой писал: «…Механизм, посредством которого элиминируется чужеродная кожа, принадлежит к общей категории активно приобретенных иммунных реакций».

Генетические законы совместимости тканей

В результате простейших опытов на имбредных линиях животных, по пересадке кожи или других тканей обобщены основные генетические законы трансплантации.

Сингенные трансплантаты тканей успешно приживают (от АА к АА, от ВВ к ВВ, от гибридов первого поколения АВ к АВ).

Аллогенные трансплантаты тканей, взятые от животных одной линии и пересаженные представителям другой линии, отторгаются (от АА к ВВ и наоборот).

В гетерозиготним состоянии все гены, контролирующие синтез антигенов, проявляют свое действие; доминирование отсутствует или выражено лишь частично. Следствием этого закона является то, что в антигенном отношении фенотип организма повторяет его генотип.

На гибридах первого поколения (F!) успешно приживают ткани, пересаженные от любой из родительской линии животных, поскольку ткани родительской линии (АА или ВВ) не содержат ничего генетически нового, чего не было бы в геноме гибрида первого поколения (АВ).

Ткани гибридов первого поколения (АВ), будучи пересаженными на любую из родительских линий (АА или ВВ) отторгаются, так как они содержат антиген другой родительской линии (А или В).

На гибридах второго поколения частота приживления трансплантатов от родительских линий 3:1 иллюстрирует закон менделевского расщепления.

Локализация трансплантационных антигенов

Распределение трансплантационных антигенов в клетках различных тканей человека неодинаково. Больше всего их в клетках лимфоидных тканей селезенке и лимфатических узлах, затем в печени, легких, кишечнике, почках, миокарде желудке, аорте и мозге. В жировой ткани и эритроцитах антигенов главного комплекса гистосовместимости (МНС) не обнаружено.

Внутриклеточная локализация трансплантационных антигенов окончательно не ясна. Основная масса их на поверхности клеточных мембран. Трансплантационные антигены составляют менее 1% вещества мембраны.

Значение системы МНС при трансплантации органов

Практические успехи в области пересадки органов от человека человеку связаны с двумя достижениями иммунологии.

Это, во-первых, отработка схем медикаментозной иммунодепрессии, позволившей значительно подавлять функционирование иммунной системы реципиента (ранее почки отторгались за 2-6 недель после пересадки, теперь же отторжение наступает за 4-9 лет).

Во-вторых, расшифровка главной генетической системы гистосовместимости у человека, отработка методов типирования антигенов гистосовместимости и подбор донора. Несовместимость донора почек по 1 антигену МНС обеспечивает успех приживления почек в течение года у 85% реципиентов, по двум и более - только у 50%.

Проблема поиска донора для данного реципиента выглядит следующим образом: подбирается реципиент под имеющегося в данный момент донора. Чем больше больных ожидает пересадки, тем больше шансов, что почка любого случайно появившегося донора окажется совместимой по МНС для одного из больных. В специальных условиях почка может находится вне организма 2-3 суток. Если иметь выбор из 1 000 больных, то почти любая почка (90%) будет подходящей для какого-либо из больных, то есть будет отличаться не более чем по одному атигену главного комплекса гистосовместимости.

Примечание. У одного или иного человека может одновременно присутствовать не более 6 и не менее 3 антигенов МНС.

Типирование гистосовместимости донора и реципиента

Лимфоциты несут на своей поверхности антигены гистосовместимости, определяемые серологически (с помощью сывороток с антителами - антисывороток) и реакцией бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ) в смешанных культурах лимфоцитов (СКЛ). Для определения серологически выявляемых антигенов главного комплекса гистосовместимости необходим большой выбор специфических антисывороток. Дело в том, что в человеческой популяции имеется несколько десятков изоантигенов данной системы.

Типирование людей по антигенам главного комплекса гистосовместимости с помощью типирующих сывороток - относительно несложная процедура, занимающая всего несколько часов.

Типирование антигенов, выявляемых лимфоцитами, гораздо более сложная процедура, требующая наличия свежих лимфоцитов специально подобранных тест-доноров, условий для культивирования смешанных культур лимфоцитов и продолжается несколько дней.

Реакция трансплантат против организма хозяина. Синдром рант или рантинг (карликовость, низкорослость)

В иммунологическом смысле кроветворная и лимфоидная ткань принципиально отличается от трансплантатов кожи, почек или других тканей и органов.

Органы при пересадке только стимулируют (индуцируют) иммунный ответ реципиента, сами же они инертны. Кроветворные и лимфоидные ткани содержат иммунологически компетентные клетки, которые помимо стимуляции иммунного ответа реципиента, сами способны иммунологически реагировать против реципиента.

Основной аналитический эксперимент, объясняющий природу болезни рант как реакцию трансплантата против реципиента, проводится на животных двух чистых линий и гибридов между ними.(АА, ВВ и АВ). Введение новорожденным мышатам АА или ВВ лимфоидных клеток АВ никогда не приводит к болезни рант. Введение же клеток АА или ВВ мышатам АВ заканчивается развитием жесточайшего рантинга. Эти результаты закономерны в 100 или 50-70%.



В первом случае (донор АВ) для клеток трансплантата в организме реципиента (АА или ВВ) нет ни одного антигена, который не был бы представлен в его антигенном наборе. Другими словами, в данной ситуации трансплантат не имеет основы для развития иммунного ответа против реципиента. Животные растут нормально, у них устанавливается толерантность (!) по отношению к введенным антигенам. Это дает возможность пересаживать им кожу от животных другой линии и она будет приживать.

Во втором случае (родительские клетки в организме АВ) трансплантат дает резкую реакцию против антигенов второй родительской линии, оставаясь «невидимым» для иммунной системы реципиента. Толерантность ни к каким тканям не развивается.



Итак, одна и та же манипуляция - введение новорожденным или эмбрионам 10-20 млн лимфоидных клеток взрослых аллогенных доноров, в одних случаях заканчивается развитием иммунологической толерантности, в других - болезни рант.

В тех случаях, когда новорожденным особям одной линии вводят клетки другой линии, судьба животного зависит от многих причин:

характера трансплантируемых клеток;

их количества;

степени генетических различий между донором и реципиентом, определяющей силу реакции трансплантат против хозяина.

В общем можно сказать, что чем меньше генетические различия, больше возможностей пережить болезнь рант и установить толерантность к донорским клеткам. Однако это справедливо только для эмбрионов и новорожденных.

У животных, проживших 1-3 дня, развивается собственная иммунологическая реакция и они приобретают способность отторгать трансплантат. Вызвать болезнь рант у этих особей трудно, так как генетически чужеродные лимфоидные клетки разрушаются иммунной системой реципиента, то есть в результате реакции хозяин против трансплантата.

Через несколько дней после рождения болезнь рант можно вызвать без каких-либо дополнительных воздействий только у гибридов первого поколения при введении клеток одной из родительских линий, когда реакция против трансплантата генетически исключена.

Признаки болезни рант

Клеточный химеризм - приживление донорских клеток в организме реципиента и активное их функционирование.

Спленомегалия (увеличение селезенки) - развивается к 10-12 дню, измеряется селезеночным индексом СИ.

СИ=масса селезенки/масса животного 100 = 1

Селезеночный индекс при болезни рант увеличивается до 1,5-2,5.

Поносы, дерматиты, кровоизлияния.

Иммунодепрессия, выражающаяся в резком угнетении иммунологической реактивности реципиента. При этом в лимфоидной ткани животных накпливается большое количество Т-супрессоров.

Условия проявления реакции трансплантат против хозяина.

Трансплантат должен обладать иммунологической активностью, то есть пересаживаемая ткань должна содержать иммунокомпетентные (лимфоидные) клетки. Способностью вызывать РТПХ в порядке уменьшения обладают клетки лимфатических узлов, селезенки, лимфоциты крови, клетки тимуса, костный мозг, эмбриональные кроветворные ткани.

Количество клеток не должно быть меньше некоторого определенного минимума (10-20 млн клеток селезенки взрослых доноров).

В тканях реципиента должны содержаться антигены, отсутствующие в тканях донора, то есть реципиент должен быть антигенночужеродным для иммунологически активного трансплантата.

Иммунологическая инертность реципиента, то есть неспособность отторгать трансплантированные клетки «агрессора». Инертность может быть следствием:

-незрелости иммунной системы, как у эмбрионов, тогда мы и наблюдаем развитие болезни рант;

-реципиент генетически не способен реагировать против трансплантата, а он может осуществлять иммунологическую реакцию. Такая ситуация возникает при введении гибридам первого поколения лимфоидных клеток одной из родительских линий. Протекает аналогично болезни рант и называется гомологической или аллогенной болезнью, так как она обусловлена гомологическим (аллогенным) трансплантатом. Симптомы схожи с рантингом, за исключением отставания в росте;

-иммунологическая инертность реципиента вызвана летальным облучением. Трансплантируемая кроветворная ткань приживает, восполняет пораженное ионизирующей радиацией кровотворение, спасает организм от лучевой смерти. Через 2-3 недели развивается реакция трансплантат против хозяина и спасенный организм погибает. Реакцию в такой форме называют вторичной гомологической болезнью;

-иммунологическая неотвечаемость взрослого реципиента обеспечивается путем создания у новорожденного состояния специфической толерантности к тканям будущего донора лимфоидных клеток.

Интенсификация РТПХ.

Патологический процесс, обусловленный РТПХ, протекает особенно тяжело и быстро, если донором лимфоидных клеток служит животное, предварительно иммунизированное против тканей реципиента. Для этого донорам вводят клетки лимфоидных тканей или трансплантируют лоскут кожи от особей реципиентской линии. Применение для трансплантации предварительно сенсибилизированных клеток увеличивает развиваемую ими реакцию против реципиента.

Отмена реакции трансплантат против хозяина

Для отмены реакции трансплантат против хозяина пользуются специфическими иммунными сыворотками или изологичными реципиенту лимфоидными клетками

Под их влиянием происходит отторжение трансплантата и отмена его агрессии. Сыворотки и лимфоциты наиболее эффективны от животных предварительно сенсибилизированных против клеток, которыми обусловлена реакция.

Аллергия

Аллергия - состояние повышенной (измененной) чувствительности организма к веществам с антигенными свойствами или даже без них.

Все проявления аллергии делятся на две большие группы:

-аллергические реакции немедленного типа (развиваются через несколько минут), к ним относятся анафилаксия, сывороточная болезнь, аллергическая бронхиальная астма, крапивница, отек Квинке.

-аллергические реакции замедленного типа (появляются через 24-48 часов), это реакции туберкулинового типа (бактериальная аллергия), аллергические реакции контактного типа (контактный дерматит), некоторые формы лекарственной аллергии, аутоаллергические заболевания (энцефалит, тиреоидит, орхит, воспаление хрусталика глаза), аллергические реакции отторжения трансплантата.

В развития первой группы реакций наследственность и конституция играют большую роль, вторая группа реакций не зависит от генетических факторов, то есть они могут развиться практически у всех.

Аллергенами называются вещества, вызывающие у человека и животных состояние повышенной чувствительности - аллергии.

Количество аллергенов в природе велико, они разнообразны по составы и свойствам. Аллегены делят на эндоаллергены (аутоаллергены) и экзоаллергены. Последние в свою очередь делят на бактериальные - это бактерии, грибки, простейшие и небактериальные: растительные, эпидермальные, пищевые, лекарственные, бытовые, простые химические вещества.

Экзоаллергены попадают в организм различными путями - через дыхательные пути, пищеварительный тракт или через кожу и слизистые оболочки (легче через поврежденные, но и здоровые оболочки могут пропускать аллергены). Многие лекарственные аллергены попадают в организм при инъекциях - подкожных, внутри кожных, внутри мышечных. Размер молекул для большинства экзоаллергенов должен удовлетворять двум условиям. Молекулы аллергена должны быть достаточно крупными, чтобы обладать антигенными свойствами, то есть провоцировать выработку антител. С другой стороны, они должны иметь такой размер, чтобы пройти через эпидермис, эпителий дыхательных путей и других слизистых оболочек. Молекулярный вес большинства аллергенов колеблется от 5 000 до 40 000.

Многие лекарственные вещества, как и некоторые другие низкомолекулярные химические соединения, не являются полноценными антигенами, а представляют собой гаптены, то есть сами по себе не вызывают выработки антител. Свойства полного антигена они приобретают после соединения с белками организма.

В патогенезе аллергических реакций выделяют три стадии: стадию иммунных реакций, стадию патохимических нарушений и стадию патофизиологических нарушений.

Стадия иммунных реакций характеризуется накоплением в организме специфических для данного аллергена антител. Начальные этапы развития аллергической реактивности во многом напоминают процесс развития иммунитета, поэтому эта стадия получила такое название. В этот период аллерген фиксируется в клетках ретикуло-эндотелиальной системы и вызывает плазматизацию лимфоидных клеток. В последних начинается образование антител. Аллергические антитела обладают высокой степенью специфичности, то есть соединяются только с тем аллергеном, который вызвал их образование. Аллергические антитела обнаруживаются в глобулиновых фракциях сывороточных белков.

Появление в организме специфических аллергических антител и определяет состояние сенсибилизации, то есть развитие повышенной чувствительности к какому-то аллергену.

Различают сенсибилизацию активную и пассивную.

Активная сенсибилизация возникает при введении аллергена в организм животного парентеральным путем (внутрь мышц, в подушечки лапок, в брюшную полость, в спинномозговую жидкость, ингаляционным путем). Для сенсибилизации достаточно очень небольшое количество аллергена - порядка сотых и тысячных грамма. Состояние повышенной чувствительности возникает не сразу после инъекции аллергена, а через 10-14 дней, сохраняется у животных в течение двух месяцев и больше, а затем постепенно исчезает. У человека сенсибилизация может сохраняться в течение многих месяцев и лет.

В процессе сенсибилизации усиливается фагоцитарная активность клеток ретикуло-эндотелиальной системы, начинается плазматизация лимфоидных клеток и выработка в них антител.

Пассивная сенсибилизация возникает при введении здоровому животному сыворотки другого активно сенсибилизированного животного. Для морской свинки достаточно 5-10 мл сыворотки, для кролика - 15-20 мл. Состояние повышенной чувствительности возникает через 18-24 часа после введения сыворотки. Это время необходимо для того, чтобы антитела, содержащиеся во вводимой сыворотке, успели фиксироваться в тканях организма.

Стадия патохимических изменений

Если в сенсибилизированный организм повторно внедряется специфический антиген, то между антителами и антигеном возникает физико-химическая реакция и образуется макромолекулярный комплекс аллерген-антитело. Фиксируясь в тканях, этот комплекс вызывает ряд изменений обмена веществ. Прежде всего изменяется количество поглощаемого тканью кислорода, этот процесс носит фазовый характер: потребление кислорода сначала увеличивается, а затем уменьшается.

Под влиянием комплекса аллерген-антитело происходит активация тканевых и клеточных протеолитических и липолитических ферментов, что приводит к нарушению функций соответствующих клеток. Например, следствием повреждения тучных клеток соединительной ткани, лейкоцитов крови (особенно базофилов и нейтрофилов) является освобождение из них гистамина, серотонина и других биологически активных субстанций.

Гистамин образуется при декарбоксилировании гистидина, обладает мощным фармакологическим действием на кровеносные сосуды и кровяное давление. В организме человека и животных гистамин содержится в тучных клетках соединительной ткани, базофилах крови, в меньшей степени в нейтральных лейкоцитах, тромбоцитах, в гладких и поперечнополосатых мышцах, клетках печени, эпителии желудочно-кишечного тракта и др.

Участие гистамина в механизме аллергии выражается в том, что он вызывает спазм гладких мышц (матки, бронхиол, кишечника и пр.) и повышает проницаемость кровеносных капилляров, обусловливая отеки, крапивницу, петехии и др. Кроме того, гистамин повышает гидрофильность волокон рыхлой соединительной ткани, способствуя связыванию воды в тканях и возникновению обширных отеков типа отека Квинке.

Гистамин участвует в механизмах таких аллергических реакций у человека, как зуд, крапивница, кратковременная гипотензия. Гипотензивные реакции типа коллапсов (или шока) обусловливаются скорее всего участием кининов (брадикинина), а стойкий бронхоспазм при бронхиальной астме действием на бронхиальное дерево так называемой медленно реагирующей субстанции аллергии (МРС-А).

МРС-А представляет собой вещество по химической структуре близкое к нейраминовой кислоте или гликозидам этих кислот (другие исследователи считают, что биологический эффект связан с ненасыщенной жирной кислотой, содержащей серу). МРС-А вызывает медленное сокращение гладкомышечных органов в противоположность быстрому сокращению, обусловленному гистамином. Она вызывает спазм бронхиол человека, ее активность не подавляется антигистаминными веществами и протеолитическими ферментами. Местом образования МРС-А при аллергических реакциях являются тучные клетки (тканевые базофилы) соединительной ткани. Предполагается, что эта субстанция имеет большое значение в возникновении бронхоспазма при бронхиальной астме у человека.

Серотонин (5-гидрокситриптамин) содержится почти во всех тканях организма, но особенно много его в тучных клетках соединительной ткани, клетках селезенки, тромбоцитах, в поджелудочной железе, в некоторых нервных клетках, особенно в гипоталамусе.

Сведения об участии серотонина в аллергических реакциях довольно противоречивы. В опытах на животных обнаружено, что у морских свинок, кошек, крыс он вызывает бронхоспазм. У крыс и мышей серотонин освобождается из тучных клеток под влиянием яичного белка и некоторых других веществ. Возникает резкий отек мордочки, яичек, лапок, то есть развивается анафилактическая реакция.

В аллергических реакциях человека серотонин потенцирует действие гистамина.

Брадикинин - полипептид, состоящий из 9-и левовращающих аминокислот (аргинил-пролил- пролил-глицил- фенилаланил-серил- пролил-фенилаланил-аргинин).Он образуется из 2-глобулиновой фракции сыворотки крови под воздействием протеолитических ферментов:

2-глобулин калликрени каллидин (10) аминопептидаза брадикинин (9)

При анафилактическом шоке протеолитические ферменты активируются в результате воздействия комплекса аллерген-антитело на клеточные протеазы, такие как каллидин, калликреин.

Брадикинин участвует в патогенезе анафилактического шока у человека и животных: расширяет кровеносные капилляры, повышает их проницаемость, понижает тонус артериол и вызывает гипотензию.

Физиологическая роль кининовой системы («местные гормоны») сводится главным образом к регуляции гемодинамики:

Брадикинин является самым сильным сосудорасширяющим веществом гладкой мускулатуры сосудов.

Он активно влияет на проницаемость стенки капилляров (в 10-15 раз активнее гистамина).

Брадикинин повышает диурез, что обусловлено угнетением обратного всасывания в почечных канальцах ионов натрия, калия и воды.

Гепарин - кислый мукополисахарид, содержится в гранулах тучных клеток. Освобождается и поступает в кровь при анафилактическом шоке у собак, а также при инъекции в кровь веществ, вызывающих освобождение гистамина. При этом у собак снижается свертывание крови. У кроликов, морских свинок и крыс свертывание крови не меняется (!).

Участие гепарина в аллергических реакциях человека изучено мало.

Ацетилхолин - в свободном и связанном с белками тканей состоянии содержится почти во всех органах. Он участвует в механизме аллергических реакций преимущественно тех органов и тканей, где холинергические реакции принимают непосредственное участие в нормальных физиологических процессах (например, синаптические связи вегетативной и ЦНС, иннервация сердца, кишечника и др.). В процессе сенсибилизации изменяется активность холинэстеразы тканей и крови, и при разрешающем введение аллергена усиливается освобождение из тканей ацетилхолина.

Стадия патофизиологических изменений - представляет собой конечное выражение тех иммунных и патохимических процессов, которые имели место после внедрения в сенсибилизированный организм специфического аллергены. Она складывается из реакций поврежденных аллергеном клеток, тканей, органов и организма в целом.

Общим выражением патофизиологической фазы аллергической фазы аллергических реакций является реакция организма в целом, те или иные аллергические заболевания или аллергические синдромы.

Аллергические реакции немедленного типа у животных и человека

Анафилаксия - состояние приобретенной повышенной чувствительности к действия какого-либо чужеродного белка (анафилактогена).

Это явление было описано в 1902 году Ш.Рише.

Анафилаксия животных представляет удобную экспериментальную модель для изучения механизмов аллергии.

Развитие анафилактического шока как у человека, так и у животных, складывается из трех последовательных процессов:

-сенсибилизация (подготовка);

-анафилактический шок (разрешение);

-десенсибилизация.

Сенсибилизация может быть активной и пассивной.

Анафилактический шок возникает в ответ на повторное (разрешающее) парентеральное введение анафилактогена сенсибилизированному животному. Разрешающее введение анафилактогена (чужеродной сыворотки) производится в кровь в количестве, превышающем примерно в 10 раз сенсибилизирующую дозу. Шок возникает через 1-2 минуты после введения разрешающей дозы. У различных животных течение шока имеет свои особенности.

При введении разрешающей дозы сыворотки морской свинке , животное начинает беспокоится, почесывает мордочку, на ней взъерошивается шерсть. Затем появляется одышка, непроизвольное мочеиспускание, дефекация, судороги. Свинка падает на бок. Одышка нарастает. Животное погибает при явлениях асфиксии от паралича дыхательного центра.

Если животному, перенесшему анафилактический шок и выжившему, вновь ввести тот же самый аллерген-анафилактоген вскоре после шока, то никакой реакции не наступит, так как возникло состояние десенсибилизации.

Шок не возникает , если разрешающую дозу аллергена ввести в ранние сроки сенсибилизации (7-8 дней); у этого животного не будет шока и в оптимальные сроки сенсибилизации (2-3 недели), то есть возникает десенсибилизация. Десенсибилизацию можно получить и в поздние (оптимальные) сроки сенсибилизации путем введения антигена малыми дозами подкожно или внутримышечно . Состояние десенсибилизации у морской свинки длится 2 недели и больше, а у кролика всего 3-4 дня.

Анафилактический шок не возникает, если сенсибилизированной морской свинке ввести разрешающую дозу аллергена под наркозом. После выхода из наркоза животное оказывается десенсибилизированным.

Снижение чувствительности сенсибилизированного организма к специфическому антигену при повторных инъекциях его используется в клинике для лечения аллергических болезней. Специфическая гипосенсибилизация производится путем повторных парентеральных введений больному (чаще всего внутримышечно или подкожно) небольших доз специфического аллергена. Постепенно чувствительность больного к аллергенам снижается.

Анафилактический шок у человека - самое тяжелое проявление аллергии. В последние годы отмечается тенденция к нарастанию частоты анафилактического шока в случаях применения лечебных сывороток, иногда вакцин, лекарственных препаратов и особенно пенициллина. Из других лекарственных веществ анафилактический шок могут вызывать препараты новокаина, ртутные препараты, витамин В1, аспирин. Анафилактический шок чаще возникает при парентеральном введении препаратов, однако и прием внутрь, ингаляция, местное применение в виде мазей или эмульсий иногда может стать причиной шока. У детей анафилактический шок может возникнуть при употреблении в пищу яиц, рыбы, молока, ягод, орехов.

К наиболее частым проявлениям анафилактического шока относятся следующие реакции:

-сосудистый коллапс - артериальное давление резко падает, пульс слабый и частый, иногда теряется сознание;

-кашель, острый бронхоспазм и нарастающее чувство удушья с затруднением выдоха, чувство препятствия или сдавления в груди, асфиксия;