Медицинская микробиология, вирусология и иммунология

49. Неспецифические факторы защиты организма: определение понятия, поверхностные покровы, гуморальные и клеточные факторы; роль нормальной микрофлоры

Неспецифические факторы естественной резистентности защищают организм от микробов при первой встрече с ними. Эти же факторы участвуют и в формировании приобретенного иммунитета.

Ареактивность клеток является наиболее стойким фактором естественной защиты. При отсутствии клеток, чувствительных к данному микробу, токсину, вирусу организм полностью защищен от них. Так, например, крысы нечувствительны к дифтерийному токсину.

Кожа и слизистые оболочки представляют собой механический барьер для большинства патогенных микробов. Кроме того, на микробы губительно действуют выделения потовых и сальных желез, содержащие молочную и жирные кислоты. Чистая кожа обладает более сильными бактерицидными свойствами. Удалению микробов с кожи способствует слущивание эпителия.

В секретах слизистых оболочек содержится лизоцим (lysozyme) -фермент, лизирующий клеточную стенку бактерий, главным образом, грамположительных. Лизоцим содержится в слюне, секрете конъюнктивы, а также в крови, в макрофагах, в слизи кишечника. Открыт впервые П.Н. Лащенковым в 1909 г. в белке куриного яйца.

Эпителий слизистых оболочек дыхательных путей является препятствием для проникновения патогенных микробов в организм. Частицы пыли и капли жидкости выбрасываются наружу со слизью, выделяющейся из носа. Из бронхов и трахеи попавшие сюда частицы выводятся движением ресничек эпителия, направленным кнаружи. Эта функция мерцательного эпителия обычно нарушена у злостных курильщиков. Немногие частички пыли и микробы, достигшие легочных альвеол, захватываются фагоцитами и обезвреживаются.

Секрет пищеварительных желез. Желудочный сок губительно действует на микробов, поступающих с водой и пищей, благодаря наличию соляной кислоты и ферментов. Пониженная кислотность желудочного сока способствует ослаблению сопротивляемости к кишечным инфекциям, таким как холера, брюшной тиф, дизентерия. Бактерицидным действием обладают также желчь и ферменты кишечного содержимого.

Лимфатические узлы. Микробы, проникшие через кожу и слизистые оболочки, задерживаются в регионарных лимфатических узлах. Здесь они подвергаются фагоцитозу. В лимфатических узлах также содержатся так называемые нормальные (естественные) киллеры-лимфоциты (англ, killer - убийца), несущие функцию противоопухолевого надзора - разрушение собственных клеток организма, измененных вследствие мутаций, а также клеток, содержащих вирусы. В отличие от иммуных лимфоцитов, формирующихся в результате иммунного ответа, естественные киллеры распознают чужеродные агенты без предварительного контакта с ними.

Воспаление (сосудисто-клеточная реакция)- одна из филогенетически древних защитных реакций. В ответ на проникновение микробов формируется местный воспалительный очаг в результате сложных изменений микроциркуляции, системы крови и клеток соединительной ткани. Воспалительная реакция способствует удалению микробов или задерживает их развитие и поэтому играет защитную роль. Но в ряде случаев, при повторном попадании агента, вызвавшего воспаление, оно может принять характер повреждающей реакции.

Гуморальные факторы защиты. В крови, лимфе и других жидкостях организма (лат. humor - жидкость) находятся вещества, обладающие антимикробной активностью. К гуморальным факторам неспецифической защиты относятся: комплемент, лизоцим, бета-лизины, лейкины, противовирусные ингибиторы, нормальные антитела, интерфероны.

Комплемент - важнейший гуморальный защитный фактор крови, представляет собой комплекс белков, которые обозначаются как С1, С2, СЗ, С4, С5, ... С9. Вырабатываются клетками печени, макрофагами и нейтрофилами. В организме комплемент находится в неактивном состоянии. Активируясь, белки приобретают свойства ферментов.

Лизоцим вырабатывается моноцитами крови и тканевыми макрофагами, оказывает лизирующее действие на бактерии, термостабилен.

Бета-лизин выделяется тромбоцитами, обладает бактерицидными свойствами, термостабилен.

Нормальные антитела содержатся в крови, возникновение их не связано с заболеванием, они оказывают антимикробное действие, способствуют фагоцитозу.

Интерферон - белок, вырабатываемый клетками в организме, а также культурами клеток. Интерферон подавляет развитие вируса в клетке. Явление интерференции заключается в том, что в клетке, зараженной одним вирусом, вырабатывается белок, подавляющий развитие других вирусов. Отсюда название - интерференция (лат. inter - между + ferens - переносящий). Интерферон открыли А. Айзеке и Дж. Линденман в 1957 г.

Защитное действие интерферона оказалось неспецифическим в отношении вируса, так как один и тот же интерферон защищает клетки от разных вирусов. Но он обладает видовой специфичностью. Поэтому в организме человека действует тот интерферон, который образован клетками человека.

В дальнейшем было обнаружено, что синтез интерферона в клетках может быть индуцирован не только живыми вирусами, но и убитыми вирусами, бактериями. Индукторами интерферона могут быть некоторые лекарственные средства.

В настоящее время известно несколько интерферонов. Они не только препятствуют размножению вируса в клетке, но и задерживают рост опухолей и оказывают иммуномодулирующее действие, то есть нормализуют иммунитет.

Интерфероны разделяют на три класса: альфа-интерферон (лейкоцитарный), бета-интерферон (фибробластный), гамма-интерферон (иммунный).

Лейкоцитарный а-интерферон продуцируют в организме в основном макрофаги и В-лимфоциты. Донорский препарат альфа-интерферона получают в культурах донорских лейкоцитов, подвергнутых действию индуктора интерферона. Применяется как противовирусное средство.

Фибробластный бета-интерферон в организме продуцируют фибробласты и эпителиальные клетки. Препарат бета-интерферона получают в культурах диплоидных клеток человека. Обладает противовирусным и противоопухолевым действием.

Иммунный гамма-интерферон в организме продуцируют, в основном, Т-лимфоциты, стимулированные митогенами. Препарат гамма-интерферо-на получают в культуре лимфобластов. Обладает иммуностимулирующим действием: усиливает фагоцитоз и активность естественных киллеров (NK-клеток).

Продукция интерферона в организме играет роль в процессе выздоровления больного инфекционным заболеванием. При гриппе, например, продукция интерферона возрастает в первые дни заболевания, в то время как титр специфических антител достигает максимума только к 3-й неделе.

Способность людей продуцировать интерферон выражена в разной степени. "Интерфероновый статус" (ИФН-статус) характеризует состояние системы интерферона:

1) содержание интерферонов в крови определяется по их действию на определенные виды вирусов;

2) способность лейкоцитов, полученных от пациента, вырабатывать интерферон в ответ на действие индукторов.

В лечебной практике применяют альфа-, бета-, гамма-интерфероны естественного происхождения. Получены также рекомбинантные (генноинженерные) интерфероны: реаферон и другие.

Эффективным в лечении многих заболеваний является применение индукторов, способствующих выработке в организме эндогенного интерферона.

50. И.И. Мечников и его учение о невосприимчивости к инфекционным болезням. Фагоцитарная теория иммунитета. Фагоцитоз: фагоцитирующие клетки, стадии фагоцитоза и их характеристика. Показатели для характеристики фагоцитоза

Фагоцитоз - процесс активного поглощения клетками организма микробов и других чужеродных частиц (греч. phagos - пожирающий + kytos - клетка), в том числе собственных погибших клеток организма. И.И. Мечников - автор фагоцитарной теории иммунитета - показал, что явление фагоцитоза - это проявление внутриклеточного переваривания, которое у низших животных, например, у амеб, является способом питания, а у высших организмов фагоцитоз является механизмом защиты. Фагоциты освобождают организм от микробов, а также уничтожают старые клетки собственного организма.

По Мечникову, все фагоцитирующие клетки подразделяются на макрофаги и микрофаги. К микрофагам относятся полиморфноядерные гранулоциты крови: нейтрофилы, базофилы, эозинофилы. Макрофаги - это моноциты крови (свободные макрофаги) и макрофаги различных тканей организма (фиксированные) - печени, легких, соединительной ткани.

Микрофаги и макрофаги происходят из единого предшественника - стволовой клетки костного мозга. Гранулоциты крови - это зрелые короткоживущие клетки. Моноциты периферической крови - незрелые клетки и, выходя из кровяного русла, попадают в печень, селезенку, легкие и другие органы, где созревают в тканевые макрофаги.

Фагоциты выполняют разнообразные функции. Они поглощают и уничтожают чужеродные агенты: микробы, вирусы, отмирающие клетки самого организма, продукты распада тканей. Макрофаги принимают участие в формировании иммунного ответа, во-первых, путем презентации (представления) антигенных детерминант (эпитопов на своей мембране и, во-вторых, путем выработки биологически активных веществ - интерлейкинов, которые необходимы для регуляции иммунного ответа.

В процессе фагоцитоза различают несколько стадий:

1) приближение и присоединение фагоцита к микробу - осуществляется благодаря хемотаксису - передвижению фагоцита в направлении чужеродного объекта. Передвижение наблюдается вследствие понижения поверхностного натяжения клеточной мембраны фагоцита и образования псевдоподий. Присоединение фагоцитов к микробу происходит благодаря наличию рецепторов на их поверхности,

2) поглощение микроба (эндоцитоз). Мембрана клетки прогибается, образуется впячивание, в результате формируемся фагосома -фагоцитарная вакуоль. Этот процесс сшивается при участии комплемента и специфических антител. Для фагоцитоза микробов, обладающих антифагоцитарной активностью, участие указанных факторов является необходимым;

3) внутриклеточная инактивация микроба. Фагосома сливается с лизосомой клетки, образуется фаголизосома, в которой накапливаются бактерицидные вещества и ферменты, в результате действия которых настутет гибель микроба;

4) переваривание микроба и других фагоцитированных частиц происходит в фаголизосомах.

Фагоцитоз, который приводит к инактивации микроба, то есть включает в себя все четыре стадии, называется завершенным. Незавершенный фагоцитоз не приводит к гибели и перевариванию микробов. Захваченные фагоцитами микробы выживают и даже размножаются внутри клетки (например, гонококки).

При наличии приобретенного иммунитета к данному микробу антитела-опсонины специфически усиливают фагоцитоз. Такой фагоцитоз называется иммунным. В отношении патогенных бактерий, обладающих антифагоцитарной активностью, например, стафилококков, фагоцитоз возможен только после опсонизации.

Функция макрофагов не ограничивается только фагоцитозом. Макрофаги вырабатывают лизоцим, белковые фракции комплемента, участвуют в формировании иммунного ответа: взаимодействуют с Т- и В-лимфоцитами, продуцируют интерлейкины, регулирующие иммунный ответ. В процессе фагоцитоза частицы и вещества самого организма, такие как отмирающие клетки и продукты распада тканей, перевариваются макрофагами полностью, то есть до аминокислот, моносахаридов и других соединений. Чужеродные агенты, такие как микробы и вирусы, не могут быть полностью разрушены ферментами макрофага. Чужеродная часть микроба (детерминантная группа- эпитоп) остается непереваренной, передается Т- и В- лимфоцитам, и таким образом начинается формирование иммунного ответа. Макрофаги продуцируют интерлейкины, регулирующие иммунный ответ.

51. Комплемент: химическая природа и фракции, пути активации, роль в антиинфекционной защите, источники получения и применения на практике

Комплемент - важнейший гуморальный защитный фактор крови, представляет собой комплекс белков, которые обозначаются как С1, С2, СЗ, С4, С5, ... С9. Вырабатываются клетками печени, макрофагами и нейтрофилами. В организме комплемент находится в неактивном состоянии. Активируясь, белки приобретают свойства ферментов.

Существуют два пути активации комплемента: классический и альтернативный.

Классический путь осуществляется с участием антител. К комплексу антиген-антитело присоединяется фракция С1, затем последовательно С4, С2, СЗ, далее активируются С5, С6, С7, С8, С9. Каждая предыдущая фракция вызывает активацию последующей. В результате такого "каскадного" процесса активации последние фракции приобретают способность лизировать микробы, эритроциты и др.

Альтернативный путь совершается без участия антител, под влиянием антигена и начинается с активации С3.

Система комплемента осуществляет: 1) лизис клеток; 2) активацию фагоцитоза; 3) участие в реакции анафилаксии и в процессе воспаления; 4) участие в иммунном ответе.

Комплемент термолабилен, разрушается при 56°С в течение 30 минут. Сыворотка крови, обработанная таким образом, называется инактивированной. Коммерческий препарат комплемента, применяемый в лаборатории, представляет собой сыворотку крови морской свинки. Выпускается в ампулах в лиофилизированном виде.

52. Понятие об антигенах. Основные свойства антигенов. Полноценные и неполноценные антигены. Специфичность антигенов. Групповые, типовые, видовые антигены. Аутоантигены

Антигены (греч. anti - против, genos - рождение) - генетически чужеродные вещества, которые при попадании в организм вызывают иммунный ответ. Специфические иммунные реакции, которые могут возникать в ответ на антиген, это: синтез антител, появление иммунных лимфоцитов, аллергические реакции, иммунологическая толерантность, иммунологическая память.

Полноценные антигены обладают двумя свойствами: иммуногенностью и специфичностью. Под иммуногенностью понимают способность антигена вызывать в организме иммунный ответ, в частности, образование антител и иммунных лимфоцитов. Специфичность антигена выражается в том, что он соединяется только с теми антителами и иммунными лимфоцитами, которые возникли в ответ на его введение.

Неполноценные антигены или гаптены не обладают иммуногенностью, но могут соединяться с готовыми специфическими для них антителами. Антитела, специфические для гаптена, вырабатываются при введении в организм гаптена с белком.

Для того, чтобы действовать как антигены, вещества должны быть распознаны макроорганизмом как чужеродные, "не свои", так как обычно антитела к "своим" белкам не образуются. Антигенами могут быть биоиолимерные вещества, чужеродные для данного организма, с большой молекулярной массой, имеющие жесткую химическую структуру, образующие колоидный раствор. Это, в основном, белки. Среди антигенов микробного происхождения имеются и небелковые антигены - это липополисахариды (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бактерий.

Специфичность антигена определяется его детерминантными группами. Это небольшие участки молекулы антигена (эпитоны), расположенные на ее поверхности. Именно они распознаются как чужеродные лимфоцитами (антигенраспознающими, иммунокомпетентными клетками). По химической природе детерминантные группы - это углеводы, пептиды, липиды, нуклеиновые кислоты. Если отделить их от молекулы-носителя, то они ведут себя как гаптены.

Иммуногенность повышается при введении антигенов с адъюванта-ми (лат. adjuvantis - вспомогающий). В качестве адъюванта часто применяется гидроксид алюминия - А1(ОН)₃.

Антигены микроорганизмов. Каждый микроорганизм содержит несколько антигенов. Различают групповые антигены, общие для нескольких родственных видов, ангигены видовые, свойственные отдельным видам, и типовые, специфичные для определенных типов или вариантов (серологические варианты или серовары).

Аутоантигены. Вещества собственных тканей организма в норме не вызывают иммунного ответа. В условиях патологии происходит выработка антител к антигенам собственных тканей (аутоантитела).

53. Антигенная структура бактериальной клетки: обозначение, расположение, характеристика, получение, практическое применение. Групповые и видовые антигены микробов. Антигенная структура вирусов

По локализации в микробной клетке различают антигены жгутиковые, соматические, капсульные или поверхностные.

Жгутиковые Н-актигены (нем. Hauch - дыхание) находятся в жгутиках подвижных бактерий, по химической природе это белки - флагеллины. Термолабильны. Хорошо сохраняются в присутствии формалина. Это используется при изготовлении Н-диагностикумов для реакции агглютинации.

Соматические О-антигены (нем. ohne Hauch - без дыхания) входят в состав клеточной стенки, у грамотрицательных бактерий это липо-полисахариды (ЛПС) по химической природе. Термостабильны, переносят кипячение, не разрушаются этиловым спиртом. О-антигены токсичны.

Капсульные или поверхностные К-антигены хорошо изучены у сальмонелл и эшерихий. Расположены на поверхности микробной клетки. Среди них есть термостабильные и термолабильные: К поверхностным антигенам относится Vi-антиген. Он был впервые обнаружен в штаммах бактерий, обладающих высокой вирулентностью, отсюда его название.

Капсульные антигены имеются у бактерий, образующих видимую под микроскопом капсулу. Пневмококки по типоспецифическим капсульным антигенам делятся на серовары.

Антигены, извлеченные из микробных тел, применяются для создания химических вакцин, например, О- и Vi-антигены палочек брюшного тифа, О-антиген холерного вибриона.

Протективный (лат. protectio - покровительство, защита) или защитный антиген впервые был обнаружен в экссудате у животных, зараженных сибирской язвой. Этот антиген обладает выраженными антигенными свойствами, создает в организме невосприимчивость к возбудителю. Защитные протективные антигены образуют и некоторые другие микробы при попадании в организм хозяина, причем в культурах микробов, выращенных на питательных средах, эти антигены могут и не присутствовать.

Искусственные антигены получают путем присоединения детерминантных групп к молекуле белка-носителя.

Перекрестно-реагирующие антигены. Некоторые микроорганизмы имеют общие антигены с антигенами клеток и органов человека. Например, возбудители чумы, дизентерии - с эритроцитами, гемолитичес-кие стрептококки группы А - с антигенами мышцы сердца и клубочков почек. С такой антигенной мимикрией (маскировкой) связывают роль стрептококков в развитии ревмокардита и гломерулонефрита.

Токсины и ферменты бактерий как антигены. Токсины бактерий являются антигенами. В ответ на эндотоксины в организме вырабатываются антимикробные антитела, то есть антитела к тому виду бактерий, из которых выделен эндотоксин.

Экзотоксины являются сильными антигенами. В ответ на экзотоксины вырабатываются специфические антитоксины, способные нейтрализовать данный экзотоксин. При обработке формалином и теплом экзотоксины теряют ядовитые свойства, сохраняя антигенность Полученные препараты применяются для создания искуственного антитоксического иммунитета при токсинемических инфекциях.

Антигенными свойствами обладают некоторые ферменты бактерий: гиалуронидаза, фибринолизин, коагулаза, вызывая в организме выработку соответствующих антител.

Антигены вирусов. Антигены просто организованных вирионов, не имеющих внешних оболочек, связаны с их нуклеокапсидами. У сложноорганизованных вирионов одни антигены - это нуклеокапсиды, другие содержатся во внешней оболочке - суперкапсиде. Например, вирус гриппа имеет три антигена: внутренний растворимый нуклеопротеид и два поверхностных - гемагглютинин "Н" и нейраминидаза "N". Изменчивость вируса обусловлена изменениями поверхностных антигенов.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) имеет сложный состав антигенов: белковые антигены сердцевины и гликопротеидные антигены поверхности.

Антигены микроорганизмов. Каждый микроорганизм содержит несколько антигенов. Различают групповые антигены, общие для нескольких родственных видов, ангигены видовые, свойственные отдельным видам, и типовые, специфичные для определенных типов или вариантов (серологические варианты или серовары).

54. Иммунная система организма. Иммунокомпетентные органы, клетки и их основные функции, субпопуляции Т-лимфоцитов и их функции. Клеточный и гуморальный иммунитет

Специфический иммунный ответ формирует иммунная система организма, основу которой составляет лимфоидная ткань. Роль иммунной системы - распознавание чужеродных веществ и клеток и устранение их. Клетки, способные распознавать антиген и отвечать иммунной реакцией, называют иммунокомпетентными клетками.

Различают центральные и периферические органы иммунной системы человека.

Периферические органы иммунной системы. К ним относят селезенку, лимфоузлы, лимфоидную ткань различных органов желудочно-кишечного тракта, дыхательной и мочеполовой систем. В периферических органах иммунной системы происходит выработка антител и иммунных лимфоцитов в ответ на антиген. Формирование и функционирование периферических органов иммунной системы зависит от центральных органов.

Центральные органы иммунной системы. К ним относятся тимус (вилочковая железа) и костный мозг. В центральных органах происходит созревание и дифференцировка лимфоцитов, в результате чего они приобретают способность распознавать антигены. Кроме того, центральные органы продуцируют гормоны иммунной системы, несущие регу-ляторную функцию.

Процесс созревания лимфоцитов происходит в организме постоянно, независимо от антигена (антигеннсзависимый процесс). Предшественниками лимфоцитов являются стволовые клетки, образующиеся в костном мозге. В тимусе из них формируются Т-лимфоциты, которые затем расселяются в периферические лимфоидные органы, образуя в них тимусзависмые зоны. В-лимфоциты формируются в костном мозге и затем попадают в периферические лимфоидные органы, образуя в них тимуснезависимые зоны.

Клетки иммунной системы, участвующие в иммунном ответе (им-муногенезе), выполняют следующие функции:

Макрофаги - захват и переработка (процессинг) антигена, концентрация его детерминантных групп вместе с la-белком на поверхности клетки, представление (презентация) антигенной информации лимфоцитам. Выработка интерлейкшюв - веществ, стимулирующих лимфоциты.

В - лимфоциты - распознавание и восприятие антигенной стимуляции на поверхности макрофага, дифференциация и превращение в плазматические клетки, продуцирующие антитела. С В-лимфоцитами связан гуморальный иммунный ответ.

Т - лимфоциты - распознавание антигенной информации на поверхности макрофага, дифференциация и превращение в иммунные лимфоциты: Т-эффекторы (Те) и Т-киллеры (Тк). С Т-лимфоцитами связан клеточный иммунитет.

Регуляторные лимфоциты:

Т-хелперы (Тх) - Т-лимфоциты, усиливающие иммунный ответ; вырабатывают интерлейкины.

Т-супрессоры (Тс) - Т-лимфоциты, тормозящие иммунный ответ,

Иммунный ответ (иммуногенез)

Различают следующие формы иммунного ответа: гуморальный иммунный ответ, клеточный иммунный ответ, иммунологическая память и иммунологическая толерантность.

Гуморальный иммунный ответ. Иммунный ответ в виде продукции специфических антител (иммуноглобулинов) происходит следующим образом.

Макрофаги фагоцитируют проникший в организм антиген, переваривают, перерабатывают (осуществляют процессинг), концентрируют его детерминантные группы и в соединении с Ia-белком предс-

тавляют на своей поверхности (презентация) эту антигенную информацию Т-хелперам и В-лимфоцитам. la-белок образуется в макрофаге, образование его кодируется Ir-геном, который таким образом регулирует иммунный ответ. При этом макрофаги выделяют интерлейкины (монокины), стимулирующие Т-лимфоциты, и, в свою очередь, Т-хелперы продуцируют интерлейкины (лимфокины), стимулирующие пролиферацию (размножение) и дифференциацию В-лимфоцитов и превращение их в плазматические клетки, продуцирующие антитела против данного антигена. Процесс этот регулируется Т-лимфоцитами-супрессорами, которые тормозят его. Таким образом, гуморальный иммунный ответ формируется при трехклеточной кооперации, то есть при участии макрофагов, В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов. Некоторые антигены, имеющие высокополимерное строение, способны вызвать образование антител без участия Т-хелперов. Такие антигены называют тимуснсзависимыми, например, липополисахариды грамотрицательных бактерий.

Защитная роль гуморального иммунитета осуществляется таким образом, что антитела, специфичные к данным бактериям, соединяются с ними, подготавливают их, делают чувствительными к лизису при участии комплемента, к обезвреживанию фагоцитами. Для некоторых патогенных бактерий, которые обладают антифагоцитарной активностью, например, стафилококки, бруцеллы, возбудители туберкулеза, фагоцитоз бывает завершенным только при участии специфических антител - опсонинов. Что касается антитоксинов, то их защитная роль заключается в непосредственном соединении с токсинами и нейтрализации их.

Антитела участвуют также в реакциях гиперчувствительности немедленного типа (ГЧНТ).

Пассивная передача гуморального иммунитета возможна с помощью сыворотки крови, поскольку антитела (иммуноглобулины) циркулируют в крови.

Клеточный иммунный ответ формируется при взаимодействии макрофагов и Т-лимфоцитов. Макрофаги передают антигенную информацию Т-лимфоцитам. Интерлейкины (монокины), выделяемые макрофагами, стимулируют Т-хелперы, те, в свою очередь, выделяют интерлейкины (лимфокины), стимулирующие дифференциацию и пролиферацию Т-лимфоцитов и превращение их в иммунные лимфоциты: Т-эффекторы (Те) и Т-киллеры (Тк) В дальнейшем Те участвуют в реакциях гиперчувствительности замедленного типа, а Тк - в уничтожении чужеродных клеток ("клеток-мишеней").

Клеточный иммунитет лежит в основе воспалительных процессов, противоопухолевого, противовирусного, трансплантационного иммунитета.

Пассивная передача клеточного иммунитета не осуществляется с помощью сыворотки крови. В эксперименте возможна передача с помощью иммунных лимфоцитов, в клинике - с помощью интерлейкинов.

55. Механизм иммунного ответа. Взаимодействие Т- и В-лимфоцитов и макрофагов. Их роль в клеточном и гуморальном иммунитете

Различают следующие формы иммунного ответа: гуморальный иммунный ответ, клеточный иммунный ответ, иммунологическая память и иммунологическая толерантность.

Гуморальный иммунный ответ. Иммунный ответ в виде продукции специфических антител (иммуноглобулинов) происходит следующим образом:

Макрофаги фагоцитируют проникший в организм антиген, переваривают, перерабатывают (осуществляют процессинг), концентрируют его детерминантные группы и в соединении с Ia-белком представляют на своей поверхности (презентация) эту антигенную информацию Т-хелперам и В-лимфоцитам. la-белок образуется в макрофаге, образование его кодируется Ir-геном, который таким образом регулирует иммунный ответ. При этом макрофаги выделяют интерлейкины (монокины), стимулирующие Т-лимфоциты, и, в свою очередь, Т-хелперы продуцируют интерлейкины (лимфокины), стимулирующие пролиферацию (размножение) и дифференциацию В-лимфоцитов и превращение их в плазматические клетки, продуцирующие антитела против данного антигена. Процесс этот регулируется Т-лимфоцитами-супрессорами, которые тормозят его. Таким образом, гуморальный иммунный ответ формируется при трехклеточной кооперации, то есть при участии макрофагов, В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов. Некоторые антигены, имеющие высокополимерное строение, способны вызвать образование антител без участия Т-хелперов. Такие антигены называют тимуснсзависимыми, например, липополисахариды грамотрица-тельных бактерий.

Защитная роль гуморального иммунитета осуществляется таким образом, что антитела, специфичные к данным бактериям, соединяются с ними, подготавливают их, делают чувствительными к лизису при участии комплемента, к обезвреживанию фагоцитами. Для некоторых патогенных бактерий, которые обладают антифагоцитарной активностью, например, стафилококки, бруцеллы, возбудители туберкулеза, фагоцитоз бывает завершенным только при участии специфических антител - опсонинов. Что касается антитоксинов, то их защитная роль заключается в непосредственном соединении с токсинами и нейтрализации их.

Антитела участвуют также в реакциях гиперчувствительности немедленного типа (ГЧНТ).

Пассивная передача гуморального иммунитета возможна с помощью сыворотки крови, поскольку антитела (иммуноглобулины) циркулируют в крови.

Клеточный иммунный ответ формируется при взаимодействии макрофагов и Т-лимфоцитов. Макрофаги передают антигенную информацию Т-лимфоцитам. Интерлейкины (монокины), выделяемые макрофагами, стимулируют Т-хелперы, те, в свою очередь, выделяют интерлейкины (лимфокины), стимулирующие дифференциацию и пролиферацию Т-лимфоцитов и превращение их в иммунные лимфоциты: Т-эффекторы (Те) и Т-киллеры (Тк) В дальнейшем Те участвуют в реакциях гиперчувствительности замедленного типа, а Тк - в уничтожении чужеродных клеток ("клеток-мишеней").

Клеточный иммунитет лежит в основе воспалительных процессов, противоопухолевого, противовирусного, трансплантационного иммунитета.

Пассивная передача клеточного иммунитета не осуществляется с помощью сыворотки крови. В эксперименте возможна передача с помощью иммунных лимфоцитов, в клинике - с помощью интерлейкинов

Иммунологическая память. При формировании иммунного ответа часть В- и Т-лимфоцитов, получив антигенную информацию, не размножаются. Такие долгоживущие клетки памяти, сохранившие свою специфичность, обеспечивают более быстрый и сильный вторичный иммунный ответ при повторном введении антигена.

Иммунологическая толерантность - специфическая не отвечаем ость на определенный антиген. Это явление, обратное иммунному ответу. Благодаря врожденной иммунологической толерантности иммунная система в норме не реагирует на антигены собственного организма. Приобретенную толерантность можно создать искусственно.

Явление иммунологической толерантности используется при трансплантациях и при аутоиммунных заболеваниях.

56. Антитела, иммуноглобулины, их основные свойства. Специфичность антител

Антитела (иммуноглобулины) - белки плазмы крови, которые образуются в организме под влиянием антигенов. Основным свойством антител является специфичность, то есть способность соединяться с тем антигеном, который вызвал их образование. Специфичность антител обусловлена активными центрами, то есть участками молекулы иммуноглобулина, которые соединяются с детерминантными группами (эпитопами) антигена. Число активных центров называют валентностью антител. Антитела содержатся в жидкой части крови и в других жидкостях организма. Сыворотку, содержащую антитела, называют иммунной, в отличие от нормальной, не содержащей специфических антител.

Химическая природа антител. Это гликопротеиды. Состоят из двух тяжелых полипептидных цепей - Н-цепей (англ, heavy - тяжелый) и двух легких цепей - L-цепей (англ, light - легкий). Цепи связаны дисульфидными мостиками. Как в легких, так и в тяжелых цепях имеется вариабельная V-обдасть с непостоянной последовательностью аминокислот, и константная С-область. Аминокислоты в полипептидных цепях направлены таким образом, что их NН2-концевые группы расположены в вариабельной части, а СООН-концевые группы - в константной.

При обработке протеолитическим ферментом папаином молекула иммуноглобулина распадается на Fab-фрагменты (англ, fragment antigen binding - фрагмент, связывающий антиген) и Fc-фрагмент (англ. fragment cristalline - кристаллизующийся фрагмент). В состав Fab-фрагмента входит целиком легкая цепь и часть тяжелой цепи, концевые их части составляют активный центр. В состав Fc-фрагмента входят остатки двух тяжелых цепей.

Активный центр молекулы иммуноглобулина по конфигурации соответствует конфигурации детерминантной группе антигена. Он очень мал, занимает лишь 2% поверхности антитела. Описанная мономерная молекула иммуноглобулина имеет два активных центра, то есть может связать две молекулы антигена.

Будучи белками, антитела (иммуноглобулины) обладают антигенной, видовой специфичностью. Детерминантная группа, определяющая специфичность, расположена в области Fc-фрагмента. Наличие антигенной специфичности иммуноглобулинов имеет практическое значение, так как позволяет обнаружить их с помощью антиглобулиновых сывороток.

Различают пять классов иммуноглобулинов, которые обозначаются IgG, IgM, IgA, IgD, IgE и отличаются между собой по физико-химическим свойствам и биологическим функциям.

Иммуноглобулины класса G (Ig G) являются мономерами, то есть состоят из двух легких и двух тяжелых цепей, молекулярная масса 160 кД, константа седиментации (скорость осаждения в центрифуге) 7S. Составляют основную массу сывороточных иммуноглобулинов (70-80%). Единственные из всех классов проникают через плаценту и играют важную роль в защите новорожденного от инфекции.

Иммуноглобулины класса М (Ig М) первыми появляются после введения антигена. Молекула IgM состоит из 5 субъединиц, то есть является пентамером. Молекулярная масса 300 кД, константа седиментации 19S. Содержание в сыворотке крови 5-10%.

Иммуноглобулины класса A (Ig А) синтезируются в селезенке, лимфоузлах и подслизистом слое дыхательных путей и кишечного тракта. По физико-химическим свойствам неодинаковы и могут иметь константы седиментации 7,9,11 и 18S. Часть IgA попадает в кровь - это сывороточные IgA. Большая же часть IgA - это секреторные SIgA, у которых два или три мономера соединены между собой секреторным фрагментом, защищающим иммуноглобулин от разрушения ферментами. Секреторные SIgA проникают на поверхность слизистых оболочек, содержатся в секретах и играют важную роль в защите организма от проникновения возбудителей, например, вирусов гриппа, полиомиелита.

Иммуноглобулины класса D (Ig D) - молекулярная масса 180 кД, константа седиментации 7S. Содержание в сыворотке крови около 0,2%. Роль IgD пока неизвестна

Иммуноглобулины класса Е (Ig E) - молекулярная масса 200 кД, константа седиментации 8S, содержатся в нормальной сыворотке крови в небольших количествах (0,002%). Их называют также реагинами, поскольку они способны присоединяться к клеткам (цитофильны) и принимают участие в реакции анафилаксии

Форма и размеры иммуноглобулинов G и М были изучены в электронном микроскопе. IgG имеют форму вытянутых эллипсов с тупыми концами, a IgM - форму паучка с пятью ножками.

57. Местный иммунитет: определение понятия, основные механизмы; особенности структуры секреторных иммуноглобулинов, месте их образования и функции

Местный иммунитет - это особый вид защиты против внедрения в организм возбудителей инфекций, главным образом кишечных и воздушно-капельных. Большую роль здесь играют неспецифические факторы и антитела, так называемые секреторные иммуноглобулины класса A (SIgA). Иммуноглобулины IgA - белки, представляющие класс антител А, обеспечивающих местный иммунитет. Иммуноглобулины класса A (Ig А) синтезируются в селезенке, лимфоузлах и подслизистом слое дыхательных путей и кишечного тракта. По физико-химическим свойствам неодинаковы и могут иметь константы седиментации 7,9,11 и 18S. Часть IgA попадает в кровь - это сывороточные IgA. Большая же часть IgA - это секреторные SIgA, у которых два или три мономера соединены между собой секреторным фрагментом, защищающим иммуноглобулин от разрушения ферментами. Секреторные S IgA проникают на поверхность слизистых оболочек, содержатся в секретах и играют важную роль в защите организма от проникновения возбудителей, например, вирусов гриппа, полиомиелита.

58. Инфекционная иммунология, определение понятия. Особенности антибактериального, противовирусного иммунитета. Роль системы главного комплекса гистосовместимости (HLA) в формировании инфекционного иммунитета

Впервые Эдуард Дженнер провел вакцинацию против оспы путем заражения человека оспой коров. Пастер создал вакцины против бешенства и сибирской язвы и научно обосновал принципы получения живых вакцин. Мечников построил фагоцитарную теорию иммунитета. Бухнер обнаружил бактерицидные свойства сыворотки крови. Эрлихом была предложена гуморальная теория иммунитета. Беринг и Ру создали лечебные антитоксические сыворотки против дифтерии и столбняка. Это направление иммунологии ("инфекционная иммунология") развивалась в дальнейшем и продолжает развиваться. Достигнуты значительные успехи в профилактике, лечении и диагностике инфекционных заболеваний.

HLA-система представляет собой комплекс генов, выполняющих различные биологические функции, и в первую очередь обеспечивающих генетический контроль иммунного ответа и взаимодействие между собой клеток, которые реализуют этот ответ.

Антибактериальный иммунитет, который может быть стерильным и нестерильным. При стерильном иммунитете микроорганизмы из организма удаляются, а иммунитет сохраняется. При нестерильном иммунитете для поддержания иммунитета необходимо присутствие в организме небольшого количества микроорганизмов (иммунитет к туберкулезу);

Противовирусный иммунитет обеспечивает нейтрализацию вирионов или подавление их образования.

Характер иммунитета при вирусных инфекциях связан с особенностями вирусов как строгих внутриклеточных паразитов.

Неспецифическая противовирусная резистентность обусловлена

такими механизмами, как:

1) отсутствие в организме чувствительных клеток к данному вирусу;

2) наличие неспецифических вирусных ингибиторов;

3) повышенная температура тела;

4) интерферон - один из основных противовирусных факторов защиты.

Фагоцитоз в отношении вирусов имеет меньшее значение, чем в отношении бактерий и часто бывает незавершенным.

Специфические противовирусные антитела могут нейтрализовать внеклеточные формы - вирионы, препятствуя их проникновению в клетки организма. Против внутриклеточных форм вирусов антитела неэффективны. Существенную роль играют секреторные SIgA, создающие местный иммунитет в воротах инфекции, например, при гриппе. Сывороточные антитела, циркулирующие в кровяном русле, играют защитную роль при вирусемии.

В противовирусном иммунитете действует особый механизм. Клетки, зараженные вирусом, имеют на своей поверхности антигенные детерминанты. Поэтому они становятся мишенями для цитотоксических лимфоцитов - Т-киллеров. При этом зараженные клетки погибают вместе с вирусом. Например, при вирусном гепатите В происходит гибель гепатоцитов, зараженных вирусом. Роль системы главного комплекса гистосовместимости (HLA) в формировании инфекционного иммунитета:

В плазматических мембранах клеток разных тканей содержатся антигены главного комплекса гистосовместимости, которые играют важнейшую роль в иммунном ответе, иммунорегуляции, реакции отторжения трансплантата и других процессах. Их часто бозначают НLА (англ. Human leucocyte antigenes) в связи тем, что для клинических и экспериментальных целей в качестве антигенов главного комплекса гистосовместимости определяют лейкоцитарные антигены.

По своей химической природе эти антигены относятся к гликопротеинам клеточных мембран. По химической структуре и функциональному назначению НLА подразделяют на два класса. НLА класса I состоят из двух полипептидных цепей с разной молекулярной массой: тяжелая б-цепь (молекулярная масса 44 000) нековалентно связана с легкой в-цепъю (молекулярная масса 11600). Данные антигены содержатся в мембране почти всех ядросодержащих клеток. Они играют роль трансплантационных антигенов, варьирующих от человека к человеку и обеспечивающих реакцию отторжения трансплантата. Основная биологическая роль их состоит в том, что НLА-антигены класса I являются маркерами «своего», не подлежащего «атаке» Т-киллеров. При заражении клеток вирусами НLА-антигены класса I в комплексе с вирусными антигенами становятся своеобразными ориентирами для избирательного уничтожения зараженных клеток Т-киллерами.

НLА-антигены, принадлежащие к классу II, состоят из двух микроглобулиновых цепей примерно одной и той же молекулярной массы (34 000 и 28000 соответственно), прикрепленных к поверхностной мембране макрофагов, Т- и В-лимфоцитов. Эти антигены участвуют в иммунорегуляции, служат для распознавания антигенных эпитопов Т-хелперами на мембране макрофагов и других клеток.

Генетический контроль НЬА осуществляется генами, расположенными на хромосоме 6 в трех сублокусах: НЬА-А, НЬА-В, НЬА-С.

Один человек не может иметь более 2 разных трансплантационных антигенов в одном сублокусе, т. е. не более 6 антигенов в трех сублокусах. НLА-сублокус находится в I-области хромосомы и содержит Ir-гены (англ. immune--иммунный ответ), контролирующие образование 1а- или НLА-DR-антигенов, принадлежащих к классу П.

59. Противовирусный иммунитет: неспецифические факторы защиты, роль фагоцитоза и антител. Интерферон: условия образования, виды, механизмы противовирусного действия; индукторы интерферона, практическое применение

Характер иммунитета при вирусных инфекциях связан с особенностями вирусов как строгих внутриклеточных паразитов.

Неспецифическая противовирусная резистентность обусловлена такими механизмами, как:

1) отсутствие в организме чувствительных клеток к данному вирусу;

2) наличие неспецифических вирусных ингибиторов;

3) повышенная температура тела;

4) интерферон - один из основных противовирусных факторов защиты.

Фагоцитоз в отношении вирусов имеет меньшее значение, чем в отношении бактерий и часто бывает незавершенным.

Специфические противовирусные антитела могут нейтрализовать внеклеточные формы - вирионы, препятствуя их проникновению в клетки организма. Против внутриклеточных форм вирусов антитела неэффективны. Существенную роль играют секреторные SIgA, создающие местный иммунитет в воротах инфекции, например, при гриппе. Сывороточные антитела, циркулирующие в кровяном русле, играют защитную роль при вирусемии.

В противовирусном иммунитете действует особый механизм. Клетки, зараженные вирусом, имеют на своей поверхности антигенные детерминанты. Поэтому они становятся мишенями для цитотоксических лимфоцитов - Т-киллеров. При этом зараженные клетки погибают вместе с вирусом. Например, при вирусном гепатите В происходит гибель гепатоцитов, зараженных вирусом.

Противовирусный природный антибиотик животного происхождения - интерферон. Это низкомолекулярный белок, образуется в клетках организма или в культуре клеток под действием индукторов инерферона и является одним из факторов неспецифнческой противовирусной защиты. Индукторами могут быть не только вирусы, но и бактерии, ЛПС бактерий, некоторые лекарственные средства. В начале изучения интерферона было открыто его противовирусное действие, в дальнейшем было обнаружено несколько типов интерферонов и многообразное их действие: противовирусное, противоопухолевое, иммуномодулирующее, радиопротекторное. Интерферон неспецифичен в отношении вида вируса, но обладает видовой специфичностью. Поэтому для лечения человека эффективен интерферон, выделяемый культурой человеческих клеток. Интерферон не оказывает непосредственного действия на вирус, но подавляет синтез вирусных белков в клетке и таким образом препятствует образованию вирионов. Известно несколько типов интерферона, из которых в качестве противовирусного средства применяется лейкоцитарный а-интерферон.

С помощью методов генетической инженерии получен рекомбинантный интерферон - реаферон.

60. Механизмы соединения антитела с антигеном и реакции иммунитета. Виды антител. Моноклональные антитела: принципиальная схема получения, преимущество и практическое применение

Динамика образования антител . Синтез антител протекает в две фазы. Первая - индуктивная, которая длится 3-5 суток от момента введения антигена до появления антител в крови. Вторая - продуктивная, когда антитела появляются в крови, количество их нарастает к 15-30 суткам и затем снижается. Иммунный ответ после первого введения антигена называют первичным. Особенностью его является то, что первоначально синтезируются IgM, затем IgG.

Вторичный иммунный ответ развивается при повторном введении того же антигена и отличается от первичного следующими особенностями, индуктивная фаза короче (1-2 суток), уровень антител нарастает быстрее, достигает более высоких значений и сохраняется дольше, медленно снижаясь в течение нескольких лет При вторичном иммунном ответе с самого начала образуются IgG. Более быстрая и сильная выработка антител при вторичном иммунном ответе объясняется тем, что после первичного введения в организме остаются "клетки памяти", которые при вторичном введении того же антигена быстро размножаются и интенсивно включают процесс образования антител. В практической медицине учитываются особенности динамики антителообразования:

1) при составлении рациональных графиков вакцинации с определенными интервалами;

2) при экстренной профилактике столбняка людям, получившим травму, если они были ранее привиты столбнячным анатоксином, вводят не антитоксическую сыворотку, которая может дать нежелательные аллергические реакции, а анатоксин, - в расчете на быстрый и сильный иммунный ответ;

3) при серологической диагностике дифференцируют первичное заболевание сыпным тифом от рецидива (болезни Брилля) по наличию в крови больного IgM.

Виды антител. Принято различать полные и неполные антитела. Полные антитела имеют не менее двух активных центров, поэтому при постановке реакции агглютинации, преципитации и других реакций иммунитета они обусловливают видимый эффект. Неполные антитела способны соединяться с антигеном, но видимой реакции агглютинации или преципитации не наблюдается. Причина в том, что неполные антитела имеют только один активный центр, способный соединяться с антигеном (второй блокирован). Неполными являются антитела к резус-антигену эритроцитов. При многих инфекциях они появляются наряду с полными антителами. Для выявления неполных антител используют реакцию Кумбса.

По характеру действия антитела разделяют на антимикробные, антитоксические, вируснейтрализующие, гемолизины, аутоантитела и др. Антимикробные антитела вызывают агглютинацию бактерий или преципитацию антигенов, извлеченных из них, лизис бактерий при участии комплемента, усиление фагоцитоза - опсонизацию; антитоксины нейтрализуют токсины; вируснейтрализующие антитела оказывают противовирусное действие. Аутоантитела вырабатываются организмом против собственных белков и клеток при изменении их химической структуры или при освобождении антигенов из разрушившихся органов и тканей, или при утрате естественной нммунологической толерантности к каким-то собственным антигенам.

Моноклональные антитела. При введении антигена в иммунный ответ вовлекается множество лимфоцитов. Они могут различаться между собой по специфичности, различия эти могут быть совсем незначительными. Однако при иммунизации даже таким антигеном, который содержит одну детерминантную группу, образуются антитела, различающиеся по своей специфичности.

Для получения антител одной специфичности необходимо получить потомство-клон (греч. klon - отпрыск, ветвь) из одного лимфоцита. Но культуру лимфоцитов в искусственной питательной среде получить трудно (вследствие ограниченного числа делений и времени жизни клетки). Только опухолевые клетки могут культивироваться in vitro без ограничения при условии поступления питательных веществ.

Задачу получения культуры клеток, полученных из одного лимфоцита и способных длительно размножаться в питательной среде, решили Г.Келер и К. Мильштейн (1975 г., Нобелевская премия, 1984 г.). Авторы разработали методику получения гибридом (гибридных клеток) от слияния лимфоцитов иммунизированных животных с миеломными (опухолевыми) клетками. Слияние осуществляется с помощью полиэтиленгликоля или электрического разряда. Полученные гибридомы наследуют от лимфоцита способность синтезировать специфическое антитело, а от миеломной клетки способность бесконечно размножаться в питательной среде in vitro. Синтезируемые гибридомами антитела могут быть получены в неограниченном количестве. Антитела идентичны и по специфичности, и по классу иммуноглобулинов. Таким образом, полученный in vitro препарат может служить идеальным по специфичности средством для диагностики и лечения.

61. Основные группы серологических реакций. Характеристика реакций для прямого определения антител и антигенов, реакции пассивной агглютинации, методов с применением меченых антител и антигенов

Реакция непрямой или пассивной гемагглютинации (РНГА или РПГА) более чувствительна и специфична, чем реакция агглютинации. Эту реакцию также используют в двух направлениях.

1) Для обнаружения антител в сыворотке крови больного применяются эритроцитарные диагностикумы, в которых антиген адсорбирован на поверхности обработанных танином эритроцитов. В отношении этой реакции чаще употребляют термин РПГА.

Исследуемую сыворотку разводят в лунках пластмассовых планшетов и добавляют эритроцитарный диагностикум. При положительной реакции появляется тонкая пленка по стенкам лунки в виде "кружевного зонтика», при отрицательной реакции - плотный осадок эритроцитов в виде "пуговки".

2) Для обнаружения токсинов и бактериальных антигенов в исследуемом материале применяют антительные эритроцитарные диагностикумы, полученные путем адсорбции антител на эритроцитах. В отношении этой реакции чаще употребляется термин РНГА. Например, с помощью антительных диагностикумов обнаруживают антиген палочки чумы, дифтерийный экзотоксин, ботулинический экзотоксин.

Реакции с участием меченых антигенов или антител основаны на использовании меченых иммунореагентов. Помечены могут быть антигены, антитела или антиглобулиновая сыворотка. В качестве метки используют флюоресцентные красители (РИФ), ферменты (ИФА), радиоизотопы (РИА), электронноплотные соединения (ИЭМ).

Реакция иммунофлюоресценции (РИФ), реакция Кунса. Это метод экспресс-диагностики. Для постановки РИФ применяются иммунные сыворотки, меченные флюорохромными красителями, например, изоти-оцианатом флюоресцеина. Флюорохромы вступают в химическую связь с сывороточными белками, не нарушая их специфичности.

Прямой метод РИФ. Из исследуемого материала, в котором предполагается наличие антигена (например, холерного вибриона), готовят препарат-мазок и обрабатывают его флюоресцирующей сывороткой, содержащей антитела к данному антигену (в нашем случае - противохолерной сывороткой). При микроскопии в люминесцентном микроскопе наблюдают светящиеся микробы.

Недостатком прямого метода РИФ является необходимость иметь большой набор флюоресцирующих сывороток против каждого антигена.

Непрямой метод РИФ. Препарат-мазок обрабатывают иммунной кроличьей антисывороткой к антигену (противохолерной кроличьей сывороткой), а затем - флюоресцирующей антиглобулиновой сывороткой, содержащей антитела против глобулинов кролика. Затем наблюдают в люминесцентном микроскопе светящиеся микробы. При использовании этого метода можно иметь одну флюоресцирующую сыворотку против глобулинов кролика.

Иммуноферментный анализ (ИФА). Как и другие реакции иммунитета, ИФА используется 1) для определения неизвестного антигена с помощью известных антител или 2) для выявления антител в сыворотке крови больного с помощью известного антигена. Особенность реакции в том, что известный ингредиент реакции соединен с ферментом, и его присутствие определяется с помощью субстрата, который при действии фермента окрашивается.