Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь

Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной медицины

Главное управление ветеринарии Минсельхозпрода Республики Беларусь

Курсовая работа

на тему: Иммунное реагирование

Витебск 2011



Введение

Формы иммунного реагирования

Важнейшее свойство иммунной системы - различать большое разнообразие собственных и чужих антигенных детерминант (эпитопов) и давать на них дифференцированные и равнозначные ответы, что обеспечивается соответствующим разнообразием молекул трех главных типов иммунологических рецепторов: антигенраспознающих иммуноглобулиновых рецепторов В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов и антигенпредставляющих рецепторов главного комплекса гистосовместимости.

В иммунологии известно шесть форм специфических реакций, из которых складывается иммунологическая реактивность:

1) выработка антител;

2) иммунологическая память;

3) иммунологическая толерантность;

4) гиперчувствительность немедленного типа;

5) гиперчувствительносгь замедленного типа;

6) идиотип - антиидеотипическое взаимодействие.

Вещества, которые стимулируют ту или иную форму специфического иммунного ответа, называются антигенами.



1. Антигены

Практически все живые организмы являются потенциальным питательным субстратом для размножения разнообразных паразитов и вынуждены эволюционно приобретать различные механизмы защиты, в том числе специфические.

Одним из основных в иммунологии является понятие «антиген» - вещество, стимулирующее какой-либо тип иммунного ответа с образованием продуктов, специфически реагирующих с антигеном и обеспечивающих защиту организма.

Главное условие антигенности - наличие у вещества признаков чужеродной генетической информации. Такую информацию несут белки и их структурные единицы, сложные полисахариды, реже липиды и ДНК, а также комплексные соединения белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот.

Фактически в процессе эволюции выработались экономичные механизмы распознавания чужих структурных компонентов, из которых построены клеточные стенки и органоиды клетки, ферменты, продукты обмена веществ, факторов патогенности, с последующим образованием продуктов, способных специфически взаимодействовать с чужеродными веществами и целыми клетками.

Антигенами (при условии парентерального введения) могут быть любые чужеродные ткани, клетки, белки, полисахариды. Например, лечебная сыворотка против рожи свиней, полученная путем гипериммунизации быка, является сложным комплексом антигенов при ее парентеральном введении свинье, стимулирующим образование антител на 15-20 основных белках сыворотки крови быка.

Важным фактором антигенности молекулы являются ее размеры (молекулярная масса). Минимальный размер молекул, на которые удалось получить синтез антител без применения специальных приемов иммунизации (гормон вазопрессин) не превышает 1000 дальтон (1 кДа). С возрастанием молекулярной массы антигена возрастает интенсивность иммунного ответа на него. Например, при иммунизации кроликов фракциями Vi-антигена брюшнотифозных бактерий с мол. массой более 200 кДа и порядка 2,5 кДа синтез антител на высокомолекулярную фракцию был в 500-1000 раз сильнее (В.А. Ляшенко, А.А. Воробьев, 1982).

Иммунная система животного и человека удивительно тонко распознает различия в химической структуре антигенов и форме их молекул. Антитела специфичны по отношению не ко всей молекуле антигена, вызвавшего их синтез, а к определенным ее участкам. Эти участки называются эпитопами, или антигенными детерминантами, и непосредственно реагируют с активными центрами антител (паратопами).

Особенности строения эпитопов определяют специфичность антигенов. Специфичность обусловливает в первую очередь первичная молекулярная структура вещества. Так, инсулины животных различаются иммунологически именно за счет небольшого участка аминокислотных цепей.

Остальные последовательности аминокислот идентичны у всех видов сельскохозяйственных животных.

Считается, что у антигенов с линейными эпитопами, как у инсулина, с активным центром антитела (паратопом) взаимодействует 5-6 аминокислотных остатков.

Эпитопы могут быть представлены концевыми аминокислотами или сахарами. Олигосахаридные эпитопы определяют специфичность микробных полисахаридов (О-антигены). Они могут быть линейным или разветвленным полимером единственного моносахарида (маннан, арабиногалактан, декстран) или в виде концевых полисахаридных цепочек молекул липополисахаридов (ЛПС) клеточных стенок грамотрицательных бактерий. Благодаря особенностям состава и строения таких цепочек удается проводить тонкую серологическую идентификацию микроорганизмов. Как правило, специфичность определяется концевым моносахаридом, например, у сальмонелл тивелозой, абеквозой, паратозой, колитозой и т.п., а также конформацией полисахаридной цепи.

Часто эпитопы формируются конформацией аминокислотных цепей, поэтому антитела к нативным молекулам слабо реагируют с пептидами, представляющими субъединицы данной молекулы.

На молекуле могут находиться несколько эпитопов, что определяет валентность антигена, т.е. способность присоединять соответствующее количество молекул антител. Нередко на поверхности молекулы может находиться несколько эпитопов разной специфичности, причем занимают они лишь определенные места, в которых наиболее вероятно их взаимодействие с антителом.

В известной степени моделью эпитопа может быть низкомолекулярное небелковое вещество, называемое гаптеном, синтез антител на который может идти только, если иммунизация ведется гаптеном, конъюгированным с достаточно крупным белковым носителем (например, с бычьим сывороточным альбумином). Вступать в реакцию с антителами гаптен может и без носителя.

С точки зрения инфекционной патологии интерес в первую очередь представляют антигены микроорганизмов как маркеры возбудителей болезней, средства диагностики и профилактики инфекций.

Возбудители бактериальных инфекций имеют сложный атигенный состав, в котором нередко различают до 100-120 антигенов, выявляемых с помощью иммунохимических методов, каждый из которых может нести разные по специфичности эпитопы. Однако при инфекционном процессе чаще всего имеют значение лишь иммунодоминантные антигены (от нескольких до 20-25). Минорные антигены иммунная система часто не различает или дает на них слабый ответ. Достаточно часто именно концевые моносахариды обусловливают и иммунодоминантность антигена в целом.

Как правило, и специфическая защита определяется лишь отдельными протективными антигенами, характеристикой которых является иммуногенность.

Антигенный состав - достаточно постоянная характеристика вида микроорганизма. Считается, что у представителей одного вида антигенное родство должно быть не менее 70-75%.

В антигенном комплексе микроорганизмов, как правило, встречаются общеродовые антигены, общие для представителей рода; группоспецифические, характерные для определенной группы; видоспицефические, специфичные для данного вида, и штаммспецифичные.

По локализации антигены могут быть поверхностные, соматические и жгутиковые. Некоторые из них активно секретируются клеткой через клеточные стенки, в то же время существуют гидрофобные антигены, прочно связанные с клеточной стенкой.

Свойствами общеродовых антигенов часто обладают структуры с одинаковыми функциями. Так, практически универсальное распространение у микроорганизмов имеют пептидогликаны. Построенные из аминосахаров (N-ацетил-глюкозоамина и N-ацетилмурамовой кислоты), они образуют гигантские мешковидные макромолекулы, формирующие микробную клеточную стенку. Компонент клеточной стенки антиген БЦЖ 60 (липопептидогликан) встречается не только у всех известных видов микобактерий, но и у представителей других родов (Nocardia, Corynobacteria, Listeria).

Другими примерами антигенов, обладающих иммунологическим родством, у разных таксономических групп микроорганизмов могут быть ферменты (каталаза, супероксиддисмутаза и др.), белки теплового шока.

Патогенные микроорганизмы ведут постоянную борьбу с иммунной системой путем изменения структуры поверхностных антигенов. Изменения могут вызываться точечными мутациями, в результате которых образуются минорные изменения с появлением вариантов существующих антигенов (антигенный дрейф).

2. Антитела

В процессе эволюции организмы выработали целый набор защитных приспособлений от патогенных микроорганизмов, включающий неспецифические механизмы, препятствующие проникновению патогенов (кожа, слизистые оболочки), вещества, неспецифически повреждающие их (лизоцим, соляная кислота, комплемент, лактопероксидаза и др.), фагоцитоз и другие клеточные реакции. Вместе с тем патогенные микроорганизмы также приспособились преодолевать неспецифические барьеры, поэтому уже у рептилий и рыб начали появляться специфические гуморальные факторы защиты в виде антител. У птиц наблюдается выраженный иммунный антительный ответ.

Антитела - белки, относящиеся к иммуноглобулинам, которые синтезируются лимфоидными и плазматическими клетками в ответ на попадание в организм антигена, обладающими способностью специфически связываться с ним. Антитела составляют более 30% белков сыворотки крови.

Антитела обеспечивают специфичность гуморального иммунитета благодаря способности связываться только с тем антигеном, который стимулировал их синтез.

По своей природе антитела относятся к иммуноглобулинам (Ig) с разными физико-химическими и биологическим свойствами. В зависимости от них различают иммуноглобулины класса IgM, IgG, IgA, IgE, IgD. У сельскохозяйственных животных обнаружены только IgM, IgG, IgA.

Свойства антител зависят от их структуры. Первые данные о ней получены Портером (Porter, 1959) и Эдельманом (Edelman, 1962) при изучении воздействия фермента папаина, меркаптоэтанола и мочевины на гетерогенные иммуноглобулины кролика. Было установлено, что папаин делит молекулы антител на три фрагмента, два из которых идентичны друг другу и способны связывать антиген, третий фрагмент легко кристаллизовался и не обладал антительной активностью. Два первых фрагмента получили обозначение Fab (от англ. Fragment antigen binding, т.е. фрагмент, связывающий антиген) третий, обозначили как Fc (Fragment crystalline, т.е. фрагмент кристаллический).

При фракционировании иммуноглобулинов после воздействия меркаптоэтанола и мочевины были получены полипептидные цепи с молекулярной массой 55-77 кДa, которые стали называть тяжелыми (Н-цепи, от англ. heavy - тяжелый) и легкие полипептидные цепи с массой 20-25 кДa (L-цепи, от light - легкий). Антительной активностью обе разновидности цепей не обладали.

На основе полученных данных была построена модель антител класса IgG, которая оказалась принципиально правильной.

Исследования структуры IgM показали, что его молекула является соединением пяти молекул типа IgG, связанных в области Fc-фрагмента полипептидной цепью, поэтому молекулярная масса IgM достигает 900 кДa.

Структурная единица IgA построена по типу IgG, однако IgA может существовать в виде моно и димера (мономеров, соединенных полипептидной цепью). В составе димеров может присутствовать секреторный компонент - дополнительная полипептидная цепь, опоясывающая мономеры и предохраняющая IgA от различных защитных ферментов слизи.

Деление иммуноглобулинов на классы связано не только с их разной структурой, но и с антигенными различиями тяжелых и легких цепей иммуноглобулинов разных классов. Так, если кролика иммунизировать смесью IgG, IgM, IgA быка, его иммунная система синтезирует антитела, реагирующие с каждым классом иммуноглобулинов.

Выделяют пять типов тяжелых цепей (m,--g,--a,--e,--l,--d), соответствующих классам иммуноглобулинов. Кроме того, обнаружено два субкласса легких цепей k и l.

Указанные антигенные особенности тяжелых и легких цепей называются изотипическими. Они одинаковы у всех особей данного вида. Наряду с ними существуют внутривидовые индивидуальные антигенные особенности тяжелых и легких цепей, называемые аллотипами. Например, введение кролику очищенного IgG другого кролика, отличающегося аллотипом, вызовет образование антител к такому аллотипу. У человека известно более 30 аллотипических маркеров.

Для правильного представления структуры иммуноглобулинов необходимо знать, что они не являются прямолинейными цепями, как это показано на схемах. Аминокислотные цепи свернуты жесткими спиралями и образуют клубки, называемые доменами (по 4 домена на тяжелых цепях и по 2 на легких).

При изучении структуры антител было установлено, что у антител к разным антигенам существуют участки с относительно одинаковыми последовательностями аминокислот и вариабельные, которые обнаруживаются в N-концевых участках тяжелых и легких цепей. Оказалось, что связывание антигена происходит вариабельными участками, и именно за счет гетерогенности аминокислот и формы образуемых цепей обеспечивается огромное разнообразие специфичностей. Связывание антигена с антителом происходит за счет стереохимической комплементарности эпитопа и паратопа, что можно представить так, как кисть руки и пальцы входят в перчатку соответствующего размера.

Особенности строения антигенсвязывающего центра, определяющие специфичность антитела, называются идиотипом. Интересно, что иммунизируя животных антителами с определенным идиотипом, можно получить антитела, специфически реагирующие с этим идиотипом (антиидиотипические антитела), причем антигенсвязывающие области антиидиотипических антител будут фактически отражать структуру антигенной детерминанты, на которую был вызван синтез антител указанного идиотипа. Необходимо отметить, что антиидиотипические антитела постоянно синтезируются в организме животных и человека и служат регуляторами гуморального иммунного ответа.

Биологическая целесообразность существования антител разных классов заключается в необходимости выполнения разных функций. Так, IgG преобладают в крови (80% всех Ig) и обеспечивают защиту от микроорганизмов и токсинов. IgG способны преодолевать плацентарный барьер и циркулировать в кровеносной системе эмбриона. Связываясь с антигенами микроорганизмов, IgG активируют комплемент и стимулируют хемотаксис полиморфноядерных лейкоцитов. Опсонизированные и нагруженные комплементом микроорганизмы становятся легкой добычей макрофагов. Период полураспада IgG у теплокровных в зависимости от вида составляет 5-21 сутки.

IgM за счет наличия 10 центров связывания легко вызывают агглютинацию и лизис микроорганизмов. На внедрение антигена именно с IgM начинается синтез антител, который появляется в крови уже через 2-4 дня. Примерно через 7-10 суток синтез антител постепенно переключается на IgG. Содержание IgM в крови - 2-6%.

IgA содержится преимущественно в секретах слизистых оболочек, хотя концентрация в крови может достигать 13% (от всех Ig). IgА предотвращают проникновение микроорганизмов в ткани, препятствуя их прилипанию (адгезии) к клеткам слизистой оболочки.

Практически все IgD организма находятся на мембранах лимфоцитов крови. Вероятно, их функции связаны с активацией и супрессией этих клеток.

IgE находятся в крови у некоторых видов теплокровных, защищая слизистую оболочку и кожу. Соединяясь с антигеном, они взаимодействуют с рядом клеток (например, с тучными клетками), которые в результате выделяют различные биологически активные вещества и белки острой фазы воспаления.

Как было отмечено выше, антигенные детерминанты (эпитопы) и специфичные для них антитела пространственно подходят друг к другу, как кисть человека к перчатке или как ключ к замку. Установлено, что при взаимодействии антител с антигенами действуют электростатические и Ван дер Ваальсовы силы, возникают водородные связи и гидрофобные взаимодействия. Необходимо отметить, что процесс образования подобных иммунных комплексов носит обратимый характер, причем возникающие силы тем больше, чем точнее соответствие между эпитопом и паратопом. По мере уменьшения пространственного и химического сходства уменьшаются силы связывания, хотя способность взаимодействия с родственными антигенами частично сохраняется. Это объясняет относительную специфичность антител, которые в значительных разведениях реагируют только с гомологичным антигеном, а в небольших разведениях могут давать перекрестные реакции с антигенами, имеющими химическое или пространственное родство. В целом прочность и энергию связывания характеризует аффинность антител, однако в большинстве случаев антиген несет целый ряд эпитопов, к которым соответственно образуются антитела. Участие в реакции эпитопов и антител разной специфичности значительно повышает силу связывания или авидность сыворотки.

Повторное введение антигена вызывает вторичный иммунный ответ, сила которого бывает значительно больше, чем после первого контакта организма с антигеном. Повторяя инъекции антигена по определенной схеме, можно достичь накопления в крови значительного количества антител к этому антигену (до 10% от всех циркулирующих). Такие сыворотки называют антисыворотками, или гипериммунными сыворотками. Обычно их используют для создания пассивного иммунитета или лечения инфекционных болезней, а также для диагностики и изучения антигенного состава.

Обычно при гипериммунизации, например, каким-либо видом микроорганизма, синтез антител идет на весь антигенный комплекс, в том числе на антигены, которые могут встречаться у представителей других видов. Для повышения специфичности антисыворотки прибегают к ее истощению антигенами, к которым целесообразно избежать перекрестных реакций. Для этого в антисыворотку вносят такие антигены в количестве, обеспечивающем полное связывание перекрестно реагирующих антител. Образовавшиеся иммунные комплексы удаляют осаждением полиэтиленгликолем (3%). После такой обработки антисыворотка сохраняет способность реагировать с соответствующими специфическими антигенами. Такие антисыворотки называют моноспецифическими, или монорецепторными.

Обычно продуцентами лечебно-профилактических антисывороток служат волы и лошади. Диагностические сыворотки чаще получают гипериммунизацией кроликов, коз, морских свинок, баранов. Такие сыворотки называют поликлональными, так как содержащиеся в них антитела являются продуктами деятельности многих клонов и поэтому весьма гетерогенными по своим свойствам. Если для лечебно-профилактических сывороток это не имеет большого значения, то для диагностических, в особенности применяющихся в научно-исследовательской работе, поликлональность существенно ограничивает возможности иммунологических методов.

В 1975 г. Г. Кёллер и К. Мильштейн разработали методику получения гибридом - продуктов слияния лимфоцитов гипериммунизированных мышей с клетками миелом, способными культивироваться на питательных средах. Гибридомы обладают способностью синтезировать антитела и постоянно размножаться in vitro, выделяя антитела. Такие гибридомы можно культивировать внутрибрюшинно у мышей, получая асцитную жидкость, содержащую антитела. Методика получения гибридом обеспечивает отбор клонов, синтезирующих антитела только к одной антигенной детерминанте и одного изотипа, поэтому такие антитела называют моноклональными.

Благодаря моноклональным антителам внесен огромный вклад в развитие иммунологии, микробиологии, онкологии, разработаны точные методы диагностики ряда заболеваний.

Установлено, что антитела вырабатываются плазматическими клетками, находящимися в селезенке, лимфатических узлах, костном мозгу, пейеровых бляшках. Плазматические клетки происходят из предшественников В-клеток, подвергшихся контакту с антигеном. В-клетки и их потомки функционируют по клональному принципу: по мере развития иммунного ответа они дифференцируются, пролиферируют и созревают. Механизм синтеза антител не отличается от синтеза любых других белков. Легкие и тяжелые цепи, из которых состоит молекула антител, синтезируются раздельно, затем соединяются на полирибосомах, и окончательная сборка происходит в пластинчатом комплексе.

Биосинтез иммуноглобулинов осуществляется путем сбора молекул на мембранно-связанных рибосомах и транслицируются через мембрану помощью N-концевого сигнального пептида, который впоследствии удаляется. К образующимся полипептидным цепям присоединяются каркасные сахара. По мере передвижения полипептида из цистерн эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи углеводы процессируются. Терминальные углеводы, связанные с поверхностными и секретирующими Ig, различаются по содержанию сиаловой кислоты. В итоге иммуноглобулины попадают на поверхность мембраны посредством обратного пиноцитоза.

Динамика продукции антител, как и химическая структура их молекул, детерминирована генетически. Каждому виду животных свойственна характерная динамика образования антител. Она зависит также от особенностей и доз антигена, путей проникновения его в организм, состояния реактивности макроорганизма.

В образовании антител различают четыре фазы:

1. Фаза покоя (лаг-фаза, фаза индукции) - с момента поступления антигена в организм до появления антител. Продолжительность этой фазы - от нескольких дней до 1 мес., в зависимости от свойств антигена, его дозы, способа введения в организм, возраста животного и др. В этот период происходит пролиферация и дифференцировка лимфоидных клеток в направлении синтеза иммуноглобулина класса М.

2. Фаза нарастания титров антител (лог-фаза, продуктивная фаза) - от появления антител до момента достижения их максимального количества. Длительность этой фазы - 2-15 дней. В этой фазе антитела освобождаются из плазмоцитов и поступают в кровяное русло. Уменьшается число клеток, синтезирующих IgM, начинает нарастать продукция IgG. Впоследствии появляются IgA, а также JgE, JgD.

3. Фаза стабилизации, в которой уровень антител (или их титр) остается неизменным обычно в течение нескольких дней или недель. Ее длительность зависит от вида животного, характера антигенов и класса продуцируемых антител (иммуноглобулины имеют разный период полураспада).

4. Фаза снижения продукции антител. Продолжительность этой фазы различна и зависит от сохранения антигена в тканях, который является индуктором образования антител. Этому способствует, например, введение антигена с адъювантом, который создает депо, из которого АГ медленно поступает в организм, обеспечивая длительную антигенную стимуляцию. Снижение титра антител в результате начинается спустя несколько недель или месяцев. Способность к длительному образованию антител и в высоких титрах можно поддерживать путем повторных введений антигена на протяжении длительного времени.

При повторном попадании антигена через несколько недель или месяцев динамика иммунного ответа изменяется (информация об антигене хранится в генетическом аппарате лимфоцитов иммунной памяти). Латентный период и период нарастания титра антител становятся короче. Титры антител достигают максимума быстрее и сохраняются на высоком уровне дольше, повышается аффинитет антител. При вторичном ответе сразу синтезируются антитела класса G.

3. Иммунологическая память

иммунологический реактивность антиген память

Под иммунологической памятью понимают способность организма давать ускоренную иммунологическую реакцию на повторное введение антигена. После первичного ответа на антиген в организме образуется определенное количество долгоживущих клеток памяти, сохраняющих информацию об антигене. При повторном введении антигена в организм клетки памяти обусловливают вторичный иммунный ответ. Основа вторичного ответа та же, что и первичного, однако антителообразование при этом происходит быстрее и более интенсивно, синтезируются преимущественно антитела, относящиеся к IgG, которые имеют более высокую специфичность и аффинность, чем при первичном иммунном ответе.

Иммунологическая память свойственна организму. Она обусловлена наличием большого количества Т- и В-лимфоцитов памяти. Так как память к различным антигенам хранят различные клоны лимфоидных клеток, это позволяет лимфоидной системе приобретать новую информацию, не утрачивая предшествующей.

4. Иммунологическая толерантность

Иммунологическая толерантность - специфическая иммунологическая неотвечаемость - представляет собой явление, обратное иммунному ответу, т.е. это явление, противоположное специфической иммунологической реактивности в ответ на воздействие антигена. По определению основоположника учения об иммунологической толерантности П. Медавара, последняя представляется как специфическая ареактивность в результате предшествующего контакта с антигеном.

Согласно исследованиям Ф. Бернета (1969), о наличии иммунологической толерантности судят на основе следующих критериев:

1 отсутствие или уменьшение образования антител на обычный антигенный стимул;

2 неспособность организма отторгать трансплантат аллогенной ткани;

3 неспособность организма ликвидировать вирусную инфекцию (отсутствие иногда характерных симптомов);

4 отсутствие обычной тканевой реакции на разрешающую дозу антигена после предварительной сенсибилизации.

В основе иммунологической толерантности лежат две взаимодополняющие группы теорий. В соответствии с первой, предложенной Ф. Бернетом (1957), иммунологическая толерантность - это отсутствие клона клеток, способных распознать данный антиген; если подобные клетки возникают, они элиминируются избытком циркулирующего в организме аутоантигена. В соответствии со второй группой теорий лимфоциты способны развивать иммунный ответ против субстанций собственного тела, т. е. так же, как и против любых экзогенных антигенов. Однако они или “ослеплены” (блокированы) избытком аутоантигенов, или их реагирование сдерживается специальными клетками-супрессорами, в частности Т-супрессорами.

Открытие иммунологической толерантности. В основе данного явления лежат открытия Р. Оуэна (1945), который при изучении дизиготных телят-двоен установил, что в процессе эмбрионального развития у части эмбрионов происходило сращение плацент, и они обменивались кровью. У таких телят после рождения и в течение всей последующей жизни в крови циркулировали эритроциты обоих животных. Р. Оуэн назвал это явление эритроцитарной мозаикой. Такие телята не реагируют иммунологически на антигены друг друга, между ними возможны успешные пересадки кожных лоскутов.

Однако датой открытия принципиально нового для иммунологии явления считается 1953 г. Тогда стало известно, что эмбрионы на внедрение антигенов реагируют противоположно: развивающийся из них организм теряет после рождения способность отвечать выработкой антител на данные антигены и активно отторгать их. Это открытие связано с именами М. Гашека, Р. Биллингхема, Л. Брента, П. Медавара.

Основным методическим приемом М. Гашека был эмбриональный парабиоз развивающихся зародышей птиц, различающихся по изоантигенам. Этот процесс заканчивался вместе с вылуплением цыплят. Вследствие парабиоза взятые в опыт особи приобретали взаимную толерантность, т.е. при последующем внутривенном введении им эритроцитов друг друга не происходила выработка антител и иммунной элиминации клеток. У животных также приживали кожные трансплантаты партнера по парабиозу, но в это же время эритроциты других доноров нормально стимулировали антителогенез и элиминировались из крови; аллогенные кожные лоскуты от посторонних особей отторгались в течение 10-11 дней.

В дальнейшем Р. Биллингхем, Л. Брент, П. Медавар (1953), руководствовуясь теоретическим предсказанием Ф. Бернета и И. Феннера (1949), воспроизвели феномен иммунологической толерантности на мышах двух линий. Так, когда селезеночные клетки животных линии СВА вводили взрослым мышам линии А, эти клетки не приживались и разрушались, и в организме животных линии А впоследствии разрушался любой трансплантант от животных СВА с большей скоростью по типу вторичного иммунологического ответа. Если же эти клетки от мышей СВА вводили эмбрионам линии А, они приживались, а родившиеся и выросшие животные линии А не обладали способностью отторгать трансплантанты от доноров СВА. Кожные лоскуты, кроветворные ткани от мышей линии СВА приживались так же, как и аутотрансплантаты. Трансплантаты от доноров других линий мышей отторгались, как обычно.

В соответствии с исследованиями П. Медавара и Ф. Бернета состояние иммунологической толерантности характеризуется следующими основными признаками:

- индукция иммунологической толерантности осуществляется под влиянием субстанций антигенной природы;

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

- иммунологическая толерантность не представляет собой реакцию «все или ничего», возможны различные степени развития феномена.

Факторы, обусловливающие толерантность. Решающими факторами при создании иммунологической толерантности являются период жизни, во время которого организм повергается антигенному воздействию, характер используемого антигена, его доза и длительность пребывания антигенного раздражителя в организме.

Адаптивный период. Установлено, что у большинства млекопитающих и птиц состояние иммунологической толерантности может быть индуцировано не только в период их эмбрионального развития, но и в течение некоторого времени постнатального или адаптивного периода. У некоторых животных, например у овец и кроликов, адаптивный период заканчивается до рождения, но у мышей, крыс, собак, кур, индюшек, уток он продолжается в течение нескольких дней после рождения.

Степень чужеродности трансплантата. В результате многолетних исследований 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. Можно, например, вызвать толерантность у индюшки по отношению к коже курицы - партнера по эмбриональному парабиозу. В большинстве опытов по созданию межвидовой толерантности она проявляется лишь в удлинении на несколько дней продолжительности жизни кожных трансплантатов от доноров клеток.

Значение дозы и длительности циркуляции антигена. Имеется стойкая зависимость возникновения толерантности и степени ее выраженности от количества клеток и растворимых антигенов, введенных новорожденным животным.

Полнота и продолжительность толерантности, возникшей при эмбриональном парабиозе или в результате инъекции кроветворных тканей, связаны с тем, что генетически отличающиеся клетки приживаются, дают клоны, являющиеся постоянным источником антигенного стимулирования.

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

Адаптивный перенос толерантности. Установлено, что перенос клеток от толерантных организмов в другой организм не отменяет их толерантного состояния.

Явление иммунологической толерантности нашло свое преломление в медицине и в ветеринарии.

Е.А. Кирьянов (1982) обращает внимание на возможность возникновения иммунологической толерантности при вакцинации животных в период плодоношения либо при прививках несколько раз в короткий промежуток времени. Автор обращает внимание и на дифференцирование латентной инфекции и иммунологической толерантности. Латентную инфекцию выявляют методами иммунологической индикации, когда обнаруживают положительные серологические реакции, а толерантное носительство возбудителя - только его выделением. У толерантных животных возбудитель находится в положении своеобразного симбионта, живет и размножается, постоянно индуцируя состояние толерантности.

Иммунологическая толерантность установлена при ряде инфекционных заболеваний животных. Многочисленные факты указывают на проявление феномена иммунологической толерантности при бруцеллезе. Концепция иммунологической толерантности в известной мере объясняет отсутствие у новорожденных телят от явно больных бруцеллезом матерей антител или весьма низкий их титр.

Столбняк. Установлено, что при широком распространении в почве столбнячной палочки и довольно частом ее обнаружении в кале животных (а в некоторых местностях и человека) антитоксин в их крови в норме отсутствует (человек, лошадь, собака, свинья) или содержится в небольших количествах (крупный и мелкий рогатый скот). При отсутствии антитоксина у бациллоносителей их толерантность связана с клеточным иммунитетом против столбняка. Л.Л. Хунданов (1976) установил, что постоянный и продолжительный контакт организма человека с возбудителем столбняка влечет за собой специфическое подавление соответствующей популяции Т- и В-лимфоцитов.

Чума свиней. Особый интерес представляют сообщения об иммунологической толерантности, создающейся при инфицировании беременных свиноматок вирусом чумы или вакцинации их живым аттенуированным вирусом (Карббей и др., 1965). Наблюдения в условиях хозяйств показали, что при естественной (спонтанной) чуме или вакцинации вирус проникает в эмбрион и далее в организм родившегося поросенка. В результате внутриутробного инфицирования развивается вирусемия, и у выживших новорожденных поросят отмечается состояние иммунологической толерантности. Эти поросята являются вирусовыделителями. Важно отметить, что в тканях эмбрионов, а также родившихся живых поросят (селезенка и др.) при помощи флуоресцирующих антител удавалось обнаружить вирус. Его выделяли также из тканей эмбрионов и поросят в культурах клеток. Поросята, инфицированные в состоянии иммунологической толерантности в утробном периоде, в дальнейшем становятся источником заражения свиней при поступлении в благополучные хозяйства.

Явление иммунологической толерантности описано в отношении ряда вирусных и бактериальных инфекций сельскохозяйственных животных - вирусной диареи, инфекционного ринотрахеита, лептоспироза крупного рогатого скота, ринопневмонии лошадей, кампилобактериоза и вирусного аборта овец.

5. Аллергия

Аллергия - это специфическая повышенная вторичная иммунная реакция организма по отношению к тому или иному веществу, чаще при повторном поступлении его в организм, которое сопровождается повреждением тканей. Термин «аллергия» ввел австрийский ученый К. Пирке в 1906 г. для обозначения измененной реактивности организма. Все вещества, изменяющие реактивную способность организма, он предложил назвать аллергенами. Аллергенами могут быть различные вещества животного или растительного происхождения, липоиды, сложные углеводы, лекарственные средства, продукты жизнедеятельности микроорганизмов и др. В зависимости от типа аллергенов различают инфекционную, пищевую (идиосинкразия), лекарственную аллергию и др.

Специфичность аллергической реакции зависит от наличия в организме антител (обычно иммуноглобулинов класса Е или, реже, IgG), а также иммунных Т-лимфоцитов к определенному аллергену. Они появляются после первого контакта с антигеном и уровень их увеличивается при новых контактах. Аллергия развивается не сразу, а через определенный период сенсибилизации - время с момента первого контакта с антигеном до момента возникновения способности организма отвечать повышенной аллергической реакцией на новый контакт с ним. Период сенсибилизации длится от нескольких дней до нескольких месяцев, в течение которых развивается иммунная реакция и появляются антитела и сенсибилизированные Т-лимфоциты. В результате аллергической реакции выделяется большое количество биологически активных веществ - медиаторов аллергии, которые повреждают ткани и обусловливают клиническое проявление аллергии.

Стадии развития аллергических реакций:

1. Иммунологическая, при которой происходит специфическое взаимодействие аллергена с антителами или сенсибилизированными Т-лимфоцитами.

2. Патохимическая, медиаторная, сопровождается выделением медиаторов анафилаксии.

3. Патофизиологическая, в которой медиаторы повреждают органы и ткани и наблюдаются клинические проявления аллергии.

Основными участниками аллергических реакций являются лейкоциты (Т- и В-лимфоциты, моноциты-макрофаги, гранулоциты), система комплемента, другие клетки и гуморальные факторы (Д.К. Новиков и др., 1996).

Выделяют пять типов гиперчувствителъности. Реакции типов I, II, III и V обусловлены взаимодействием антигена с гуморальными антителами. Они развиваются достаточно быстро, поэтому их называют аллергическими реакциями немедленного типа.

Реакция типа IV - результат взаимодействия клеток с антигенами. Для проявления реакции требуется 48-72 ч, поэтому ее определяют как гиперчувствительность замедленного типа.

Немедленные аллергические реакции зависят от наличия антител различных классов к аллергену и развиваются быстро: от нескольких секунд (анафилактический шок) до 12 ч (крапивница), а чаще всего через 30 мин. ГНТ передается пассивным путем, введением иммунных сывороток сенсибилизированных животных. В большинстве случаев состояние к аллергену можно снять путем десенсибилизации. К ГНТ относятся анафилактические, цитотоксические, иммунокомплексные и блокирующие реакции.

Реакции типа I (анафилактические). Если животному (морской свинке) подкожно ввести 1-2 мг чужеродного белка, например, бычьего сывороточного альбумина, никакого видимого эффекта не последует. Однако при повторной инъекции такого же количества альбумина через 15-21 день у морской свинки разовьется картина анафилактического шока, сопровождающаяся спазмом гладкой мускулатуры бронхов и бронхиол, расширением капилляров, клинически проявляющееся беспокойством, почесыванием носа, появлением хрипов, пены из дыхательных путей. В тяжелых случаях может наступить гибель животного.

При изучении анафилактического шока было установлено, что его можно моделировать введением гистамина. Впоследствии оказалось, что именно гистамин, выделяемый тучными клетками, вызывает картину анафилактического шока. Выделение гистамина тучными клетками происходит из-за того, что на их поверхности находятся рецепторы, связывающие Fc-фрагменты IgE и частично IgG, прореагировавшие с антигенами, вызвавшими их образование. Такая фиксация иммунных комплексов вызывает дегрануляцию тучных клеток и выделение гистамина.

В нормальных условиях такой механизм способствует развитию острой защитной реакции, но нередко значительное выделение анафилотоксинов может представлять угрозу для жизни.

Анафилактические реакции могут быть не только системными, но и местными, при этом аллергенами выступают пыльца растений, перхоть, клещи и их экскременты, плесени и т.п. Клинически местные реакции проявляются насморком, конъюнктивитом, приступами астмы и астматического бронхита.

Для лечения необходимо точно определить сенсибилизирующий агент. С этой целью внутрикожно вводят предполагаемые аллергены, реакцию учитывают через 30 мин.

Лечение включает избегание контакта с аллергеном, гипосенсибилизацию организма внутрикожным введение малых доз аллергена, стабилизацию тучных клеток, использование антигистаминных средств и ингибицию поздней фазы реакции стероидами или индометацином.

Реакции типа II (гуморальные цитотоксические). Их механизм заключается в том, что клетка с находящимся на ее поверхности антигеном, при взаимодействии этого антигена с антителом может быть разрушена активированным макрофагом при связывании макрофага с Fc-фрагментом антитела. Реакции такого типа учитывают при переливании крови и трансплантации органов, кроме того, они отмечаются при гемолитической болезни новорожденных у человека и ряде аутоиммунных заболеваний.

Реакции типа III (образование иммунных комплексов) отмечаются при длительном контакте организма с избытком антигена и постоянном синтезе соответствующих антител. Чаще такие реакции отмечаются при персистирующих инфекциях (туберкулез, бруцеллез, стрептококкозы, сифилис у человека и т.п.). Реакции типа III могут развиваться к антигенам собственных тканей или к антигенам, постоянно попадающим в организм извне.

При взаимодействии антигена с антителами образуются растворимые и нерастворимые иммунные комплексы, которые откладываются в тканях и вызывают острые воспалительные реакции из-за их способности связываться с комплементом и образованием продуктов его расщепления (С3, С5) обладающими свойствами анафилотоксинов. Часть иммунных комплексов циркулирует в крови (ЦИК), в их разрушении также принимает участие комплемент, но при недостаточности его компонентов ЦИК накапливаются в почках, коже, сосудах, вызывая их поражения.

Нередко реакции типа III у животных могут наблюдаться при контакте с заплесневелым сеном, в котором размножаются термофильные актиномицеты. Вдыхание сенной пыли через 6-8 ч приводит к приступу астмы, а при продолжающемся контакте с аллергеном - к астматическому бронхиту. Реакции типа III могут наблюдаться при инфекционных заболеваниях после введения ударных доз химиопрепаратов в результате массивного выброса антигенов разрушенными клетками возбудителя.

Возможность возникновения реакций типа III необходимо учитывать при введении больших доз чужеродной сыворотки. Обычно она проявляется на 8-10-й день после инъекции и сопровождается подъемом температуры, лимфаденитом, распуханием суставов.

Реакции типа V (блокирующие). В некоторых случаях в организме образуются антитела класса G против рецепторов собственных клеток, которые связываются с соответствующим рецептором и изменяют функцию клеток (усиливают или угнетают). Примером может служить диффузный токсический зоб, миастения.

Реакции типа IV обусловлены взаимодействием антигена с примированными лимфоцитами. При этом происходит выброс медиаторов (лимфокинов), стимулирующих развитие через 48-72 ч отека и воспаления.

Реакции типа IV, или гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ), сопутствуют многим бактериальным, вирусным и паразитарным болезням, при которых фагоцитоз носит незавершенный характер и отмечается внутриклеточная локализация возбудителя (бруцеллез, сап, паратуберкулез, листериоз), но чаще приходится встречаться с ГЗТ при диагностике туберкулеза.

В принципе ГЗТ - защитная реакция организма на купирование и уничтожение возбудителя. Впервые ГЗТ при туберкулезе описал Р. Кох в 1891 г. Было установлено, что первичное воздействие возбудителя вызывает развитие повышенной чувствительности (сенсибилизация) организма. Повторное введение возбудителя сопровождается клинически выраженной реакцией организма. Впоследствии было установлено, что при попадании возбудителя в организм его захватывают макрофаги, которые частично перерабатывают антигены возбудителя и презентируют их Т-лимфоцитам. При этом происходит выброс интерлейкинов, стимулирующих клеточные реакции и размножение клонов лимфоцитов с рецепторами, комплементарными антигенам микобактерий. При повторном попадании возбудителя или его антигенов в месте воздействия развивается продуктивное воспаление, обусловленное миграцией лимфоцитов, моноцитов, макрофагов.

ГЗТ развивается через 7-45 суток после первичного попадания возбудителя в организм. Для выявления туберкулезной аллергии используют аллерген туберкулин, который готовят путем выращивания штамма Mycobacterium bovis или tuberculosis на жидкой среде, не содержащей белков. Выросшие культуры автоклавируют 30 мин при 120 оС, бактериальную массу отбрасывают, а из культуральной жидкости путем осаждения трихлоруксусной кислотой и сульфатом аммония выделяют туберкулопротеины, которые составляют основу ППД туберкулина для млекопитающих.

Обычно аллергены вводят внутрикожно в объеме 0,1-0,2 мл, хотя доза, которую выражают в единицах биологического действия, может быть различной. Для туберкулина она составляет 10000±2000 МЕ. Стандартизацию биологической активности проводят на биофабриках, сравнивая на морских свинках или крупном рогатом скоте изготовленные серии препарата с международными эталонами. После внутрикожного введения аллергена у сенсибилизированных особей максимальная по размеру аллергическая реакция в виде воспалительного отека наблюдается через 72±4 ч. У неинфицированных особей на месте инъекции отмечаются лишь незначительные изменения.

Необходимо отметить, что специфичность возникающей ГЗТ относительна. Так, введение туберкулина крупному рогатому скоту, сенсибилизированному атипичными микобактериями, широко распространенными во внешней среде, может сопровождаться развитием положительной реакции (явление парааллергии) из-за наличия общих антигенов у атипичных микобактерий в составе туберкулина. Для дифференциации таких реакций применяют симультанную аллергическую пробу, при которой с одной стороны шеи вводят туберкулин для млекопитающих, а с другой - аллерген, приготовленный из атипичных микобактерий и эквивалентный по биологической активности туберкулину. Обычно аллергические реакции по интенсивности бывают более выраженными на аллерген, приготовленный из микроорганизма, вызвавшего сенсибилизацию.

В некоторых случаях могут отмечаться псевдоаллергические реакции. Эти реакции неспецифические. Они обусловлены выделением медиаторов (гистамина, лейкотриенов, серотонина и др.) из лейкоцитов под влиянием различных неспецифических воздействий: физических (холод), психоэмоциональных факторов, химических и токсических веществ. Выделившиеся медиаторы вызывают повреждения клеток и тканей, напоминающие по клинике аллергические заболевания. Эти же реакции могут возникнуть в результате активизации комплемента по альтернативному пути.

6. Идиотип - антиидиотипическое взаимодействие

Идиотип - антиидиотипическое взаимодействие - лежит в основе теории иммунной сети, предложенной Н.К. Ерне (1974) как механизм регуляции функционирования лимфоидной системы. Сущность его заключается в следующем. К одному и тому же АГ антитела синтезируются различными клонами лимфоцитов. Такие АТ (или, что равнозначно, Т-клеточные рецепторы) будут несколько отличаться по строению друг от друга. В активном центре таких АТ, или рецепторов Т-лимфоцитов, находятся уникальные антигенные детерминанты, присущие только данному клону лимфоцитов и отличающие его от любых других. Они получили название идиотопов. Сам АГ-связывающий участок АТ был назван паратопом. Совокупность всех идиотопов данного АТ называется идиотипом. При развертывании иммунного ответа первоначально синтезируются АТ первого поколения, направленные к данному АГ. Они получили название идиотипических антител (несущих идиотип). К их активным центрам, в свою очередь, впоследствии вырабатываются АТ второго поколения - антиидиотипические. Они блокируют синтез идиотипических АТ. Так осуществляется естественное затухание иммунного ответа, снижающее вероятность развития аутоиммунных процессов.

7. Клеточный иммунитет

Ряд важнейших реакций иммунитета относится к категории клеточного иммунитета, который осуществляется непосредственно лимфоцитами или их растворимыми продуктами, обусловливающими лизис клеток, содержащих чужеродные антигены. Это иммунитет клеток против клеток. Вирусы, бактерии, грибы, находящиеся внутри клетки, могут быть уничтожены только при помощи реакций клеточного иммунитета. Клеточно-опосредованный иммунный ответ лежит в основе:

1. ГЗТ.

2. Резистентности к ряду возбудителей (микробактериям, бруцеллам, хламидиям, риккетсиям, “почкующимся” вирусам, которые переходят с клетки в клетку, избегая встречи с Ат: вирус гриппа, вирус бешенства, вирус простого герпеса, вирус болезни Марека и др.).

3. Резистентности к опухолям.

4. Отторжение трансплантата.

5. Реакция трансплантат против хозяина.

6. Грибковая аллергия.

7. Некоторые аутоиммунные заболевания (например, аллергический энцефаломиелит).

Реакции клеточного иммунитета осуществляются отдельными видами и сложными кооперациями иммунокомпетентных и вспомогательных клеток. К клеткам, участвующим в клеточно-опосредованном иммунитете, относят субпопуляции Т-лимфоцитов, К-клетки (To), NK (естественные киллеры), макрофаги. Среди Т-клеток необходимо выделить Т-амплифайеры, Т-хелперы, Т-супрессоры, ЦТЛ и Тгзт. Основную роль играют цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ), которые активизируются комплексом антигена и молекул МНС класса I, размножаются и созревают под действием ИЛ-2, а также плохо охарактеризованных факторов дифференцировки, продуцируемых Т-хелперами. ЦТЛ с помощью рецепторов связываются со своими мишенями, распознавая антиген на поверхности клеток, у которых есть новые поверхностные антигены (например, вирусные или опухолевые) в комплексе с молекулой МНС класса I и, выделяя цитотоксин, лизируют пораженные клетки. Кроме ЦТЛ способностью непосредственно лизировать широкий набор клеток-мишеней, в особенности опухолевых, обладают природные киллеры (NK): они лишены иммунологической активности и могут лизировать клетки независимо от продуктов МНС. Интерферон и ИЛ-2 усиливают литическую активность естественных киллеров.

К-клетки осуществляют клеточную цитотоксичность только при наличии антител класса Ig, к которым имеют мембранный рецептор для Fc-фрагмента антител. Антитела обеспечивают связь клеток-мишеней и эффекторных клеток.

Сенсибилизированные Тгзт, участвующие в ГЗТ, реакциях отторжения трансплантата, цитотиксических реакциях, также продуцируют лимфотоксины, повреждающие клетки-мишени, или же продуцируют хемотоксины, привлекающие макрофаги, которые оказывают литический эффект на клетки-мишени.

Т-супрессоры ингибируют реакции клеточного иммунитета.

В проявлении и регуляции клеточного иммунитета решающую роль играют выделяемые сенсибилизированными лимфоцитами лимфокины, среди которых выделяют:

1) лимфокины-ингибиторы;

2) лимфокины-стимуляторы;

3) лимфокины воспаления.

К первым относят лимфотоксины, которые опосредуют киллерную активность Т-лимфоцитов, вызывают лизис клеток-мишеней. Например, ?-интерферон подавляет репликацию вирусов, тормозит клеточное деление, усиливает активность Т-киллеров, NК и фагоцитоз.

Ко вторым относят ИЛ-2, фактор роста Т-клеток (ИЛ-9) и др.

К третьим относят фактор, тормозящий миграцию макрофагов (ФТМ) и лейкоцитов (ФТЛ); фактор, активизирующий макрофаг (ФАМ), и др. Лимфокины воспаления участвуют в развитии воспалительных реакций клеточного иммунитета, привлекая к участию в иммунном ответе большое число специфически не реагирующих на данный антиген лимфоцитов, макрофагов и гранулоцитов, усиливают их фагоцитарную активность. Так, например, активизированные макрофаги в результате способны уничтожать фагоцитированные бактерии, размножающиеся внутри фагоцитов (микробактерии, бруцеллы и др.). Активированные макрофаги увеличиваются в размерах, усиливают фагоцитоз и прямое окисление глюкозы, повышают активность лизосомальных ферментов.