Современная иммунология

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

иммунитет трансплантационный лимфоцит фагоцит

Введение

1. Определение понятия иммунитета

2. Виды иммунитета

3. Физиологические барьеры

4. Иммунопрофилактика и иммунотерапия

Заключение

Список литературы

Введение

Современная иммунология, изучающая вопросы иммунологической защиты против различных чужеродных веществ антигенной природы, перестала быть узкой наукой. Она оказалась тесно сеяной с общей патологией, патофизиологией, цитологией, биохимией, генетикой и другими отраслями.

Начавшись с инфекционной иммунологии, компетенцией которой были изучение иммунитета к инфекционным агентам, разработка вакцинных и серологических препаратов как средств профилактики и терапии инфекций, серологическая идентификация патогенных микроорганизмов и диагностика заболеваний, эта наука и настоящее время дополнилась новой, более обширной ветвью -- неинфекционной иммунологией. Последняя изучает закономерности и особенности трансплантационного иммунитета и специфической иммунологической толерантности на чужеродные антигены, генетику иммунитета и различных антигенов организма, химию иммуноглобулинов и биосинтез антител, клеточные основы иммунологических реакций и органы, где они осуществляются, иммунологические процессы, участвующие в регуляции эмбриогенеза, механизмы противоопухолевого иммунитета, различные патологические реакции иммунитета, приводящие к возникновению аутоиммунных завоеваний и др.

Благодаря всем этим исследованиям стало ясно, что иммунитет --это очень важное и сложное звено биологии живого и его можно рассматривать как одну из сторон единого биологического закона охраны индивидуальности (Р.В. Петров).

1. Определение понятия иммунитета

Иммунитет - универсальная способность живых существ противостоять действию повреждающих агентов, сохраняя свою целостность и биологическую индивидуальность. Это защитная реакция, благодаря которой организм становится невосприимчивым к болезнетворным микроорганизмам (вирусам, бактериям, грибкам, простейшим, гельминтам) и продуктам их жизнедеятельности, а также тканям и веществам (например, ядам растительного и животного происхождения), обладающим чужеродными (антигенными) свойствами. Органы иммунной системы: Центральные: костный мозг и тимус. Периферические: селезенка, лимфатические узлы, лимфоидная ткань ассоциированная со слизистыми. В центральных органах (вилочковой железе и костном мозге) будущие защитники организма - так называемые иммунные клетки-предшественники проходят азы курса молодого бойца, превращаясь в зрелые, сведущие в искусстве охраны (говоря языком специалистов - иммунокомпетентные) лимфоциты. Затем они отправляются доучиваться боевому искусству на следующую ступень. В периферических органах (селезенке, небных миндалинах, лимфатических узлах и их близких «родственников» - лимфатических фолликулах пищеварительного и дыхательного тракта) лимфоциты проходят последние этапы целенаправленного развития, чтобы научиться нести боевую службу применительно к местным условиям.

Рис. 1. Органы и ткани иммунной системы (слева), основные клетки крови (справа).

2. Виды иммунитета

Как правило, иммунный ответ заключается, во-первых, в распознавании возбудителя или иного чужеродного материала, и во-вторых, в развертывании цепи реакций, направленных на их устранение. Все разнообразные формы иммунного ответа можно разделить на два типа - врожденные и приобретенные реакции. Основное различие между этими двумя типами иммунореактивности состоит в том, что приобретенный иммунитет высокоспецифичен в отношении каждого конкретного возбудителя. Кроме того, повторная встреча с тем или иным патогенным микроорганизмом не приводит к изменениям врожденного иммунитета, но повышает уровень приобретенного: иммунная система как бы «запоминает» возбудителя, чтобы впоследствии предотвратить вызываемую им инфекцию. Две главные характеристики приобретенного иммунитета - специфичность и иммунологическая память. Иммунный ответ осуществляют, прежде всего, лейкоциты, которые представлены несколькими разновидностями.

Фагоциты и врожденный иммунитет. Одну из важнейших групп лейкоцитов составляют фагоцитирующие клетки: моноциты, макрофаги и полиморфноядерные нейтрофилы. Они способны связывать микроорганизмы на своей поверхности, а затем поглощать и уничтожать их. Это функция основана на простых, неспецифических механизмах распознавания, позволяющих связывать самые разнообразные микробные продукты, и относится к проявлениям врожденного иммунитета. Фагоциты образуют первую линию защиты против инфекции.

Лимфоциты и приобретенный иммунитет. Другая важнейшая группа лейкоцитов - это лимфоциты. Им принадлежит ведущая роль во всех реакциях приобретенного иммунитета, поскольку они специфически распознают конкретный возбудитель, где бы он не находился, внутри или вне клеток, в тканевой жидкости или в крови. Существуют различные типы лимфоцитов, но основных популяций две: Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Последние противодействуют внеклеточным возбудителям и влиянию их продуктов, образуя антитела, молекулы которых способны специфически распознавать и связывать определенные молекулы-мишени - антигены. Антигенами могут служить молекулы на поверхности клеток микроорганизмов либо образуемые ими токсины. Т-лимфоциты, точнее разные их популяции вместе, обладают широким набором активностей. Одни Т-клетки участвуют в регуляции дифференцировки В-лимфоцитов и образования антител. Другие взаимодействуют с фагоцитами, помогая им в разрушении поглощенных микробных клеток. Третья группа Т-лимфоцитов распознает и разрушает клетки, инфицированные вирусами.

Взаимодействие между лимфоцитами и фагоцитами. Масштабы таких взаимодействий весьма значительны. Например, определенные типы фагоцитирующих клеток способны после захвата антигенов представлять их Т-лимфоцитам в форме, подходящей для распознавания. Этот процесс назван представлением (презентацией) антигена. Распознав антиген, Т-лимфоциты в свою очередь выделяют растворимые факторы (цитокины), которые активируют фагоциты и вызывают разрушение ими поглощенных микробов. При взаимодействии другого характера фагоциты используют образуемые В-лимфоцитами антитела для собственного более эффективного распознавания возбудителей. В результате иммунный ответ на инфекцию чаще всего складывается из различных взаимосвязанных эффектов как врожденного, так и приобретенного иммунитета. На ранних стадиях инфекции доминируют механизмы врожденного иммунитета, но позднее лимфоциты начинают осуществлять специфический ответ, свойственный приобретенному иммунитету. При этом они «запоминают» возбудителя и если впоследствии организм вновь подвергается заражению этим микробом, они «вспоминают» его и осуществляют более эффективный и быстрый иммунный ответ.

Какая из форм иммунного ответа будет эффективной, зависит в значительной мере от локализации инфекции и типа возбудителя. Наиболее существенно при этом, проникают микробы внутрь клеток организма-хозяина или нет. Для того чтобы ликвидировать внутриклеточную инфекцию - такую вызывают все вирусы, некоторые бактерии и ряд паразитических простейших - иммунная система должна распознать и разрушить инфицированные клетки. В случае внеклеточного размножения инфицирующего агента в тканях, жидкостях или полостях организма - это характерно для многих бактерий и более крупных возбудителей - иммунный ответ совершенно иной. При развитии инфекции, однако, даже внутриклеточные возбудители, чтобы достичь соответствующих клеток-мишеней, передвигаются с током крови и тканевой жидкости, и в это время они уязвимы для тех факторов иммунной системы, которые в основном рассчитаны на внеклеточных возбудителей.

Рис. 2. Взаимодействие между фагоцитами (МФ) и лимфоцитами (Т и В) посредством цитокинов после обнаружения чужеродного агента (антиген), в результате чего плазматические клетки (ПК) продуцируют антитела.

Под неспецифическим иммунитетом подразумевают систему предсуществующих защитных факторов организма, присущих данному виду как наследственно обусловленное свойство. Так, собаки никогда не болеют чумой человека, а куры - сибирской язвой. Иммунитет, создаваемый анатомическими, физиологическими, клеточными и молекулярными факторами, которые являются естественными составляющими элементами организма, иначе называют конституционным. Такие факторы защищают организм от разных экзогенных и эндогенных агрессий, они передаются наследственно, их защитные функции лишены избирательности и они не способны сохранять память от первичного контакта с чужеродностью.

Условно факторы неспецифической защиты можно разбить на четыре типа: физические (анатомические); физиологические; клеточные, осуществляющие эндоцитоз или прямой лизис чужеродных клеток; молекулярные (факторы воспаления).

Физические (анатомические) барьеры

Кожа. Неповрежденная кожа представляет собой обычно непроницаемый барьер для микроорганизмов. Лишь при некоторых инфекционных болезнях, например, лептоспирозах, прямое проникновение возбудителя через неповрежденную кожу, возможно, является первичным путем заражения. Здоровая неповрежденная кожа обладает отчетливой бактерицидной активностью в отношении тех микроорганизмов, которые не являются представителями ее нормальной микрофлоры.

Слизистые оболочки. На уровне слизистых оболочек существует множество разных механизмов защиты внутренней среды организма, в том числе от проникновения в нее микроорганизмов (слизь, реснички мерцательного эпителия, лизоцим, пероксидазы, секреторные антитела, фагоцитирующие клетки лимфоциты).

Нормальная микрофлора организма. Микроорганизмы, которые населяют кожу и слизистые оболочки, сообщающиеся с внешней средой, составляют нормальную микрофлору организма. Эти микроорганизмы способны противостоять действию патогенных микроорганизмов и губительно действовать на них, тем самым участвуя в защите организма.

3. Физиологические барьеры

Этот тип защиты включает температуру тела, рН и напряженность кислорода в районе колонизации микроорганизмами, а также различные растворимые факторы, воспаление.

Клеточные факторы

К клеточным факторам неспецифической защиты относятся фагоцитирующие клетки и натуральные киллеры.

Фагоцитирующие клетки. Одним из мощных факторов резистентности является фагоцитоз. И.И. Мечников установил, что фагоцитарными свойствами обладают зернистые лейкоциты крови и лимфы, главным образом полиморфноядерные нейтрофилы (микрофаги - нейтрофилы, эозинофилы и базофилы) и по-другому обозначаются как полиморфноядерные лейкоциты, или гранулоциты, а также моноциты и различные клетки ретикулоэндотелиальной системы, которую он назвал макрофагами. В настоящее время под макрофагами понимают клетки, которые обладают высокой фагоцитарной активностью. Они различаются по форме и размерам, в зависимости от тканей, где они обнаруживаются. По классификации ВОЗ все макрофаги объединены в систему мононуклеарных фагоцитов (СМФ).

Фагоцитам присущи три функции:

· Защитная. Фагоцитозом уничтожаются чужеродные объекты, т.е. происходит очистка организма от инфекционных агентов, продуктов распада, отмирающих клеток, неметаболизируемых органических веществ.

· Секреторная. Взаимодействие объекта фагоцитоза с фагоцитом стимулирует бактерицидные системы последнего. К основным системам бактерицидности относят окислительную (О2-зависимую) и неокислительные (ферментные). Окислительная бактерицидная система убивает микроб за счет прямого действия продуцируемых фагоцитом О2, ОН и Н2О2 или галогенизацию. Из ферментных систем самым сильным бактериологическим потенциалом обладают лизоцим и катепсин.

Кроме того фагоциты синтезируют и секретируют множество цитокинов - биологически активных веществ, необходимых для поддержания иммунного ответа организма на чужеродное вещество.

· Представляющая. Переработка антигена (процессинг) и представление его иммунокомпетентным клеткам, принимающим участие в формировании иммунного ответа.

Процесс фагоцитоза складывается из следующих стадий:

· Хемотаксис - продвижение фагоцита к объекту фагоцитоза, осуществляется с помощью псевдоподий.

· Адгезия (прикрепление). На мембране фагоцитов размещены различные рецепторы для захвата микроорганизмов.

· Эндоцитоз (поглощение). Принципы поглощения бактерий идентичны таковым у амеб: захваченные частицы погружаются в протоплазму и в результате образуется фагосома с заключенным внутри объектом.

· Внутриклеточное переваривание. К фагосоме устремляются лизосомы, затем оболочки фагосомы и лизосомы сливаются и ферменты лизосом изливаются в фаголизосому. Фагоцитированные микроорганизмы подвергаются атаке комплекса различных микробицидных факторов.

Рис. 3. Последовательность фагоцитоза

Завершенность фагоцитарных реакций. Микробицидный потенциал фагоцитирующих клеток эффективен против большей части патогенных микроорганизмов (завершенный фагоцитоз), но некоторые возбудители резистентны к его действию и способны длительно существовать внутри фагоцитов. Многие факультативные и облигатные внутриклеточные паразиты не только сохраняют жизнеспособность, но и способны размножаться внутри клеток. В этом случае фагоцитоз остается незавершенным.

Для полноценного фагоцитоза нужен фагоцитарный стимул определенной силы:

А. Микробные факторы. При низком соотношении микроб/фагоцит (1:1) реакция почти отсутствует. Увеличение соотношения до 25:1 несколько стимулирует процесс, при соотношении до 60:1 фагоцитируется около 80% микробов, но дальнейшее увеличение соотношения резко подавляет фагоцитоз.

Б. Универсальными стимуляторами фагоцитов являются опсонизированные частицы и иммунные комплексы.

Опсонизация - процесс, облегчающий фагоцитоз. Обусловлен связыванием опсонинов (антител и компонента С3b комплемента) с поверхностными антигенами бактерий.

В. Лимфокины, гамма-интерферон - медиаторы, продуцируемые активированными Т-лимфоцитами в местном клеточно-опосредованном иммунном ответе, активируют макрофаги и привлекают другие провоспалительные клетки.

Для характеристики активности фагоцитоза введен фагоцитарный показатель. Для определения его подсчитывают под микроскопом число бактерий, поглощенных одним фагоцитом.

Натуральные киллеры

Натуральные киллеры (НК или NK) или естественные киллеры (ЕК) представляют собой популяцию лимфоидных клеток, лишенных признаков Т- и В-лимфоцитов. Их участие в неспецифическом иммунном ответе состоит в способности оказывать прямое цитотоксическое действие на злокачественнотрансформированные и вирусинфицированные клетки, а также клетки, поглотившие некоторые внутриклеточные бактериальные патогены. В процессе цитолиза различают три основных стадии: распознавание, выделение цитотоксинов («летальный удар») и лизис клетки-мишени.

Гуморальные (молекулярные) факторы неспецифической защиты

В неспецифическом иммунитете против микробов участвуют белки острой фазы воспаления: С-реактивный протеин (белок), сывороточный амилоид, альфа2-макроглобулин, фибриноген, b-лизины, интерфероны, система комплемента, лизоцим и др.

Система комплемента

Система комплемента это комплекс растворимых белков и белков клеточной поверхности, взаимодействие которых опосредует разные биологические эффекты:

· разрушение (лизис) клеток,

· привлечение лейкоцитов в очаг инфекции или воспаления (хемотаксис),

· облегчение фагоцитоза (опсонизация),

· стимуляция воспаления и реакций гиперчувствительности (анафилотоксины).

Большая часть компонентов комплемента синтезируются гепатоцитами и мононуклеарными фагоцитами. Компоненты комплемента циркулируют в крови в неактивной форме. При определенных условиях самопроизвольный каскад ферментативных реакций ведет к последовательной активации каждого из компонентов системы комплемента. Компоненты комплемента обозначают латинской буквой С и арабскими цифрами (С1, С2 .... С9).

Существуют два взаимосвязанных пути активации комплемента: классический и альтернативный. В результате формируется мембраноатакующий комплекс, который способен пенетрировать (формирование поры) клеточную мембрану и вызывать лизис микроорганизмов.

Интерфероны

Интерфероны (ИФН или IFN) представляют собой разновидность специфических гликопротеинов, которые оказывают множество биологических эффектов широкого спектра, вырабатываются многими клетками в ответ на внедрение вируса или сложных биополимеров. Интерферон, образованный клетками человека, функционально активен только в организме человека, но не животных, и наоборот, т.е. обладает видовой специфичностью.

Выделяют три главных класса интерферонов: альфа-интерферон вырабатывают В-лимфоциты, его получают из лейкоцитов крови (лейкоцитарный); бетта-интерферон получают при заражении вирусами культуры клеток фибробластов человека (фибробластный) и гамма-интерферон получают из иммунных Т-лимфоцитов, сенсибилизированных антигенами (иммунный).

Действие интерферона не связано с непосредственным влиянием на вирусы или клетки, т.е. интерферон не действует вне клетки. Адсорбируясь на поверхности клетки или проникая внутрь клетки, он через геном клетки влияет на процессы репродукции вируса или пролиферацию клетки (активирует синтез ферментов и ингибиторов, блокирующих трансляцию вирусных иРНК, тем самым предохраняя соседние клетки от вирусной инфекции).

Значение интерферонов. Интерфероны играют большую роль в поддержании резистентности к вирусам, поэтому его применяют для профилактики и лечения многих вирусных инфекций. Антипролиферативное действие, особенно гамма-интерферона, используют для лечения злокачественных опухолей, а иммуномодулирующее действие - для коррекции работы иммунной системы с целью ее нормализации при различных иммунодефицитах.

Препараты, оказывающие воздействие на иммунную систему или корригирующие процессы иммунитета (иммунотропные препараты), начинают широко применяться в клинической практике при самых разнообразных заболеваниях.

Иммунокоррекция или иммунотерапия - это комплекс мероприятий, предусматривающих активное воздействие на иммунологическую реактивность организма.

Иммуномодуляторы применяют в медицинской практике для коррекции врожденных и (или) приобретенных аномалий иммунитета, первичных и вторичных иммунодефицитов. Возможны три варианта иммунокоррекции: заместительный, стимулирующий, угнетающий. Иммуностимуляторы и иммуномодуляторы - это субстанции модифицирующие (изменяющие) иммунный ответ, благоприятно воздействующие на иммунокомпетентные клетки или же на вырабатываемые ими регуляторные продукты. Они являются биологически активными веществами микробного, животного и растительного происхождения. Некоторые из них синтезированы химическим путем. Иммуностимуляторы и иммуномодуляторы могут быть антигенами и неантигенами, оказывать на иммунокомпетентные клетки специфическое или неспецифическое действие.

4. Иммунопрофилактика и иммунотерапия

Вакцины - препараты из микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности, используемые для создания активного специфического приобретенного иммунитета против определенных видов микроорганизмов или выделяемых ими токсинов.

Разрабатываемые вакцины условно разделяют на две категории: традиционные (первого и второго поколения) и новые, конструируемые на основе методов биотехнологии.

К вакцинам первого поколения относятся классические вакцины Дженнера и Пастера, представляющие собой убитые или ослабленные живые возбудители, которые больше известны под названием корпускулярных вакцин.

Под вакцинами второго поколения следует понимать препараты, основу которых составляют отдельные компоненты возбудителей, то есть индивидуальные химические соединения, такие как дифтерийный и столбнячный анатоксины или высокоочищенные полисахаридные антигены капсульных микроорганизмов, например менингококков или пневмококков. Эти препараты больше известны под названием химических вакцин (молекулярные). По числу антигенов, входящих в вакцину, различают моно- и поливакцины (ассоциированные), по видовому составу - бактериальные, риккетсиозные, вирусные.

Общая характеристика вакцин

Живые вакцины представляют собой препараты, содержащие наследственно измененные формы микроорганизмов (вакцинные штаммы), утратившие свои патогенные свойства. Но сохранившие способность приживляться и размножаться в организме, вызывая формирование специфического иммунитета.

Живые вакцины получены при использовании двух основных принципов, которые предложены основателями учения о вакцинации Дженнером и Пастером.

Принцип Дженнера - использование генетически близких (родственных) штаммов возбудителей инфекционных заболеваний животных. На основании этого принципа были получены - осповакцина, вакцина БЦЖ, бруцеллезная вакцина.

Принцип Пастера - получение вакцин из искусственно ослабленных (аттенуированных) штаммов возбудителей. Основная задача метода заключается в получении штаммов с наследственно измененными признаками, т.е. низкой вирулентностью и сохранением иммуногенных свойств. Применяются следующие методы получения живых вакцин:

Инактивированные (убитые) вакцины. Убитые вакцины готовят из инактивированных вирулентных штаммов бактерий и вирусов, обладающих полным набором необходимых антигенов. Для инактивации возбудителей применяют нагревание, обработку формалином, ацетоном, спиртом, которые обеспечивают надежную инактивацию и минимальное повреждение структуры антигенов.

Химические вакцины. Химические вакцины состоят из антигенов, полученных из микроорганизмов различными способами, преимущественно химическими методами.

Основной способ получения химических вакцин заключается в выделении протективных антигенов, обеспечивающих развитие надежного иммунитета, и очистки этих антигенов от балластных веществ. В настоящее время молекулярные вакцины получают методом биосинтеза или путем химического синтеза.

Анатоксины. Анатоксины готовят из экзотоксинов различных видов микробов. Токсины подвергают обезвреживанию формалином, при этом они не теряют иммуногенные свойства и способность вызывать образование антител (антитоксинов).

Анатоксины выпускают как в виде монопрепаратов (моновакцины), так и в составе ассоциированных препаратов, предназначенных для одновременной вакцинации против нескольких заболеваний (ди- тривакцины).

Вакцины нового поколения

Традиционные вакцины не позволили решить вопросы профилактики инфекционных заболеваний, связанных с возбудителями, которые плохо культивируются или не культивируются в системах in vivo и in vitro. Достижения иммунологии позволяют получать отдельные эпитопы (антигенные детерминанты), которые в изолированном виде иммуногенностью не обладают. Поэтому создание вакцин нового поколения требует конъюгации антигенных детерминант с молекулой-носителем, в качестве которой могут выступать как природные белки, так и синтетические молекулы (субъединичные, синтетические вакцины)

С достижениями генной инженерии связано получение рекомбинантных векторных вакцин - живых вакцин, состоящих из непатогенных микробов, в геном которых встроены гены других (патогенных) микроорганизмов. Таким способом уже давно получена так называемая дрожжевая вакцина против гепатита В, разработаны и проходят испытания вакцины против малярии, ВИЧ-инфекции, а также показана возможность создания по этому принципу многих других вакцин.

Заключение

Учение об и иммунитете имеет не только познавательное, прикладное значение. Зарождалось оно как сугубо практическая необходимость, поэтому практический аспект учения развивался опережающими темпами. В настоящее время борьба с инфекционными заболеваниями немыслима без специфической диагностики, профилактики болезней и специфической терапии животных.

Знание механизмов повреждающего действия микробов, прежде всего, повысило эффективность микробиологической диагностики. Выяснение ведущих факторов патогенности микробов позволяет правильно отобрать, быстро и точно исследовать материал. Например, диагноз на стахиоботриотоксикоз, фузариотоксикоз, ботулизм и другие подобные болезни устанавливают по наличию в кормах экзотоксина возбудителей. Диагноз септических болезней, обусловленных наличием у микробов инвазивных факторов, определяют, исследуя кровенаполненные органы. И, наоборот, локальные процессы, вызванные микрофлорой с неразвитыми инвазивными свойствами, диагностируют непосредственным обнаружением возбудителей в пораженной ткани. При этом учитывают выраженный тропизм, то есть избирательное отношение возбудителей к определенным тканям хозяина.

В ряде случаев четкое знание факторов патогенности определяет направление исследований патологического материала. Например, обнаружение капсул у палочковидного микроба и корд-фактора у мико-бактерий ориентирует на выявление возбудителей сибирской язвы и туберкулеза млекопитающих соответственно. Наличие у микроорганизмов антигенных детерминант, отражающих их патогенность, используется для производства диагностических биологических препаратов, или диагностикумов.

Список литературы

1. Ветеринарная микробиология/П.А. Емельяненко, Г.В. Дунаев, Д.Г. Кудлай и др.; -- 304 с, ил. -- (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений).

2. Земсков М.В. и др Основы общей микробиологии, вирусологии и иммунологии. Изд. 2-е, испр. и доп. М., «Колос», 1977.

3. http://collegemicrob.narod.ru/microbilogy/

4. Микробиология и иммунология Быков А.С., Воробьева А.А., Воробьев А., Бойченко М.Н., Воробьева А.А., Под ред. Воробьева А.А.

Размещено на Allbest.ru