И.И. Мечников - основоположник учения о фагоцитозе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию и науке Национальный научно- исследовательский университет «БеЛГУ»

Кафедра фармацевтической технологии, управления и экономики здравоохранения

Реферат по дисциплине:

«История медицины и фармации»

И.И. Мечников - основоположник учения о фагоцитозе

Выполнила:

студентка I курса 201057 группы

Парфенова Н.С.

Проверил:

Старший преподаватель кафедры

Тимошенко Е.Ю.

Белгород 2011 г.

Мечников Илья Ильич родился в 1845 году. В 1864 году окончил Харьковский университет. В 1870 -1882 - профессор Новороссийского университета в Одессе. С 1888 года работал в Пастеровском институте в Париже.

Изучение невосприимчивости (иммунитета)

Предупреждение болезней было всегда одной из главнейших забот человека, и потому вопрос о невосприимчивости веками занимал умы. Дикарями было уже замечено, что невосприимчивость к змеиному яду может наступать как после легкого укуса змеи, так и благодаря прикладыванию к пораженной коже снадобья, в которое входит змеиный яд. В народе было также давно известно, что сопротивление поцарапанных рук с оспенной пустулой коровы предохраняет от человеческой оспы. На этих данных Дженнер основал свой метод противооспенных прививок. Последние, в свою очередь, внушили Пастеру попытку противомикробных прививок. Убедившись в том, что прежде очень вирулентные культуры куриной холеры стали с возрастом безвредными, он спросил себя: не предохранительны ли они, и ему удалось экспериментально доказать это. В свою очередь это привело его к принципу ослабления вируса и к предохранительным прививкам ослабленными микробами. Тогда возник для него вопрос о механизме невосприимчивости.

Таково было положение вопроса об иммунитете, когда Илья Ильич в качестве натуралиста занялся им. Жизнь одноклеточных существ и низших многоклеточных во всей их простоте была хорошо ему известна: он знал их способ защиты путем поглощения и внутриклеточного пищеварения. Близкое знакомство с этими явлениями, легко наблюдаемыми в простой клетке, позволяло ему легче разобраться в сложном организме высших существ. Поэтому ему удалось открыть причинную связь, существующую между разными факторами, которые были уже известны раньше различным ученым. Он показал, что невосприимчивость становится возможной именно благодаря совокупности этих факторов, т.е. воспаления, поглощения клетками живых и вирулентных микробов и их уничтожения путем внутриклеточного пищеварения. Он показал, что как в естественном, так и в искусственном иммунитете имеется «один лишь постоянный элемент, а именно - фагоцитоз». Распространение и важная роль этого фактора, присущего всему животному царству, доказывали основательность и общее значение фагоцитарного учения иммунитета.

В 1900 году Илья Ильич представил парижскому международному конгрессу полный итог своих исследований по этому вопросу и дал последнее сражение своим противникам. Затем, убежденный в прочности своих выводов, он приступил к редакции сочинения «об иммунитете в заразных болезнях». В нем, как в могучем аккорде, он подводил результаты своих исследований за период около двадцати лет; в нем он устанавливал и окончательно формулировал свое учение об иммунитете, основанное на сравнительном наблюдении механизма этого явления и его эволюции на всех ступенях животного царства; в нем он рассказывал пережитую борьбу , разбирал возражения, сделанные его учению; излагал теории иммунитета других ученых и давал общий очерк современного положения вопроса. Сочинение - это живая картина продолжительной и существенной части научной деятельности Ильи Ильича.

Болезни распространены на всех ступенях жизни. Большинства животных и растений не существовало бы, не будь у них врожденной или естественно - приобретенной невосприимчивости. У одноклеточных она, по - видимому, очень распространена по отношению к заразным болезням, так как они почти исключительно из одной протоплазмы, переваривающей пищу; поглощенные микробы сразу попадают в пагубную для них среду, где уничтожаются подобно пищевым веществам.

Эта невосприимчивость одноклеточных ко многим микробам и их ядам зависит не от одной интенсивности пищеварительной способности простейших, но также и от крайней их чувствительности при выборе пищи. Благодаря этой протоплазматической чувствительности, называемой химиотаксисом, - простейшие привлекаются некоторыми микробами и веществами (положительный химиотаксис) и отталкиваются другими (отрицательный химиотаксис). Таким образом, многие ресничные инфузории избирают в пищу одних бактерий и, наоборот, отвергают трупы инфузорий и т.д.

Итак, в естественном иммунитете одноклеточных уже наблюдаются два ясно - выраженных существенных элемента: чувствительность и внутриклеточное пищеварение. До сих пор еще не было сделано исследований относительно того, возможно ли вызвать у простейших искусственный иммунитет против болезнетворных микробов и их ядов. Однако одноклеточные, мало чувствительные к микробным ядам, наоборот, очень чувствительны ко многим химическим веществам, которых не имеют случая поглощать в нормальной жизни. Опыты показали, что у одноклеточных можно искусственно вызывать иммунитет к различным химическим веществам, постепенным приучением к ним. Для этого в среду, в которой простейшие живут, прибавляют сначала очень разбавленные растворы этих веществ, а затем постепенно концентрируют их. Мало - по - малу отрицательный химиотаксис живой клетки обращается в положительный, и одноклеточный организм, в конце концов, приобретает способность поглощать и переваривать яд, ставший таким образом как бы пищевым веществом.

Итак, приучение - есть существенный элемент искусственного иммунитета. Оно должно играть ту же роль и в естественной невосприимчивости: одноклеточное существо, случайно поглотившее слабых, легкопереваримых микробов или перенесшее вызванную ими болезнь, приучается к уже более сильному яду того же рода и таким образом приобретает к нему естественную невосприимчивость. Приучение, приспособление низших существ связано с их чувствительностью и пищеварением.

Итак, чувствительность, приучение и внутриклеточное пищеварение - вот основные элементы механизма невосприимчивости простейших. Так как они состоят из одной клетки, то эта невосприимчивость, бесспорно, может относиться лишь к разряду чисто клеточных, целлюлярных явлений.

Придя к этому заключению, Илья Ильич сказал себе, что у многоклеточных животных должен быть подобный же механизм иммунитета фагоцитов, этих первобытных клеток, аналогичных простейшим существам. Целый ряд наблюдений подтвердил это, так же как и факт, что иммунитет высших животных связан именно с интенсивным фагоцитозом.

И действительно, поднимаясь по лестнице существ и изучая их естественный и искусственный иммунитет, Илья Ильич констатировал, что у всех их сущность невосприимчивости, частью скрытая сложностью организма, сводится, однако, к приучению фагоцитов к вредным началам. Поэтому, механизм иммунитета простейших действительно может служить прототипом его и у многоклеточных. Приучение и невосприимчивость - явления общего порядка, как у растений, так и у животных.

Растения также вынуждены защищаться против всяких болезней. Низшие растения (миксомицеты) - существа, пограничные между растительным и животным царствами, обладают амебовидной стадией развития, когда являются простым скоплением бесформенной протоплазмы. Во время этого периода своей жизни миксомицеты относятся к вредным началам точно также, как одноклеточные, и, как они приобретают невосприимчивость путем прогрессивного приучения.

Вследствие иного строения у высших растений механизм защиты другой. Почти у всех многоклеточных растений клетки неподвижны вследствие того, что одеты твердой оболочкой. Они не могут сквозь нее поглощать добычу и защищаются образованием плотных оболочек - зарубцеванье - и выделением различных защитительных соков. Некоторые из последних отвердевают на воздухе (древесный клей), образуя род естественной перевязки; другие (смолы) антисептичны. Это выделение клеточных соков у растений служит им могучим средством защиты. Но и оно тоже зависит от чрезвычайной чувствительности протоплазмы, растительных клеток, реагирующих против возбуждения защитительным выделением. Подобно одноклеточным существам растения могут, естественным или искусственным путем, приучаться к вредным началам, приобретать к ним естественный или искусственный иммунитет.

Что касается животных, то И.И. Мечников уже раньше доказал, что их способом защиты против болезнетворных начал служить фагоцитоз, т.е. внутриклеточное пищеварение. Фагоцитоз всегда сопровождает иммунитет, служа необходимым его элементом, точно так же как и у одноклеточных существ.

Роль фагоцитов выполняют различные клетки организма высших животных; клетки эти находятся как в крови, в соках, так и в тканях, органах. Фагоциты могут быть подвижными (белые кровяные шарики - лейкоциты) или неподвижными (клетки тканей). В обоих случаях они распадаются на две главные группы: макрофаги и микрофаги. Обе эти категории клеток способны переваривать микробов; однако главным образом это выполняют микрофаги, в то время как макрофаги преимущественно переваривают организованные элементы животного происхождения, а также и яды. Поэтому микрофаги, так сказать вегетарианцы, макрофаги же скорее плотоядны.

В чем же заключается механизм фагоцитарного пищеварения? Оно производится пищеварительными соками, ферментами.

В обоих случаях мы имеем дело с действием диастазов - растворимых ферментов, вырабатываемых живыми элементами. Только при фагоцитарном пищеварении диастазы переваривают внутри клеток, в то время как при внеклеточном пищеварении процесс этот происходит в полости желудочно-кишечного канала.

Внутриклеточное пищеварение лишь постепенно уступило место перевариванию посредством выделяемых соков. У некоторых прозрачных низших беспозвоночных наблюдается переходное состояние, связывающее оба способа. У них переваривание начинается в полости пищеварительного канала посредством выделяемых соков, а заканчивается внутри амебоидных клеток в придатках слепой кишки.

У высших животных пищеварение совершается несколькими пищеварительными ферментами: желудочным соком, пепсином, трипсином, энтерокиназой и т.д. Соки эти выделяются разнообразными органами: желудком, панкреатической железой, кишками. Фагоциты точно также вырабатывают несколько пищеварительных ферментов. Главный из них принадлежит к категории трипсинов. И.И. Мечников обозначает его цитаза.

Морфологическому различию между фагоцитами соответствует различие в свойствах их цитаз, приспособленных к перевариванию тех или других пищевых веществ.

Цитазы предшествуют внутри клеток и высвобождаются в соки организма только при повреждении фагоцитов. Он играет главную роль при естественном иммунитете, переваривая болезнетворные начала, подобно пище внутри фагоцитов.

В искусственном же иммунитете играют роль еще и другие растворимые ферменты, возникающие в результате вакцинации. Главный из них фиксатор, как обозначает его И.И. Мечников. Он не способен убивать и переваривать микробы и клеточные элементы, но внедряясь в них, фиксируясь на них, он делает их чувствительными к действию фагоцитных цитаз.

Фиксатор сравним с энтерокиназой, особым ферментом тонких кишок высших животных. Энтерокиназа также сама по себе не переваривает пищу, но в высшей степени способствует пищеварительной деятельности панкреатических ферментов.

Итак, энтерокиназа и фиксатор действительно обладают одинаковыми основными свойствами. Аналогия между ними подтверждает полное соответствие между процессом разрушения вредных начал фагоцитами и настоящим пищеварением.

Фиксаторы вырабатываются фагоцитами в результате переваривания вакцинальных веществ. Этим объясняется то, что, образуясь насчет определенного вакцинального, предохранительного вещества, фиксатор обладает специфичностью, соответствующей именно этому веществу. Наоборот, цитаза, предшествующая в фагоцитах, никогда не обладает специфичностью.

Искусственная иммунизация большей частью вызывает образование такого значительного количества фиксаторов, что фагоциты не могут вместить их всех внутри себя, вследствие чего выделяют часть их в окружающие соки, т.е. в кровяную плазму или сыворотку. Вот почему при последующем введении в организм вирулентных начал (микробов или организованных элементов, против которых была сделана вакцинация), они, попав в соки, сразу встречают в них фиксаторов, протравляющих их, что делает их чувствительными к влиянию внутриклеточных фагоцитарных цитаз.

Количество специфических фиксаторов в соках не всегда одинаково, так как зависит от степени перепроизводства этих факторов фагоцитами. Соответственно этому и сыворотки более или менее предохранительны; если же производство фиксаторов недостаточно велико для выделения их из фагоцитов в окружающие соки, то последние вовсе не обладают предохранительной способностью. Действительно, сыворотки предохранительны лишь в той мере, в какой вносят в организм достаточное количество фиксаторов для протравления (сенсибилизации) тех соответствующих начал, которые будут затем введены в организм.

Естественный иммунитет приобретается главным образом к микробам, а не к токсинам, потому что в природе, при естественных условиях, организму преимущественно угрожают микробы.

Фагоциты, уничтожая микробов, тем самым уничтожают их яды. Несмотря на это, если впрыснуть животному яды тех же микробов, оно может оказаться крайне чувствительным к этим ядам.

Антитоксический иммунитет, по всей вероятности, приобретается благодаря внутриклеточному пищеварению макрофагов. Во время антитоксической вакцинации макрофаги, по-видимому, вырабатывает на счет ослабленных предохранительных токсинов более или менее значительные количества антитоксинов, противоядий, имеющих большое сходство с фиксаторами. Как и они - антитоксины специфичны, как и они - производятся в большом количестве и выделяется в соки, которые вследствие этого становятся антитоксичными; наконец они также мало чувствительны к высокой температуре. Вот почему, несмотря на невозможность пока привести прямое доказательство, крайне вероятно, что происхождение антитоксинов аналогично происхождению фиксаторов, т.е. что они также вырабатываются клеточными элементами - макрофагами, поглощающими токсины и растворимые яды.

Этот вывод подтверждается и тем, что одноклеточные существа способны приобретать искусственный иммунитет к токсинам. У одноклеточных не может быть и речи о других элементах, кроме самой клетки. Фагоциты, по-видимому, вырабатывают еще многие другие растворимые ферменты, соответственно поглощенным ими веществам.

Свойства соков могут сохраняться более или менее продолжительно, смотря по времени, через которое заключенные в них вещества, выработанные фагоцитами, выделятся из организма.

Итак, все эти свойства соков, в конце концов, зависят от пищеварительной деятельности фагоцитов, продуктами которой они являются.

Таким образом, по мнению Мечникова И.И., «иммунитет в заразных болезнях сводится к целлюлярной физиологии, к резорбированию вредных начал посредством внутриклеточного пищеварения. Последнее, в конце концов, сводится, точно также как и пищеварение питательных веществ в желудочно-кишечном канале, к явлениям физико-химического порядка; тем не менее, оно-настоящее пищеварение, совершаемое живой клеткой».

Поэтому И.И. Мечников думает, что «учение об иммунитете должно войти в главу пищеварения с общей точки зрения».

Иммунитет против болезней есть лишь одно из проявлений иммунитета в гораздо более широком смысле, но, в конце концов, всегда основанном на чувствительности протоплазмы живой клетки.

Чувствительность нервных клеток распространяет явление это и на психическую область. Нервные клетки также способны приучаться к разнообразным внешним раздражителям и этим сообщают организму психический иммунитет. Всем нам известно, что можно приучиться ко многим резким и тяжелым ощущениям, и, как говорит Мечников И.И., «весьма вероятно, что вся гамма приспособлений, начиная с одноклеточных существ, приучающихся жить в несвойственной им среде, и до культурного человека, привыкающего не верить в людскую справедливость».

Защита фагоцитарной теории

фагоцитарный невосприимчивость иммунитет мечников

Пока Мечников И.И. был чистым зоологом, для него научная атмосфера была спокойна и ясна. Но все сразу изменилось, когда с фагоцитной теорией он в качестве натуралиста вступил на почву патологии; здесь коренились веками, установленные традиции и общепринятые теории, вовсе не основанные на биологии.

Как в ненастный день мчатся и сталкиваются тучи, как кидается волна за волной, - так хлынули и следовали друг за другом нападки и возражения на его теорию. И вот началась для него эпическая борьба, продлившаяся 25 лет, пока, наконец, не восторжествовала фагоцитная теория, - его выросшее дитя. На каждое нападение и возражение он отвечал новыми наблюдениями и опытами, разбивавшими нападки, устранявшими возражения, и каждый раз от этого теория его становилась разработаннее, окрыленнее и прочнее.

Но одни только близкие знали, каких жизненных сил стоила ему эта борьба. Сколько бессонных ночей из-за возбужденной мысли, придумывания постановки нового доказательного опыта, сколько горестных, сколько радостных волнений. Это была такая кипучая, пламенная жизнь, что каждый год ее равнялся многим годам…

С самого переезда в Пастеровский институт Мечников И.И. тотчас принялся за деятельную разработку и защиту фагоцитной теории. Он начал с опровержения Эммериха, утверждающего, будто фагоциты не принимают никакого участия в уничтожении свиной краснухи. Затем опытами с сибирской язвой голубей он возражал на нападки Баумгартена и его учеников. Рядом опытов с сибирской язвой у крыс он отвечал Берингу, утверждающему, будто иммунитет зависит от бактерицидного свойства сыворотки крови.

Всеми этими исследованиями И.И. Мечников устанавливал, что как выздоровление, так и невосприимчивость зависят от одного поглощения и переваривания фагоцитами живых и вирулентных микробов. При естественной или искусственной вакцинации, т.е. при проникновении в организм ослабленных микробов, фагоциты, легко поедая их, постепенно приучаются к перевариванию и более ядовитых микробов, достигая этим полной невосприимчивости к их ядам. Процесс этот сравним с нашим собственным постепенным приучением к таким количествам ядов (никотина, мышьяка и т.д.), которые, принятые сразу, были бы очень вредны.

Мало-помалу не только стали убеждаться в точности наблюдений Ильи Ильича, но последние подтверждались исследованиями других ученых. Роль фагоцитоза и невосприимчивости делалась все более очевидной, и вопрос этот совершенно созрел во Франции и в Англии, когда в Германии оппозиция была еще очень сильна. На берлинском конгрессе 1890 года был выдвинут вопрос об иммунитете; но в, то, же время как Листер отнесся очень одобрительно к фагоцитной теории. Кох наоборот, нападал на нее, говоря, что фагоциты не играют роли при невосприимчивости; по его мнению, она зависит от химических свойств крови.

Вскоре, после этого Беринг открыл антитоксины. Это как бы говорило в пользу «гуморальной», т.е. химической теории иммунитета; по ней микробы и их яды обезвреживаются не клеточными (целлюлярными) элементами организма, не фагоцитами, а химическими свойствами жидкой части крови - сыворотки, подобной, с этой точки зрения, различным дезинфицирующим веществам.

Хотя, Мечников И.И. и был убежден в прочности своих выводов, тем не менее, открытие это очень взволновало его. Он сейчас же принялся за ряд исследований, чтобы выяснить кажущееся противоречие между новым открытием и его теорией. В то время готовились к лондонскому международному конгрессу, где на первом плане должен был разбираться вопрос о невосприимчивости. Целый ряд докладчиков собирался в Лондон, - там должен был состояться турнир разных направлений.

Весной 1891 года Мечников И.И. ездил в Англию по поводу своего избрания почетным доктором Кембриджского университета. За это пребывание он успел ближе познакомиться с англичанами. Они внушали ему большую симпатию, которая с годами должна была еще более возрасти. Он любил оригинальность их серьезного обобщающего ума, их лояльность и энергию; он был им благодарен за внимательное, доброжелательное отношение к его научной деятельности и лично к нему самому. Поэтому, его радовало, что именно в Англии, а не во враждебной ему Германии состоится съезд, на котором ему придется выступать и дать решающий отпор своим противникам. Ввиду важности предстоящих прений, решено было выполнить целый ряд новых опытов. И.И. Мечников предпринял их уже не только один, но и вместе с многими своими учениками. Вновь добытые факты укрепили его еще более в прежних выводах, и он поехал в Лондон относительно спокойным. Главными докладчиками на съезде были Ру и Бухнер. Доклад первого был всецело в пользу фагоцитной теории, а второго в пользу гуморальной. Сам Мечников И.И. выступил со сводкой результатов своих исследований и возражений против нападок на его теорию. В результате съезда ясно было, что фагоцитная теория начинала приобретать серьезные права гражданства. Вот что писал Ру из Лондона по поводу доклада Мечникова И.И.:

«Мечников сейчас занят демонстрацией своих препаратов и к тому же он не рассказал бы вам всего своего собственного успеха. Он говорил с такой страстью, что всех воспламенил. Мне кажется, что с сегодняшнего дня теория фагоцитов приобрела много новых друзей».

Итак, в результате лондонского конгресса и работ последних лет казалось, что фагоцитная теория невосприимчивости окончательно прочно установлена. Однако открытие Берингом антитоксинов все еще висело над нею как Дамоклов меч. Необходимо было, во что бы то ни стало окончательно выяснить взаимную роль фагоцитов и антитоксинов в невосприимчивости организма. С этой целью Мечников И.И. предпринял новые исследования, и ему удалось вполне доказательно установить тесную связь между иммунитетом и деятельностью фагоцитов. Он полагал, что последние вырабатывают антитоксины, как продукт переваривания вакцинальных, т.е. ослабленных токсинов. Он выводил это из того, что кровяная сыворотка кроликов, предохраненных против свиной краснухи, сама по себе не бактерицидна, т.е. не убивает микробов, не ослабляет их, а также не антитоксична в тех случаях, когда не заключает фагоцитов; наоборот, в их присутствии - она антитоксична. Следовательно, существует явная причинная связь между невосприимчивостью животного и его фагоцитами. Этими опытами последнее убежище гуморальной теории казалось окончательно устраненным.

Мечников И.И. видел главную причину оппозиции медиков против фагоцитной теории в том, что до тех пор в медицине изучали патологические явления исключительно на высших животных, вполне игнорируя низших. Между тем именно последние, благодаря простоте и первобытности своего организма, дают ключ к происхождению патологических явлений у высших, сложность которых часто мешает выделить существенное от второстепенного.

С целью выяснить эволюцию фагоцитарных явлений в области патологии Мечников И.И. избрал одно из главных проявлений фагоцитоза в болезнях, а именно воспаление, и в 1891 году прочел ряд лекций по этому вопросу. Исходя из факта, что нормальное пищеварение одноклеточных и низших многоклеточных животных служит им также способом защиты против всяких враждебных начал. Он устанавливал, на основании сравнительного изучения всех ступеней животного царства, что этот способ борьбы и защиты наблюдается точно так же относительно клеток мезодермы, т.е. фагоцитов у всех животных вообще. Благодаря, специальной чувствительности (химиотаксису) фагоциты притягиваются внедрившимся врагом и поглощают его на месте - если неподвижны, или устремляются ему навстречу; если подвижны - захватывают его и переваривают, когда это оказывается возможным. В этой реакции и заключается защита организма.

У животных с развитой кровеносной системой фагоциты крови проходят сквозь поры стенок сосудов (диапедез) и устремляются к месту нападения. Все симптомы, сопровождающие это явление защиты и составляющие картину воспаления - жар, боль, краснота, - нечто иное как ее спутники, связанные со сложностью организма. Основная причина воспаления - пищеварительная деятельность фагоцитов, направленная против вредного начала. Воспаление, следовательно, целебная реакция организма.

Это сравнительное изучение, основанное на биологических и экспериментальных началах, выяснило эволюцию воспаления, также как и тесную связь нормальной биологии с патологической.

Лекции эти составили книгу, напечатанную в 1892 году под названием «Лекции сравнительной патологии воспаления». В них Мечников И.И. излагал основание своего учения о фагоцитах.

Размещено на Allbest.ru