МИКРОБИОЛОГИЯ И ВИРУСОЛОГИЯ Лекция 17 Инфекционная

МИКРОБИОЛОГИЯ И ВИРУСОЛОГИЯ Лекция 17 Инфекционная иммунология (Ч 3) • Автор профессор Е. И. Еременко 1

Антитела (8) 2. Антитела (AT, Ig), составляют основу гуморального иммунитета; синтезируются при стимуляции Аг , поступающими в организм (при естественных инфекциях, вакцинации, действии ксенобиотиков ) или образующимися эндогенно. Как правило, AT специфически взаимодействует с комплементарным Аг. Однако существуют Ig , взаимодействующие с Аг детерминантами, общими для различных Аг; такие AT известны как перекрёстно р еагирующие, или гетероспецифичные. AT существуют в миллионах разновидностей, и каждая молекула имеет уникальный участок связывания Аг детерминанты. В большинстве случаев AT представлены сывороточными гликопротеинами, мигрирующими в составе медленной фракции γ глобулинов при электрофорезе белков сыворотки. Поэтому для обозначения сывороточной фракции AT иногда применяют устаревший термин «γ глобулины» . Молекула AT состоит из 2 идентичных тяжёлых и 2 идентичных лёгких аминокислотных цепей, соединённых дисульфидными S S связями. 2

Антитела (8) После восстановления связей цепи могут быть разделены. Структурной единицей AT является мономер, состоящий из 2 лёгких цепей ( L цепи) и 2 тяжёлых цепей (Н цепи). В цепях различают вариабельную область ( V область) в N концевой части и постоянную, или константную, область (С область). V область у разных AT варьирует. V области L и Н цепей образуют Аг связывающий центр (активный центр AT, паратоп), или Fab фрагмент. Константная область молекулы имеет Fc фрагмент. (9) Аг связывающий центр, образованный вариабельными областями L и Н цепей; именно с ним взаимодействует Аг детерминанта ( эпитоп ) иммуногена. Аг связывающий центр комплементарен эпитопу Аг по принципу «ключ замок» ; прочность этой связи аффинность зависит от пространственного соответствия реагирующих поверхностей, электростатических, гидрофобных взаимодействий и сил Ван дер Ваальса. AT также характеризуют авидность (интегральная характеристика силы связи между Аг и AT , учитывающая взаимодействие всех активных центров с эпитопами Аг) и валентность, равная числу его активных центров. 3

Антитела Молекула Ig как минимум двухвалентна; такие AT известны как полные AT , а мономеры с меньшей валентностью — как неполные AT. Реакции между Аг и AT обратимы, в прямом направлении протекают с выделением тепла. Fc фрагмент определяет специфичность связывания молекулы Ig с клетками эффекторами (например, макрофагами, полиморфноядерными лейкоцитами, тучными клетками), несущими на своей поверхности рецепторы Fc фрагмента. Области (домены) константных участков определяют вторичные ( эффекторные ) функции AT (например, активация комплемента, связывание Fc рецепторов на клеточной мембране). 4

Антитела Структура мономера молекулы Ig. Молекула состоит из 2 идентичных тяжёлых (Н) и 2 идентичных лёгких (L) цепей. N концевые области L и Н цепей образуют 2 Аг связывающих центра. Fc фрагмент молекулы взаимодействует со своим рецептором в мембране различных типов клеток (макрофаг, нейтрофил, тучная клетка). 5

Антитела В зависимости от структуры Н цепей выделяют 5 разных классов ( изотипов ) AT : Ig. A , Ig. D , Ig. E , Ig. G и Ig. M — . пентамер из 5 субъединиц , соединённых дисульфидными связями, имеет 10 Аг связывающих участков. В сыворотке здорового человека могут также циркулировать мономерные и двухвалентные Ig. M (в более высоких титрах их выявляют при атаксии телеангиэктазии и макроглобулинемии Вальденстрёма ). Ig. M филогенетически наиболее древний Ig (обнаружен уже у круглоротых рыб), что находит отражение в особенностях этого Ig (в первую очередь его относительная неспецифичность ). (1) Ig. M — наиболее ранний класс AT. обнаруживаемый при первичном попадании Аг в организм, т. е. наличие Ig. M к Аг конкретного возбудителя указывает на наличие острого инфекционного процесса. 6

Антитела Синтез других классов АТ при первичном контакте с конкретным Аг начинается позднее; несмотря на это, образование Ig. M к некоторым Аг (например, жгутиковым Аг бактерий) осуществляется постоянно, а значительная часть AT к Аг грамотрицательных бактерий относится к Ig. M — основной класс AT, синтезируемых у новорождённых и младенцев. Пик их образования приходится на 4 5 сут с последующим снижением титра. ( Эффекты Ig. M. Молекулы Ig. M опсонизируют, агглютинируют, преципитируют и лизируют содержащие Аг структуры, а также легко активируют систему комплемента (для комплемент зависимого лизиса бактерии достаточно одной молекулы). ( В отличие от прочих Ig, синтез Ig. M мало подвержен действию иммунодепрессантов 7

Антитела Ig. G - основной класс AT (до 75% всех Ig), защищающий организм от бактерий, вирусов и токсинов. После первичного контакта с Аг синтез Ig. M обычно сменяется образованием более дифференцированных Ig. G. Максимальные титры Ig. G при первичном ответе наблюдают на 6 8 сут. Обнаружение высоких титров Ig. G к Аг конкретного возбудителяуказывает на то, что организм находится на стадии реконвалесценциииликонкретное заболевание перенесено недавно. В особенно большом количестве Ig. G синтезируется при вторичном ответе. (1 Подклассы Ig. G представлены мономерами и 4 подклассами: Ig. Gl, Ig. G 2, Ig. G 3 и Ig. G 4; их относительное содержание (в %) составляет соответственно 66 70, 23, 7 8 и 2 4. (2 Эффекты. Ig. G непосредственно участвуют в реакциях иммунного цитолиза, реакциях нейтрализации, а также усиливают фагоцитоз, действуя как опсонины и связывая рецепторы Fc фрагмента в мембране фагоцитирующих клеток, в результате чего фагоциты эффективнее поглощают и лизируют микроорганизмы. 8

Антитела Ig. G и плацентарный барьер. Только Ig. G беременной форсируют плацентарный барьер путём опосредованного рецепторами эндоцитоза. На материнской поверхности клеток трофобласта расположены рецепторы, связывающие Fc фрагменты молекул материнских Ig. G. Образовавшиеся комплексы (рецепторы + AT ) интерна лизуются (т. е. оказываются внутри клетки в составе окаймлённых пузырьков). Содержащие комплексы окаймлённые пузырьки опорожняются из клеток трофобласта на плодной поверхности, далее AT проходит через базальную мембрану трофобласта в соединительную ткань плода и попадает в капилляры плода. Транспорт Ig. G черезп лаценту обеспечивает формирование пассивного иммунитета у плода. 9

Антитела Ig. A (в сывороточном пуле Ig составляет 15 20%) секретируются на поверхность эпителиев, присутствуют в слюне, слезах, молоке, выделяются на поверхность слизистых оболочек, где взаимодействуют с Аг , усиливая защитные свойства слизистых оболочек пищеварительного тракта, дыхательных, половых и мочевыделительных путей. В сыворотке Ig. A циркулирует в виде мономеров, а в секретируемых Ig преобладают четырёхва лентные димеры , содержащие одну J цепь и дополнительную полипептидную цепь (синтезируемый эпителиальными клетками секреторный компонент). Вероятно, секреторный компонент участвует не только в связывании молекул Ig. A и их внутриклеточном транспорте, но и в защите Ig. A от переваривания протеолитическими ферментами секретов. Fc фрагмент Ig. A взаимодействует со своим рецептором в мембране базальной части клетки. Образовавшийся комплекс проникает в клетку путём опосредованного рецепторами эндоцитоза. Ig. A отщепляется от рецептора и секретируется через апикальную часть эпи телиальной клетки. 10

Антитела Ig. E специфически взаимодействует с тучными метками и базофильными лейкоцитами; эти клетки содержат многочисленные гранулы с биологически активными аминами. Их выделение из клетки ( дегрануляция ) вызывает резкое расширение просвета венул и увеличение проницаемости их стенки. Подобную картину можно наблюдать приаллергических реакциях (например, бронхиальной астме, аллергическом рините, крапивнице). Аг связывающие Fab фрагменты молекулы Ig. E специфически взаимодействуют с Аг , попавшим в организм. Сформированный иммунный комплекс взаимодействует с рецептора ми Fc фрагментов Ig. E, встроенных в клеточную мембрану базофила или тучной клетки. Это взаимодействие и является сигналом для экзоцитоза гистамина , других биологически активных веществ и развёртывания острой аллергической реакции. Защитные потенции Ig. E направлены преимущественно против гельминтов (нематод). Синтез Ig. E увеличивается при паразитарных инвазиях , Ig. E моноклональной миеломе. 11

Антитела Ig. D. Биологическая роль этого Ig не установлена; Ig. D обнаруживают на поверхности развивающихся В лимфоцитов; в сыворотке здоровых лиц он присутствует в крайне низкой концентрации. Увеличение его содержания достигает максимума к 10 годам жизни; некоторое увеличение титров находят при беременности, у больных бронхиальной астмой, системной красной волчанкой и лиц с иммунодефицитами. 12

Антитела Генерация разнообразия AT. Использование технологии рекомбинантной ДНК способствовало быстрому накоплению знаний о структуре генов Ig. Кроме различных клас сов (изотипов) Ig, между молекулами AT существуют аллотипические иидиотипические отличия. Аллотипы расположены как на лёгких, так и на тяжёлых цепях. Эти маркёры(определённые участки константной области) генетически детерминированы и наследу ются по законам Менделя. Идиотипы определяют индивидуальную характеристику каждого AT. Идиотипические маркёры ( антигенные детерминанты) локализуются в гипервариабельных последовательностях и соответствуют Аг связывающим участкам AT. Все молекулы Ig, продуцируемые отдельным лимфоцитом и его потомками(т. е. клоном), несут один и тот же идиотип и обозначают термином « моноклональные AT » . тельным источником разнообразия специфичностей AT служат сдвиг точки соединения сегментов на несколько нуклеотидов (изменение рекомбинационных рамок), индукция соматических мутаций в вариабельных сегментах и нематричный синтез ДНК между рекомбинирующими сегментами, осуществляемый терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазой. 13

Антитела Защитные механизмы гуморального иммунитета. AT помогают предотвратить инфицирование и/или элиминировать возбудитель, активируя при этом несколько механизмов. (1 Опсонизация (иммунный фагоцитоз) — связывание AT с клеточной стенкой микроорганизма с последующим эффективным поглощением образовавшегося комплекса фагоцитом при взаимодействии Fc фрагмента AT с соответствующим Fc рецептором (Fc. R) на мембране фагоцита. Fc рецепторы обладают специфичностью (а Fcy RI (CD 64) связывает Fc фрагмент Ig. Gl, Ig. G 3 и Ig. G 4 на мононуклеарных фагоцитах (опсонизация, фагоцитоз). ( Fc RII (CD 32) связывает Fc фрагмент всех подклассов Ig. G на В клетках, мононуклеарных фагоцитах, нейтрофилах и эозинофилах. (в Fc RIII ( CD 16) связывает преимущественно Fc фрагмент Ig. Gl и Ig. G 3 на NK клетках, мононуклеарных фагоцитах, нейтрофилах, эозинофилах, тромбоцитах (иммунная адгезия , фагоци тоз иммунных комплексов, АТ зависимая клеточная цитотоксичность, активация клеток). 14 ( Fc R, обнаруженный на нейтрофилах, связывает Ig. A.

Антитела Высокоаффинный Fc RI , экспрессируемый тучными клетками и базофилами, опосредует их Ig. E зависимую дегрануляцию. (е Низкоаффинный Fc RII (CD 23) экспрессируют 30% В клеток, 2%Т клеток, 1% мононуклеарных фагоцитов и эозинофилы (клеточная активация, иммунорегуляция, цитотоксичность эозинофилов). ( Антитоксический эффект. AT могут связывать и тем самым инактивировать бактериальные токсины. (3 Активация комплемента. Антитела (Ig. M и Ig. G) после связывания с Аг (микроорганизм, опухолевая клетка и др. ) могут активировать каскад сывороточных протеаз (систему комплемента), что приводит к уничтожению индуктора в результате перфорации его клеточной стенки, усилению хемотаксиса, хемокинеза и иммунного фагоцитоза. (4 Нейтрализация. Взаимодействуя с рецепторами клетки, связывающими бактерии или вирусы, AT могут препятствовать адгезии и проникновению микроорганизмов в клетки организма хозяина. 15

Антитела Синтез AT после иммунизации. Теория клональной селекции объясняет некоторые изменения состава сывороточных AT , возникающие после иммунизации. Иммунизация определённым Аг вызывает избирательную пролиферацию лимфоцитов (принцип селекции), коммитированных к синтезу высокоаффинных AT к действующему Аг индуктору. С С о временем в популяции компетентных клеток доля клонов лимфоцитов, синтезирующих высокоаффинные AT , постепенно нарастает. Таким образом, после иммунизации аффинность сывороточных AT к Аг индуктору увеличивается. Тонким механизмом, ответственным за феномен созревания сродства AT , может быть индукция дополнительных соматических мутаций в гипервариабельных областях V сегментов лёгких и тяжёлых цепей Ig. (2) После иммунизации в сыворотке доминирует Ig. M, но постепенно продукция Ig. M сокращается, начинает преобладает синтез Ig. G. Так как переключение от Ig. M к Ig. G изотипическое и не меняет идиотипа, то оно не связано с клональной селекцией. 16

Антитела Клеточный иммунный ответ. В ряде случаев (замедленная гиперчувствительность и клеточно опосредованный цитолиз) реализация иммуного ответа требует присутствия иммунокомпетентных клеток клеточно опосредованный иммунитет. В этих случаях иммуные реакции зависят от лимфоцитов, которые сначала должны распознать Аг, а затем мобилизовать другие клетки для элиминации несущих Аг клеток. При клеточно опосредованном иммунном ответе Аг распознающие рецепторы остаются связанными с мембраной Т лимфоцита. Подобно гуморальному, клеточный иммунный ответ Аг - специфичен: коммитированные Т-клетки реагируют с Аг в комплексе с молекулой МНС I класса на поверхности чужеродных клеток или эндогенными иммуногенами в комплексе с молекулой I класса на поверхности собственных вирус-инфицированных и опухолевых клеток. 17

Антитела Эффекторы клеточных иммунных реакций — цитотоксические Т лимфоциты (ЦТЛ) и Т клетки гиперчувствительности замедленного типа (Тгзт). Ключевое различие функциональной активности ЦТЛ и Тгзт состоит в том, что первые обладают прямой цитотоксичностью , в то время как вторые преимущественно рекрутируют клетки других типов. Тгзт отличаются от ЦТЛ и по мембранным CD Ar ; первые экспрессируют CD 4 Ar (CD 4+), вторые CD 8 Ar (CD 8+). б. Индукция Т клеточно опосредованных реакций начинается с поглощения и переработки Аг Аг представляющими клетками. Обычно Аг представляют макрофаги; как правило, для них характерна невысокая плотность экспрессии молекул МНС II класса. Дендритные клетки, постоянно экспрессирующие высокие концентрации молекул МНС II класса, вероятно, активируют Тгзт CD 4 лимфоциты, распознающие на их мембране комплексы эпитоп-МНС II белок. 18

Антитела Обязательное условие взаимодействия Аг-представ-ляющей клетки и Т- лимфоцита - идентичность молекул МНС (т. е. Аг распознаётся, будучи представленным только в контексте собственного аллельного варианта молекулы МНС). CD 4+ клетки распознают Аг в сочетании с молекулами II класса, a CD 8 + клетки распознают Аг в сочетании с молекулами I класса. Под влиянием Аг и продуктов генов комплекса МНС продуцируются Аг реактивные (сенсибилизированные) Тгзт и ЦТЛ. Уничтожение клетки-мишени. Предъявленный на поверхности клетки мишени Аг в комплексе с молекулой МНС I класса связывается с рецептором ЦТЛ; в этом процессе участвует молекула CD 8 клеточной мембраны Т клетки. Секретируемый Т хелперами ИЛ 2 стимулирует пролиферацию ЦТЛ распознаёт клетку мишень и прикрепляется к ней. В цитоплазме активированного ЦТЛ присутствуют мелкие тёмные органеллы , напоминающие запасающие гранулы секреторных клеток. Гранулы концентрируются в части ЦТЛ, расположенной в области контакта с клеткой мишенью. Параллельно происходят переориентация цитоскелета и смещение в эту область комплекса Гольджи , в котором формируются гранулы. В них содержится белок перфорин. 19

Антитела Выделяемые ЦТЛ молекулы перфорина полимеризуются в мембране клетки мишени в присутствии Са. Сформированные в плазматической мембране клетки мишени перфориновые поры пропускают воду и соли, но не молекулы белка. Если полимеризация перфорина произойдёт во внеклеточном пространстве или в крови, где в избытке имеется кальций, то полимер не сможет проникнуть в мембрану и убить клетку. Специфическое действие ЦТЛ проявляется только как результат тесного контакта между ним и клеткой мишенью, происходящий вследствие взаимодействия Аг на поверхности жертвы с рецепторами ЦТЛ. Сам лимфоцит защищен от цитотоксического действия перфорина; механизмы подобной самозащиты остаются неизвестными. 20

Антитела Альтернативный механизм уничтожения клетки-мишени. Существует и нашло подтверждение другое представление о механизме цитотоксического действия, согласно которому цитотоксические Т лимфоциты и NK клетки являются источником сигнала, запускающего уже предсуществующую суицидальную программу в клетке мишени. Действие этого сигнала усиливают глюкокортикоиды. д. Реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Тгзт клетки распознают чужеродные Аг (преимущественно микроорганизмы) и секретируют интерферон и другие лимфокины , тем самым стимулируя цитотоксичность макрофагов и усиливая дру гие Т и В клеточные ответы. Гиперчувствительность замедленного типа местный клеточно -опосредованный иммунный ответ. Реакции ГЗТ могут развиваться в любой ткани, но исторически их рассматривают в контексте кожного тестирования (например, проба с туберкулином). Кожная реакция ГЗТ развивается только у иммунного индивиду ума приблизительно через 24 48 ч после внутрикожного введения Аг. В месте инъекции возникают эритема и уплотнение или как крайняя степень реакции некроз. 21

Антитела Развитием ГЗТ на вводимый Аг отвечают только организмы с предсуществующей сенсибилизацией. Гистологически реакция ГЗТ характеризуется инфильтрацией очага: сначала нейтро филами, затем лимфоцитами и макрофагами. Развитие реакции ГЗТ включает комплекс межклеточных взаимодействий, ведущих к активации макрофагов. Сенсибилизированные Тгзт распознают гомологичные эпитопы (чаще внутриклеточных патогенов ), пр ставленные на мембране дендритных клеток, и секретируют медиаторы лимфокины , активирующие макрофаги и привлекающие другие провоспалительные клетки. В свою очередь активированные макрофаги секретирует множество биологически активных соединений, вызывающих воспаление и уничтожающих бактерии, опухоли и другие чужеродные клетки: цитокины (ИЛ 1 и ИЛ 6, альфа фактор некроза опухолей), активные метаболиты кислорода (О 2 - , 1 О 2 , ОН - , ОС 1 и Н протеазы, катионные белки лизоцим и лактоферрин. 22

Антитела 4. Реакции гиперчувствительности. Иммунные механизмы, обеспечивающие защиту организма, могут приводить к повреждению органов и тканей, реализуясь в виде реакций гиперчувствительности. Классификация Джема и Кумбса подразделяет гиперчувствительность на 4 основных типа (в зависимости от механизмов, участвующих в их реализации). Многие иммунопатологические процессы опосредованы комбинацией нескольких реакций гиперчувствительности. а. Реакции гиперчувствительности I типа (немедленного типа, атопические , реагиновые ). При данном типе реакций происходит взаимодействие Аг с Ig. E , приводящее к высвобождению биологически активных медиаторов (главным образом гистамина ) из туч ных клеток и базофилов. Примеры реакций I типа — поллиноз , бронхиальная астма, анафилактический шок. 23

Антитела Реакции гиперчувствительности II типа. AT (обычно Ig. G или Ig. M) связываются с. Аг на поверхности клеток, что активирует фагоцитоз и приводит к развитию АТ зависимого клеточно опосредованного цитолиза. Реакции сопровождаются активацией комплемента СЗ с последующим фагоцитозом клеток или активацией всей системы комплемента с последующим цитолизом и повреждением ткани. Пример реакции II типа аутоиммунная гемолитическая анемия. в. Реакции гиперчувствительности III типа (иммунных комплексов). Комплексы, образованные Аг и соответствующим AT , активируют систему комплемента, приводя к развитию воспалительной реакции. Пример реакции III типа острый гломеруло нефрит. г. Реакции гиперчувствительности IV типа (клеточно опосредованные, или замедленного типа). 24

Толерантность и аутоиммунитет Толерантность. Иммунный ответ против собственных тканей организма в нормальных условиях не развивается, т. е. иммунная система толерантна к подавляющему большинству Аг тканей организма ( аутоантигены ). Однако в ряде случаев наблюдают состояние избирательного отсутствия ответа на специфический Аг (по определению, чужеродный), или истинную толерантность {Бернет, Медавар). 1 Механизмы поддержания. Подобно иммунным реакциям, состояние толерантности тщательно контролируется. При истинной толерантности ответ на соответствующий Аг подавлен, а на другие Аг сохранён. Состояние толерантности поддерживают разнообразные механизмы: Т супрессоры , генетическая рестрикция иммунного ответа, уничтожение клонов Т и В клеток, экспрессирующих соответствующий рецепторный идиотип , ограничение взаимодействия Аг представляющих клеток и лимфоцитов. Толерантность к аутоантигенам естественна 3 25

Толерантность и аутоиммунитет Искусственная толерантность к чужеродным Аг может быть вызвана иммунизацией по определённой схеме (например, толерантность «низкой дозы» — дробное введение Аг в возрастающих количествах или толерантность «высокой дозы» — однократное введение Аг в высокой дозе). Заболевания. Толерантность может развиваться при некоторых заболеваниях, но значи тельно чаще нарушается толерантность к собственным Аг , при этом развиваются аутоиммунные заболевания (например, системная красная волчанка, myasthenia gravis, ревматоидный артрит). В большинстве случаев аутоиммунный процесс вносит гораздо больше повреждений, чем провоцирующее его заболевание (например, ревматизм после стрептококковой инфекции). 2. Механизмы отмены. Известно несколько механизмов отмены толерантности. 3 26

Толерантность и аутоиммунитет Аутоиммунная реакция может быть результатом формирования новых Аг детерминант носителя или повреждения предсуществующих аутоантигенных детерминант. 1. Если аутоантигены незначительно повреждены (например, изменения нормальной структуры Аг клеточных мембран при вирусных инфекциях), толерантность может быть нарушена. 2. Отмена толерантности в организме может развиться при взаимодействии с Аг , эпитопы которого близки по структуре к нормальным эпитопам аутоантигена (например, перекрёстная реактивность между белками клеточной стенки стрептококка и тканевыми Аг сердца). 3. Если чужеродные Аг детерминанты связываются с клетками организма, то толерантность нарушается. Иммунный ответ на такие Аг приводит к разрушению собственных клеток (например, лекарственно индуцированные гемолитические анемии). Острая травма тканей может привести к освобождению Аг , обычно изолированных от иммунной системы гисто гематическими барьерами. При этих обстоятельствах такие аутоантигены будут распознаны как 27 чужеродные.

Толерантность и аутоиммунитет Один из примеров симпатическая офтальмия — первичное повреждение глаза, вызывающее несостоятельность офтальмо гематического барьера, делает возможным контакт клеток иммунной системы с тканевыми Аг глаза. Часто возникающий при этом иммунный ответ может уничтожить глаз, даже если провоцирующее повреждение уже разрешилось. Аутоиммунная реакция может быть результатом поликлональной активации В клеток митогенами (например, бактериальными ЛПС) или секреции лимфокинов Т клетками, стимулированными митогеном. 4. Аутоиммунная реакция может возникнуть вследствие расстройств регуляции иммунной системы. Формы регуляторного дисбаланса — дефицит или функциональная недостаточность супрессорных клеток и атипичная экспрессия молекул II МНС класса на клетках, не экспрессирующих эти Аг в нормальных условиях (например, тиреоциты при аутоиммунном тиреоидите). 28

Невосприимчивость к возбудителям инфекционных заболеваний Сложные системы иммунной защиты организма позволяют человеку в большинстве случаев оставаться невосприимчивым к первичным или вторичным заражениями различными патогенами. Принимая во внимание, что инфекционные поражения могут быть системными или местными, можно утверждать, что и невосприимчивость может быть общей или местной. Поскольку мишенью для защитных механизмов могут быть различные Аг микроорганизмов, выделяют обеспечивающие невосприимчивость антимикробные и антитоксические иммунные реакции. А. Естественная невосприимчивость (врождённая невосприимчивость) обусловлена биологическими особенностями, присущими человеку как виду, а также некоторыми генетическими особенностями индивидуумов. Например, человек резистентен к возбудителю чумы рогатогоскота , а животные не болеют гонореей; среди людей встречаются лица, не болеющие корью или ветряной оспой. Своеобразную форму врождённой невосприимчивости составляет передача значимых титров Ig. G от матери к плоду через плаценту, что обеспечивает невосприимчивость новорождённого к различным возбудителям в течение некоторого, обычно индивидуально вариабельного , срока; понятно, что такая 29 невосприимчивость не является наследственной.

Невосприимчивость к возбудителям инфекционных заболеваний Б. В отличие от естественной, приобретённая невосприимчивость не является врождённой и может приобретаться пассивно или активно. 1. Активно приобретённая невосприимчивость может развиваться естественно (после перенесения инфекции) либо искусственно [после вакцинации ослабленными или убитыми микроорганизмами или их Аг ( поствакцинальная невосприимчивость)]. И в том и в другом случае организм, приобретающий невосприимчивость, сам участвует в её создании, отвечая развитием иммунного ответа и формированием пула клеток иммунологической памяти. Как правило, активно приобретённая невосприимчивость устанавливается через несколько недель после заболевания или иммунизации, держится годами и десятилетиями или сохраняется пожизненно (например, при кори), что обусловлено длительностью циркуляции клеток иммунологической памяти. Активно приобретённая невосприимчивость по наследству не передаётся, хотя способность отвечать на Аг является наследственным видовым признаком. Создание подобной формы невосприимчивости преследует вакцино-, или иммунопрофилактика, составляющая важнейший инструмент в борьбе с инфекционными заболеваниями. 30

Невосприимчивость к возбудителям инфекционных заболеваний 1. Пассивно приобретённая невосприимчивость достигается введением готовых AT (обычно сывороточных, реже моноклональных ). Подобные препараты получают иммунизацией животных (лошадей, коров) или специальных лиц доноров. Поскольку эти препараты представляют собой чужеродный белок, то их введение нередко сопровождается развитием неблагоприятных побочных реакций. Поэтому подобные препараты имеют исключительно терапевтическое значение, их не используют для иммунопрофилактики. Наиболее часто применяют антитоксины, нейтрализующие токсины микроорганизмов. Пассивно приобретённая невосприимчивость развивается быстро, обычно через несколько часов после введения препарата, но держится недолго и исчезает по мере удаления донорских AT из циркуляции. 2. Особая форма приобретённой невосприимчивости — инфекционная, или нестерильная , невосприимчивость ( Моргенрдт ). В подобных ситуациях её опосредует не перенесение инфекции, а именно наличие инфекционного агента в организме. Если возбудитель элиминируется, то исчезает и невосприимчивость. Подобного рода невосприимчивость характерна для туберкулёза и, вероятно, для малярии. 31

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Немного истории. За много веков до н. э. появились наблюдения за различными формами невосприимчивости к инфекционным заболеваниям или повторным заражениям ими. Не менее древними являются и попытки использовать наблюдения в практических целях, т. е. предохра нить человека от заболевания. 1. Вариоляция. В отношении оспы эти попытки оказались успешными, и на протяжении многих веков до Рождества Христова в Индии, Китае, странах античного мира втирали в неповреждённые или травматизированные различными способами кожу и слизистые обо очки л небольшие порции материала от выздоравливающих людей. Интересно отметить, что подобные введения Аг небольшими дозами применяли и для иммунизации против змеиных укусов и прочих ядов (достаточно вспомнить Митридата Евпатдра ). Вышеупомянутый способ вакцинации против натуральной оспы вариоляция - получил сравнительно широкое распространение на Востоке, но только в 1721 г. жена английского посланника в Константинополе леди Мэри Монтегю перенесла этот метод в Европу. Следует отметить, что вариоляция представляла весьма опасную процедуру, вероятность развития оспы составляла 1 20 на 1000 привитых. 32

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Метод встретил серьёзное противодействие со стороны церкви, и лишь после заявления медицинского факультета Сорбонны, что «се qui pouvait etre utile aux hommes ne pouvait offenser Diem (то, что может быть полезно людям, не является оскорблением для Господа) вариоляция получила широкое распространение; в России в числе первых вариолировалась Екатерина II Попытки перенести методические приёмы вариоляции для профилактики других инфекций успеха не имели, однако вариоляция дока зала возможность искусственного создания невосприимчивости и подготовила врачебную мысль к вакцинации. Вакцинация. Вакцинацией человечество обязано Дженнеру (1796), хотя ранее Common и Фьюстер (1768) докладывали Лондонскому медицинскому обществу, что прививка натуральной оспы лицу, ранее переболевшему коровьей оспой, не вызывает у него заболевания. Однако лишь работа Дженнера доказала, что прививка коровьей оспы — вакцинация эффективна для профилактики натуральной оспы (достаточно указать, что в течение ближайших 2 лет было вакцинировано более 100000 человек). 33

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Открытие Дженнера — гениальное эмпирическое достижение — не могло, однако, обусловить дальнейшее развитие иммунологии инфекционных болезней; для этого требовались знания по их этиологии и патогенезу. Открытия Коха и особенно Пастера, доказавшего возможность ослабления вирулентности возбудителей, заложили основы современной иммунопрофилактики, собственно, её история как научного направления начинается с опыта Пастера по иммунизации овец вакциной против сибирской язвы в Пюи ле Фор (5. 05. 1888). В 1890 1892 гг. Беринг и Китазато открывают возможность получения дифтерийного и столбнячного антитоксинов, что закладывает основы иммунотерапии. Несколько позднее Грубер и Дархэм (1896) выявляют агглютинины у больных и иммунизированных и создают тем самым предпосылки для разработки методов серологической диагностики инфекционных болезней. Пфайффер и Коме (1898) открывают новые горизонты вакцинопрофилактики, применяя убитые микробы. 34

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Б. Типы вакцин. Для иммунопрофилактики инфекционных заболеваний применяют вакцины нескольких типов. 1 Убитые (инактивированные) вакцины. Для их приготовления патогенные микроорганиз мы убивают либо термической обработкой, либо воздействием различных химических агентов (например, формалином). Спектр возбудителей, используемых для приготовления вакцин, весьма разнообразен, но наибольшее распространение получили бактериальные (например, противочумная) и вирусные (например, антирабическая ) вакцины. В качестве Аг можно использовать как цельные тела микроорганизмов (вакцины против чумы, гриппа и вакцина Солка), так и отдельные компоненты возбудителя (например, полисахаридная пневмококковая вакцина) или иммунологически активные фракции (например, вакцина против вируса гепатита В). Различают убитые вакцины, содержащие Аг одного микроорганизма (т. е. моновалентные) или Аг нескольких возбудителей (поливалентные). 35

Иммунотерапия и иммунопрофилактика 2. Ослабленные (аттенуированные) вакцины. Подобные препараты имеют несомненное преимущество перед убитыми вакцинами, т. к. они полностью сохраняют антигенный набор возбудителя и обеспечивают более длительное состояние невосприимчивости. Обычно для вакцинации используют штаммы микроорганизмов с ослабленной вирулентностью либо лишённые вирулентных свойств, но полностью сохранившие иммуногенные свойства. Наиболее известной и длительно применяемой бактериальной ослабленной вакциной является БЦЖ используемая для профилактики туберкулёза. Сравнительно новой является вакцина для профилактики брюшного тифа, изготавливаемая из ослабленного штамма и обеспечивающая 90% защитный эффект. Испытывается вакцина против коклюша, приготовленная из бактерий с мутантным геном токсинообразования. Большую часть живых вакцин, применяемых на практике, составляют противовирусные вакцины. Среди них наиболее известны вакцина против возбудителя жёлтой лихорадки, противополиомиелитная вакцина Сэбина, вакцины против кори, краснухи, паротита и др. Довольно своеобразна неослабленная вакцина против аденовирусов, она применяется внутрь, но вызывает развитие иммунных реакций на уровне дыхательных путей. 36

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Компонентные ( субъединичные ) вакцины состоят из отдельных главных, илимажорных , Аг (компонентов), способных обеспечить развитие протективного иммунного ответа. а. Вакцины против возбудителей бактериальных инфекций могут включать отдельные компоненты морфологических структур (например, полисахариды Streptococcus pneumoniae , Neisseria meningitidis или Haemophilus influenzae типа b ). Основные трудн сти для широкого применения подобных препаратов обусловливают вариации их состава или слабая иммуногенность некоторых полисахаридов. б. Другим типом компонентных вакцин являются анатоксины — препараты, содержащие токсины, лишённые токсических свойств, но сохранившие антигенность . Целью их менения является индукция иммунных реакций, направленных на нейтрализацию токсинов; обычно в результате иммунизации синтезируются нейтрализующие AT (антитоксины). Наиболее известны вакцины против токсинов возбудителей дифтерии и столбняка. 37

Иммунотерапия и иммунопрофилактика 4. Рекомбинантные вакцины. Изучение механизмов вирулентности и генов, кодирующих её проявления, создало предпосылки для появления нового класса вакцин, сочетающих антигенные свойства одного возбудителя, но сорбированные на другом носителе. Например. получен ряд противовирусных вакцин, сконструированных путём введения генов патогенных вирусов в геном вируса вакцины. Широкое применение подобных препаратов ограничивает возможная патогенность самого носителя для больных с иммунодефицитами. В насто ящее время проводятся исследования вакцин против гепатита В и столбняка, созданных внесением генов в геном сальмонелл. 5. Синтетические олигопептидные вакцины представляют самый современныйкласспрепаратов. Принцип их конструирования включает синтез пептидных последовательностей, образующих эпитопы , распознаваемые нейтрализующими AT. Подобные препараты наибо лее безопасны в плане возможных вакцинных осложнений, но их разработку тормозят две основные проблемы: во первых, до настоящего времени отсутствует полный объём информации о гомологии синтетических эпитопов нативным Аг ; во вторых, низкомолекулярные синтетические пептиды низкоиммуногенны , что диктует необходимость подбора 38 соответствующих адъювантов.

Иммунотерапия и иммунопрофилактика В. Иммуномодуляторы. Сравнительно большому арсеналу средств иммунопрофилактики не соответствует арсенал средств химиотерапии, особенно препаратов для лечения вирусных инфекций. Кроме того, отмечается выраженный рост числа лиц с различными нарушениями иммунологической реактивности, что значительно снижает эффективность вакцинопрофилактики. Существующие проблемы создают предпосылки для создания средств, способных стимулировать защитные силы организма. Идея иммуностимуляции представляется весьма привлекательной, т. к. при наличии соответствующего арсенала оказались бы решёнными многие проблемы инфекционной патологии, болезней злокачественного роста, эндокринных расстройств и т. д. Действительно, начиная с 50 х гг. подобные разработки привели к появлению различных препаратов, так или иначе влияющих на иммунологическую реактивность; большинство из них — бактериальные продукты, они напоминали скорее вакцины, не свободные от многочисленных побочных эффектов. 39

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Развитие иммунологии отражает тенденции в адекватной оценке иммуно тропных препаратов: сначала их называли иммуностимуляторами , иммунопотенциаторами, модификаторами биологического ответа и т. д. , а затем общепринятым стали считать термин « иммуномодуляторы » . Известно достаточно большое количество иммуномодуляторов самого различного происхождения, их разделяют на 3 основных класса. Их объединяет одно свойство иммуномодуляторы имеют «иммунологические точки действия» , т. е. мишени среди иммунокомпетентных клеток. 1. Эндогенные иммуномодуляторы представлены большим набором цитокинов , обеспечивающих физиологическое поддержание гомеостаза организма. 2. Экзогенные иммуномодуляторы разделяют на природные и синтетические. К первым относят различные компоненты микроорганизмов — вирусов, бактерий, простейших (наиболее изучены ЛПС, пептидо и кетогликаны). В некоторых случаях сами вакцины спо собны оказывать иммуномодулирующее и терапевтическое действие. Например, противогерпетическая вакцина значительно снижает частоту рецидивов, назначение БЦЖ усиливает эффективность химиопрепаратов при лечении лепры, аналогичный эффект наблюдают и при лечении некоторых форм туберкулёза. 40

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Синтетические препараты включают тысячи соединений, обладающих, помимо иммуномодулирующего , рядом других эффектов, например гипотензивным ( вазодилататоры ). В эту группу входят синтетические аналоги нуклеиновых кислот (синтетические поли- нуклеотиды ), адаптогены , поверхностно-активные вещества (минеральные соли , полисульфаты , поликарбонаты), производные пирана , имидазола , флуоренов , пиримидинов и др. Помимо иммуномодулирующего действия, многие синтетические пре параты и микробные продукты способны активировать систему интерферона, т. е. являются его индукторами. Типы иммуномодуляторной терапии. Отобранные для клинического применения препараты можно применять как для лечения иммунодефицитных состояний, вызванных вирусными инфекциями, так и для профилактики инфекций у лиц с иммунодефицитами. В настоящее время существует 3 основных типа иммуномодулирующей терапии активная, адаптивная и пассивная. 41

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Для использования иммуномодуляторов важным условием является точное знание мишеней, на которые они действуют. Например, известные бактериальные продукты (ЛПС энтеробактерий, сальмозан, продигиозан и др. ) активируют макрофаги; интерлейкины 4, 5, 6 стимулируют рост дифференцировку В лимфоцитов; тимические и пептиды ( тимозин , тимопоэтин , тималин , Т активин ), левамизол изопринозин , полиакриламидные кислоты и интерлейкины 1, 2, 3 стимулируют различные популяции Т клеток. Наконец, интерфероны рассматривают как плейотропные лимфокины , а синтетические и природные полифосфаты и поликарбоксилаты как поликлональные активаторы Практическое применение. Несмотря на обширный список иммуномодуляторов , подавляющее большинство из них в силу ряда причин (токсичность, недостаточная эффективность, побочные эффекты, высокая стоимость, недостаточная изученность) редко используют на практике. Пригодными оказались лишь единичные препараты. Их изучение показывает обоснованность и перспективность применения для лечения широкого круга инфекций, против которых не разработаны или недостаточно эффективны 42 существующие терапевтические средства.

Иммунотерапия и иммунопрофилактика Основные иммуномодуляторы имеющие клиническое значение Препараты Основные механизмы действия Диуцифон Стимуляция ИЛ 2 Левамизол Коррекция функций Т лимфоцитов и фагоцитов Изопринозин Стимуляция Т лимфоцитов Миелопептид Стимуляция В лимфоцитов Дибазол, метилурацил, пентоксил, пирогенал, Стимуляция фагоцитов, В лимфоцитов, продигиозан, ЛПС энтеробактерий, сальмозан лейкопоэза и цитотоксических свойств моноцитов ИЛ 4, ИЛ 5, ИЛ 6 Дифференцировка В лимфоцитов Т активин, тимозин, тимотропин, тималин Коррекция функций Т лимфоцитов, стимуляция синтеза ИЛ-1, ИЛ 2, ИЛ 3 и цитотоксической активности лимфоидных клеток Полифосфаты, поликарбоксилаты Поликлональные активаторы Индукторы интерферона Включение системы интерферона Интерфероны Плеотропные лимфокины (описано более 100 эффектов 43