Тема лекции Виды иммунитета иммунный ответ Факторы естественной

Тема лекции Виды иммунитета, иммунный ответ. Факторы естественной резистентности. Практическое использование учения об инфекции и иммунитете. Москва 2009

План лекции: 1. Из истории учения об иммунитете. 2. Виды иммунитета 3. Факторы и механизмы неспецифической защиты. 4. Антигены, их свойства. Антигены бактерий 5. Понятие об антителах. 6. Реакция взаимодействия антигенов с антителами. 7. Практическое применение учения об иммунитете

Учение об иммунитете Первые попытки объяснить невосприимчивость к заразным болезням предприняли англичане Т. Люис и Д. Капнинхэм (1872). Они связывали невосприимчивость со способностью крови противостоять брожению. В 1877 г. М. Рейно доказал, что введение крови телят, вакцинированных против коровьей оспы, прекращает её течение у больных животных. Этот опыт можно расценивать как предвестник иммунопрофилактики, основы которой заложили открытия Коха и особенно Пастера. Последний доказал возможность ослабления вирулентности, то есть аттенуации возбудителей.

Луи Пастер

• Собственно, история иммунологии как науки начинается с опыта Пастера по иммунизации овец вакциной против сибирской язвы в местечке Пюи ле Фор (5 мая 1888 г. ). Исследования Пастера позволили научно обосновать главный принцип борьбы с инфекционными заболеваниями — создание массовой невосприимчивости. Э. Ру и А. Иерсен выделили дифтерийный токсин, а Э. Беринг и Ш. Китазато открыли возможность получения дифтерийного и столбнячного антитоксинов (1890 -1892), что заложило основы иммунотерапии.

• В 1883 г. появилась теория иммунитета, опирающаяся на эволюционное учение Чарлза Дарвина и основанная на изучении пищеварения у животных, располагающихся на разных ступенях биологического развития. Автор новой теории, И. И. Мечников, обнаружил сходство внутриклеточного переваривания веществ у амёб, клеток энтодермы кишечнополостных и некоторых клеток мезенхимного происхождения (моноцитов крови, тканевых макрофагов).

Мечников ввёл термин «фагоциты» ]от греч. phages, поедать, + kytos, клетка], а позднее предложил разделять их на микрофаги и макрофаги. Такому разделению способствовали и достижения П. Эрлиха, дифференцировавшего посредством окраски несколько типов лейкоцитов. В классических работах по сравнительной патологии воспаления И. И. Мечников доказал роль фагоцитирующих клеток в элиминации патогенов. В 1901 г. в Париже вышел его монументальный итоговый труд «Невосприимчивость в инфекционных болезнях» .

И. И. Мечников

Виды иммунитета • Иммунитет – функция системы иммунитета, которая представлена лейкоцитами, иммуноглобулинами и системой комплемента. • Иммунитет - это совокупность реакций взаимодействия между системой иммунитета и биологически активными агентами (антигенами). Эти реакции направлены на сохранение постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма и результатом их могут быть различные феномены иммунитета. Одни из них являются полезными, защитными, другие обусловливают патологию

К первым относятся: • - противоинфекционный иммунитет – невосприимчивость организма к инфекционным агентам, являющимся возбудителями заболеваний (микробам, вирусам); • - толерантность – терпимость к собственным биологически активным веществам. Система иммунитета в норме не реагирует на «свое» и отторгает «чужое» .

Другие феномены иммунитета приводят к развитию заболеваний: • - гиперчувствительность - повышенная иммунная реакция на антигены-аллергены, которая приводит к развитию аллергических заболеваний; • - аутоиммунитет – это реакции системы иммунитета на собственные биомолекулы, т. е. на аутоантигены. При аутоиммунных болезнях «свои» молекулы узнаются системой иммунитета как «чужие» и на них развивается реакция.

Аллергические реакции

Иммунитет Наследственный (видовой) иммунитет Приобретенный иммунитет Естественный Активный Пассивный Искусственный Пассивный Активный

По механизму развития различают следующие виды иммунитета: • Видовой иммунитет, генетически обусловленный особенностями обмена веществ данного вида. Он, в основном, связан с отсутствием необходимых условий для размножения возбудителя. Например, собаки не болеют некоторыми болезнями человека (сифилис, гонорея, дизентерия), и, наоборот, люди не восприимчивы к возбудителю чумы собак.

Строго говоря, данный вариант резистентности не является истинным иммунитетом, так как он не осуществляется системой иммунитета. Однако есть варианты видового иммунитета, обусловленные естественными предсуществующими антителами. Такие антитела исходно имеются в небольшом количестве против многих бактерий и вирусов.

Приобретенный иммунитет возникает в течение жизни. Он бывает естественным и искусственным, каждый из которых может быть активным и пассивным. Естественный пассивный иммунитет возникает в результате передачи от матери к плоду через плаценту (трансплацентарный) или с молозивом (колостральный) готовых защитных факторов.

Естественный активный иммунитет появляется в результате контакта с возбудителем после перенесенного заболевания. Искусственный пассивный иммунитет создается после введения в организм готовых антител с сыворотками крови иммунизированных доноров. Искусственный активный иммунитет создается после введения в организм вакцин, содержащих микроорганизмы или их части.

Факторы и механизмы неспецифической защиты: Наиболее изученные неспецифические факторы естественной резистентности можно разделить на: v Клеточные (кожа, слизистые, лимфатические узлы, фагоцитоз) v Гуморальные (b-лизины, лизоцим, комплемент, пропердин)

Среди факторов естественной резистентности выделяют: 1. Естественные барьеры: кожа, слизистые – поверхности, которые первыми вступают в контакт с возбудителями инфекции. 2. Система фагоцитов, включающая нейтрофилы и макрофаги. 3. Система комплемента (совокупность сывороточных белков), тесно взаимодействующая с фагоцитами.

4. Интерфероны. 5. Различные вещества, чаще всего белковой природы, участвующие в реакциях воспаления, фибринолиза и свертывания крови. Некоторые из них (лизоцим) обладают прямым бактерицидным действием. 6. Система естественных (нормальных) киллеров, не обладающих антигенной специфичностью (Ткиллеры).

В процессе эволюции человек выработал целый ряд механизмов, обеспечивающих иммунитет (специфическую защиту) и естественную резистентность (неспецифическую защиту) в условиях окружающей среды, наполненной громадным множеством инфекционных агентов. Действие естественных факторов защиты не зависит от антигенной специфичности чужеродного агента. Они не распознают попадающие в организм различными путями вещества и инфекты, как генетически чужеродный материал, но в большинстве случаев действуют не менее эффективно, чем факторы приобретенного иммунитета, способствуя их элиминации.

• Существуют механизмы неиммунной естественной неспецифической резистентности организма. К ним относят защиту организма от внешних повреждений наружными покровами (кожа, слизистые оболочки), приспособительными реакциями в виде слущивания эпителия, движения ресничек и секретов, чихания, кашля, лихорадки; химическими веществами (бактерицидное действие соляной кислоты желудочного сока, молочной, жирных кислот, ряда ферментов).

• • По реагирующим системам различают: местный и общий иммунитет В местном иммунитете участвуют неспецифические факторы защиты, а также секреторные иммуноглобулины, которые находятся на слизистых оболочках носа, бронхов, кишечника и т. д.

Различают также • противоинфекционный и • неинфекционный иммунитет. Противоинфекционный иммунитет – совокупность реакций системы иммунитета, направленных на удаление инфекционного агента – возбудителя заболевания. В зависимости от вида инфекционного агента различают следующие виды противоинфекционного иммунитета:

1. Антибактериальный иммунитет, который может быть стерильным и нестерильным. При стерильном иммунитете микроорганизмы из организма удаляются, а иммунитет сохраняется. При нестерильном иммунитете для поддержания иммунитета необходимо присутствие в организме небольшого количества микроорганизмов (таков наш иммунитет к туберкулезу); 2. Антитоксический иммунитет – против продуктов жизнедеятельности микробов – токсинов; 3. Противовирусный иммунитет; 4. Противогрибковый иммунитет; 5. Противопаразитарный иммунитет.

Иммунитет всегда конкретен, направлен против определенного возбудителя заболевания, вируса, бактерии. Поэтому к одному возбудителю иммунитет есть, а к другому его может не быть. Эта специфичность определяется антителами и рецепторами иммунных Т-клеток против соответствующих антигенов. Неинфекционный иммунитет – это совокупность реакций системы иммунитета, направленных на неинфекционные антигены. В зависимости от природы этих антигенов он подразделяется на следующие виды:

Аутоиммунитет – аутоиммунные реакции системы иммунитета на собственные антигены. Он обусловлен нарушением распознавания «своих» молекул, когда они воспринимаются системой иммунитета как «чужие» и разрушаются. Трансплантационный иммунитет возникает при пересадке органов и тканей от донора к реципиенту. Эти реакции связаны с наличием индивидуальных наборов молекул на поверхности лейкоцитов – человеческих лейкоцитарных антигенов. Набор этих молекул идентичен только у однояйцевых близнецов.

• Противоопухолевый иммунитет – это реакции системы иммунитета на антигены опухолевых клеток. Репродуктивный иммунитет в системе «матьплод» - это реакции иммунитета матери на антигены плода, так как он отличается по ним за счет генов полученных от отца.

• Возбудители болезней обладают целым рядом компонентов и свойств, препятствующих воздействию на них защитных факторов хозяина и, более того, обладающих повреждающим действием на эти защитные системы. Микробы, вирусы, грибы и паразиты имеют широкий спектр компонентов, защищающих их от киллинга клетками и антителами. Так, полисахариды, белково-липидные компоненты клеточной стенки или клеточной капсулы ряда возбудителей (микобактерии, плазмодии, Y. pestis, Т. pallidum и др. ) препятствуют фагоцитозу, перевариванию и внеклеточному киллингу.

• Например, функция капсулы E. coli – защита от фагоцитоза и бактерицидного действия сывороточных компонентов – зависит от отрицательного заряда и гидрофильных свойств К-полисахаридов, которые препятствуют взаимодействию с фагоцитами и делают комплемент неэффективным. Этот защитный эффект срабатывает только при отсутствии анти-К-антител, то есть в ранний период.

• Существуют и другие способы защиты возбудителей. Внутриклеточно расположенные возбудители защищены в некоторой степени от иммунологических реакций организма. Так, некоторые, располагаясь внутриклеточно, продуцируют каталазу, не индуцируют кислородного взрыва (одного из главных защитных механизмов фагоцита), другие располагаются вне фагосом, избегая таким образом действия лизосомальных ферментов, третьи препятствуют слиянию фагосомы с лизосомами.

Примеры такого неэффективного фагоцитоза можно найти на некоторых этапах инфекций, вызванных микобактериями, листериями, стафилококками, токсоплазмами, легионеллами и др. микробами и паразитами.

АНТИГЕНЫ. По Р. В. Петрову (1987), антигены – (от греч. Anti –против, genes - род) – все те вещества, которые несут признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунологических реакций.

Термин «антиген» был введен в 1899 г. венгерским исследователем Ладислау Дойчем. Они обладают определенными свойствами: антигенностью, иммуногенностью, специфичностью, коллоидной структурой и определенной молекулярной массой.

Под антигенностью понимают способность антигена вызывать иммунный ответ. Иммуногенность – способность создавать иммунитет. Специфичность – особенность строения веществ, по которой антигены отличаются друг от друга. Видовая специфичность – животные разных видов имеют антигены свойственные только данному виду, что используется при определении фальсификации мяса, групп крови путем применения антивидовых сывороток.

Антигены – вещества с высокой молекулярной массой (не менее 10 к. Да). Чем крупнее молекула, тем выше антигенность, т. е. способность образовывать антитела.

Различают полноценные и неполноценные антигены. Полноценные – это белки, способные вызывать образование в организме антител и реагировать с ними. Неполноценные антигены, или гаптены (термин «гаптен» введен в 1936 г. австрийским ученым -иммунологом К. Ландштейнером), представляют собой сложные углеводы, липиды и другие вещества, неспособные вызывать образование антител, но вступающие с ними в специфическую реакцию

Добавление к гаптенам даже небольшого количества белка придает им свойства полноценных антигенов.

Антигены микроорганизмов. Каждый микроорганизм, как бы примитивно он не был устроен, содержит несколько антигенов. Жгутиковый Н-антиген. Как видно из названия, эти антигены входят в состав бактериальных жгутиков. Соматический О-антиген грамотрицательных бактерий связан с ЛПС клеточной стенки.

Капсульный К-антиген – эти антигены хорошо изучены у эшерихий и сальмонелл. Они, так же как Оантигены, тесно связанны с ЛПС клеточной стенки и капсулой, но в отличии от О-антигена содержат главным образом кислые полисахариды.

Антитела- это специфические белки – иммуноглобулины (Ig), которые образуются в организме животных и человека под влиянием антигенов. Молекулы иммуноглобулинов, как было установлено (1962 -1969 гг) Р. Р. Портером (Великобритания) и Дж. М. Эдельманом (США), состоят из 4 полипептидных цепей:

Классификация иммуноглобулинов

Ig. G • Ig. G - является основным классом иммуноглобулинов, находящихся в крови и синтезирующихся при вторичном иммунном ответе. В процессе инфекции Fcобласть молекулы Ig. G связывается со специфическими рецепторами фагоцитов (макрофаги и полиморфноядерные лейкоциты), способствуя эффективному поглощению и разрушению иммуногена, покрытого Ig. G-антителами, синтезированными в иммунном ответе. Кроме того, Fc -область Ig. G активирует комплемент путем связывания с первым компонентом системы комплемента, что в конечном итоге приводит к бактериолизису или цитолизу чужеродного микроорганизма.

Ig. M • Ig. M - является основным классом иммуноглобулинов, синтезируемых на ранних стадиях первичного иммунного ответа. Молекулы Ig. M наряду с молекулами Ig. D, встраиваясь в плазматическую мембрану в процессе превращения пре-В-клеток в Влимфоциты, являются антиген-специфическими рецепторами. Хотя это свойство характерно для иммуноглобулинов всех классов, известно, что на поверхности большинства покоящихся В-клеток находятся главным образом Ig. M и Ig. D. Пентамеры Ig. M более эффективны в реакциях гемолиза, в лизисе бактерий, а также значительно эффективнее активируют комплемент по сравнению с Ig. G антителами.

Ig. A - является основным классом антител в секретах и играет решающую роль в иммунологической защите слизистых по отношению к вирусам. Помимо этого, Ig. A снижает адгезию бактерий и вирусов на поверхности эпителиальных клеток, а в комплексе с лизоцимом может активировать систему комплемента.

Ig. E-антитела ответственны за клинические проявления аллергических реакций и имеют важное значение в активизации механизмов защиты организма против паразитов. Иммуноглобулины этого класса связываются с тучными клетками и базофилами, что приводит к секреции клетками гистамина или серотонина, способствуя расширению кровеносных сосудов и увеличению проницаемости их стенок. Предполагается, что Ig. E делают область воспаления более доступной для лейкоцитов, антител и компонентов комплемента.

Ig. D Функция Ig. D-антител неизвестна; они обнаруживаются, главным образом, в виде антигенных рецепторов на цитоплазматической мембране некоторых В-лимфоцитов. Имеются сведения о направленности антител Ig. D к хронически присутствующим в крови антигенам.

Реакции антигена с антителом называются серологическими (от лат. Serum – сыворотка). При взаимодействии антител с низкодисперсными антигенами (бактерии, эритроциты) наблюдается феномен агглютинации, а с высокодисперсными – преципитация (осаждение).

Реакция агглютинации Реакция агглютинация (РА) - это склеивание и выпадение в осадок микробов или других клеток под действием антител в присутствии электролита (изотонического раствора натрия хлорида).

Агглютиноген – антиген, участвующий в агглютинации. Антитело – агглютинин. Агглютинат - образующийся осадок. При образовании агглютината имеет значение количественное соотношение антигена и антител (феномен оптимума). При избытке или недостатке антител происходит задержка.

Агглютинацию различают: Специфическую, в основе которой лежит Специфическую взаимодействие антигена с гомологичным антителом, содержащимся в организме животного, которому был введён данный антиген (иммуноагглютинация); Неспецифическую (химическую), возникающую от изменения p. H среды, концентрации электролитов; Спонтанную, которую наблюдают при Спонтанную суспендировании бактерий (находящихся в Rформе) в физиологическом растворе и при нагревании, что связано с изменением коллоидного состояния бактериальной клетки.

Реакция агглютинации строго специфична. Агглютинины присоединяются только к тем агглютиногенам, против которых они получены. Это свойство реакции используют в ветеринарной практике для диагностики ряда инфекционных болезней в двух вариантах: по заведомо известному антигену определяют наличие антител в сыворотке больного или ранее переболевшего животного или по известной сыворотке, содержащей антитела к определяемому микроорганизму, устанавливают его, вид или серологический тип.

Реакцию агглютинации для серодиагностики широко применяют при сальмонеллёзе, колибактериозе, бруцеллёзе (реакция Райта) и др. Антителом при этом является сыворотка больного, а антигеном - известный микроб. При идентификации микробов или других клеток антигеном служит их взвесь, а антителом - известная иммунная сыворотка. Эту реакцию широко применяют при диагностике кишечных инфекций, коклюша и др.

Агглютинация может быть осуществлена с растворимыми антигенами и вирусами. Для этого их адсорбируют на различных субстратах, чаще всего на эритроцитах различных животных. Такие сенсибилизированные эритроциты агглютинируются под воздействием иммунных сывороток. Активность сыворотки, участвующей в РА, определяется её титром, то есть наибольшим разведением, при котором отчётливо выявляется феномен агглютинации. Необходимо отличать диагностический титр от нормального, который бывает при наличии групповых антител, или антител, образовавшихся после перенесённой болезни.

В зависимости от степени проявления агглютинации может быть учтена макроскопически.

При лептоспирозе реакция учитывается микроскопически. Склеенные лептоспиры выглядят в виде «паучков» .

Микроскопические агглютинации применяют для быстрого ориентировочного исследования при незначительном количестве антигена или слабой активности сыворотки. Для повышения контрастности изображения применяют люминесцентный вариант микроагглютинации: антиген суспендируют в капле люминесцирующей или агглютинирующей сыворотки с добавлением флуоресцентных красителей. Учёт этой агглютинации производят при среднем увеличении микроскопа.

• Реакция преципитации (РП), как и реакция агглютинации, принадлежит к разряду серологических реакций осадочного типа, но в отличие от РА в ней используют не корпускулярные, а растворимые гены микроорганизмов. Образование комплексов антиген-антитело сопровождается изменением оптической плотности среды (помутнением) в зоне контакта иммунной сыворотки и растворимого антигена. Через некоторое время комплекс АГ–АТ выпадает в осадок. • Дословно преципитация – падение вниз.

На основе феномена преципитации разработаны: • Реакция кольцепреципитации (РКП) • Реакция диффузионной преципитации

Реакция кольцепреципитации (РКП) • Известна по имени автора как реакция Асколи (1911), разработана для диагностики сибирской язвы. Обязательное условие постановки РКП – прозрачность раствора антигена и иммунной сыворотки, поэтому при необходимости компоненты фильтруют. РКП может быть проведена в трех вариантах: • Метод «наслаивания» антигена; • Метод «подслаивания» антител; • Микровариант РКП.

• При постановке кольцевой РП в ходе исследования тканевого материала необходимы следующие контроли: 1) Иммунная сыворотка + стандартный антиген; 2) Иммунная сыворотка + физиологический раствор; 3) Иммунная сыворотка + экстракт из тканей здоровых животных. • Показания РП считают достоверными, если в первом контроле получают положительный, а в остальных - отрицательный результат.

+ + - - Реакция кольцепреципитации в пробирках

Реакция диффузионной преципитации • Основана на встречной диффузии антител (иммунной сыворотки) и растворимых антигенов в агаровом геле. Если антиген состоит из смеси моноантигенов, то каждый из них диффундирует с различной скоростью и точки эквивалентных соотношений каждого антигена и гомологичных антител будут находиться в различных участках агарового геля, где и формируется преципитат в виде линий. Таким образом, каждая пара антигенантитело образует свою линию преципитации. При помощи РДП можно анализировать сложные антигенные смеси, иногда его используют как метод диагностики заболеваний.

Реакция преципитации в геле по Оухтерлони • 1 – антигены; 2 – полосы преципитации; • 3 – иммунная сыворотка; 4 – агаровый гель.

• С помощью реакции диффузионной преципитации можно обнаруживать антитела в сыворотке крови и определить их титр.

Практическое использование учения об иммунитете • В настоящее время особую роль отводят специфической профилактике и терапии инфекционных болезней. Биологической промышленностью для ветеринарной практики выпускается более 150 различных биопрепаратов. В соответствии с целевым назначением их подразделяют на следующие группы:

1. Вакцины (живые, убитые, корпускулярные, химические) и анатоксины. 2. Лечебно-профилактические иммунные сыворотки и иммуноглобулины. 3. Диагностические иммунные сыворотки и иммуноглобулины. 4. Диагностические антигены и аллергены. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ.