Первая. Общая микробиология. Глава место микроорганизмов среди

Вид материала

Документы

Содержание Виды иммунитета. Неспецифические факторы защиты. Секрет пищеварительных желез. Лимфатические узлы. Гуморальные факторы защиты. Приобретенный иммунитет Активный иммунитет Пассивно приобретенный иммунитет Местный иммунитет Полноценные антигены Специфичность антигена Антигены микроорганизмов.

Подобный материал:

• Рабочая программа дисциплины «нормальная микрофлора человека» Код дисциплины по учебному, 110.88kb.
• 1. введение в микробиологию > 1 Предмет и задачи микробиологии. Основные свойства микроорганизмов, 1814.12kb.
• Рабочая программа дисциплины «роль микроорганизмов в жизни растений» Код дисциплины, 88.04kb.
• Рабочая программа дисциплины «экология микроорганизмов» Код дисциплины по учебному, 219.98kb.
• Рабочая программа дисциплины «жизнь микроорганизмов в экстремальных условиях» Код дисциплины, 123.41kb.
• Лекция 1 Введение. Основные принципы классификации микроорганизмов. Различия архебактерий,, 46.21kb.
• Контрольная работа по дисциплине Микробиология По теме Общая и специальная микробиология, 208.97kb.
• Методические указания к самостоятельной работе по изучению теоретического курса и выполнению, 956.38kb.
• Инфекционные болезни занимают значительное место среди всех болезней человека и среди, 120.88kb.
• Микробиология и вирусология, 32.27kb.

ГЛАВА 14.

ИММУНИТЕТ

Иммунитет (лат. immunitas - освобождение от чего-либо) - сово­купность реакций организма, направленных на защиту постоянства внутренней среды от генетически чужеродных агентов. Это происхо­дит, например, при инфекционных заболеваниях, при вакцинации, пе­реливании несовместимой крови, при трансплантации тканей или ор­ганов. Чужеродные клетки возникают и в самом организме вследствие мутаций, и постоянной функцией иммунной системы является функция "надзора" - удаления таких измененных клеток. При снижении этой функции такие клетки-мутанты могут дать начало развитию злокаче­ственного новообразования.

Вначале понятие "иммунитет" складывалось как "невосприимчи­вость к инфекционным болезням". Давно было отмечено, что человек, перенесший инфекционную болезнь, становится невосприимчивым к повторному заражению. В древнем Китае, в Индии делались попытки проводить прививки против оспы путем искусственного заражения детей. В средние века людей, переболевших чумой, привлекали к уходу за больными и захоронению умерших.

Впервые Эдуард Дженнер провел вакцинацию против оспы путем заражения человека оспой коров. Пастер создал вакцины против бе­шенства и сибирской язвы и научно обосновал принципы получения живых вакцин. Мечников построил фагоцитарную теорию иммуните­та. Бухнер обнаружил бактерицидные свойства сыворотки крови. Эрлихом была предложена гуморальная теория иммунитета. Беринг и Ру создали лечебные антитоксические сыворотки против дифтерии и столбняка. Это направленние иммунологии ("инфекционная иммуно­логия") развивалась в дальнейшем и продолжает развиваться. Достиг­нуты значительные успехи в профилактике, лечении и диагностике инфекционных заболеваний. Но уже с начала XX века стало извест­но, что чужеродными для организма являются не только микробы и их токсины, но и чужеродные клетки или вещества. Сложилось особое направление - "неинфекционная иммунология".

Виды иммунитета. Неспецифические факторы защиты.

Различают видовой и приобретенный иммунитет.

Видовой иммунитет передается но наследству, характерен для данного вида. Например, человек невосприимчив к чуме рогатого скота, к куриной холере, собаки невосприимчивы к туберкулезу. Видовой им­мунитет неспецифичен, то есть одни и те же защитные механизмы дей­ствуют против разных видов микробов. Это наиболее прочный вид иммунитета.

Неспецифические факторы естественной резистентности защищают организм от микробов при первой встрече с ними. Эти же факторы участвуют и в формировании приобретенного иммунитета.

Ареактивность клеток является наиболее стойким фактором есте­ственной защиты. При отсутствии клеток, чувствительных к данному микробу, токсину, вирусу организм полностью защищен от них. Так, например, крысы нечувствительны к дифтерийному токсину.

Кожа и слизистые оболочки представляют собой механический ба­рьер для большинства патогенных микробов. Кроме того, на микробы губительно действуют выделения потовых и сальных желез, содержа­щие молочную и жирные кислоты. Чистая кожа обладает более силь­ными бактерицидными свойствами. Удалению микробов с кожи спо­собствует слущивание эпителия.

В секретах слизистых оболочек содержится лизоцим (lysozyme) -фермент, лизирующий клеточную стенку бактерий, главным образом, грамположительных. Лизоцим содержится в слюне, секрете конъюнк­тивы, а также в крови, в макрофагах, в слизи кишечника. Открыт впер­вые П.Н. Лащенковым в 1909 г. в белке куриного яйца.

Эпителий слизистых оболочек дыхательных путей является препят­ствием для проникновения патогенных микробов в организм. Частицы пыли и капли жидкости выбрасываются наружу со слизью, выде­ляющейся из носа. Из бронхов и трахеи попавшие сюда частицы выводятся движением ресничек эпителия, направленным кнаружи. Эта функция мерцательного эпителия обычно нарушена у злостных ку­рильщиков. Немногие частички пыли и микробы, достигшие легочных альвеол, захватываются фагоцитами и обезвреживаются.

Секрет пищеварительных желез. Желудочный сок губительно дей­ствует на микробов, поступающих с водой и пищей, благодаря нали­чию соляной кислоты и ферментов. Пониженная кислотность же­лудочного сока способствует ослаблению сопротивляемости к кишеч­ным инфекциям, таким как холера, брюшной тиф, дизентерия. Бакте­рицидным действием обладают также желчь и ферменты кишечного содержимого.

Лимфатические узлы. Микробы, проникшие через кожу и слизис­тые оболочки, задерживаются в регионарных лимфатических узлах. Здесь они подвергаются фагоцитозу. В лимфатических узлах также со­держатся так называемые нормальные (естественные) киллеры-лим­фоциты (англ, killer - убийца), несущие функцию противоопухолевого надзора - разрушение собственных клеток организма, измененных вследствие мутаций, а также клеток, содержащих вирусы. В отличие от иммуных лимфоцитов, формирующихся в результате иммунного ответа, естественные киллеры распознают чужеродные агенты без пред­варительного контакта с ними.

Воспаление (сосудисто-клеточная реакция)- одна из филогенетически древних защитных реакций. В ответ на проникновение микробов формируется местный воспалительный очаг в результате сложных из­менений микроциркуляции, системы крови и клеток соединительной ткани. Воспалительная реакция способствует удалению микробов или задерживает их развитие и поэтому играет защитную роль. Но в ряде случаев, при повторном попадании агента, вызвавшего воспале­ние, оно может принять характер повреждающей реакции.

Фагоцитоз - процесс активного поглощения клетками организма микробов и других чужеродных частиц (греч. phagos - пожирающий + kytos - клетка), в том числе собственных погибших клеток организма. И.И. Мечников - автор фагоцитарной теории иммунитета - по­казал, что явление фагоцитоза - это проявление внутриклеточного пе­реваривания, которое у низших животных, например, у амеб, является способом питания, а у высших организмов фагоцитоз является меха­низмом защиты. Фагоциты освобождают организм от микробов, а так­же уничтожают старые клетки собственного организма.

По Мечникову, все фагоцитирующие клетки подразделяются на макрофаги и микрофаги. К микрофагам относятся полиморфноядерные гранулоциты крови: нейтрофилы, базофилы, эозинофилы. Макро­фаги - это моноциты крови (свободные макрофаги) и макрофаги раз­личных тканей организма (фиксированные) - печени, легких, соедини­тельной ткани.

Микрофаги и макрофаги происходят из единого предшественни­ка - стволовой клетки костного мозга. Гранулоциты крови - это зре-

лые короткоживущие клетки. Моноциты периферической крови - не­зрелые клетки и, выходя из кровяного русла, попадают в печень, селе­зенку, легкие и другие органы, где созревают в тканевые макрофаги.

Фагоциты выполняют разнообразные функции. Они поглощают и уничтожают чужеродные агенты: микробы, вирусы, отмирающие клетки самого организма, продукты распада тканей. Макрофаги при­нимают участие в формировании иммунного ответа, во-первых, путем презентации ( представления ) антигенных детерминант ( эпитопов на своей мембране и, во-вторых, пугем выработки биологически актив­ных веществ - интерлейкинов, которые необходимы для регуляции иммунного ответа.

В процессе фагоцитоза различают несколько стадий (рис. 12):

1) приближение и присоединение фагоцита к микробу - осуще­ствляется благодаря хемотаксису - передвижению фагоцита в направ­лении чужеродного объекта. Передвижение наблюдается вследствие понижения поверхностного натяжения клеточной мембраны фагоци­та и образования псевдоподий. Присоединение фагоцитов к микробу происходит благодаря наличию рецепторов на их поверхности,

2) поглощение микроба (эндоцитоз). Мембрана клетки проги­бается, образуется впячивание, в результате формируемся фагосома -фагоцитарная вакуоль. Этот процесс }сшшвается при участии ком­племента и специфических антител. Для фагоцитоза микробов, обладающих антифагоцитарной активностью, участие указанных факторов является необходимым;

3) внутриклеточная инактивация микроба. Фагосома сливается с лизосомой клетки, образуется фаголизосома, в которой накаплива­ются бактерицидные вещества и ферменты, в результате действия которых настутет гибель микроба;

4) переваривание микроба и других фагоцитированных частиц происходит в фаголизосомах.

Фагоцитоз, который при­водит к инактивации микро­ба, то есть включает в себя все четыре стадии, называет­ся завершенным. Незавершен­ный фагоцитоз не приводит к гибели и перевариванию мик­робов. Захваченные фагоцита­ми микробы выживают и даже размножаются внутри клетки (например, гонококки).

При наличии приобретен­ного иммунитета к данному микробу антитела-опсонины специфически усиливают фа­гоцитоз. Такой фагоцитоз называется иммунным. В отношении патогенных бактерий, обладающих антифагоцитарной активностью, например, стафилококков, фагоци­тоз возможен только после опсонизации.

Функция макрофагов не ограничивается только фагоцитозом. Мак­рофаги вырабатывают лизоцим, белковые фракции комплемента, уча­ствуют в формировании иммунного ответа: взаимодействуют с Т- и В-лимфоцитами, продуцируют интерлейкины, регулирующие иммунный ответ. В процессе фагоцитоза частицы и вещества самого организма, такие как отмирающие клетки и продукты распада тканей, перевари­ваются макрофагами полностью, то есть до аминокислот, моносаха-ридов и других соединений. /Чужеродные агенты, такие как микро­бы и вирусы, не могут быть полностью разрушены ферментами макро­фага. Чужеродная часть микроба (детерминантная группа- эпитоп) остается непереваренной, передается Т- и В- лимфоцитам, и таким образом начинается формирование иммунного ответа. Макрофаги продуцируют интерлейкины, регулирующие иммунный ответ.

Гуморальные факторы защиты. В крови, лимфе и других жидкостях организма (лат. humor - жидкость) находятся вещества, обладающие антимикробной активностью. К гуморальным факторам неспе­цифической защиты относятся: комплемент, лизоцим, бета-лизины, лейкины, противовирусные ингибиторы, нормальные антитела, интерфероны.

Комплемент - важнейший гуморальный защитный фактор крови, представляет собой комплекс белков, которые обозначаются как С1, С2, СЗ, С4, С5, ... С9. Вырабатываются клетками печени, макрофагами и нейтрофилами. В организме комплемент находится в неактивном со­стоянии. Активируясь, белки приобретают свойства ферментов.

Существуют два пути активации комплемента: классический и аль­тернативный.

Классический путь осуществляется с участием антител. К комплек­су антиген-антитело присоединяется фракция С1, затем последовательно С4, С2, СЗ, далее активируются С5, С6, С7, С8, С9. Каждая предыду­щая фракция вызываег активацию последующей. В результате такого "каскадного" процесса активации последние фракции приобретают способность лизировать микробы, эритроциты и др.

Альтернативный путь совершается без участия антител, под влия­нием антигена и начинается с активации С3.

Система комплемента осуществляет: 1) лизис клеток; 2) активацию фагоцитоза; 3) участие в реакции анафилаксии и в процессе воспале­ния; 4) участие в иммунном ответе.

Комплемент термолабилен, разрушается при 56°С в течение 30 ми­нут. Сыворотка крови, обработанная таким образом, называется инактивированной. Коммерческий препарат комплемента, применяемый в лаборатории, представляет собой сыворотку крови морской свинки. Выпускается в ампулах в лиофилизированном виде.

Лизоцим вырабатывается моноцитами крови и тканевыми макро­фагами, оказывает лизирующее действие на бактерии, термостабилен.

Бета-лизин выделяется тромбоцитами, обладает бактерицидными свойствами, термостабилен.

Нормальные антитела содержатся в крови, возникновение их не связано с заболеванием, они оказывают антимикробное действие, спо­собствуют фагоцитозу.

Интерферон - белок, вырабатываемый клетками в организме, а также культурами клеток. Интерферон подавляет развитие вируса в клетке. Явление интерференции заключается в том, что в клетке, зара­женной одним вирусом, вырабатывается белок, подавляющий разви­тие других вирусов. Отсюда название - интерференция (лат. inter - между + ferens - переносящий). Интерферон открыли А. Айзеке и Дж. Линденман в 1957 г.

Защитное действие интерферона оказалось неспецифическим в от­ношении вируса, так как один и тот же интерферон защищает клетки от разных вирусов. Но он обладает видовой специфичностью. Поэто­му в организме человека действует тот интерферон, который образо­ван клетками человека.

В дальнейшем было обнаружено, что синтез интерферона в клет­ках может быть индуцирован не только живыми вирусами, но и убиты­ми вирусами, бактериями. Индукторами интерферона могут быть не­которые лекарственные средства.

В настоящее время известно несколько интерферонов. Они не толь­ко препятствуют размножению вируса в клетке, но и задерживают рост опухолей и оказывают иммуномодулирующее действие, то есть норма­лизуют иммунитет.

Интерфероны разделяют на три класса: альфа-интерферон (лейкоци­тарный), бета-интерферон (фибробластный), гамма-интерферон (иммунный).

Лейкоцитарный а-интерферон продуцируют в организме в основ­ном макрофаги и В-лимфоциты. Донорский препарат альфа-интерферона получают в культурах донорских лейкоцитов, подвергнутых действию индуктора интерферона. Применяется как противовирусное средство.

Фибробластный бета-интерферон в организме продуцируют фибробласты и эпителиальные клетки. Препарат бета-интерферона получают в культурах диплоидных клеток человека. Обладает противовирусным и противоопухолевым действием.

Иммунный гамма-интерферон в организме продуцируют, в основном, Т-лимфоциты, стимулированные митогенами. Препарат гамма-интерферо-на получают в культуре лимфобластов. Обладает иммуностимулирую­щим действием: усиливает фагоцитоз и активность естественных килле­ров (NK-клеток).

Продукция интерферона в организме играет роль в процессе выз­доровления больного инфекционным заболеванием. При гриппе, на­пример, продукция интерферона возрастает в первые дни заболевания, в то время как титр специфических антител достигает максимума толь­ко к 3-й неделе.

Способность людей продуцировать интерферон выражена в разной степени. "Интерфероновый статус" (ИФН-статус) характеризует состояние системы интерферона:

1) содержание интерферонов в крови определяется по их действию на определенные виды вирусов;

2) способность лейкоцитов, полученных от пациента, вырабаты­вать интерферон в ответ на действие индукторов.

В лечебной практике применяют альфа-, бета-, гамма-интерфероны естест­венного происхождения. Получены также рекомбинантные (генноинженерные) интерфероны: реаферон и другие.

Эффективным в лечении многих заболеваний является применение индукторов, способствующих выработке в организме эндогенного ин­терферона.

Приобретенный иммунитет

В отличие от видового, приобретенный иммунитет формируется в ответ на действие генетически чужеродного агента (антигена), это антигензависимый иммунитет. Он специфичен по отношению к антигену. Так, человек, переболевший корью, приобретает иммунитет только против кори; человек, получивший прививку против дифтерии, приоб­ретает невосприимчивость только к дифтерии. Приобретенный имму­нитет не передается по наследству, он является индивидуальным.

Сила и продолжительность иммунного ответа регулируется генами иммунного ответа. Это Ir-гены (англ, immune - иммунный, response -ответ). Они кодируют образование la-белка, участвующего в иммун­ном ответе.

Виды и формы приобретенного иммунитета

В зависимости от способа формирования различают виды приоб­ретенного иммунитета (табл. 3).

Активный иммунитет вырабатывается организмом в ответ на ан­тиген. Вследствие перенесенного инфекционного заболевания выра­батывается активный естественный (постинфекционный) иммунитет. В ответ на введение вакцины или анатоксина - активный искусствен­ный (поствакцинальный) иммунитет. Под влиянием антигена в орга­низме происходит активная перестройка иммунной системы. В резуль­тате образуются антитела, которые соединяются с микробами или их токсинами, обезвреживая их или усиливая фагоцитоз. Постинфекци­онный иммунитет может быть пожизненным или длиться годами, как при кори, коклюше, брюшном тифе, дифтерии. Повторные забо­левания возможны, но редко. Непродолжителен иммунитет при грип­пе.

Поствакцинальный иммунитет формируется не сразу, а через не­которое время (дни, недели) после введения вакцины или анатоксина, сохраняется при применении живых вакцин несколько лет, убитых - до одного года.

Пассивно приобретенный иммунитет возникает, если организм по­лучает от другого, иммунного организма, готовые антитела. При вве­дении иммунных сывороток создается искусственный (постсывороточ­ный) иммунитет. Например, при лечении ребенка, больного дифтери­ей, путем введения ему сыворотки крови лошади, иммунизированной дифтерийным токсином. Пассивно приобретенный иммунитет, в отли­чие от активного, создается быстро, но сохраняется недолго.

Пассивный естественный иммунитет создается, когда антитела пе­редаются от матери плоду через плаценту (плацентарный иммунитет) или ребенку с материнским молоком Благодаря этому грудные дети в первые месяцы жизни невосприимчивы к некоторым инфекционным болезням, например, к кори, дифтерии.

При большинстве инфекций по мере развития невосприимчивости организм освобождается от микробов. Но при некоторых заболева­ниях, например, при туберкулезе, сифилисе иммунитет поддерживается сохранившимися в организме возбудителями Такой иммунитет назы­вают нестерильным.

Местный иммунитет - это особый вид защиты против внедрения в организм возбудителей инфекций, главным образом кишечных и воз­душно-капельных. Большую роль здесь играют неспецифические фак­торы и антитела, так называемые секреторные иммуноглобулины клас­са A (SIgA).

Различают виды иммунитета в зависимости от того, против чего он напрвлен. При антибактериальном иммунитете защитные силы орга­низма направлены на уничтожение бактерий, при антитоксическом -антитела-антитоксины нейтрализуют бактериальные экзотоксины. Этот вид иммунитета имеет большое значение при токсинемнческих инфекциях, таких, как дифтерия, столбняк, ботулизм, газовая анаэробная инфекция. Противовирусный иммунитет обеспечивает нейтрализа­цию вирионов или подавление их образования. Противоопухолевый иммунитет направлен против опухолей. Трансплантационный иммуни­тет возникает вследствие несовместимости тканей при транспланта­ции.

Антигены

Антигены (греч. anti - против, genos - рождение) - генетически чу­жеродные вещества, которые при попадании в организм вызывают им­мунный ответ. Специфические иммунные реакции, которые могут воз­никать в ответ на антиген, это: синтез антител, появление иммунных лимфоцитов, аллергические реакции, иммунологическая толерантность, иммунологическая память.

Полноценные антигены обладают двумя свойствами: иммуногенностью и специфичностью. Под иммуногенностью понимают способ­ность антигена вызывать в организме иммунный ответ, в частности, образование антител и иммунных лимфоцитов. Специфичность анти­гена выражается в том, что он соединяется только с теми антителами и иммунными лимфоцитами, которые возникли в ответ на его введение.

Неполноценные антигены или гаптены не обладают иммуногеннос­тью, но могут соединяться с готовыми специфическими для них антите­лами. Антитела, специфические для гаптена, вырабатываются при вве­дении в организм гаптена с белком.

Для того, чтобы действовать как антигены, вещества должны быть распознаны макроорганизмом как чужеродные, "не свои", так как обычно антитела к "своим" белкам не образуются. Антигенами могут быть биоиолимерные вещества, чужеродные для данного организма, с большой молекулярной массой, имеющие жесткую химическую струк­туру, образующие колоидный раствор. Это, в основном, белки. Сре­ди антигенов микробного происхождения имеются и небелковые анти­гены - это липополисахариды (ЛПС) клеточной стенки грамотри­цательных бактерий.

Специфичность антигена определяется его детерминантными группами. Это небольшие участки молекулы антигена (эпитоны), располо­женные на ее поверхности. Именно они распознаются как чужерод­ные лимфоцитами (антигенраспознающими, иммунокомпетентными клетками). По химической природе детерминантные группы - это угле­воды, пептиды, липиды, нуклеиновые кислоты. Если отделить их от мо­лекулы-носителя, то они ведут себя как гаптены.

Иммуногенность повышается при введении антигенов с адъюванта-ми (лат. adjuvantis - вспомогающий). В качестве адъюванта часто при­меняется гидроксид алюминия - А1(ОН)₃.

Антигены микроорганизмов. Каждый микроорганизм содержит не­сколько антигенов. Различают групповые антигены, общие для несколь­ких родственных видов, ангигены видовые, свойственные отдельным

видам, и типовые, специфичные для определенных типов или вариан­тов (серологические варианты или серовары).

По локализации в микробной клетке различают антигены жгути­ковые, соматические, капсульные или поверхностные.

Жгутиковые Н-актигены (нем. Hauch - дыхание) находятся в жгу­тиках подвижных бактерий, по химической природе это белки - фла-геллины. Термолабильны. Хорошо сохраняются в присутствии форма­лина. Это используется при изготовлении Н-диагностикумов для реак­ции агглютинации.

Соматические О-антигепы (нем. ohne Hauch - без дыхания) входят в состав клеточной стенки, у грамотрицательных бактерий это липо-полисахариды (ЛПС) по химической природе. Термосггабильны, пере­носят кипячение, не разрушаются этиловым спиртом. О-антигены ток­сичны.

Капсульные или поверхностные К-антшепы хорошо изучены у саль­монелл и эшерихий. Расположены на поверхности микробной клетки. Среди них есть термостабильные и термолабильные: К поверхностным антигенам относится Vi-антиген. Он был впервые обнаружен в штам­мах бактерий, обладающих высокой вирулентностью, отсюда его на­звание.

Капсульные антигены имеются у бактерий, образующих видимую под микроскопом капсулу. Пневмококки по типоспецифическим капсульным антигенам делятся на серовары.

Антигены, извле­ченные из микробных тел, применяются для со­здания