Этапы течения инфекционного заболевания. Инфекционные заболевания. Бешенство, Ботулизм, Бруцеллез, Брюшной тиф, Ветряная оспа, Вирусные гепатиты, Геморрагические лихорадки, Грипп, Дизентерия. Особенности формирования гуморального иммунитета
По длительности течение инфекционной болезни может быть острым, когда процесс заканчивается в течение 1-3 месяцев, затяжным или подост рим с продолжительностью до 4-6 месяцев и хроническим - свыше 6 месяцев.
Циклы инфекционной болезни
Цикличность течения, которая заключается в наличии последовательно сменяющихся периодов исходя из патогенеза заболевания. Длительность периодов зависит как от свойств микроба, так и от резистентности макроорганизма, особенностей иммуногенеза. Даже при одном и том же заболевании у разных лиц длительность этих периодов может быть разной.
Различают следующие периоды развития болезни: инкубационный (скрытый); продромальный (начальный); период основных или выраженных клинических проявлений болезни (период разгара); период угасания симптомов болезни (ранний период реконва-лесценции); период выздоровления (реконвалесценции).
Период с момента внедрения микроба (заражения, инфицирования) в макроорганизм до начала первых клинических проявлений болезни получил название инкубационного (от лат. incubo - покоюсь или incubatio - без внешних проявлений, скрытое). В течение инкубационного периода происходит адаптация возбудителя к внутренней среде зараженного макроорганизма и преодоление им защитных механизмов последнего. Помимо адаптации микробов происходит их размножение и накопление в макроорганизме, движение и избирательное накопление в определенных органах и тканях (тканевой и органный тропизм), которые в наибольшей степени подвержены повреждению. Со стороны макроорганизма уже в инкубационном периоде происходит мобилизация его защитных сил. Признаков болезни в этом периоде еще нет, однако при специальных исследованиях можно обнаружить начальные проявления патологического процесса в виде характерных морфологических изменений, обменных и иммунологических сдвигов, циркуляции микробов и их антигенов в крови. В эпидемиологическом плане важно, что макроорганизм в конце инкубационного периода может представлять эпидемиологическую опасность вследствие выделения из него микробов в окружающую среду.
Продромальный, или начальный, период (от греч. prodromes - предвестник) начинается с появления первых клинических симптомов болезни общего характера в результате интоксикации макроорганизма (недомогание, озноб, повышение температуры, головная боль, тошнота и т. д.). Характерных специфических клинических симптомов, на основании которых можно было бы поставить точный клинический диагноз, в этот период нет. На месте входных ворот инфекции нередко возникает воспалительный очаг - первичный аффект. Если при этом в процесс вовлекаются регионарные лимфатические узлы, то говорят о первичном комплексе.
Продромальный период наблюдается не при всех инфекционных болезнях. Обычно он длится 1-2 суток, но может укорачиваться до нескольких часов или удлиняться до 5-10 дней и более.
Продромальный период сменяется пери одом основных или выраженных клинических проявлений болезни (период разгара), который характеризуется максимальной выраженностью общих неспецифических симптомов болезни и появлением специфических или абсолютных (облигатных, решающих, пато-гномоничных), свойственных только данной инфекции симптомов болезни, которые позволяют поставить точный клинический диагноз. Именно в этом периоде находят свое наиболее полное выражение специфические патогенные свойства микробов и ответная реакция макроорганизма. Этот период нередко подразделяется на три стадии: 1) стадия нарастания клинических проявлений (stadium incrementi); 2) стадия максимальной выраженности клинических проявлений (stadium fastigii); 3) стадия ослабления клинических проявлений (stadium decrementi). Длительность этого периода существенно различается при разных инфекционных болезнях, а также при одном и том же заболевании у разных лиц (от нескольких часов до нескольких суток и даже месяцев). Данный период может закончиться летально, или болезнь переходит в следующий период, который называется периодом угасания симптомов болезни (ранний период реконвалесценции).
В период угасания происходит исчезновение основных симптомов болезни, нормализация температуры. Этот период сменяется периодом реконвалесценции (от лат. re - обозначающего повторность действия и convalescentia - выздоровление), который характеризуется отсутствием клинических симптомов, восстановлением структуры и функции органов, прекращением размножения возбудителя в макроорганизме и гибелью микроба, либо процесс может перейти в микробоносительс-тво. Длительность периода реконвалесценции также широко варьирует даже при одной и той же болезни и зависит от ее формы, тяжести течения, иммунологических особенностей макроорганизма, эффективности проводимого лечения.
Выздоровление может быть полным, когда все нарушенные функции восстанавливаются, или неполным, когда сохраняются остаточные (резидуальные) явления, представляющие собой более или менее стабильные изменения тканей и органов, возникающие на месте развития патологического процесса (деформации и рубцы, параличи, атрофия тканей и т. д.). Различают: а) клиническое выздоровление, при котором исчезают только видимые клинические симптомы болезни; б) микробиологическое выздоровление, сопровождающееся освобождением макроорганизма от микроба; в) морфологическое выздоровление, сопровождающееся восстановлением морфологических и физиологических свойств пораженных тканей и органов. Обычно клиническое и микробиологическое выздоровление не совпадают с полным восстановлением морфологических повреждений, длящихся продолжительное время. Помимо полного выздоровления, исходом инфекционной болезни может быть формирование микробо-носительства, переход в хроническую форму течения болезни, летальный исход.
В течении инфекционной болезни различают последовательно сменяющиеся периоды: скрытый (инкубационный), начало заболевания (продромальный); активное приявление заболевания; выздоровление.
Первый период - время от момента попадания микроба в организм и до появления первых признаков заболевания (скрытый период). Продолжительность этого периода различна - от нескольких часов до нескольких недель и даже месяцев. В этот период в организме происходит не только размножение микробов, но и перестройка защитных механизмов.
За первым (скрытым, инкубационным) периодом развивается второй -продромальный, в котором обнаруживаются первые симптомы заболевания. Чаще в этот период нет еще специфического проявления того или иного инфекционного заболевания.
Третий период называется периодом активных проявлений болезни, в нем полностью проявляются характерные симптомы данного инфекционного заболевания. В этом периоде можно выделить начальную стадию, разгар болезни и стихание всех патологических проявлений.
Четвертый период - выздоровление - характеризуется восстановлением в организме нормальных функций.
Таблица 13
Продолжительность инкубационного периода инфекционных болезней
| Инкубаци | онный период |
Болезнь | минимальный | максимальный |
Аденовирусная инфекция Болезнь Боткина: | 4 дня | 14 дней |
гепатит А | 15 дней | 45 дней |
гепатит В | 30 дней | 120 и 180 дней |
Г рипп | 12 ч | 2 дня |
Дизентерия | I день | 7 дней |
Дифтерия | 2 дня | 10 дней |
Коклюш, паракоклюш | 2 дня | 14 дней |
Коли-инфекция | 3 дня | 6 дней |
Корь | 9 дней | 17 дней (до 21 дня) |
Краснуха | 11 дней | 24 дня |
Менингококковая инфекция | 3 дня | 20 дней |
Микоплазмоз | 4 дня | 25 дней |
Оспа ветряная | 10 дней | 21 день |
Парагрипп | 2 дня | 7 дней |
Паротит эпидемический | 11 дней | 23 дня |
Полиомиелит | 5 дней | 35 дней |
Риновирусная инфекция | 1 день | 5 дней |
PC инфекция | 3 дня | 6 дней |
Сальмонеллезы | 6-8 ч | 3 дня |
Скарлатина | 1 день | 12 дней |
Столбняк | 3 дня | 30 дней |
Энтеровирусные инфекции | 2 дня | 10 дней |
Следует помнить, что после окончания минимальных сроков инкубационного периода дети не должны посещать дошкольные учреждения, так как могут быть опасными, т. е. заразными для окружающих детей, которые не были в контакте с больными.
Еще по теме ТЕЧЕНИЕ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ:
- ПРОФИЛАКТИКА И ВАКЦИНАЦИЯ (СНИЖЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕННОСТИ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ, В ТОМ ЧИСЛЕ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ)
Возникший после внедрения в организм патогенного микроба инфекционный процесс состоит из нескольких последовательно протекающих периодов:
1. Инкубационный период (время от момента внедрения микроба до появления первых признаков заболевания). При различных заболеваниях инкубационный период длится от нескольких часов (грипп, чума) до нескольких дней (скарлатина, дифтерия), месяцев (туберкулез) и даже лет (лепра).
2. Продромальный период - появление первых признаков заболевания (недомогание, слабость, повышение температуры, иногда тошнота и рвота).
3. Клинический период - разгар болезни с развитием симптоматики, характерной для определенного заболевания.
4. Период выздоровления или летальный исход. Иногда инфекция переходит в хроническую форму или бактерионосительство.
По ряду признаков инфекционные заболевания отличаются от других болезней наличием возбудителя; заразностью, инкубационным периодом; неповторяемостью (в том случае, если после перенесенного заболевания остается иммунитет).
Попав в восприимчивый организм, патогенные микробы могут распространяться различными путями. В связи с этим различают:
бактериемию - возбудитель из места локализации поступает в кровь и разносится по всему организму, но микробы в крови не размножаются (брюшной тиф);
септицемию - возбудитель из крови поступает во внутренние органы;
септикопиемию - микробы из крови попадают во внутренние органы, где образуются гнойные очаги;
токсинемию - попадание в кровь микробных токсинов;
вирусемию - вирус в крови.
6 «Микробиология» 81
ФОРМЫ ИНФЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА
Простая, или моноинфекция - в организм проник один вид возбудителя;
смешанная инфекция - в организме находятся одновременно два-три возбудителя (например, грипп и корь, газовая гангрена и стафилококковая инфекция). Исход смешанных инфекций часто бывает неблагоприятным;
реинфекция - повторное попадание в выздоровевший организм тех же микробов, которые вызвали первичную инфекцию. Это свидетельствует об отсутствии иммунитета к таким инфекциям (сифилис, гонорея);
суперинфекция - на основное заболевание наслаивается новое заражение этими же микробами (туберкулез);
рецидив - возврат признаков заболевания, новый приступ болезни в результате активизации оставшихся в организме патогенных микробов (возвратный тиф, брюшной тиф);
вторичная инфекция - к основному заболеванию (например, гриппу) присоединяется инфекция, вызванная другим возбудителем (например, стафилококком или стрептококком).
Существуют типичные формы инфекционного заболевания, когда клиническая картина характерна для данной болезни и ати-пичные, или амбулаторные, стертые, при которых ряд признаков отсутствует или выражен слабо.
Бессимптомная форма инфекции - отсутствуют внешние проявления признаков заболевания.
Латентные (дремлющие) инфекции - возбудитель заболевания длительное время находится в организме, не проявляя себя. При ослаблении защитных сил организма латентная инфекция может переходить в типичное заболевание.
Разновидностью латентной инфекции является персистенция - длительное сохранение в организме некоторый вирусов, бактерий, простейших, которые могут быть причиной тяжелейших поствакцинальных осложнений, заболеваний нервной системы.
Бактерионосительство - одна из форм инфекции, протекающей без признаков болезни и возникающее после перенесенной инфекции или у здорового лица. Носительство бывает острое, когда возбудитель сохраняется в организме в течение трех месяцев и хроническое - более трех месяцев и даже всю жизнь (например, после перенесенного брюшного тифа).
В зависимости от длительности течения инфекции делятся на:
острые - несколько дней (грипп, чума);
затяжные - полтора-два месяца (туляремия);
хронические - годы (туберкулез, СПИД).
ЭПИДЕМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
С учением об инфекции тесно связана наука эпидемиология. Она занимается изучением причин и закономерностей развития и распространения инфекционных заболеваний. Те инфекции, которые в течение короткого периода времени поражают значительное количество людей, охватывая большие территории, называются эпидемиями. Если инфекционное заболевание охватывает целые страны, материки, континенты, говорят о пандемии (раньше - оспа, чума, сейчас - грипп). Существуют также эндемии и природно-очаговые инфекции, когда инфекционные заболевания возникают и повторяются регулярно в одной и той же местности. Это связано с природными условиями данной местности. В отдельную группу выделены особо опасные, карантинные (конвенционные) инфекции (чума, холера).
Возникновение и распространение инфекционных заболеваний зависят от совокупности и взаимодействия трех факторов (трех звеньев эпидемической цепи): источника инфекции, механизмов передачи и восприимчивого организма.
Все инфекционные заболевания делят на:
антропонозные (инфекция поражает только организм человека) -брюшной тиф, дизентерия, коклюш, дифтерия, сифилис, скарлатина, холера;
зоонозные (болезни животных, передающиеся человеку) - чума, : сап, бруцеллез, бешенство, туляремия, сибирская язва,орнитоз.
Зоонозы также классифицируются с учетом названия их хозяев-резервуаров:
строгие зоонозы - заболевания, присущие только животным (чума крупного рогатого скота и свиней, чумка собак);
зооантропонозы - заболевания, передаваемые от больных животных человеку (бешенство, чума, туляремия);
антропозоонозы - заболевания, передаваемые от больного человека животным.
Однако эти термины часто употребляются как равнозначные. Исходя из вышесказанного, можно отметить, что в природе существует два источника инфекции:
больной человек или бактерионоситель (человек, переболевший или не болевший, но выделяющий из организма патогенные микробы);
больные животные или здоровые носители (крупный рогатый скот, грызуны, дикие и домашние животные, птицы).
От больных к здоровым возбудители могут передаваться различными путями и способами. Существует несколько механизмов передачи:
фекально-оральный (алиментарный) - пища, вода, мухи, грязные руки (холера, дизентерия, гепатит А);
воздушно-капельный (коклюш, грипп, корь);
воздушно-пылевой (туберкулез, туляремия);
трансмиссивный - передача через кровососущих насекомых (блохи, комары, москиты, вши) - чума, малярия, возвратный и сыпной тифы;
контактный - прямой (рукопожатие, половой контакт, обработка тушек животных) и косвенный (через предметы обихода);
вертикальный - от матери к плоду при внутриутробном развитии (СПИД, сифилис).
В последнее время выделен так называемый артифициальный механізм передачи инфекции (от лат. artifical- искусственный) - созданный искусственно медициной, связанный с парентеральными диагностическими и лечебными процедурами.
В борьбе с инфекционными заболеваниями первостепенное значение имеют общие мероприятия, к которым относятся: санитарное благоустройство населенных пунктов, охрана водоисточников, санитарно-пищевой надзор, ранняя диагностика, быстрая изоляция и госпитализация больных, обследование окружающих лиц на бациллоносительство.
Большое значение имеет дезинфекция - уничтожение микроорганизмов на объектах внешней среды с помощью химических средств; дезинсекция - уничтожение насекомых - переносчиков возбудителей инфекционных болезней; дератизация - уничтожение грызунов - источников некоторых патогенных микробов.
КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФЕКЦИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ
Систематизация накопленных научных данных о природе инфекционных болезней представлена в виде классификации, то есть распределении их по отдельным группам, в пределах которых сходные между собой болезни объединены каким-то общим для них признаком и в то же время отличающим их от других инфекционных болезней.
В основу одной из классификаций положен этиологический фактор, на основании которого различают инфекции:
бактериальные;
спирохетозные;
протозойные;
вирусные;
хламидийные;
инфекции, этиология которых неизвестна;
заболевания, вызываемые гельминтами.
Л. В. Громашевский открыл закономерную связь между специфической локализацией возбудителя в организме зараженного
и механизмом его передачи от источника возбудителя инфекции
к восприимчивому организму. Согласно его классификации, все наиболее часто встречающиеся инфекции человека разделены на четыре группы:
1. Кишечные инфекции с фекально-оральным механизмом (передачи возбудителя.
2. Инфекции дыхательных путей с капельным механизмом I передачи.
3. Кровяные инфекции с трансмиссивным механизмом передачи.
4. Инфекции наружных покровов, при которых возбудитель; чаще всего передается посредством контакта.
УЧЕНИЕ ОБ ИММУНИТЕТЕ
Под термином «иммунитет» (от лат. immunitas- освобождение, избавление от чего-либо) понимают невосприимчивость организма к действию инфекционных и неинфекционных факторов, обладающих генетической чужеродностью. Иммунитет предоставляет собой эволюционно сложившуюся сложную систему ответных реакций организма, в основе которых заложен универсальный биологический принцип «запрета реакции на свое». Именно поэтому иммунные реакции формируются на факторы, обладающие генетической чужеродностью.
Наука, изучающая вопросы иммунитета, называется иммунологией и рассматривает широкий спектр фундаментальных биологических явлений, в том числе:
механизмы защиты от возбудителей инфекционных заболеваний;
иммунологию опухолевого роста;
установление генетических связей среди представителей растительного и животного мира;
иммуногематологию, иммуногенетику, иммуногистохимию, иммунодиагностику, иммунотерапию, иммунопрофилактику, иммунологию эмбриогенеза, иммунопатологию.
Защита организма от агрессивного воздействия генетически чужеродных факторов достигается тремя основными механизмами, составляющими самостоятельные виды иммунитета:
Неспецифическая резистентность;
Врожденный (видовой, или наследственный) иммунитет;
Приобретенный иммунитет.
НЕСПЕЦИФИЧЕСКАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ И ВИДОВОЙ ИММУНИТЕТ
Неспецифическая резистентность - защитный акт организма, обусловленный механическими, физико-химическими, клеточными, гуморальными, а также физиологическими защитными реакциями, направленными на сохранение постоянства внутренней среды и восстановление нарушенных функций организма.
Неспецифическая резистентность - основной механизм защиты организма от повреждающего действия агрессивных агентов внутренней и внешней среды, в то время как врожденный и приобретенный иммунитет - дополнительные факторы, компенсирующие недостаточность факторов неспецифической резистентности по отношению к определенным патогенам.
Отличительной особенностью неспецифической резистентности является то, что она осуществляется без включения специфических иммунологических механизмов и не сопровождается специальной перестройкой иммунной системы.
Основные компоненты неспецифической резистентности
Кожа - механический барьер для проникновения микроорганизмов, продукты секреторной функции расположенных в ней желез (потовых и сальных), обладающие бактерицидными свойствами - уксусная и другие жирные кислоты, молочная кислота, некоторые ферменты.
Слизистые оболочки - механический барьер, бактерицидное действие секретов, лизоцим, кислая реакция, иммуноглобулин А, интерферон.
Желудочно-кишечный тракт (пищеварительная система) - желудочный сок, бактерицидная способность которого связана с соляной кислотой, пристеночное пищеварение, муциновый слой, покрывающий эпителиальные клетки, и их постоянное обновление в течение относительно короткого срока, антагонистическое действие нормальной микрофлоры, короткоцепочечные жирные кислоты, комплемент, лизоцим, интерферон, лактоферин, лактопероксидаза, секрет энтероцитов с ацидофильными гранулами.
Гуморальные факторы - бактерицидные компоненты крови (лизоцим, интерферон, комплемент, нормальные антитела, опсонины, ферменты, интерлейкины, простагландины, тромбоцито-активирующий фактор, β-лизины, эритрин, С-реактивный белок).
Немаловажное значение в характеристике проявлений неспецифической резистентности имеет физиологически предопределенная клеточная, тканевая, органная и системная ареактивность,
связанная с соответствующей устойчивостью к действию агрессивных факторов микроорганизмов и других патогенов.
Врожденный (видовой, наследственный) иммунитет - особый вид защиты организма, который сложился по селективному принципу в процессе эволюции. Врожденный иммунитет передается по наследству и имеет четкую видовую принадлежность. Он также основан на клеточной, тканевой, органной ареактивности.
Так, например, известно множество заболеваний, которые встречаются только у человека - сифилис, гонорея, эпидемический гепатит, эпидемический менингит и др. ;
Ареактивность является основой неспецифической резистентности и видового иммунитета и направлена на поддержание физиологического гомеостаза в организме. Однако это не абсолютный показатель. При определенных условиях неспецифическая резистентность может проявляться реактивно, то есть определенными клиническими и морфологическими изменениями.
Фагоцитоз
Основу реактивного проявления неспецифической резистентности составляет воспаление , которое разыгрывается как в месте внедрения патогена, так и в прилежащем лимфатическом узле.
Вовлечение в ответную реакцию лимфатического узла обеспечивает органическую взаимосвязь между неспецифической резистентностью, врожденным и приобретенным иммунитетом.
Лимфатические узлы сочетают в себе как барьерные эффекты механической защиты от патогена и реактивного ответа на него воспалением по механизмам неспецифической резистентности, так и способность запуска сложных механизмов приобретенного иммунитета.
Неспецифически в лимфоузлах разыгрывается воспаление - вырабатываются лейкотоксин, лейкопенический фактор, медиаторы воспаления, в результате чего происходит активация лейкоцитов, достигается их скопление, в зоне инфекта образуется грануляционный вал из фагоцитарных элементов, препятствующих дальнейшему распространению возбудителя.
Значение грануляционного вала физиологически не ограничивается ролью механического барьера. Составляющие, вал клетки обладают способностю к фагоцитозу - захвату, перевариванию, элиминированию из организма микробов и других патогенов.
Клетки, участвующие в воспалении, выполняют различные функции. Главными из них являются те, которые способны_к_пожиранию патогена. Фагоциты (пожиратели) были открыты И. И. Мечниковым, который сформулировал фагоцитарную теорию иммунитета, за что был удостоен Нобелевской премии. Способность к фагоцито-
зу у клеток различных органов человека сохранилась в процессе эволюционного развития от одноклеточных организмов.
Фагоциты подразделяются на свободные и фиксированные. Первые содержатся в крови и тканевых жидкостях, вторые фиксированы в тканях и органах. По морфологическим характеристикам они делятся на микрофаги и макрофаги. Микрофаги - это гранулоциты (базофилы, нейтрофилы и эозинофилы).Макрофаги могут быть подвижными - моноциты, полибласты, гистиоциты - и неподвижными - тканевые макрофаги эндотелия кровеносных сосудов, лимфоидной ткани, тимуса, селезенки, печени (звездчатые клетки Купфера). Все одноядерные фагоциты вместе с их костно-мозговыми предшественниками объединены в систему мононуклеарных фагоцитов (СМФ).
Эффект фагоцитоза, который может быть завершенным или незавершенным, и предопределяет развитие воспаления.
Принципиальные стадии фагоцитоза
Приближение фагоцита к объекту поглощения. Достигается за счет образования в очаге внедрения инфекта хемотаксических факторов.
Адсорбция микроорганизма на поверхности фагоцита.
Поглощение.
Образование фагосомы и слияние ее с лизосомой, вакуолью, в которой содержится более 80 ферментов с различной способностью расщеплять липиды, углеводы, белки.
Внутриклеточная инактивация микроба.
Ферментативное переваривание и удаление оставшихся микробных элементов.
В зависимости от достаточности ферментативной активности фагоцитоз может быть завершенным или незавершенным. Для большинства антропонозных инфекций фагоцитоз является незавершенным, его конечным результатом является гибель фагоцита и развитие воспаления. Фагоцитоз как фактор неспецифической резистентности является той системой организма, которая ответственна за разрушение и выведение патогена из организма. Однако он осуществляется неизолированно от всех остальных факторов неспецифической резистентности. Его ускоряют и усиливают соли кальция, магния, электролиты, комплемент, антитела (опсонины, бактериотропины, бактериолизины), лимфокины, гистамин, пирогенные вещества.
Фагоцитоз угнетают защитно-адаптивные «стресс-факторы» (Г. Селье):
резкая смена холода и тепла;
ультрафиолетовые лучи, радиация;
патогенные микроорганизмы и их токсины;
лейкоцидин;
липополисахариды бактерий и их капсул;
стероиды;
аминазин;
десенсибилизирующие вещества и противовоспалительные препараты.
Кроме выполнения функций неспецифической резистентности, фагоцитозу принадлежит абсолютная ответственность за развитие и проявление многообразных эффектов приобретенного иммунитета. Это связано с тем, что фагоцитоз (завершенный или незавершенный) переводит попавший в организм патоген в иммуногенную форму, на которую способны соответствующим образом реагировать системы приобретенного иммунитета. Без фагоцитоза приобретенный иммунитет не формируется и не проявляется.
ПРИОБРЕТЕННЫЙ ИММУНИТЕТ
Основу механизмов проявления приобретенного иммунитета определяет иммунная реактивность, которая сочетает в себе действие следующих факторов: антитела, гиперчувствительность немедленного типа, гиперчувствительность замедленного типа, иммунологическая память, иммунологическая толерантность, иди-отипы-антиидиотипы, фагоцитоз, комплемент.
Приобретенный иммунитет - специфическая невосприимчивость к чужеродным субстанциям (антигенам), приобретаемая организмом в результате перенесенного заболевания или другого взаимодействия с антигеном, с помощью иммунных препаратов.
Таким образом, в отличие от неспецифической резистентности и видового иммунитета приобретенный иммунитет создается в процессе жизни человека и представляет собой результат взаимодействия с патогенными микроорганизмами. Приобретенный иммунитет всегда высоко специфичен, то есть формируется строго на определенный вид или штамм микроорганизмов. В основе его развития заложена специфическая реактивность (иммунореактивность).
В зависимости от происхождения приобретенный иммунитет подразделяется на естественный и искусственный, а по механизмам приобретения - на активный и пассивный.
Естественный активный - вид приобретенного иммунитета, формирующегося в результате инфицирования человека вирулентными штаммами.
Искусственный активный - создается в результате иммунизации человека бактерийными или вирусными антигенными препаратами (вакцинами).
Естественный пассивный - вертикальный, трансплацентарный путь передачи иммунных антител от матери плоду.
Искусственный пассивный - введение в организм иммунных сывороток, иммуноглобулинов.
Таким образом, активный приобретенный иммунитет определяется специфической реакцией иммунной системы на введенный антиген, а пассивный - введением в организм продуктов иммунной реакции.
Иммунная система - совокупность всех лимфоидных органов и скоплений лимфоидных клеток в органах и тканях.
Существует два вида иммунного ответа. Один из них разделяется антителами (гуморальный), а другой - клетками (клеточный). 0сновными иммунокомпетентными клетками, ответственными как за клеточный, так и за гуморальный иммунитет, являются лимфоциты.
Начальный этап развития иммунитета связан с миграцией, пролиферацией и дифференциацией стволовых (исходных) клеток, сосредоточенных у человека в костном мозге. Отсюда стволовые клетки, подчиняясь гуморальный регуляции, поступают в первичные лимфоидные органы, где они получают «инструктаж», определяющий их дальнейшую дифференцировку и функцию в ответ, на встречу с антигеном. Из первичного лимфоидного органа клетки расселяются в разные отделы периферической лимфоидной ткани.
Первичным лимфоидным органом, контролирующим клеточно-обусловленный иммунный ответ, является вилочковая железа (thymus). Стволовые клетки получающие «инструктаж» в тимусе, называются Т-лимфоцитами.
Другой первичный лимфоидный орган - бурса (сумка) Фабрициуса (у птиц). У млекопитающих, в том числе и у человека, фабрициева сумка отсутствует. Предполагают, что эту функцию выполняют костный мозг, миндалины, червеобразный отросток, групповые лимфатические фолликулы (пейеровы бляшки), межэпителиальные лимфоциты и др. Клетки, специализирующиеся в этом первичном лимфоидном органе, называются В-лимфоцитами. Ими контролируется антительный ответ, то есть выполняется функция гуморального иммунитета.
По иммунологической функции Т-клетки неоднородны. Некоторые из них продуциоуют вещества, называемые медиаторами, или лимфокинами, дающими эффект гиперчувствительности змедленного типа. Существуют Т-лимфоциты-помощники (хелперы), стимулирующие В-лимфоциты,Т-лимфоциты-эффекторы, способные разрушать чужеродный антиген,Т-киллеры (убийцы), разрушающие клетки-мишени,Т-супрессоры, подавляющие функции В-лимфоцитов,Т-лимфоциты, обладающие иммунологической памятью.
Антитела
Основная функция В-клеток - продукция антител, которые являются иммуноглобулинами. Различают пять классов иммуноглобулинов - IgA, IgG, IgM, IgD, IgE, которые представляют собой сходные по строению белки плазмы крови, отличающиеся по молекулярной массе, константе седиментации, содержанию углеводов, электрофоретической подвижности, устойчивости к протеолизу, биологическим свойствам (табл. 1).
Таблица 1
Основные физико-химические и биологические характеристики иммуноглобулииов человека (по О. С. В1ег е1 а1., 1981)
Свойство | |||||
Обозначение: | |||||
Молекулярная формула | |||||
Константа седиментации (S) | |||||
Катаболизм, % в день | |||||
Концентрация в сыворотке, мг/мл | |||||
Агглютинирующая активность | |||||
Фиксация комплемента | |||||
Транспорт через плаценту | |||||
Цитофильность: к макрофагам лимфоцитам К-клеткам Неитрофилам моноцитам тучным клеткам | |||||
Взаимодействие с А-белком стафилококка | |||||
Взаимодействие с ревма-тоидным фактором |
Современные представления о строении молекулы иммуно-глобулина базируются на ряде классических работ Р. Р. Портера, Д. М. Эдельмана и Дж. В. Флайшмана (1959-1962).
В настоящее время принята схема строения иммуноглобули-на, согласно которой каждая молекула включает одну или несколько структурных единиц (мономеров), состоящих из двух тяжелых (м.м. ЗСГбОО-РУОбО) идвухдегких (м.м. 22 000) цепей, трехмерно соединенных между собой дисульфидными мостиками.
Легкие, или L-цепи (от англ. light - легкий) - идентичны и являются-общими для всех классов иммуноглобулинрв, а тяжелые, или Н-цепи (от англ. heavy - тяжелый) по своей антигенной, иммунологической и химической специфичности у каждого класса иммуноглобулинов разные. L-цепи по антигенным свойствам делят на два типа, обозначаемых как χ (каппа)-тип и λ (лямбда)-тип; при этом в каждой данной молекуле обе легкие цепи всегда принадлежат к одному и тому же типу.
Антигенные типы Н-цепей обозначаются также греческими буквами, соответствующими латинскому обозначению того или иного класса иммуноглобулинов: γ (гамма)-цепи для IgG, ά(альфа)-цепи для IgА, μ (мю)-цепи для IgМ, δ (дельта)-цепи для IgD, ε (ипсилон)-цепи для IgЕ.
Каждая цепь состоит из постоянного участка с конечной карбоксильной группой и вариабельного участка с аминной конечной частью. При расщеплении иммуноглобулина протеолитическим ферментом папаином выделяют:
Fаb-фрагменты (от англ. Frаgment antigen binding- фрагмент, связывающий антиген), способные соединяться с антигенной де-терминантой молекулы антигена;
Fс-фрагмент (от англ. Frаgment crstalline - кристаллический), обуславливающий такие функции антител как связывание белка Сlq при адсорбции комплемента, реакцию с макрофагами и транспорт через клеточные мембраны.
Антигенсвязывающий центр молекулы иммуноглобулина локализован в аминном конце молекулы (конец Fаb -фрагмента) и образован гипервариабельными сегментами участков Н- и L-цепей. Антительная специфичность обусловлена как последовательностью аминокислот, так и трехмерной конфигурацией молекулы.
Иммуноглобулицы содержатся в различных биологических жидкостях человеческого организма. Их подразделяют на внешние (женское молозиво и молоко, слюна, слизь, отделяемое пищеварительного тракта и мочеполовых путей) и внутренние (сыворотка крови, синовиальная жидкость, сперма, спинномозговая жидкость). Во внешних секретах в наибольшей концентрации содержатся IgА, в димерной форме (90 %), а во внутренних - IgG (90 %).
Биологические свойства иммуноглобулинов:
IgG - нейтрализуют антиген, опсонизируют и уничтожают его;
IgМ - присоединяют комплемент, блокируют и нейтрализуют антиген;
IgЕ - (реагины), ответственны за феномен ГЗТ;
IgА - различают сывороточный и секреторный иммуногло-булины, определяют местную иммунную реакцию;
IgD- возможно, участвуют в индукции иммунологической толерантности.
Антигены
Характер иммунного ответа зависит от вида антигена, кратности контакта с ним, пути введения и т. д. Иммунный ответ может быть первичным и вторичным.
Пусковым фактором всех иммунных процессов является ан-
ЦЪтиген. Антигены - это вещества, которые несут признаки генети-
ческой чужеродности и при введении в организм вызывают развитие иммунологических реакций.
Свойства антигенов:
генетическая чужеродность;
антигенность - мера антигенного качества, определяемая уровнем ответной иммунологической реакции;
иммуногенность - способность создавать иммунитет;
специфичность - иммунологические особенности, отличающие антигены друг от друга;
коллоидное состояние (денатурированные белки теряют ан-тигенные свойства), кристаллические вещества не обладают антигенными свойствами;
растворимость в тканевых жидкостях;
крупномолекулярная структура.
От химического строения зависит вид иммунного ответа на антиген. Идеальной характеристикой антигена являются белки или крупномолекулярные комплексы липопротеидов. На такие антигены, как правило, формируется гуморальный иммунитет. На неполные антигены (гаптены) ответные реакции проявляются по механизмам клеточного иммунитета.
Антигенное строение бактериальной клетки
Различают группо-, видо-, типоспецифические антигены бактерий. По расположению и химической структуре выделяют следующие антигены:
0-антигены (соматические) - липополисахарид-полипептид ные комплексы, термостабильные, обладающие свойствами эндотоксина;
Н-антигены (жгутиковые) - белки, термостабильные, разрушаются при 70-80 "С;
К-антигены (капсульные) полисахаридной или полипептидной природы (пневмококки, клебсиеллы);
Vi1-антиген - полимер N-ацетилгалактозаминоуроновой кислоты, обладает выраженными иммунизирующими свойствами, встречается у вирулентных микроорганизмов (брюшной тиф);
протективные антигены - высокоиммуногенные вещества белковой природы, термолабильны (сибирская язва, чума, бруцеллез, туляремия, коклюш);
На каждый из этих антигенов может формироваться иммунный ответ, проявляющийся по гуморальному или клеточному типу в зависимости от структуры и биологических свойств антигена.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГУМОРАЛЬНОГО ИММУНИТЕТА
Материальную основу гуморального иммунитета составляют иммунные антитела - иммуноглобулины, отличающиеся от нормальных глобулинов сыворотки крови тем, что их видоизмененный синтез происходит под влиянием антигена, который накладывает на них отпечаток своего строения. В результате у иммуноглобулинов возникает определенное сходство в строении полярных (периферических) групп с детерминантными группами антигена. Детерминантные группы антигена состоят из аминокислот, полисахаридов и липидов, ответственных за антигенную специфичность. .
Центральная часть антигена придает молекуле антигенность (это шлеппер, буксир, проводник, трактор-антиген). Под влиянием антигенных детерминант синтез иммуноглобулина изменяется так, что концевые участки его полипептидных цепей приобретают комплементарное антигену строение
Антиген и антитело имеют противоположные заряды, это обеспечивает их взаимодействие (рис. 10).
Местом образования антител является РЭС и особенно лимфоидная ткань, то есть та же ткань, в которой синтезируются нормальные γ-глобулины сыворотки - костный мозг, лимфатические узлы, селезенка, печень, пейеровы бляшки, миндалины и т. д. Иммуноглобулины продуцируются плазматическими клетками, которые в ответ на антиген проходят следующую морфологическую дифференциацию:
ПЕРЕХОДНЫЕ РЕТИКУЛЯРНЫЕ КЛЕТКИ
ПЛАЗМОБЛАСТЫ
НЕЗРЕЛЫЕ ПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ
ЗРЕЛЫЕ ПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ
(Богаты РНК - показатель высокой активности клетки.)
Согласно клонально-селекционной теории Егnе, в организме на каждый вид антигена существует определенный клон плазматических клеток, именно эти клетки в ответ на антиген начинают активно размножаться.
Рис. 10. Схема взаимодействия молекул антигена и антитела:
/ - молекула Аг; 2 - Fab-фрагмент молекулы Ат (им-;муноглобулина), способен связываться с антигенной де-терминантой молекулы антигена; 3 - Fc-фрагмент мо-
лекулы Ат (иммуноглобулина), обуславливает такие
функции антител как связывание комплемента, соединение с макрофагами и транспорт через клеточные мем-; браны;
4 - комплемент, то есть система иммунологи-
чески активных белков сыворотки крови; 5 - макрофаг
После введения антигена в организм антитела появляются через какой-то период времени, который необходим для его иммунологического распознавания и включения сложных клеточно-функциональных механизмов иммунологического реагирования. Этот период называется индуктивной фазой:
антиген - макрофаги - Т-лимфоциты - макрофаги - В-лимфоциты - антитела.
За ней следует фаза продукции и выделения антител (одни-двое суток после введения антигена). Молекулы иммуноглобулинов устойчивы к кратковременному действию кислот и щелочей, температуре до 60 °С, не инактивируются трипсином, имеют заряд, противоположный заряду антигена.
Установлено, что одна частица Аг может адсорбировать на своей поверхности много антител. При этом формируется комплекс «антиген - антитело». Взаимодействие между Аг и Ат происходит по типу коллоидных и химических реакций и характеризуется специфичностью. Молекулы Аг и Ат соединяются своими долярными группами.
Такие комплексы (Аг + Ат) адсорбируют комплемент и через рецептор С-3 присоединяются к макрофагам. Кроме, С-3, у макрофага, имеются также рецепторы НLА, к гистамину и Fc. Присоединенные к макрофагу комплексы фагоцитируются.
Результат биологического взаимодействия Аг и Ат:
склеивание (для корпускулярных антигенов);
осаждение (преципитация для растворимых антигенов);
растворение (лизис).
Реакции взаимодействия антигена и антитела происходят не только в организме, но и in vitro. Они характеризуются двумя фазами: специфическая, заключается в соединении Аг + Ат (визуально-невидимо); неспецифическая, видимая - коллоидная реакция.
В присутствии комплемента наблюдается цитолиз или бактериолизис.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КЛЕТОЧНОГО ИММУНИТЕТА
Если материальную основу гуморального иммунитета составляют антитела, то клеточного - иммунные макрофаги, лимфоциты с цитотоксической активностью. Гуморальный иммунитет всегда стерильный, клеточный - как стерильный, так и нестерильный. Гуморальный иммунитет вырабатывается против полных антигенов, клеточный - против неполных антигенов;
Основной структурной единицей клеточного типа иммунного ответа, обеспечивающей его результат, является Т-лимфоцит.
Участие Т-лимфоцитов в клеточном иммунном ответе состоит из четырех этапов:
связывание антигена;
пролиферация лимфоцитов;
продукция медиаторов;
непосредственное цитотоксическое действие.
ПРОТИВОВИРУСНЫЙ ИММУНИТЕТ
Гуморальные факторы
Включение иммунных механизмов защиты начинается сразу после проникновения антигена в организм. Распознавание большинства антигенов в индуктивную фазу развития гуморального иммунитета осуществляется как Т-, так и В-лимфоцитами. В гуморальном иммунном ответе на вирусный возбудитель в основном участвуют иммуноглобулины трех классов: М, G, А. Первичный иммунный ответ начинается с синтеза низкоаффинных иммуноглобулинов М с последующим переключением на синтез IgG и IgA.
Вирусы на стадии внеклеточного распространения инактивируются вируснейтрализующими антителами.
Механизмы этого процесса различны:
реакция вирусной частицы с иммуноглобулином (комплекс Аг - Ат) может препятствовать присоединению вируса к клеточным рецепторам;
комплекс Аг - Ат подвергается усиленному фагоцитозу.
Для вирусов, распространяющихся гематогенно (возбудителей полиомиелита, кори, ветряной оспы), характерна элиминация из организма механизмами гуморального иммунитета, связанными с выработкой сывороточных иммуноглобулинов. При
этом сывороточные антитела, защищая организм от системной инфекции, не влияют на выживаемость вируса в месте его внедрения.
Вирусы, размножающиеся непосредственно в слизистых оболочках (например, аденовирусы, вирус гриппа), как правило, вызывают заболевания, отличающиеся коротким инкубационным периодом. Важное значение в этих случаях, из-за запаздывания иммунного ответа, имеет такой неспецифический фактор защиты как интерферон. Кроме того, при первичной инфекции в первую очередь включаются механизмы местного иммунитета, обусловленного активностью секреторного иммуноглобулина А.
Существуют вирусы, которые, несмотря на иммунный ответ,пожизненно персистируют в организме хозяина (вирусы герпеса, гепатита, цитомегаловирус); они могут интегрироваться в геном хозяина без клинических признаков. Возможно, что пожизненный иммунитет основан на постоянном высвобождении в кровоток из клеток малых количеств вирусного антигена и формировании инфекционных иммунных комплексов.
Клеточные факторы
Большую роль в противовирусной защите играет клеточный иммунитет, связанный с сенсибилизацией соответствующих клонов Т-лимфоцитов и их цитотоксичностью (Т-эффекторов); активностью макрофагальной системы защиты и так называемых «нормальных», или естественных киллеров (антителонезависимый лизис зараженных клеток-мишеней).
Вирусы, распространяющиеся по индуцированным ими клеточным мостикам, могут быть уничтожены только при помощи реакций клеточного иммунитета.
Развитие клеточных форм иммунного реагирования, так же как и гуморальный иммунитет, требует клеточной кооперации.
Начальные события в клеточном взаимодействии включают два этапа:
прямой физический контакт между макрофагом и Т-клетка-ми или непосредственное действие антигена на клетку;
синтез и секреция биологически активных соединений, действие которых на клетку-мишень обеспечивает формирование эффекторных клеток иммунных реакций.
Сенсибилизированные Т-лимфоциты занимают центральное место в клеточном иммунитете. Благодаря существованию различных субпопуляций этих клеток механизмы клеточного иммунитета многообразны.
Клеточный иммунитет проявляется в двух формах: гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ); образование цитотоксических Т-лимфоцитов.
7 «Микробиология» 97
Сенсибилизрованные Т-лимфоциты и активированные макрофаги разрушают инфицированные клетки, несущие на поверхности вирусные антигены. Активированные макрофаги могут воздействовать непосредственно и на вирионы. Активация макрофагов происходит под действием лимфокинов. Лимфокины образуются сенсибилизированными Т-лимфоцитами в процессе реакции с Аг.
Лимфокины являются медиаторами клеточного иммунитета. Это растворимые факторы, выделяемые сенсибилизированными Т-лимфоцитами. Различают:
лимфокины-ингибиторы (лимфотоксины, иммунные интер-фероны);
лимфокины воспаления (участвуют в ГЗТ);
лимфокины-стимуляторы.
Иммунные интерфероны - видоспецифические белки с действием на РНК- и ДНК-содержащие вирусы. Полагают, что интерфероны:
воздействуют на синтез особого клеточного белка, ингибиру-ющего трансляцию; именно эти белки и подавляют репликацию вирусов. Кроме того, интерфероны:
действуют на т-РНК зараженной вирусом клетки;
тормозят клеточное деление;
повышают активность нормальных киллеров;
усиливают фагоцитоз.
Механизм цитолитического действия лимфоцитов состоит из следующих этапов:
специфическая адгезия (прикрепление) клеток-киллеров на клетках-мишенях (происходит в течение первых минут, требует присутствия ионов Мg ++);
повреждение клетки-мишени (не менее 10 минут, наличие ионов Са ++). Никаких токсических субстанций, выделяемых лимфоцитами, не обнаружено. Повреждение, вероятно, связано с возрастанием электролитной проницаемости мембраны клетки-мишени;
лизис клетки-мишени, уже не зависящий от лимфоцита-киллера, обусловлен осмотическим набуханием из-за повреждения мембраны, при этом происходит потеря электролитов.
Механизмы противовирусного клеточного иммунитета могут утратить свою эффективность в результате маскировки вирусных антигенов антителами. Вирусные антигены могут заблокировать рецепторы лимфоцитов и уменьшить тем самым их цитотоксичность.
Иммунопатологические процессы при вирусных инфекциях
Кроме вышеупомянутых иммунологических механизмов, особенности иммунологических реакций, возникающих при вирусных заболеваниях, определяют следующие иммунопатологические процессы:
аллергические реакции;
иммунокомплексная патология;
разрушение зараженных вирусом клеток;
развитие аутоиммунных реакций;
иммунодефицитные состояния.
К аллергическим реакциям на вирусные антигены относится реакция гиперчувствительности замедленного типа. При вирусных инфекциях ГЗТ является формой проявления клеточного иммунитета (см. раздел «Аллергия»).
К иммунокомплексной патологии относят болезни иммунных комплексов и сохранение инфекционности возбудителя.
Образование иммунных комплексов (Аг-Ат) при взаимодействии вирусов с антителами является одним из важных механизмов противовирусного иммунитета. Однако иммунные комплексы наряду с защитным могут оказывать и повреждающий эффект. Иммунные комплексы образуются на поверхности зараженных клеток и в жидкой среде. Они могут:
циркулировать в кровотоке, межтканевой жидкости;
откладываться в пораженных тканях, обуславливая воспаление;
вторично связываться с различными молекулами - компонентами комплемента, антителами.
Мелкие иммунные комплексы оседают на стенках сосудов или мембране почечных клубочков. Укрупнение иммунных комплексов, их сорбция на стенках сосудов и тканях вызывает повреждение органов и тканей и обуславливает «болезни иммунных комплексов» (гломерулонефрит).
Для понимания смысла сохранения инфекционности вируса в иммунном комплексе и макрофагах надо вспомнить, что нейтрализация инфекционной активности вирусов антителами осуществляется двумя путями:
необратимой конформацией структуры вирусных белков (в основном гликопротеидов) с участием комплемента;
блокадой вирусных прикрепительных белков к поверхности клетки-мишени.
Во втором случае возможен инфекционный процесс, если не все прикрепительные белки вируса заблокированы антителами; вирусы, соединенные с антителами, прикрепляются к клетке и инфицируют ее.
При недостаточных концентрациях антивирусных антител возникает феномен парадоксального усиления репродукции вирусов, поскольку вирусы, окруженные молекулами иммуноглобу-линов, легко проникают в клетку, фиксируясь на ее поверхности, имеющей рецепторы к Fc-фрагменту иммуноглобулина. Особенно ярко этот феномен проявляется при заражении вирусами макрофагов: вирусные частицы, связанные с антителами, поглощаются макрофагами и размножаются в них, приводя к явлению незавершенного фагоцитоза (например, при вирусной цитоме-галии).
Сохранение инфекционной активности вируса в составе иммунных комплексов является одной из причин возникновения хронических форм вирусных инфекций.
Еще одним иммунопатологическим явлением, регистрируемым при вирусных инфекциях, является разрушение зараженных вирусом клеток в результате их цитолиза. Иммунная деструкция зараженных клеток происходит под:
действием лимфотоксинов, которые синтезируются лимфоцитами (неспецифическое ферментативное действие вблизи сек-ретирующих клеток);
цитотоксическим действием Т-лимфоцитов (естественных и вирусспецифических киллеров);
цитотоксическим действием макрофагов.
Развитие аутоиммунных реакций при вирусных инфекциях может происходить в результате:
модификации собственных Аг организма;
перекрестных реакций между Аг хозяина и вирионом;
интеграции вирусной ДНК в геном хозяина.
Временные иммунодефициты часто наблюдаются при вирусных инфекциях в связи с процессами, о которых говорилось ранее. Но иногда направленное поражение иммунбкомпетентных клеток наносит существенный ущерб иммунореактивнос-ти. Крайним примером может быть ВИЧ-инфекция, приводящая к СПИДу.
Существует несколько способов «ускользания» вирусов из-под иммунологического контроля:
подавление фагоцитоза;
угнетение Т- и В-систем (угнетение активности Т-лимфоцитов - вирусы гриппа, кори, полиомиелита, герпеса, СПИДа; деструкция Т-хелперов - вирус СПИДа; увеличение Т-супрес-соров - вирусы герпеса, клещевого энцефалита);
особая локализация возбудителя, защищающая его от действия иммунокомпетентных клеток:
распространение вирусов из клетки в клетку без выхода во внеклеточное пространство (например, вирусы герпеса - по ци-топлазматическим мостикам);
распространение вирусов в дочерние клетки при клеточном делении;
многие вирусы вызывают слияние соседних клеток и распространяются путем образования симпласта (синтиция).
ТРАНСПЛАНТАЦИОННЫЙ ИММУНИТЕТ
Методы современной хирургии принципиально пригодны для пересадки любых органов. Еще в начале XX века была проведена пересадка головы от одной собаки другой, которая сохраняла жизнеспособность в течение трех недель.
В настоящее время трансплантология получила развитие как одно из наиболее перспективных направлений хирургии. Это стало возможным благодаря успехам в коррекции трансплантационного иммунитета. Еще в 1944 году П. Медовар установил, что повторная пересадка трансплантата кожи от того же донора приводит к ускоренному его отторжению. В основе этого лежат феномены трансплантационного иммунитета.
Трансплантационный иммунитет - это реактивность иммунокомпетентных клеток против чужеродных антигенов, находящихся на поверхностных мембранах клеток трансплантата, опухолевых клеток, а также против нормальных собственных клеток, адсорбировавших вирусные и бактериальные антигены.
Назначение трансплантационного иммунитета - строгий контроль «своих» антигенов, элиминация попавших в организм генетически чужеродных антигенов, а также собственных клеток, синтезирующих чужеродные вещества или адсорбировавших чужеродные антигены.
При трансплантации организм реципиента распознает чужеродные структуры и осуществляет против них иммунные реакции, ведущие к отторжению. Это достигается за счет иммунного распознавания трансплантационных антигенов или антигенов гис-тосовместимости (НLА).
Трансплантационные антигены имеются во всех ядросодер-жащих-клетках. Наибольшее их количество в лимфоидной ткани, а затем по убывающей - в печени, легких, кишечнике, почках, сердце, желудке, аорте, мозге. Отсутствуют антигены НLА в жировой ткани и на эритроцитах. Из клеточных органелл в наибольшем количестве трансплантационные антигены содержатся в цитоплазматических мембранах.
Экспериментом доказано, что при условии идентичности донора и реципиента в антигенном отношении (инбредная линия), пересаживаемые между ними трансплантаты, являющиеся синген-ными , не отторгаются.
Если донор и реципиент относятся к разным генетическим линиям, то аллогенные трансплантаты отторгаются. Аллогенная
ткань различается по одному или нескольким антигенам, а иммунная система способна различить продукты единственной хромосомы.
Более выраженные различия по антигенам НLА и отторжения наблюдаются при ксеногенных пересадках между различными видами животных.
Если донор и реципиент антигенно совместимы (у донора нет антигенов, отсутствующих у реципиента), трансплантат приживляется. В присутствии таковых возникает иммунная реакция отторжения трансплантата (РХПТ) - реакция «хозяин против трансплантата».
Механизмы отторжения трансплантата
При адлогенной и тем более ксеногенной трансплантации развивается иммунологический конфликт. Его интенсивность зависит от степени различий антигенов Н1А.
Отмирание и отторжение трансплантата зависят от развития сосудистых анастомозов между трансплантатом и тканью реципиента - чем интенсивнее васкуляризируется трансплантат, тем быстрее он отторгается. Это связано с миграцией лимфоцитов, макрофагов и плазмоцитов из новообразованных сосудистых анастомозов. Чужеродные антигены трансплантата вызывают сенсибилизацию лимфоцитов, что ведет к их миграции в трансплантат и выделению медиаторов.
Распознавание антигенов НLА трансплантата происходит в ре-гионарных лимфатических узлах, в результате чего формируется соответствующий клон иммунокомпетентных клеток.
Роль клеточных и гуморальных факторов в РХПТ в значительной мере определяется природой трансплантата. В случае кожного трансплантата отторжение обуславливается в основном клеточными факторами без участия антител. При аллотрансплантации почек эффект отторжения связан с факторами как клеточного, так и гуморального иммунитета.
Клеточные факторы
Основное значение принадлежит Т-киллерам. Это подтверждается тем, что при механическом удалении лимфоцитов из грудного протока, воздействии иммунодепрессантов и излучения, аллотрансплантаты приживляются. С помощью Т-лимфоцитов возможен адаптивный перенос трансплантационного иммунитета (трансфер-реакция).
Если у реципиента после пересадки трансплантата взять лимфоциты из регионарного лимфатического узла и ввести интакт-ному животному, то последующая трансплантация будет ускоряться
отторжением. Она проявляется туберкулиновым типом ГЗТ. Суть реакции такова: лимфоциты, сенсибилизированные антигеном донора, после васкуляризации мигрируют в трансплантат и оказывают на его клетки цитотоксическое действие. В результате воздействия Т-киллеров и лимфоцитов нарушается проницаемость цитомембран клеток-мишеней, что приводит к их повреждению, затем к разрушению присоединяются лимфотоксин, макрофаги.
Взаимодействие сенсибилизированных лимфоцитов с клетка.ми-мишенями состоит из двух фаз:
распознавание детерминант антигена и прикрепление лим-фоцитов к клеткам-мишеням с образованием агрегатов (афферентное звено);
разрушение чужеродных клеток за счет лимфотоксинов (эфферентное звено).
Гуморальные факторы
Экспериментом доказана возможность переноса трансплантационного иммунитета с использованием иммунной сыворотки. Установлено также, что обработка аллотрансплантатов специфической сывороткой ускоряет их разрушение лимфоцитами и усиливает проявление адоптивного иммунитета.
При аллотрансплантации часто образуются гемагглютинины, гемолизины, цитотоксины и антитромбины. Антитела к антигенам аллотрансплантатов обнаруживаются в низких титрах, что связано с их адсорбцией на трансплантате.
В сверхостром отторжении трансплантата, кроме антител, участвует комплемент. В эксперименте показано, что, например, при разрушении комплемента ядом кобры отторжение трансплантата не происходит. Роль комплемента в трансплантационном иммунитете:
хемотаксическое привлечение нейтрофилов за счет активации С 3 , С 5 , С 7 при образовании комплексов Аг-Ат;
С 3 , С 6 комплемента вызывает склеивание тромбоцитов, тромбы ведут к повреждению трансплантата;
активация комплемента образовавшимися комплексами Аг-Ат ведет к лизису эндотелия и свертыванию крови в трансплантате под влиянием субэндотелия, обладающего способностью к тромбообразованию.
Таким образом, в патогенезе сверхострого отторжения трансплантатов решающее значение принадлежит антителам и комплементу.
Антитела также усиливают деструкцию сенсибилизированными Т-лимфоцитами клеток-мишеней, но могут и способствовать приживлению трансплантата. Это доказано на моделях экспериментальных опухолей и получило название феномен усиления. По-
лагают, что данный феномен достигается адсорбцией антител на соответствующих антигенах трансплантата, что препятствует действию сенсибилизированных лимфоцитов.
Реакция «трансплантат против хозяина»
Еще в 1916 году Дж. Мэрфи установил, что при нанесении на хорионаллантоисную мембрану куриного эмбриона клеток костного мозга или селезенки взрослых кур появляются скопления лейкоцитов, и у эмбрионов развивается спленомегалия, то есть возникает трансплантационная болезнь, Получившая Название «болезнь рант» (от англ. гип1 - малорослость).
В эксперименте на мышах установлены основные признаки этой болезни: отставание в росте и приросте массы тела, стойкие поносы, дерматиты, спленомегалия, в лимфоидных фолликулах исчезают лимфоциты, наступает атрофия и фиброз лимфоидной ткани, развивается иммунная гемолитическая анемия, возникают очаги некроза в печени, нарушается кроветворение в селезенке, отмечается гиперплазия костного мозга, истончается и отделяется от дермы эпидермис, возникает кровяной хймеризм - как результат наличия в организме донорских клеток с отличным генотипом.
Болезнь рант воспроизводится при трансплантации кроветворной и лимфоидной тканей, клетки которых способны реагировать на антигены реципиента.
РТПХ осуществляют аллогенные иммунокомпетентные клетки при двух условиях:
реципиент не реагирует на клетки донора с несоответствием НLА;
при наличии в организме реципиента антигенов, отсутствующих у трансплантата.
Наиболее активны в РТПХ клетки лимфатических узлов:
лимфатический узел - селезенка - кровь - тимус - костный мозг. .
РТПХ вызывают Т-лимфоциты, при их блокаде РТПХ отменяется. Сущность РТПХ составляет взаимодействие Т-клеток донора и реципиента. Т-клетки донора выступают как клетки-эффекторы, а Т-клетки реципиента - как клетки-мишени. Клетками-эффекторами являются Т-киллеры с цитотоксическими свойствами. Объектом их действия могут быть также стволовые клетки реципиента.
В результате взаимной антигенной стимуляции при РТПХ лимфоциты трансформируются в бласты, пролиферируют и разрушаются Т-киллерами как клетки-мишени.
Для патогенеза РТПХ характерны фазовые изменения в лимфоидной ткани:
интенсивная пролиферация клеточных элементов в лимфоидной ткани и тканях РЭС, что приводит к значительному увеличению массы лимфатических узлов, селезенки и печени. В лимфатических узлах пролиферируют в основном донорские клетки, а в селезенке - клетки реципиента;
из-за увеличения общего количества клеток в селезенке, пре-
вращения их в большие бласты и отека органа развивается спле-
номегалия;
в позднюю фазу наблюдается постепенное снижение проли-
феративной активности клеток, что связано с истощением реагирующих донорских клеток и разрушением клеток реципиента. При этом происходит атрофия лимфоидной ткани реципиента, угнетается иммунологическая реактивность, резко снижается сопро-
тивляемость к микробам, в том числе к эндогенной микрофлоре,
возникают тяжелые аутоиммунные процессы, которые зачастую приводят к смерти.
Длительность РТПХ - от нескольких суток до нескольких месяцев. Смерть может наступить в острой или хронической фазе. Выздоровление возможно в случае:
возникновения толерантности;
старения трансплантированных клеток;
аллергической гибели трансплантированных клеток в связи с избытком антигена;
образования блокирующих антител к трансплантату;
индукции ареактивности реципиента;
реакции клеток-хозяина против клеток-трансплантата;
воздействия растворимых факторов, подавляющих РТПХ.
РТПХ у человека наиболее часто развивается при массивных переливаниях крови. Проявляется через 10-30 дней и при смертности 20 % (при пересадке костного мозга), характеризуется дерматитом, желтушной формой гепатита, диареей, развитием тяжелых иммунодефицитов, атрофией тимуса, некротическими очагами
в коже и кишечнике.
Иногда при РТПХ отмечается повышение иммунного ответа
на некоторые антигены. Это связано с неспецифичеекой актива-
цией В-клеток хозяина, что приводит к развитию аутоиммунных
реакции и аутоантител.
Агрессия иммунокомпетентных клеток трансплантата может привести к иммунодефициту.
Преодоление трансплантационного иммунитета
При пересадке органов и тканей трансплантационный иммунитет преодолевают:
селекцией донора;
подавлением иммунных реакций реципиента. Селекция донора направлена на подбор трансплантата, наиболее совместимого с реципиентом по антигенному набору. Основным методом селекции донора является типирование антигенов системы НLА, которая имеет четыре блока генов (А, В, С, О). Отсутствие чужеродных антигенов или наличие одного-двух является положительным прогнозом на трансплантацию.
Для подбора донора используют реакцию бласттрансформа-ции в смешанной культуре лимфоцитов (СКЛ) и учитывают эффект лимфотоксичности.
До введения в практику СКЛ для подбора пар донор - реципиент использовалась проба in vivo на золотистом хомячке, которого облучали и которому внутрикожно вводили смесь лейкоцитов донора и реципиента. Степень развития воспаления характеризует несовместимость трансплантата и реципиента.
Типирование тканевых антигенов производят с использованием набора антилейкоцитарных сывороток, содержащих до 500 компонентов. Такие сыворотки получают от многократно рожавших женщин, иммунизированных доноров или обезьян.
Поскольку допускаются пересадки и при несовместимости по одному-двум антигенамНLА, это несоответствие коррегируется воздействием на иммунную систему реципиента.
Угнетение иммунных реакций достигается воздействием на иммунную систему организма физическими, химическими и биологическими способами.
Ионизирующая радиация - уже в малых дозах наступает деструкция лимфоидной ткани и ингибиция синтеза. Проявляется в первые часы и затем восстанавливается. Иммунный ответ на трансплантат снижен до 50 дней. Передозировка ведет к необратимым изменениям иммунной системы реципиента и гибели от вторичных инфекций. В связи с этим в клинике трансплантации общее облучение не производится, а применяют местное облучение участка пересадки. Кроме этого, облучают трансплантат - костный мозг для разрушения иммунокомпетентных клеток.
Иммунодепрессанты - вещества, ингибирующие синтез белка, имеющие клеточное деление и клеточную дифференцировку. Основной их недостаток - общетоксическое действие на организм. К ним относятся:
кортикостероиды;
антиметаболиты - меркаптопурин, азатиоприн, дезоксиури-дин;
антагонисты фолиевой кислоты;
цитотоксические вещества - актиномицин С и О, циклофосфамид.
Требуемый эффект достигается только при условии их применения до трансплантации или одновременно с ней. Однако следует
учитывать побочные действия иммунодепрессантов на организм:
тотальная иммуносупрессия за счет подавления Т- и В-системы иммунитета, ослабление резистентности к инфекции, индукция сахарного диабета, воспалительных заболеваний легких, мочеполовой системы, рост раковых заболеваний.
Одновременно иммунодепрессанты, например азатиоприн, проявляют тератогенное действие, неспецифически подавляют деление и дифференцировку не только лимфоидных, но и других клеток.
Кортикостероиды (кортизол, кортикостерон и др.) - регулируют физиологические реакции иммунитета, влияя на дифференцировку Т-лимфоцитов, их миграцию и участие в межклеточных кооперациях, уменьшают выход макрофагов из костного мозга и их бактерицидную активность, оказывают противовоспалительное действие, снижают аллергию замедленного типа.
Аитилимфоцитарная сыворотка (АЛС) -подавляет трансплантационный иммунитет. Является гетерологической сывороткой, получаемой от животных, иммунизированных антигенами тимуса, селезенки, лимфатических узлов, содержит агглютинины и лимфо-токсины. АЛС подавляет реакцию клеточного иммунитета, тормозит ГЗТ, замедляет отторжение трансплантата. При повторном применении вызывает аллергическое действие и активацию неоплазм.
Циклоспорин А продуцируется грибом триходерма, обладает выраженной иммунодепрессантной активностью, обеспечивает приживление аллогенных и ксеногенных трансплантатов. Основное действие на Т-хелперы.
Иммунотоксины - антитела против иммунокомпетентных клеток, конъюгированные с А- и В-цепями рицина.
Применяют также элюаты дифтерийного, псевдомонадного токсинов в комплексе с соответствующими антителами.
Трансплантация в клинике
Трансплантация в клинике началась с пересадки почек. Сейчас этот метод на «клиническом конвейере». Сделаны десятки тысяч успешных операций. В центре, трансплантации подбирают донора, максимально соответствующего реципиенту по антигенам НLА. Реципиент на срок подбора донора подключается к искусственной почке.
Для Украины, в связи с Чернобыльской катастрофой, особое значение имеет пересадка костного мозга. Такие операции производят при лейкемиях, апластических анемиях, врожденных комбинированных иммунодефицитах.
При соблюдении НLА-совместимости донора и реципиента больные живут еще до пяти лет. Перед трансплантацией больные получают большие дозы облучения.
Из непарных органов чаще всего трансплантируют сердце. Первую пересадку произвел в 1978 году Кристиан Бернард. Трудности пересадки заключаются в том, что донор должен иметь здоровое сердце, которое получают от лиц, погибших в катастрофах. Известны случаи, когда больные по нескольку месяцев ожидают в условиях искусственного сердца. Лица с пересаженным сердцем живут до девяти лет.
Имеются сообщения о пересадке печени, легких и поджелудочной железы. Большинство таких больных погибают в течение нескольких месяцев после пересадки, хотя описан случай, когда больной с пересаженной печенью прожил семь лет,
ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЙ ИММУНИТЕТ
Онкологическим заболеваниям принадлежит ведущее место в общей клинической патологии как по распространенности, многофакторности происхождения, злокачественности течения, так и проблематичности эффективного лечения.
Характерными особенностями опухолей являются нерегулируемое размножение клеток, пониженная цитологическая и антигенная дифференциация, способность инвазировать окружающие ткани с формированием метастазов, вызывать их деструкцию.
В основе возникновения опухолей заложен выход отдельных клеток (уницентрическая теория) из-под иммунологического надзора с реверсией свойств одноклеточного организма.
Наиболее часто опухоли возникают в раннем детском возрасте, когда иммунная система не сформировалась, и в пожилом, когда она существенно ослаблена. Возникновению опухолей способствуют первичные и вторичные иммунодефициты.
Несмотря на различные теории происхождения опухолей, бесспорным является мнение о том, что в основе их возникновения лежат соматические мутации клеток под влиянием экзогенных и эндогенных канцерогенов (мутагенов), обладающих им-мунодепрессивным действием.
Первостепенное значение иммунной системы в противоопухолевой защите подтверждается следующими фактами:
к раковой ткани формируются антитела и активируется клеточный иммунитет;
подавление иммунологической реактивности у экспериментальных животных увеличивает частоту возникновения опухолей и ускоряет их рост;
применение иммунодепрессантов по поводу аутоиммунных заболеваний повышает риск возникновения опухолей.
Опухолевые антигены
Опухолевые клетки являются мутантами физиологически полноценных клеточных структур, и это во многом затрудняет определение их антигенной специфичности. Сыворотка беременных реагирует с экстрактами из тканей раковых опухолей, что указывает на антигенное сходство эмбриональных и раковых тканей. Являясь антигенно чужеродной для иммунной системы организма, опухолевая ткань тем не менее содержит антигены, представленные обычными структурами клеточных мембран, и гетерогенные антигены других органов и тканей данного организма. Последнее и определяет антигенную юпухо-леспецифичность, возникающую в результате соматических мутаций. .
В зависимости от природы мутагенного фактора все опухолевые антигены подразделяются на четыре группы:
вирусиндуцированные (теория Зильбера);
индуцированные эндо- и экзогенными химическими канцерогенами (теория Вирхова);
раковоэмбриональные (теория Конгейма);
гетероорганные -«срои» для организма, но «чужие» для данной ткани. .
Опухолеродное действие каждого из этих факторов имеет кли-
нико-экспериментальное подтверждение. Среди факторов первой группы онкогенность подтверждена более чем у 200 видов вирусов как ДНК-содержащих (вирус полиомы, SV-40, аденовирусы, вирус папил омы Шоупа), так и РНК-содержащих (вирус саркомы Рауса, Гросса, Роушера, вирус рака молочной железы мышей). Онкогенная способность этих вирусов состоит в экспрессии ракового гена- онкогена в клетке хозяина, вследствие чего наступает опухолевая трансформация клетки.
Среди химических факторов выраженной канцерогенностью отличаются - метилхолантрен, дибензантрацен, дибензпирен. Опухолеродность некоторых химических веществ связана с образованием метаболитов в организме. Так, для нитратов - образование нитритов и нитрозаминов, для бензпирена - образование 5,б-эпоксида под влиянием фермента арилгидроксилазы. Особое место при этом принадлежит эндогенным бластомогенным веществам. Например, холестерин, трансформируясь в холестен-3-ОН, приобретает выраженную онкогенность. Такими же свойствами обладают некоторые метаболиты желчных кислот.
Отличительной особенностью опухолей, индуцированных химическими соединениями, является низкая иммуногенность для соответствующих систем организма. Это обусловлено тем, что данные опухолевые антигены состоят из гликолипидного гаптена, присоединенного к неизмененному белку хозяина. Такие антиге-
ны не могут активировать Т-хелперы и включать в антителогенез В-клетки.
Для третьей группы факторов показано, что в процессе эмбриогенеза определенные участки органов и тканей не подпадают под закономерную морфофизиологическую эволюцию и остаются после рождения на эмбриональном уровне развития, то есть содержатся в организме в качестве эмбриональных, раковых «зачатков» последующего развития опухоли.
Принципиально все антигенные изменения в опухолевой клетке могут быть сведены к:
антигенному упрощению, которое проявляется в утрате изо-антигенов и снижении синтеза других антигенов;
антигенной дивергенции - приобретении опухолевой клеткой антигенов других органов и тканей;
реверсии антигенов - появлении эмбриональных антигенов.
Механизмы противоопухолевой защиты
Противоопухолевая защита достигается механизмами специфической иммунологической реактивности, системой алло-генной ингибиции, регуляцией межклеточных контактов и т. д.
Определяющее значение при этом имеет тимус-независимая система естественной клеточной резистентности, которая обеспечивается направленным взаимодействием Т-киллеров и макрофагов независимо от видоспецифичности опухоли.
Макрофаги фагоцитируют клетки опухолей и оказывают на них цйтотоксическое воздействие. Стимулируют противоопухолевую активность макрофагов интерферон, зимизан, липополисахариды, медиаторы лимфоцитов и опсонины. Т-киллеры оказывают цитотоксическое действие в результате контакта с цитомембранами опухолевых клеток.
Специфическая противоопухолевая защита обеспечивается системой иммунного надзора с участием Т-лимфоцитов и дополняется антителообразованием.
Т-лимфоциты-эффекторы оказывают цитотоксическое действие на опухолевые клетки и разрушают их. Действие их строго специфично. Снижение функции или атрофия тимуса способствуют генерализации опухолевого процесса.
Цитолитическое действие на опухолевые клетки в присутствии комплемента оказывают в основном IgМ. Однако это действие проявляется при высокой плотности фиксирующих комплемент антител. При низкой плотности антитела, фиксируясь на опухолевой клетке, скрывают их чужеродность от цитотоксического действия лимфоцитов. Наиболее демонстративно действие антител проявляется к опухолям, индуцированным онкогенным вирусом.
При спонтанных и индуцированных химическими канцерогенами опухолях значение антител в противоопухолевом иммунитете малозначимо. Антитела могут оказывать не только тормозящее, но и стимулирующее влияние на развитие опухолей.
РЕАКЦИИ ИММУНИТЕТА И ИХ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Реакции между антигенами и антителами in vitro с целью лабораторной диагностики называют серологическими (от лат. serum - сыворотка), поскольку источником антител служит сыворотка крови. Серологические реакции применяются для идентификации и количественной оценки Аг или Ат, если хотя бы один специфический компонент известен: либо устанавливается наличие специфических антител и их титр в исследуемой сыворотке крови при использовании соответствующего антигенного диагностикума, либо идентифицируется Аг микроорганизмов или другого биологического материала с помощью диагностических иммунных сывороток.
Тип реакции Аг-Ат, подходящий для данного метода диагностики, в значительной мере зависит от физического состояния Аг. Наиболее распространенные типы реакций Аг-Ат рассмотрены ниже.
Интенсивное развитие методов иммунохимического анализа привело к тому, что серологические реакции стали составной частью целого набора реакций, происходящих между антигенами И антителами, и понятие «реакции иммунитета» стало более широким. Для индикации и количественной оценки того или иного вещества антигенной природы сейчас разработаны способы получения высокоспецифических (моноклональных) антител и высо-.кочувствительные методы количественной оценки компонентов.реакции Аг-Ат. Они связаны с конъюгированием Аг и Ат с флюоресцентными красителями, ферментами, введением в молекулы радиоактивных изотопов, фиксацией компонентов реакции Аг-Ат на различных типах носителей. К таким реакциям относятся - реакции иммунофлюоресценции, радиоиммунный и иммунофер-ментный методы, иммуноблотинг и др.
В зависимости от характера антигена и условий взаимодействия с ним в серологических реакциях антитела обладают коагулирующим (осаждающим), нейтрализующим, иммобилизующим и лизирующим (растворяющим) действием.
Первое из них четко проявляется в реакциях агглютинации и преципитации, второе - в нейтрализации токсина антитоксином, третье - в иммобилизации некоторых микроорганизмов, четвертое - в реакциях лизиса и связывания комплемента. Каждая из разновидностей серологических реакций имеет свои варианты,
а их постановка - различные модификации, поэтому методические подходы к проведению реакций между антигеном и антителом довольно разнообразны.
Иммунохимические основы взаимодействия антител с антигенами
В основе иммунологической специфичности, то есть избирательности реакции определенного антигена с соответствующим ему антителом, лежит структурная комплементарность (сте-реохимическое соответствие) антитела и антигена, специфическое соединение антигена с соответствующим антителом в комплекс (реакция Аг-Ат). В результате взаимодействия Аг с Ат происходят конформационные изменения молекулы антитела, обусловленные сближением определенных зон его молекул, возникновением новых областей или маскировкой некоторых из них.
В раскрытии сущности реакций Аг-Ат используются понятия аффинность иавидность. Аффинность - сумма сил притяжения и отталкивания между молекулами, которые возникают при взаимодействии активного центра антитела (его антигенсвязывающей области) и гомологичной антигенной детерминанты.
Однако в природе антигены и антитела, как правило, поливалентны. Антигены имеют на своей поверхности повторяющиеся антигенные структуры (антигенные детерминанты), а антитела - несколько антигенсвязывающих участков: от двух в мономерных молекулах IgG и IgЕ до десяти в пентамерных молекулах IgМ. Поэтому такие антигены и антитела вступают в более сложные взаимодействия, чем только первичное связывание. С биологической точки зрения более объективною учетом разных валентностей антител и антигенов характеризует энергию их взаимодействия в реакции Аг-Ат понятие функциональная аффинность, или авидность (от англ. аукЗйу - жадность, алчность). Авидность характеризует прочность связи между компонентами реакции Аг-Ат и обусловлена силами взаимодействия антител с поливалентным антигеном.
Реакции агглютинации
Реакция агглютинации характеризует противомикробный иммунитет. Состоит в том, что под влиянием иммунной сыворотки, содержащей антитела, происходит склеивание и выпадение в осадок микробов.
Реакция между антителами и антигеном проходит в два этапа:
начинается быстрым соединением детерминантной группы антигена со специфическим активным центром антитела (специфическая стадия);
осложняется образованием длинных цепей из чередующихся молекул антигена и антител, разветвлением этих цепей и образованием решетки Аг-Ат (неспецифическая стадия). Во второй стадии реакции отличающийся плохой растворимостью иммунный комплекс Аг-Ат выпадает в осадок.
Неспецифическая стадия, как правило, осуществляется в присутствии растворов электролитов и визуально проявляется по-разному, в зависимости от физического состояния антигена. Если антигены корпускулярные (взвесь клеток, частицы, на которых адсорбирован Аг), имеет место феномен агглютинации: формирующиеся конгломераты образуют визуально различимые хлопья (выпадают в осадок), микробные клетки морфологически заметно не изменяются, теряя подвижность, остаются живыми, супернатант полностью просветляется. Антитела, участвующие в реакции агглютинации, называют агглютининами, антигены - агглютиногена-ми, а образующийся агрегированный комплекс - агглютинатом.
Поскольку антигенная структура микробов разнообразна, в их агглютинации принимают участие антитела разной специфичности. Тождественность детерминантных участков антигенов микробов разных видов обеспечивает групповые реакции агглютинации с ге-терологичными иммунными сыворотками.
Реакция агглютинации применяется для определения:
антител у больного к известному антигену (реакция Видаля, Райта, Вейгля);
принадлежности выделенной культуры по известной агглютинирующей сыворотке.
Если один из реагентов известен, реакцию можно использовать для идентификации либо Аг, либо Ат. Данный метод обычно применяется для определения микроорганизмов, выделенных от больных, при этом тест-препаратом служит известная антисыворотка. Реакцию агглютинации можно использовать и для установления титра антибактериальных агглютининов в сыворотках больных с неизвестными заболеваниями. Повышение в течение болезни титров Ат, направленных против какого-либо микроорганизма, свидетельствует о причинной связи микроорганизма и данного заболевания.
Микроорганизмы обладают целым набором антигенов, и сыворотка крови может содержать антитела к одному или нескольким из них. Например, при иммунном ответе на инфекцию, вызванную бактериями, обладающими жгутиками, антитела могут быть направлены против жгутикового поверхностного антигена, соматического антигена или обоих. Тип макроскопической агглютинации тоже оказывается различным: жгутиковый комплекс дает крупнохлопчатый агглютинат (Н-агглютинация), взаимодействие соматического антигена с антителами ведет к образованию мелкозернистого агглютината (0-агглютинация).
8 «Микробиология» 113
Различают прямую и непрямую, или пассивную агглютинации. В прямой агглютинации антигеном выступает микробная клетка или структурные компоненты ее поверхностной оболочки.
Сущность реакции непрямой, или пассивной агглютинации (РНГА, РПГА) заключается в том, что растворимые антигены (белки, полисахариды и их комплексы микробного происхождения) соединяются с нерастворимым носителем, выполняющим исключительно индикаторную функцию. Носителем могут быть эритроциты (пассивная гемагглютинация), частицы латекса, полиак-риламида, бентонита и др. Связывание антигена с носителем происходит в результате адсорбции или химического соединения. Микробные полисахариды, например, можно адсорбировать на нативных эритроцитах без какой-либо предварительной обработки. При реакции пассивной гемагглютинации антиген адсорбируется на поверхности эритроцитов барана, к которым затем добавляют исследуемую сыворотку. При положительной реакции образуется осадок (гемагглютинация). Применяется при диагностике брюшного тифа, паратифов, туберкулеза, токсоплазмоза.
Реакции преципитации
В этих реакциях участвуют растворимые (молекулярные) антигены - белки или их комплексы с углеводами и липи-дами разного происхождения, бактериальные экстракты, лизаты и фильтраты бульонных культур, при этом наблюдается феномен преципитации - осаждения антигена в присутствии электролита. Образующийся осадок носит название преципитата, антитела -преципитинов, а антигены - преципитиногеиов.
Существуют различные модификации реакции преципитации. Различают: кольцепреципитацию, реакцию Оухтерлони (в агаре), в полиакриламидном геле, иммунодиффузию и иммуноэлектрофорез. Применяют:
при лабораторной диагностике инфекций (сибирская язва, чума, менингит и др.);
в судебно-медицинской экспертизе (определение видовой специфичности белков);
в санитарно-гигиенической практике (исследование пищевых продуктов).
Самый простой способ постановки - кольцепреципитация, которую выполняют в пробирках путем наслоения на иммунную сыворотку различных разведении прозрачного раствора антигена. На границе раздела двух реагирующих систем через определенное время появляется опалесцирующее кольцо преципитации.
Реакция преципитации может быть поставлена в агаровом геле (иммунодиффузия по Оухтерлони): растворимые антигены и антитела вносят в лунки, вырезанные в геле на определенном рас-
стоянии, компоненты реакции диффундируют в слое агара навстречу друг другу, образуя в зоне конфронтации преципитат, становящийся видимой линией преципитации.
Реакции нейтрализации
В ходе реакции нейтрализации специфические антитела нейтрализуют вредное действие антигена, которое проявляется при его попадании в микроорганизм. Если антигеном служит микробный экзотоксин (дифтерийный, столбнячный, ботулинический и др.), то специфические антитела нейтрализуют его. Когда реакция протекает в организме, нейтрализуется только свободный, не связавшийся с клетками токсин. Обезвреживание токсина в ходе физико-химической реакции нейтрализации происходит за счет связывания его свободных аминогрупп, что ведет к потере токсичности.
Реакция нейтрализации токсина антитоксином строго специфична, используемая сыворотка содержит иммунные антитела против токсинов и называется антитоксической. Если в пробирке соединить антитоксическую сыворотку и токсин, образуются хлопья (флоккулы), и поэтому эта реакция называется реакцией флоккуляции. В 1992 году Г. Рамон показал, что такие хлопья быстрее образуются в той пробирке, где количество токсина и антитоксина строго эквивалентно. Этот процесс называетсяавидентом, а вид флоккуляции -инициальной (начальной). Реакция применяется для изучения степени активности или силы действия антитоксических сывороток.
Для определения антитоксического иммунитета против дифтерии у человека используется реакция Шика, заключающаяся в том, что в сгибательную часть предплечья внутрикожно вводят 1/40 ДLМ дифтерийного токсина для морской свинки. При наличии иммунитета реакция отрицательна, при его отсутствии образуется инфильтрат до 2см.
Если антигеном служит вирусный материал, нейтрализующие антитела полностью подавляют специфическую активность вируса, выявляемую в различных клеточных культурах, куриных эмбрионах и на подопытных животных. Вирус перестает размножаться, теряет свою инфекционность и цитопатогенность.
Реакции иммобилизации
Эти реакции основаны на способности антител сыворотки крови людей, больных сифилисом, холерой, амебиазом, останавливать движения соответствующих подвижных микробов-возбудителей и вызывать их гибель. Иммобилизующие антитела оказывают действие в присутствии комплемента.
Реакции лизиса и связывания комплемента
Лизирующее (растворяющее) действие антител наглядно проявляется в реакциях лизиса и связывания комплемента. В основе реакций лизиса лежит взаимодействие корпускулярных антигенов со специфическими антителами, адсорбирующими своими участками, расположенными в Fc-фрагменте тяжелых цепей, комплемент, в результате чего происходит растворение клеток. :
Реакция лизиса. В иммунной сыворотке могут быть антитела, которые растворяют антигены -лизины , в зависимости от действия -бактериолизины, гемолизины, лейколизины и т. д. Лизины строго специфичны, их действие проявляется только в присутствии комплемента. Растворение микробов под влиянием: иммунных сывороток впервые обнаружили Л. М. Исаев и Р. Пфейффер на примере лизиса холерных вибрионов. Реакции лизиса применяют для определения наличия.антител, вида микроорганизмов и др. Когда иммуноглобулины также при содействии комплемента разрушают оболочку бактериальной клетки, наблюдается лизис бактерий -бактериолиз.
Реакция связывания комплемента (РСК) по механизму действия является более сложной по сравнению с другими серологическими реакциями. В РСК задействованы две системы Аг-Ат. При взаимодействии Аг и Ат происходит адсорбция комплемента. Для визуальной регистрации связывания комплемента основной системой Аг-Ат в реакцию дополнительно вводят вторую, или индикаторную (гемолитическую) систему, состоящую из взвеси эритроцитов и соответствующей антисыворотки (гемолитической).
Если основной комплекс Аг-Ат зафиксировал комплемент (при соответствии антигена антителу), то гемолиз отсутствует (реакция положительная). Если в основной системе антиген и антитело не соответствуют друг другу, то комплемент фиксируется на втором индикаторном комплексе, вызывая гемолиз эритроцитов (реакция отрицательная).
Реакцию связывания комплемента применяют в диагностике сифилиса (реакция Вассермана), сыпного тифа, риккетсиозов и многих других вирусных заболеваний.
Иммунофлюоресцентный метод обнаружения антигенов и антител
Иммунофлюоресцентный метод обнаружения антигенов и антител может быть прямым и непрямым. Прямой метод основан на непосредственном специфическом соединении
антигена с антителами, меченными флюоресцентными красителями.
Непрямой метод заключается в поэтапном выявлении комплексов Аг-Ат с помощью флюоресцентных красителей. На первом этапе происходит образование иммунных комплексов определенного антигена (например, бактериальной клетки) со специфическими антителами (γ-глобулинами) иммунной сыворотки. На втором этапе проводят выявление этого комплекса путем обработки его меченым анти-γ-глобулином. Для регистрации результатов используется люминесцентная микроскопия.
Радиоиммунный метод
Радиоиммуноопределение- наиболее чувствительный разносторонний метод для определения Аг (гаптенов), которые можно пометить радиоактивным изотопом.
Особенно часто используется для измерения концентрации гормонов, лекарственных препаратов и другого биологического материала в сыворотке крови. Метод основан на конкуренции меченого Аг известной концентрации с немеченым Аг, концентрация которого неизвестна. Комплексы Аг (гаптен)-Ат могут быть затем разделены и определена радиоактивность. Концентрацию немеченого (неизвестного) Аг определяют по стандарту.
Иммуноферментный метод
Метод приобретает все большую популярность благодаря высокой чувствительности и простоте постановки (проще, чем иммунофлюоресценция или радиоиммуноопределение). Основан на конъюгации фермента либо с Аг, либо с Ат и количественном учете активности фермента. В зависимости от вида использованного фермента и системы Аг-Ат разработаны различные варианты метода.
Широко распространенным вариантом является ферментсвя-занное иммуносорбционное определение. Используемое для установления концентрации Аг и Ат. Для определения Ат известный Аг фиксируют на твердофазном носителе (полистироловые, поливиниловые пластины или пробирки), инкубируют с разведенной испытуемой сывороткой, отмывают и обрабатывают антиим-муноглобулином, меченным ферментом, например пероксидазой хрена. Активность фермента Измеряют добавлением специфического субстрата: регистрируют изменения и измеряют этот сдвиг колориметрически. Активность фермента пропорциональна количеству связавшихся антител.
Для измерения Аг известное специфическое Ат фиксируют на твердой фазе, добавляют испытуемую пробу, содержащую Аг,
отмывают, обрабатывают теми же антителами, но меченными ферментом. Для осуществления реакции необходимо, чтобы антиген имел по меньшей мере две детерминанты. После отмывки добавляют субстрат и измеряют активность фермента, на основании чего определяют концентрацию Аг.
Появление случаев спорадического тифа свидетельствует о существовании у людей, перенесших эпидемический сыпной тиф, резервуара риккетсий Провацека и возможности рецидивирования у них заболевания через много лет (Здродовский П.Ф., 1972). При наличии завшивленности в окружении больного спорадическим сыпным тифом возможна вспышка эпидемического сыпного тифа.
Ку-лихорадка
Ку-лихорадка - пневмориккетсиоз. Отличается высокой контагиозностью, острым лихорадочным течением и развитием пневмонии. Встречается во многих странах, в том числе и на территории СССР.
Этиология и патогенез. Ку-лихорадка вызывается риккетсией Бернета. Передается воздушно-капельным, алиментарным или контактным путем.
Морфологическая картина. В острых случаях развивается интерстициальная пневмония, которая иногда может принять затяжное течение и привести к летальному исходу. На вскрытии умерших в таких случаях находят, помимо интерстициальной, фокусы очаговой пневмонии с явлениями карнификации, васкулиты, гиперплазию лимфатических узлов с образованием в них многочисленных эпителиоидно- и плазмоклеточных узелков.
Болезни, вызываемые бактериями
Болезни, вызываемые бактериями, чрезвычайно разнообразны, что определяется особенностью возбудителя, способом заражения, аффинностью клеток и тканей в отношении инфекта, характером реакции макроорганизма на инфект и т.д. Описываемые ниже заболевания являются иллюстрацией разнообразия бактериальных инфекций.
Брюшной тиф
Брюшной тиф - острое инфекционное заболевание из группы кишечных; типичный антропоноз. Возможны эпидемии, но в настоящее время заболевание имеет обычно спорадический характер и довольно легкое течение.
Этиология и патогенез. Вызывается брюшнотифозной палочкой (Salmonella typhi). Источником заражения является больной человек или бациллоноситель, в выделениях которого (кал, моча, пот) содержатся микробы. Заражение происходит парентерально. Инкубационный период 10-14 дней. В нижнем отделе тонкой кишки бактерии размножаются, выделяют эндотоксины. Из кишки по лимфатическим путям они поступают в групповые лимфатические фолликулы (так называемые пейеровы бляшки) и солитарные фолликулы, а затем в регионарные лимфатические узлы. Преодолев лимфатический барьер, возбудитель поступает в кровь. Развивается бактериемия, особенно отчетливо выраженная в течение 1-й недели болезни, когда брюшнотифозную палочку можно выделить из крови (гемокультура). С бактериемией связаны генерализация инфекта и становление иммунитета. Начиная со 2-й недели с помощью реакции агглютинации (реакция Видаля) в крови определяются антитела к возбудителю. С бактериемией связана и элиминация возбудителя, который со 2-й недели болезни выделяется с потом, молоком (у лактирующих женщин), мочой, калом, желчью. В этот период больной особенно заразен. В желчных путях (желчи) бактерии брюшного тифа находят наиболее благоприятные условия существования и усиленно размножаются (бактериохолия). Выделяясь с желчью в просвет тонкой кишки, бактерии вызывают гиперергическую реакцию в сенсибилизированных при первой встрече (заражение) и генерализации инфекта (бактериемия) групповых
Каждое острое инфекционное заболевание протекает циклически со сменой периодов.
I – инкубационный, или период инкубации.
II – продромальный период (стадия предвестников).
III – период разгара, или развития, болезни.
IV – период реконвалесценции (выздоровление).
Инкубационный период – это время с момента проникновения инфекции в организм до появления первых симптомов заболевания. Длительность этого периода варьирует в широких пределах – от нескольких часов (грипп, ботулизм) до нескольких месяцев (бешенство, вирусный гепатит В) и даже лет (при медленных инфекциях). Для многих инфекционных болезней продолжительность периода инкубации в среднем составляет 1–3 недели. Длительность этой стадии зависит от ряда факторов. В первую очередь от вирулентности и количества проникших в организм возбудителей. Чем больше вирулентность и количество возбудителей, тем короче период инкубации. Также важное значение имеет состояние организма человека, его иммунитета, факторов защиты и восприимчивости к данному инфекционному заболеванию. Во время инкубационного периода бактерии интенсивно размножаются в тропном органе. Симптомов болезни еще нет, однако возбудитель уже циркулирует в кровеносном русле, наблюдаются характерные обменные и иммунологические нарушения.
Продромальный период – появление первых клинических симптомов и признаков инфекционной болезни (повышение температуры тела, общая слабость, недомогание, головная боль, познабливание, разбитость). Дети в этот период плохо спят, отказываются от еды, вялые, не хотят играть, участвовать в играх. Все перечисленные симптомы встречаются при многих заболеваниях. Поэтому поставить диагноз в продромальный период крайне трудно. Также могут возникнуть нехарактерные для данной инфекции проявления, например неустойчивый стул при вирусном гепатите, гриппе, кореподобная сыпь при ветряной оспе. Симптомы периода предвестников развиваются в ответ на циркуляцию токсинов в крови как первая неспецифическая реакция организма на внедрение возбудителя. Интенсивность и длительность продромального периода зависят от возбудителя болезни, от тяжести клинических симптомов, от темпа развития воспалительных процессов. Чаще всего этот период продолжается в течение 1–4 суток, но может сокращаться до нескольких часов или увеличивается до 5– 10 дней. Он может вообще отсутствовать при гипертоксических формах инфекционных заболеваний.
Период разгара. Характерны максимальная выраженность общих (неспецифических) признаков и появление типичных для данной болезни симптомов (желтушное окрашивание кожи, слизистых и склер, кожные высыпания, неустойчивость стула и тенезмы и т. д.), которые развиваются в определенной последовательности. Период развития болезни также имеет различную продолжительность – от нескольких суток (грипп, корь) до нескольких недель (брюшной тиф, бруцеллез, вирусный гепатит). Иногда в период разгара можно выделить три фазы: нарастания, разгара и угасания. В фазе нарастания продолжается перестройка иммунного ответа на инфекцию, что выражается в выработке специфических антител к данному возбудителю. Затем они начинают свободно циркулировать в крови больного человека – конец стадии разгара и начало угасания процесса.
Период реконвалесценции (выздоровление) – постепенное угасание всех признаков проявления заболевания, восстановление структуры и функций пораженных органов и систем. После перенесенного заболевания могут быть остаточные явления (так называемая постинфекционная астения), выражающиеся в слабости, повышенной утомляемости, потливости, головной боли, головокружении и других признаках. У детей в период реконвалесценции формируются особая чувствительность и реинфекции, и суперинфекции, что приводит к различным осложнениям.