Организм способен формировать противовирусный иммунитет путем выделения. Клеточный противовирусный иммунитет

Ответ

Репродукция вирусов человека: этапы репродукции, особенности репродукции ДНК-содержащих вирусов. Приведите примеры таких вирусов. Эффект интерференции между вирусами. Типы взаимодействия вирусов с клеткой: продуктивный, абортивный, интегративный. Типы вирусных инфекций: литическая, персистирующая, латентная, иннапаратная, медленная вирусная инфекция, трансформация клетки.

Диагностические сыворотки, их подразделение, получение и практическое применение. Моноклональные антитела. Гибридомы, их использование для получения моноклональных антител.

Анатоксины: свойства, принцип получения, единицы измерения. Ассоциированные вакцины, их свойства, примеры. Охарактеризуйте иммунитет, формируемый в результате введения ассоциированных вакцин.

Серологические реакции, используемые в инфекционной иммунологии(см.20).Реакция иммунофлюоресценции. Ингредиенты,механизм прямой и непрямой РИФ.Значение для экспресс диагностики инфекционных заболеваний.

Иммунофлюоресцентный метод (РИФ, реакция иммунофлюоресценции, реакция Кунса) - метод выявления специфических АГ с помощью АТ, конъюгированных с флюорохромом. Обладает высокой чувствительностью и специфичностью.

Применяется для экспресс-диагностики инфекционных заболеваний (идентификация возбудителя в исследуемом материале), а также для определения АТ и поверхностных рецепторов и маркеров лейкоцитов (иммунофенотипирование) и др. клеток.

Обнаружение бактериальных и вирусных антигенов в инфекционных материалах, тканях животных и культурах клеток при помощи флюоресцирующих антител (сывороток) получило широкое применение в диагностической практике. Приготовление флюоресцирующих сывороток основано на способности некоторых флюорохромов (например, изотиоцианата флюоресцеина) вступать в химическую связь с сывороточными белками, не нарушая их иммунологической специфичности.

Различают три разновидности метода: прямой, непрямой, с комплементом. Прямой метод РИФ основан на том, что антигены тканей или микробы, обработанные иммунными сыворотками с антителами, меченными флюорохромами, способны светиться в УФ-лучах люминесцентного микроскопа. Бактерии в мазке, обработанные такой люминесцирующей сывороткой, светятся по периферии клетки в виде каймы зеленого цвета.
Непрямой метод РИФ заключается в выявлении комплекса антиген - антитело с помощью антиглобулиновой (против антитела) сыворотки, меченной флюорохромом. Для этого мазки из взвеси микробов обрабатывают антителами антимикробной кроличьей диагностической сыворотки. Затем антитела, не связавшиеся антигенами микробов, отмывают, а оставшиеся на микробах антитела выявляют, обрабатывая мазок антиглобулиновой (антикроличьей) сывороткой, меченной флюорохромами. В результате образуется комплекс микроб + антимикробные кроличьи антитела + антикроличьи антитела, меченные флюорохромом. Этот комплекс наблюдают в люминесцентном микроскопе, как и при прямом методе.

Механизм. На предметном стекле готовят мазок из исследуемого материала, фиксируют на пламени и обрабатывают иммунной кроличьей сывороткой, содержащей антитела против антигенов возбудителя. Для образования комплекса антиген - антитело препарат помещают во влажную камеру и инкубируют при 37 °С в течение 15 мин, после чего тщательно промывают изотоническим раствором хлорида натрия для удаления не связавшихся с антигеном антител. Затем на препарат наносят флюоресцирующую антиглобулиновую сыворотку против глобулинов кролика, выдерживают в течение 15 мин при 37 °С, а затем препарат тщательно промывают изотоническим раствором хлорида натрия. В результате связывания флюоресцирующей антиглобулиновой сыворотки с фиксированными на антигене специфическими антителами образуются светящиеся комплексы антиген - антитело, которые обнаруживаются при люминесцентной микроскопии.

25.Серологические реакции,применяемые в инфекционной иммунологии.(см.20)Иммуноблотинг, радиоиммунологический анализ:спецефичность,чувствительность,механизмы реакции.Практическое использование.

Иммуноблоттинг - высокочувствительный метод выявления белков, основанный на сочетании электрофореза и ИФА или РИА. Иммуноблоттинг используют как диагностический метод при ВИЧ-инфекции и др.

Антигены возбудителя разделяют с помощью электрофореза в полиакриламидном геле, затем переносят их из геля на активированную бумагуили нитроцеллюлозную мембрану и проявляют с помощью ИФА. Фирмы выпускают такие полоски с «блотами» антигенов. На эти полоски наносят сыворотку больного. Затем, после инкубации, отмывают от несвязавшихся антител больного и наносят сыворотку против иммуноглобулинов человека, меченную ферментом. Образовавшийся на полоске комплекс [антиген + антитело больного + антитело против Ig человека] выявляют добавлением хромогенного субстрата, изменяющего окраску под действием фермента.

С помощью РИА в биологических жидкостях определяют концентрации гормонов, факторов роста, ферментов, аутоантител, маркеров злокачественных новообразований и других веществ (например, лекарственных средств и наркотиков).

В основе РИА лежит феномен конкуренции: связывание антител с антигеном, меченным радиоактивным изотопом, подавляется в присутствии немеченого антигена.

Методика РИА проста и включает следующие основные этапы:

1. К антителам добавляют меченый антиген и пробу (содержащую неизвестное количество немеченого антигена). Концентрацию антител в реакционной смеси подбирают так, чтобы число мест связывания было намного меньше общего числа антигенов. Концентрация меченого антигена должна превышать максимально возможную концентрацию антигена в пробе.

2. Реакционную смесь инкубируют при определенной температуре заданное время. Меченный и немеченый антигены конкурентно связываются с антителами, при этом образуются иммунные комплексы, содержащие либо меченный, либо немеченый антиген. Таким образом, к концу инкубации в реакционной смеси присутствуют меченные и немеченые иммунные комплексы, а также свободные меченные и немеченые антигены. Количество меченных иммунных комплексов обратно пропорционально количеству немеченого антигена в пробе.

3. Чтобы оценить количество образовавшихся меченных иммунных комплексов, их отделяют от оставшегося несвязанным свободного меченого антигена.

4. Определяют концентрацию антигена в пробе по калибровочной кривой. Для ее построения используют несколько стандартных калибровочных растворов с известными концентрациями немеченого антигена.

26. Вакцины: их подразделение, основные требования, предъявляемые к вакцинам. Принципы получения инактивированных вакцин. Приведите примеры вакцин, применяемых для плановой вакцинации детей. Охарактеризуйте поствакцинальный иммунитет.

ОТВЕТ:
Вакцины - иммунобиологические препараты, изготовляемые из живых аттенуированных или инактивированных микроорганизмов, токсинов, микробных антигенов и используемые для создания специфического активного искусственного иммунитета.
В основном вакцины применяют с профилактической целью, значительно реже- с лечебной(при хронических затяжных инфекционных заболеваниях)

Подразделение вакцинных препаратов:
По составу на корпускулярные (живые и инактивированные), растворимые (химические и анатоксины) и генно-инженерные; по назначению на профилактические и лечебные.
Различаются несколько поколений вакцин:
-вакцины первого поколения - корпускулярные вакцины состоящие из целых микроорганизмов живых или убитых
-вакцины второго поколения- препараты состоящие из отдельных фракций возбудителя или продуктов их жизнедеятельности -химические вакцины и анатоксины
-вакцины третьего поколения -рекомбинатные вакцины, полученные генно-инженерными методами

Основные требования к вакцинных препаратам:
-высокая иммуногенность и создание достаточно стойкого иммунитета
-остаточная вирулентность для аттенуированных штампов и стабильность их свойств
-безвредность
-ареактивность (отсутствие выраденных побочных реакций)
-гипоаллергенность (минимальное сенсибилизирующее действие)
- отсутствие в препарате контаминирующиз микроорганизмов
-доступность стоимости производства

Инактивированные (убитые) корпускулярные клетки содержат микробные клетки или вирионы (корпускулярные бактериальные и цельновирионные вакцины). Для их приготовления используют вирулентные микроорганизмы, содержащие протективные антигены, активность которых должна сохраняться после воздействия инактивирующих факторов физической (нагревание, ультрафиолетовое излучение) или химической природы (спирт, фенол, ацетон, глутаровый альдегид, формальдегид) или комбинацией обоих факторов.
Инактивированные вакцины вызывают иммунный ответ гуморального типа, менее напряженной иммунитет с меньшей длительностью, чем живые вакцины, не индуцируют местный иммунитет, требуется их 2-3х кратное введение, частое проведение повторный курсов иммунизации. Убитые корпускулярные вакцины обладают выраженной токсичностью и аллергенностью. Их важнейшее преимущество по сравнению с живыми -они никогда не вызывают инфекционных заболеваний.

Вакцины для плановой вакцинации детей: АКДС, БЦЖ, АКаДС, ИПВ (инактивированная полиомиелитная вакцина).

После вакцинации развивается искусственный активный иммунитет. Возникает после контакта с антигеном. Это предусматривает реализацию всех этапов иммунной реакции с формированием антиген-специфических Т-лимфоцитов и антител, а также сохранением иммунной памяти. Преимуществами активного иммунитета является более высокая эффективность, так как наработанные иммунные факторы наиболее соответствуют конкретному антигенному раздражителю, а также длительный, а порой и пожизненный, эффект последействия, связанный с формированием клеток памяти и поддержанием защитного титра специфических антител в сыворотке крови и других биологических жидкостях организма. К недостаткам активного иммунитета следует отнести значительную энергозатратность и сравнительно длительный срок развития. Не передается по наследству.

27. Вакцины. Основные требования, предъявляемые к вакцинам. Живые вакцины: аттенуированные, дивергентные (БЦЖ, вакцина против натуральной оспы), рекомбинантные. Принципы получения, примеры. Характеристика поствакцинального иммунитета. ОТВЕТ: Живые вакцины готовят из вакцинных штаммов бактерий, риккетсий, вирусов, полученных различными методами селекции. Вакцинные штаммы являются аттенуированными, сохранившими незначительную остаточную вирулентность и не способны вызывать клинически выраженную инфекцию. Их получают путем снижения вирулентности при культивировании в неблагоприятных условиях (при пониженной или повышенной температуре, на питательных средах с определенными добавками) или путем пассажей на маловосприимчивых животных, в куриных эмбрионах и клеточных культурах, выделением аттенуированных мутантов от больных или из внешней среды, воздействием мутагенов. В аттенуированных штаммах инактивированы или репрессированы гены отвечающие за вирулентность. В связи с тем, что живые вакцины способны вызывать вакцинную инфекцию (живые аттенуированные микробы размножаются в организме, вызывая воспалительный процесс проходящий без клинических проявлений), они всегда вызывают перестройку иммунобиологического статуса организма и образование специфических антител. Это так же может являться недостатком, т. к. живые вакцины чаще вызывают аллергические реакции. Вакцины данного типа, как правило, вводятся однократно. Примеры: сибиреязвенная вакцина, чумная вакцина, бруцеллёзная вакцина, БЦЖ вакцина, оспенная дермальная вакцина. - аттенуированные - препараты, действующим началом которых являются ослабленные тем или иным способом, потерявшие вирулентность, но сохра- нившие специфическую антигенность штаммы патогенных микроорганиз- мов (бактерий, вирусов), получившие название аттенуированных штаммов. - дивергентные - получают на основе непатогенных штаммов микроорга- низмов, имеющие общие протективные антигены с патогенными для чело- века возбудителями инфекционных болезней (вакцина против натуральной оспы человека - используется вирус оспы коровы, вакцина БЦЖ - использу- ются микобактерии бычьего типа). - рекомбинантные - на основе получения непатогенных для человека ре- комбинантных штаммов, несущих гены протективных антигенов патоген- ных микробов и способных при введении в организм человека размножать- ся, синтезировать специфический антиген и создавать иммунитет к патоген- ному возбудителю. Поствакционный иммунитет (искусственный активный) клеточный или гуморальный по своей напряженности приближается к постинфекционному.

28. Вакцинация. Эффективность вакцинации. Национальный календарь прививок РФ: цель проведения вакцинации детей и подростков, характеристика вакцин.

ОТВЕТ:
Эффективность вакцинации зависит от биологических свойств возбудителей и изготовленных из них препаратов, способов введения вакцин и иммунореактивности макроорганизма.
Вакцинных препараты могут вводиться в организм человека парэнтерально (внутримышечно, подкожно, в скарифицированную кожу), перорально, интраназально, а также в свечах и клизмах.
Для выработки прочного и длительного иммунитета необходим достаточным контакт макроорганизма и антигена, поэтому во многих случаях применяется повторенная вакцинация, сроки очередного введения вакцины зависят от свойств данного биопрепарата. Требуется определенный период времени для развития гуморального или клеточного иммунитета. Не у всех вакцинированных лиц возникает достаточная степень невосприимчивости, у некоторых людей иммунореактивности снижена, может развиваться иммунодефицитное состояние. Эффективность вакцинации зависит от типа и качества применяемой вакцины и способности возбудителя вызывать стойкий иммунный ответ. Согласно национальному календарю прививок РФ всем детям в обязательном порядке проводится вакцинация против 10 но нозологических форм -туберкулез, вирусный гепатит В, дифтерия, коклюш, столбняк, полиомиелит, корь, краснуха, эпидемический паратит, грипп. Против 13 нозологических форм только по эпидемическим показаниям- туляремия, чума, бруцеллез, сибирская язва, бешенство, лептоспироз, клещевой энцефалит, лихорадка Ку, желтая лихорадка, брюшной тиф, менингококковая инфекция, вирусный гепатит А, холера.

ОТВЕТ:
Анатоксины нередко относят к молекулярным вакцинам. Получают из бактериальных экзотоксинов путем 3-5 недельного воздействия 0,3-0,4% формалина при температуре 37-40 С. При совместном воздействии этих факторов экзотоксин теряет свою ядовитость, сохраняет антигене и иммуногенные свойства. Полученные анатоксины подвергают очистке от балластных веществ(питательной среды, продуктов метаболизма), концентрируют и адсорбируют на гидроксиде алюминия, что повышает иммуногенность. У анатоксинов относительно низкая реактогенность, поэтому мало противнопоказаний к применению. Очищенные адсорбированные анатоксины выпускают в жидком виде, применяют для создания анти токсического иммунитета при таких инфекциях как дифтерия, столбняк, газовая анаэробная инфекция, ботулизм, стафилококковая и синегнойная инфекция и др. , возбудители которых выделяют экзотоксины, играющие первостепенную роль в патогенезе заболевания.

АНТИГЕННАЯ ЕДИНИЦА (АЕ), единица измерения антигенных и антитоксич. свойств токсинов и анатоксинов. По Рамону, характеризуется величиной I/Lf, к-рая соответствует кол-ву антитоксич. единиц, полностью связывающих 1 мл токсина или анатоксина. По Гленни, АЕ измеряется Lf-limes floculation (порогом флоккуляции), т. е. миним. дозой анатоксина, полностью связывающей одну антитоксич. единицу антитоксина.

АССОЦИИРОВАННЫЕ ВАКЦИНЫ (живые + инактивированные) комплексные вакцины представляют собой комплекс различных типов вакцин и предназначены для одновременной иммунизации против разных инфекций. Отдельные компоненты такой вакцины должны быть взяты в дозировках не создающих конкуренции, чтобы иммунитет формировался ко всем антигенам с одинаковой интенсивностью.
-поливакцина - содержит однородные антигены (полиомиелитная - типы I, П, III; полианатоксины).
- комбинированные - состоят из разнородных антигенов (АКДС-вакцина).

Возникает искусственный активный иммунитет

30. Диагностические сыворотки: подразделение, состав, принципы получения. Агглютинирующие сыворотки. Отличия адсорбированных и неадсорбированных агглютинирующих сывороток. Практическое применение. Примеры.

ОТВЕТ:
Диагностические сыворотки содержат известные антитела, их применяют в серологических реакциях для определения выделенного возбудителя инфекционного заболевания или его токсина, а также доя выявления неизвестных антигенов непосредственно в исследуемом материале или из объектов окружающей среды. Их получают путем многократной иммунизации (гипериммунизации) животных (кроликов, баранов) различными антигенами -взвесью микробов или выделенными из них и очищенными микробными антигенами, анатоксинами, чужеродными сывороточными белками и другими корпускулярными и растворенными антигенами.
Диагностические сыворотки под разделяют в зависимости от реакции на агглютинирующие (адсорбированные и неадсорбированные), преципитирующие, гемолитические и антитоксические.
Агглютинирующая сыворотка - сыворотка крови животных, способная вызывать реакцию агглютинации, получаемая при иммунизации животного определённой бактериальной культурой.
Неадсорбированные и адсорбированные агглютинирующие сыворотки.
Неадсорбированные (видовые, нативные) сыворотки обладают высоким титром, но недостаточно специфичны. Видовые сыворотки содержат несколько типов антител соответственно набору антигенов того вида бактерий, которым проводилась иммунизация животного. Могут содержать групповые антитела за счет которых происходит агглютинация не только с гомологичными бактериями но и с родственными бактериями. Часто групповых агглютинация встречается у представителей рода Salmonella. Для того чтобы избежать групповой агглютинации применяют адсорбированные монореципторные сыворотки. Они характеризуется низким титром, их применяют в реакциях агглютинации на стекле. Для устранения всех групповых антител сыворотку последовательно инкубируют с разными видами родственных микроорганизмов.
Адсорбированные сыворотки применяют при идентифика ции выделенных возбудителей в реакции агглютинации на стекле (пластинчатый метод).

Агглютинирующие сыворотки наиболее широко применя ются при диагностике заболеваний, вызываемых бактериями семейства Enterobacteriaceae. Так, при идентификации эшерихий используются поливалентные и типовые ОК-сыворотки; при дифференциации сальмонелл - набор сывороток: агглю тинирующая адсорбированная поливалентная сальмонеллезная О-сыворотка (групп А, В, С, Д, Е) - для определения принадлежности к роду Salmonella, при положительном ре зультате - определяют отдельно с каждой сывороткой (входя щей в смесь) серологическую группу и в заключение опреде ляется серологический тип выделенного возбудителя с моно-рецепторными Н-сыворотками сальмонелл, входящих в данную группу.

Раздел Вирусология. Вопрос 4

Репродукция вирусов в клетке (продуктивная инфекция ) – единый процесс, который условно подразделяют ан несколько этапов. Начальный 3 этапа являются подготовительными. Собственно репродукция начинается с 4 этапа. Процессы репродукции у разных семейств и родов вирусов имеют существенные отличия. Но в общих чертах происходят следующие закономерности:

1. Адсорбция вирионов на клетке осуществляется при наличии специфических рецепторов. У простых вирусов это прикрепительные белки на поверхности капсида, а у сложных – гликопротеины, образующие шипики на поверхности суперкапсида. Со способностью вирусов прикрепляться к различным клеточным рецепторам связан тропизм вирусов.

2. Проникновение вириона в клетку

Путем рецепторного эндоцитоза – в месте адсорбции вируса образуется эндосома, содержащая вирус. Она объединяется с клеточной лизосомой и вакуолью, образуя рецептосомому. (простые и сложные вирусы)

Слияния мембран суперкапсида вируса и клетки. Нуклеокапсид оказывается в цитоплазме (сложные вирусы)

Возможно сочетание этих двух процессов.

3. Депротеинизация («раздевание») вирусов с целью высвобождения нуклеиновой кислоты, которая приобретает способность индуцировать репродукцию вирусов.

4. Экспрессия вирусного генома. Начинается с транскрипции (образование комплементарных и-РНК). Затем идет трансляция (синтез белка) на клеточных рибосомах. Моноцистронные и-РНК кодируют отдельный белок, полицицистронные и-РНК длинный общий белок, который нарезается клеточными протеазами на отдельные белки.

А) У вирусов с двунитевой ДНК: геномная ДНК – транскрипция – и-РНК- трансляция – белок. Если происходит в ядре, то работает клеточная ДНК-зависимая-РНК-полимераза, если в цитоплазме, то вирусная транскриптаза. Последовательно кодируются ранние и-РНК, затем поздние и-РНК, следовательно, сначала происходит трансляция сначала ранних неструктурных белков, затем поздних структурных. Такими вирусами является вирус гепатита В, вирус герпеса, вирус папилломы.

Б) У плюс-РНК геномная РНК является сразу информационной РНК, поэтому: Геномная плюс-РНК - трансляция – белок.

В) У минус- РНК6 Геномная минус-РНК-транскрипция-и-РНК-трансляция-белок.

Г) у ретровирусов: Геномная РНК-комплементарная ДНК-транскрипция-и-РНК-трансляция-белок.

Затем идет репликация вирусного генома (синтез множестав копий нуклеиновой кислоты)

А)ДНК-геномы клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы

Б) Плюс-РНК вирусиндуцированной РНК-полимеразы

В)Минус-РНК с помощью РНК-зависимой РНК-полимеразы.

Г) у ретровирусов клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Для них необходима интеграция ДНК провируса в хромосому клетки, а также сочитание интегративной и продуктивной инфекции.

Дизъюктивный (разобщенный) способ репродукции- синтез нуклеиновых кислот и белков вирусов в разных частях клетки и неодновременно.

5. Формирование вирионов (в цитоплазме). Простые вирусы путем самосборки, образуя нуклеокапсид. Сложные вирусы сначала образуют нуклеокапсид, затем взаимодействуют с модифицированной клеточной мембраной, одеваясь суперкапсидом и формируя М-слой.

6. Выход вирионов из клетки при разрушении, лизисе или путем почкования(для сложных вирусов, которые при этом одеваются суперкапсидом)

Суть механизма РНК-интнрференции заключается в том, что при введении в клетки короткой двунитевой РНК, она способна вызывать специфическое разрушение той мРНК, с которой имеет гомологию. Двухцепочная РНК при этом распадается на короткое фрагменты, обозначаемые как малые интерферирующие РНК. Это используется для подавления распространения инфекций.

Инфекционность вирусов способна реализоваться в восприимчивых клетках, обладающих пермиссивностью. Только пермиссивные клетки способны обеспечить все этапы репродукции(продуктивная инфекция ). Существуют непермисссивные и полупермиссивные клеточные системы, способные воспринять вирус, но не обладающие всеми факторами, обеспечивающими их репродукцию. В этом случае возникает абортивна я инфекция без образования вирусного потомства.

Вирусная инфекция на уровне клетки бывает автономной или интегративной. Автономная- продуктивная инфекция, при которой вирусный и клеточный гномы, находясь в одной клетке взаимодействуют друг с другом, но при этом остаются обособленными. В противоположность этому, при интегративной инфекции вирусный геном объединяется с клеточным геномом, становясь его частью(для ДНК-вирусов). Это может привести к нарушению синтеза белка в клетке, к неконтролируемому делению клеток-трансформаци и и развитию опухоли.

Инаппарантная форма инфекции - острая бессимптомная инфекция, протекающая при полном отсутствии клинических и биохимических признаков. Обнаруживается лишь закономерное динамикой маркеров острой вирусной инфекции.

Для сохранения вируса как биологического вида очень важной является способность многих вирусов персистировать в клетках организма, тоесть сохраняться в организме длительное время, иногда пожизненно, периодически выделяясь в окружающую среду. Активируясь, вирусы могут вызывать эндогенную инфекцию (при недостаточности иммунитета) . в результате может развиться хроническая инфекцию.

Вирусная инфекция может быть цитолитической (клетка погибает, лизируетсяпосле 1-го цикла репродукции) и нецитолитической (клетка продолжает функционировать какое-то время и осуществлять репродукции вирусов в несколько циклов, образуя симпласты; внутриклеточные включения; возможна латентная инфекция , когда имеются только функциональные нарушения, а их видимое проявление отсутствует; возможна трансформация клеток и опухолевой рост.

Для медленных вирусных инфекций характерны особенности: длительный инкубационный период (от нескольких месяцев до десятилетий; медленное развитие заболевания(без ремиссий); преимущественное поражение ЦНС; неизбежный смертельный исход. Группы медленных инфекций:

1. Вызываемые при определенных условиях обычными, «каноническими» вирусам после перенесенных вирусных инфекций(корь, краснуха, клещевой энцефалит)

2. Прионные вирусные инфекции. Прионы - инфекционные вирусные белки, которые являются видоизмененными клеточными белками, образовавшимися вследствие мутаций в кодирующем эти белки гене.

Раздел Вирусология Вопрос 5

В отличие от антигенов бактерий все вирусные антигены имеют белковую природу (гликопротеины, фосфопротеины, нуклеопротеины). Протективными свойствами обладают поверхностные белки, обеспечивающие слияние вируса с клеткой, и белки, расположенные в более глубоких слоях вируса.

Процесс раз­вития вируса в организме хозяина совершается в две фазы: внеклеточную и внут­риклеточную.

В развитии противовирусного иммунитета участвуют гуморальные и клеточ­ные факторы (рис. 11). Особенности противовирусного иммунитета обусловлены своеобразием строения и биологии вирусов. Иммунитет направлен на нейтрали­зацию и удаление из организма вируса, его антигенов и зараженных вирусом клеток.

В гуморальном противовирусном иммунитете первостепенное значение имеют вируснейтрализующие антитела, образующиеся на поверхностные анти­гены вируса. Антитела, направленные против внутренних структур вируса, менее эффективны. Кроме вируснейтрализующих антител в противовирусном имму­нитете участвуют: антитела (преимущественно IgA), блокирующие взаимодейст­вия вируса с клеточными рецепторами; комплемент-связывающие антитела; антитела, участвующие в антителозависимой цитотоксичности. К основным кле­точным факторам противовирусного иммунитета относятся: специфические ци-

тотоксические Т-лимфоциты, Т-хелперы, EK-клетки, Т-эффекторы замедленной гиперчувствительности, макрофаги.

Приобретенный противовирусный иммунитет, как и другие виды антиин­фекционного иммунитета, начинает развиваться со стадии представления анти­гена Т-хелперам. Макрофаг или другая вспомогательная клетка представляет Т-хелперу комплекс, состоящий из фрагмента вирусного антигена и продукта гена гистосовместимости класса I или II. Напряженность противовирусного им­мунитета зависит от уровня циркулирующих антител и образования цитоток­сических лимфоцитов. Цитотоксические лимфоциты вызывают лизис инфи­цированных вирусом клеток после их активации комплексом вирусного антигена с продуктами ГКГ класса I.

Антитела, образующиеся при вирусных инфекциях, действуют непосредст­венно на вирус или на клетки, инфицированные вирусом. В связи с этим можно выделить две основные формы участия антител в развитии противовирусного иммунитета.

Одна из них - нейтрализация вируса антителами. Такая нейтрализация препятствует рецепции вируса на клетке и проникновению его в клетку. Эффект нейтрализации усиливается в присутствии кофактора или комплемента, а также антиидиотипических антител, которые появляются на поздних сроках инфекции и связывают иммуноглобулиновые эпитопы комплекса, состоящего из вирусных частиц и антител. Опсонизация вирионов с помощью антител способствует фа­гоцитозу.

Комплекс, состоящий из вирусных частиц и иммуноглобулина, связы­вается с поверхностью макрофага за счет его Fc-рецепторов. Интернализация комплекса в фагоцитарной вакуоле ведет обычно к гибели возбудителя.

Вторая форма участия антител - иммунный лизис инфицированных клеток. Возможны два варианта такой цитотоксичности. Комплементзависимая цитоток­сичность возникает при действии антител на антигены, экспрессированные на поверхности инфицированной клетки, с последующей активацией системы комп­лемента. В другом случае взаимодействие инфицированной клетки с антителами класса IgG оказывается недостаточным для гибели клеток-мишеней. Цитотоксич­ность возникает, если клетки-мишени дополнительно контактируют с клетками, несущими рецепторы к Fc-фрагментам IgG. Такими клетками являются О-лимфо- циты (ни Т-, ни В-клетки), полиморфноядерные лейкоциты и макрофаги, которые не обладают специфичностью по отношению к вирусному антигену.

Основную массу противовирусных антител составляют IgG. Антитела клас­са IgM могут свидетельствовать о недавно перенесенной инфекции, они появля­ются раньше и раньше исчезают по сравнению с IgG-антителами. При многих энтеровирусных и ротавирусных инфекциях важное значение приобретает мест­ный иммунитет, связанный с образованием и секрецией антител класса IgA.

Гуморальный иммунитет участвует в развитии противовирусной устойчи­вости при инфекциях, вызванных арбо-, энтеро-, риновирусами, которые обла­дают цитопатогенными свойствами. Антитела нейтрализуют вирус после гибели клеток-мишеней. Доказана обратная зависимость между заболеваемостью не­которыми инфекциями и титрами соответствующих противовирусных антител О значении циркулирующих антител в противовирусном иммунитете свидетельст-

вует большой практический опыт применения иммуноглобулинов для пассивной иммунизации людей против кори, краснухи, клещевого энцефалита, бешенства, гепатита А и В.

При других вирусных заболеваниях антитела являются лишь свидетелями иммунного ответа на вирус. Некоторые вирусы, например, аденовирусы, могут длительно персистировать в организме при наличии антител. Даже высокий уро­вень антител не исключает затяжное течение некоторых вирусных инфекций (врожденная краснуха, подострый склерозирующий панэнцефалит и др.). При недостаточной концентрации антител может возникать феномен усиления реп­родукции вирусов. Антитела могут защищать вирус от действия протеолитичес­ких ферментов клетки что (при условии сохранения жизнеспособности вируса) приводит к усилению репликации вируса.

Вируснейтрализующие антитела действуют непосредственно на вирус толь­ко тогда, когда вирус, разрушив одну клетку, распространяется на другую. Неко­торые вирусы, например, вирусы герпеса, цитомегалии переходят из клетки в клетку по цитоплазматическим мостикам и избегают действия циркулирующих антител. В этом случае и в случае интегрированной формы вирусной инфекции, когда вирусный геном интегрируется в ДНК чувствительных клеток, основную роль в становлении иммунитета играют клеточные механизмы, связанные преж­де всего с действием специфических цитотоксических Т-лимфоцитов, Т-эффек- торов ГЗТ и макрофагов.

Первостепенное значение в противовирусном иммунитете имеет процесс формирования специфических цитотоксических Т-лимфоцитов. Предшественник таких лимфоцитов активируется с одной стороны комплексом вирусного анти­гена с продуктами генов гистосовместимости класса I, а с другой стороны, раст­воримыми медиаторами Т-хелперов. Образующиеся цитотоксические лимфоци­ты способны лизировать клетки, инфицированные вирусом, реагируя на вирусный антиген, ассоциированный с антигенами гистосовместимости класса I.

Для цитотоксического действия Т-лимфоцитов на клетки-мишени необхо­дим непосредственный контакт клеток, после этого происходит изменение мем­бранной проницаемости клетки-мишени, ее осмотическое набухание, разрыв мембраны и выход содержимого цитоплазмы в окружающую среду. Предпола­гается, что механизм цитотоксического эффекта связан с активацией мембран­ных ферментных систем на участках прилипания клеток, образованием цито­плазматических мостиков между клетками и действием лимфотоксина.

Специфические Т-киллеры появляются на ранних сроках (через 1-3 суток после заражения), их активность достигает максимума через неделю и медлен­но понижается на протяжении нескольких недель, хотя клетки памяти цитоток­сических лимфоцитов сохраняются длительное время. Таким образом, образо­вание цитотоксических Т-лимфоцитов является ранним иммунным ответом, нередко предшествующим образованию циркулирующих антител.

Существенную роль в противовирусном приобретенном иммунитете игра­ют Т-эффекторы ГЗТ. Эти клетки распознает вирусный антиген в ассоциации с антигенами гистосовместимости преимущественно класса II и выделяют меди­аторы клеточного иммунитета. Среди медиаторов особое значение имеет лим-

фотоксин, вызывающий гибель инфицированных клеток-мишеней, и медиато­ры, активирующие функцию макрофагов. Роль специфических клеточных фак­торов особенно важна при инфекциях, при которых вирус недоступен действию антител. Вирусы, поступившие в межклеточную жидкость, подвергаются нейт­рализации с помощью антител, (3-ингибиторов и температурной денатурации. Макрофаги фагоцитируют инфицированные вирусом живые и распадающиеся клетки. Одним из факторов противовирусного иммунитета является интерфе­рон, который образуется в большом количестве в местах размножения вируса. Интерферон не оказывает прямого действия на вирус, он усиливает экспрессию антигенов гистосовместимости, вызывает специфическое торможение транс­крипции вирусного генома и специфическое подавление трансляции вирусной мРНК, что препятствует накоплению вируса в клетке-мишени.

Прочность иммунитета при различных вирусных инфекциях значительно варьирует. При некоторых инфекциях, например, ветряной оспе, кори, пароти­те, краснухе иммунитет достаточно стойкий. Повторные заболевания в этих слу­чаях редки. Менее стойкий иммунитет развивается при инфекциях дыхательных путей и кишечного тракта. Например, при гриппе иммунитет сохраняется в тече­ние нескольких месяцев. Повторное заболевание гриппом объясняется прежде всего тем, что происходит постоянный дрейф поверхностных антигенных вирус­ных белков и смена циркулирующих штаммов. Антитела, вызванные одним суб­штаммом вируса, могут перекрестно реагировать с новым субштаммом, однако Т-клетки, определяющие противовирусный иммунитет, неспособны реагировать на клетки, инфицированные другим субштаммом.

Существует несколько способов, с помощью которых вирусы могут избе­жать действия иммунных факторов.

1. ДНК-содержащие вирусы и ретровирусы включаются в геном клеток и при­обретают способность распространяться не только от клетки к клетке, но и по вертикали через потомство инфицированных клеток. Во многих случаях генетические изменения в клетках не столь значительны, чтобы вызвать экс­прессию вирусного антигена в количестве, достаточном для индукции силь­ного иммунного ответа.

2. У некоторых видов вирусов (герпесвирусы, парамиксовирусы и др.) преоб­ладает феномен межклеточной передачи возбудителя в монослое, когда вирус непосредственно переходит от клетки к клетке без появления выра­женной вирусемии. В этом случае происходит слияние инфицированных клеток с образованием гигантских многоядерных клеток.

3. Вирусы могут размножаться в клетках, которые в норме находятся в усло­виях физиологической изоляции от действия иммунной системы.

4. Слабый иммунный ответ возникает в случаях недостаточности образова­ния комплекса между протеинами вируса и антигенами гистосовместимо­сти класса 1 или торможения транспорта этого комплекса на поверхност­ную мембрану клеток.

5. Вирусы могут выделять белки, имеющие сходство с рецепторами к цитоки­нам (интерферону, фактору некроза опухоли и др.) и блокирующие актив­ность медиаторов иммунного ответа.

6. Некоторые растворимые вирусные молекулы блокируют активность анти­тел, цитокинов и компонентов комплемента, предохраняя вирионы от раз­рушения.

7. Вследствие ошибок в синтезе вирусной ДНК могут появляться новые вари­анты антигенов, входящих в состав вириона. Например, изменения в струк­туре др 120 ВИЧ ослабляет способность ранее синтезированных антител взаимодействовать с вирусом иммунодефицита.

В макроорганизме вирус может находиться в различных состояниях:

внеклеточно (вирион);

внутриклеточно, на разных стадиях быстрого или медленного продуктивного взаимодействия с чувствительной клеткой (вирус);

быть интегрированным в геном клетки-мишени (непродуктивное взаимодействие, провирус).

Соответственно этим основным состояниям вируса формирующийся противовирусный иммунитет направлен на нейтрализацию и удаление вируса и его антигенов из организма, что достигается с помощью антител, а также на уничтожение собственных инфицированных вирусом клеток-мишеней цитотоксическими Т-лимфоцитами (Тс).

Образующиеся при вирусных инфекциях антитела IgG могут участвовать в разных биологических реакциях.

1. Нейтрализация инвазивных свойств вирионов. Образовавшийся комплекс связывается с поверхностью макрофага за счет его Fc-рецепторов. Поглощение комплекса обычно ведет к гибели возбудителя (рис. 58), непоглощенные иммунные комплексы могут диссоциировать, а освободившиеся вирионы заражают чувствительные клетки. Длительная циркуляция непоглощенных и недиссоциированных иммунных комплексов по всему организму может приводить к депонированию их в различных тканях организма и индуцировать развитие местных воспалительных реакций через активацию системы комплемента или интерлейкинов после фиксации комплекса клетками, имеющими рецептор к Fc-фрагменту антител (гепатит В, инфекционный мононуклеоз, подострый склерозирующий панэнцефалит и др.).

2. Антителоопосредованный комплемент-зависимый цитолиз зараженных вирусом клеток-мишеней представлен на рис. 58. Лизис мембраны зараженной клетки происходит за счет мембраноатакующего комплекса (МАК) комплемента. Освободившиеся вирионы подвергаются воздействию антител.

3. Антителоопосредованный цитолиз клеток-мишеней макрофагами и гранулоцитами при выделении ими в момент контакта с пораженной клеткой гранзимов и цитолизинов (рис. 58). Такие макрофаги и гранулоциты должны иметь Fc-рецепторы. Специфичностью по отношению к вирусному антигену они не обладают. Цитотоксические Т-лимфоциты в этой реакции не участвуют. Их активность от наличия антител не зависит. Разрушение пораженных вирусом клеток осуществляется также цитотоксическими Т-лимфоцитами Тс (рис. 59). Тс способны лизировать инфицированные вирусом клетки, реагируя на вирусный антиген представленный клеткой на ГКГС-I.

Рис. 58. Участие АТ в противовирусном иммунитете

а) Нейтрализация антителами свободных вирионов.

б) Антителопосредованный комплиментзависимый цитоз клетки – мишени.

в) Антителопосредованный цитоз гранулоцитами.

Для цитотоксического действия Тс-лимфоцитам необходим непосредственный контакт с клеткой-мишенью. После этого происходит выделение Тс-лимфоцитом гранзимов или цитолизинов, вызывающих изменение мембранной проницаемости клетки-мишени. Ее осмотическое набухание, разрыв мембраны и выход содержимого цитоплазмы в микроокружающую среду.

Рис. 59. Взаимодействие цитотоксического

Т-лимфоцита с клеткой – мишенью.

Способностью к интеграции вирусной нуклеиновой кислоты в геном клетки-мишени обладают ДНК-содержащие вирусы и ретровирусы. Потомство зараженной клетки наследует провирус. Вирусные антигены (белки) в клетке не синтезируются, они не представлены на ГКГС-I. Иммунному надзору такая клетка не поддается.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Авакян А.А., Быковский А.Ф. Атлас анатомии и онтогенеза вирусов человека и животных. М., 1970.

Бережная Н.М., Бобкова Л.П., Петровская И.А., Ялкут С.И. Аллергология. – Киев. – 1986. – 445с.

Вирусология. Под ред. Б. Филдса и Д. Найпа. – т. 1. – М. «Мир», 1989. – 494с.

Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М., МГУ. – 1994. – 294с.

Джавец Э., Мелькик Дж. Л., Эйдельберт Э.А. Руководство по медицинской микробиологии. М., 1982, Т.1. – 264с.

Западнюк И.П., Западнюк В.И., Захарня Е.А. Лабораторные животные. – Киев. – 1983. – 292с.

Кашкин П.Н., Лисин В.В. Практическое руководство по медицинской микологии. М., 1983. – 185с.

Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология с иммунологией и вирусологией. С.-Петербург, 1998. -–592с.

Льюин Б. Гены. – Мир, 1987. – 544с.

Маянский А.Н. Микробиология для врачей. Издательство НГМА, Нижний Новгород, 1999. – 450с.

Медицинская микробиология. Под ред. В.И. Покровского и О.Е. Поздеева. М.- «Геотар медицина» - 1998. – 1184с.

Микробиология и иммунология. Под ред. А.А. Воробьева. М. – «Медицина» - 1999. – 464с.

Плейфер Дж. Наглядная иммунология. М. – ГЭОТАР Медицина. – 1999. – 96с.

Шлегель Г. Общая микробиология. – М., Мир. – 1987. – 566с.

Вирусы запускают противовирусный иммунитет – клеточный Т-лифоциты (цитотоксические СД8)

Также при поподании вирусов выделяется интерферон, продуцируется клетками в которые попал вирус, это противовирусный белок который защищает клетку от попадания в нее другого вируса.

Интерферон относится к важным защитным белкам иммунной системы. Открыт при изучении интерференции вирусов, т. е.

явления, когда животные или культуры клеток, инфициро­ванные одним вирусом, становились нечувс­твительными к заражению другим вирусом. Оказалось, что интерференция обусловлена образующимся при этом белком, обладаю­щим защитным противовирусным свойством. Этот белок назвали интерфероном.

Интерферон представляет собой семейство белков-гликопротеидов, которые синтезируются клетками иммунной системы и соединитель­ной ткани

Выработка интерферона резко возрастает при инфицировании виру­сами, а также при воздействии индукторов интерферона, например РНК, ДНК, сложных полимеров. Такие индукторы интерферона получили название интерфероногенов.

Помимо противовирусного действия интер­ферон обладает противоопухолевой защитой, так как задерживает пролиферацию (размноже­ние) опухолевых клеток, а также иммуномодулирующей активностью, стимулируя фагоцитоз, естественные киллеры, регулируя антителообразование В-клетками, активируя экспрессию главного комплекса гистосовместимости.

Механизм действия интерферона сложен. Интерферон непосредственно на вирус вне клетки не действует, а связывается со спе­циальными рецепторами клеток и оказыва­ет влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки на стадии синтеза белков.

Применение интерферона . Действие интерферона тем эффективнее, чем раньше он начинает синтезироваться или пос­тупать в организм извне. Поэтому его использу­ют с профилактической целью при многих ви­русных инфекциях, например гриппе, а также с лечебной целью при хронических вирусных инфекциях, таких как парентеральные гепати­ты (В, С, D), герпес, рассеянный склероз и др

Особенности противовирусного иммунитета, гуморальные и патофизиологические механизмы. Ингибиторы, природа и свойства, Имунная система организма человка. Иммунокомпетентные клетки, их основные функции. Понятие о межклеточной кооперации и ее роли в иммуногенезе.

Противовирусный иммунитет. Основой противовирусного иммунитета является клеточный иммунитет. Клетки-мишени, ин­фицированные вирусом, уничтожаются цитотоксическими лим­фоцитами, а также NK-клетками и фагоцитами, взаимодействую­щими с Fc-фрагментами антител, прикрепленных к вирусспецифическим белкам инфицированной клетки. Проти­вовирусные антитела способны нейтрализовать только внеклеточно расположенные вирусы, как и факторы неспецифическо­го иммунитета - сывороточные противовирусные ингибиторы. Такие вирусы, окруженные и блокированные белками организ­ма, поглощаются фагоцитами или выводятся с мочой, потом и др. (так называемый «выделительный иммунитет»). Интерфероны усиливают противовирусную резистентность, индуцируя в клет­ках синтез ферментов, подавляющих образование нуклеиновых кислот и белков вирусов. Кроме этого, интерфероны оказывают иммуномодулирующее действие, усиливают в клетках экспрес­сию антигенов главного комплекса гистосовместимости (МНС). Противовирусная защита слизистых оболочек обусловлена сек­реторными IgA, которые, взаимодействуя с вирусами, препятст­вуют их адгезии на эпителиоцитах.

Структура иммунной системы. Иммунная система представлена лимфоидной тканью. Это спе­циализированная, анатомически обособленная ткань, разбросан­ная по всему организму в виде различных лимфоидных образо­ваний. К лимфоидной ткани относятся вилочковая, или зобная, железа, костный мозг, селезенка, лимфатические узлы (группо­вые лимфатические фолликулы, или пейеровы бляшки, минда­лины, подмышечные, паховые и другие лимфатические образо­вания, разбросанные по всему организму), а также циркулиру­ющие в крови лимфоциты. Лимфоидная ткань состоит из ретикулярных клеток, составляющих остов ткани, и лимфо­цитов, находящихся между этими клетками. Основными функ­циональными клетками иммунной системы являются лимфоци­ты, подразделяющиеся на Т- и В-лимфоциты и их субпопуля­ции. Общее число лимфоцитов в человеческом организме дос­тигает 10 12 , а общая масса лимфоидной ткани составляет при­мерно 1-2 % от массы тела.

Лимфоидные органы делят на центральные (первичные) и периферические (вторичные).

Кооперация иммунокомпетентных клеток . Иммунная реакция организма может иметь различный характер, но всегда начинается с захвата антигена макрофагами крови и тканей или же со связывания со стромой лимфоидных органов. Нередко антиген адсорбируется также на клетках паренхиматозных органов. В макрофагах он может полностью разрушаться, но чаше подвергается лишь частичной деградации. В частности, большинство антигенов в лизосомах фагоцитов в печение часа подвергается ограниченной денатурации и протеолизу. Оставшиеся от них пептиды (как правило, два-три остатка аминокислот) комплексируются с экспрессированными на внешней мембране макрофагов молекулами МНС.

Макрофаги и все другие вспомогательные клетки, несущие на внешней мембране антигены, называются антигенпрезентирующими, именно благодаря им Т- и В-лимфоциты, выполняя функцию презентации, позволяют быстро распознавать антиген.

Иммунокомпетентные клетки - клетки, способные специфически распознавать антиген и отвечать на него иммунной реакцией. Такими клетками являются Т- и В-Л, которые под влиянием чужеродных агентов дифференцируются в сенсибилизированный лимфоцит и плазматическую клетку.

Т-лимфоциты – это сложная по составу группа клеток, которая происходит от полипотентной стволовой клетки костного мозга, а созревает и дифференцируется в тимусе из предшественников. Т-лимфоциты разделяются на две субпопуляции: иммунорегуляторы и эффекторы. Задачу регуляции иммунного ответа выполняют Т-хелперы. Эффекторную функцияю осуществляют Т-киллеры и естественные киллеры. В орагнизме Т-лимфоциты обеспечивают клеточные формы иммунного ответа, определяют силу и продолжительность иммунной реакции.

B-лимфоциты – преимущественно эффекторные иммунокомпетентные клетки. Зрелые В-лимфоциты и их потомки – плазматические клетки являются антителопродуцентами. Их основными продуктами являются иммуноглобулины. В-лимфоциты участвуют в формировании гуморального иммунитета, В-клеточной иммунологической памяти и гиперчувствительности немедленного типа.

Макрофаги - клетки соединительной ткани, способные к активному захвату и перевариванию бактерий, остатков клеток и других чужеродных для организма частиц.

2.15 Антигены: определение, основные свойства. Антиге­ны бактериальной клетки.

Антиген – это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознаётся его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Антигены обладают рядом характерных свойств: антигенностью, специфичностью и иммуногенностью.

Антигенность . Под антигенностью понимают потенциаль­ную способность молекулы антигена акти­вировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с фактора­ми иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов). Иными словами, антиген дол­жен выступать специфическим раздражителем по отношению к иммунокомпетентным клет­кам. При этом взаимодействие компоненты иммунной системы происходит не со всей молекулой одновременно, а только с ее не­большим участком, который получил название «антигенная детерминанта», или «эпитоп».

Чужеродность является обязательным усло­вием для реализации антигенности. По этому критерию система приобретенного иммунитета дифференцирует потенциально опасные объ­екты биологического мира, синтезированные с чужеродной генетической матрицы. Понятие «чужеродность» относительное, так как имму-нокомпетентные клетки не способны напря­мую анализировать чужеродный генетический код. Они воспринимают лишь опосредованную информацию, которая, как в зеркале, отражена в молекулярной структуре вещества.

Иммуногенность - потенциальная способ­ность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую за­щитную реакцию. Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно объединить в три группы: 1. Молекулярные особенности антигена; 2. Клиренс антигена в организме; 3. Реактивность макроорганизма.

К первой группе факторов отнесены природа, химический состав, молекулярный вес, струк­тура и некоторые другие характеристики.

Иммуногенность в значительной степени за­висит от природы антигена. Важна также оптическая изомерия аминокислот, составляющих молекулу белка. Большое значение имеет размер и молекулярная масса антигена. На степень иммуногенности также оказыва­ет влияние пространственная структура анти­гена. Оказалась также существенной стерическая стабильность молекулы антигена. Еще одним важным условием иммуно­генности является растворимость антигена.

Вторая группа факторов связана с динамикой поступления антигена в организм и его выведе­ния. Так, хорошо известна зависимость иммуногенности антигена от способа его введения. На иммунный ответ влияет количество пос­тупающего антигена: чем его больше, тем более выражен иммунный ответ.

Третья группа объединяет факторы , опреде­ляющие зависимость иммуногенности от со­стояния макроорганизма. В этой связи на пер­вый план выступают наследственные факторы.

Специфичностью называют способность ан­тигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу. Это свойство обуслов­лено особенностями формирования иммунно­го ответа - необходима комплементарность рецепторного аппарата иммунокомпетентных клеток к конкретной антигенной детерминанте. Поэтому специфичность антигена во многом определяется свойствами составляющих его эпитопов. Однако при этом следует учитывать условность границ эпитопов, их структурное разнообразие и гетерогенность клонов антигенреактивных лимфоцитовой специфичности. В результате этого организм на антигенное раз­дражение всегда отвечает поликлональными им­мунным ответом.

Антиге­ны бактериальной клетки. В структуре бактериальной клетки разли­чают жгутиковые, соматические, капсульные и некоторые другие антигены. Жгутиковые, или Н-антигены, локализуют­ся в локомоторном аппарате бактерий - их жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При на­гревании флагеллин денатурирует, и Н-антиген теряет свою специфичность. Фенол не действует на этот антиген.

Соматический, или О-антиген, связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу со­ставляют ЛПС. О-антиген проявляет термос­табильные свойства - он не разрушается при длительном кипячении. Однако соматичес­кий антиген подвержен действию альдегидов (например, формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру.

Капсулъные, или К-антигены, располагаются на поверхности клеточной стенки. Встречаются у бактерий, образующих капсулу. Как правило, К-антигены состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). В то же время у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из по­липептидных цепей. По чувствительности к нагреванию различают три типа К-антигена: А, В, и L. Наибольшая термостабильность ха­рактерна для типа А, он не денатурирует даже при длительном кипячении. Тип В выдержи­вает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60 "С. Тип L быстро разрушается при этой температуре. Поэтому частичное удале­ние К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной культуры.

На поверхности возбудителя брюшного ти­фа и других энтеробактерий, которые облада­ют высокой вирулентностью, можно обнару­жить особый вариант капсульного антигена. Он получил название антигена вирулентнос­ти, или Vi-антигена. Обнаружение этого ан­тигена или специфичных к нему антител име­ет большое диагностическое значение.

Антигенными свойствами обладают также бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые другие белки, которые секретируются бактериями в окружающую среду (на­пример, туберкулин). При взаимодействии со специфическими антителами токсины, фер­менты и другие биологически активные моле­кулы бактериального происхождения теряют свою активность. Столбнячный, дифтерий­ный и ботулинический токсины относятся к числу сильных полноценных антигенов, поэ­тому их используют для получения анатокси­нов для вакцинации людей.

В антигенном составе некоторых бактерий выделяется группа антигенов с сильно выра­женной иммуногенностью, чья биологическая активность играет ключевую роль в формиро­вании патогенности возбудителя. Связывание таких антигенов специфическими антителами практически полностью инактивирует виру­лентные свойства микроорганизма и обеспечи­вает иммунитет к нему. Описываемые антиге­ны получили название протективных . Впервые протективный антиген был обнаружен в гнойном отделяемом карбункула, вызванного ба­циллой сибирской язвы. Это вещество являет­ся субъединицей белкового токсина, которая ответственна за активацию других, собственно вирулентных субъединиц - так называемого отечного и летального факторов

2.16 Иммуноглобулины, структура и функции.

Природа иммуноглобулинов. В ответ на введение антигена иммунная систе­ма вырабатывает антитела - белки, способные специфически со­единяться с антигеном, вызвавшим их образование, и таким образом участвовать в иммунологических реакциях. Относятся ан­титела к γ-глобулинам, т. е. наименее подвижной в электричес­ком поле фракции белков сыворотки крови. В организме γ-глобулины вырабатываются особыми клетками - плазмоцитами. γ-глобулины, несущие функции антител, получили название иммуноглобули­нов и обозначаются символом Ig. Следовательно, антитела - это иммуноглобулины , вырабатываемые в ответ на введение анти­гена и способные специфически взаимодействовать с этим же антигеном.

Структура антител. Белки иммуноглобулинов по химическому составу относятся к гликопротеидам, так как состоят из проте­ина и Сахаров; построены из 18 аминокислот. Имеют видовые отличия, связанные главным образом с набором аминокислот. Их молекулы имеют цилиндрическую форму, они видны в электронном микроскопе. До 80 % иммуноглобулинов имеют константу седиментации 7S; устойчивы к слабым кисло­там, щелочам, нагреванию до 60 °С. Выделить иммуноглобули­ны из сыворотки крови можно физическими и химическими ме­тодами (электрофорез, изоэлектрическое осаждение спиртом и кислотами, высаливание, аффинная хроматография и др.). Эти методы используют в производстве при приготовлении иммуно­биологических препаратов.

Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобио­логическим свойствам разделяются на пять классов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD. Иммуноглобулины М, G, А имеют под­классы. Например, IgG имеет четыре подкласса (IgG, IgG 2 , IgG 3 , IgG 4). Все классы и подклассы различаются по аминокис­лотной последовательности.

Молекулы иммуноглобулинов всех пяти классов состоят из полипептидных цепей: двух одинаковых тяжелых цепей Н и двух одинаковых легких цепей - L, соединенных между собой дисульфидными мостиками. Соответственно каждому классу иммуноглобулинов, т.е. М, G, A, E, D, разли­чают пять типов тяжелых цепей: μ (мю), γ (гамма), α (альфа), ε (эпсилон) и Δ (дельта), различающихся по антигенности. Легкие цепи всех пяти классов являются общими и бывают двух типов: κ (каппа) и λ (ламбда); L-цепи иммуноглобулинов различных классов могут вступать в соединение (рекомбинироваться) как с гомологичны­ми, так и с гетерологичными Н-цепями. Однако в одной и той же молекуле могут быть только идентичные L-цепи (κ или λ). Как в Н-, так и в L-цепях имеется вариабельная - V область, в которой последовательность амино­кислот непостоянна, и константная - С область с постоянным набором аминокислот. В легких и тяжелых цепях различают NH 2 - и СООН-концевые группы.

При обработке γ -глобулина меркаптоэтанолом разрушаются дисульфидные связи и молекула иммуноглобулина распадается на отдельные цепи полипептидов. При воздействии протеолитическим ферментом папаином иммуноглобулин расщепляется на три фрагмента: два не кристаллизующихся, содержащих детерминантные группы к антигену и названных Fab-фрагментами I и II и один кристаллизующий Fc-фрагмент. FabI- и FabII-фрагменты сходны по свойствам и аминокислотному составу и отличаются от Fc-фрагмента; Fab-и Fc-фрагменты являются компактными образованиями, соеди­ненными между собой гибкими участками Н-цепи, благодаря чему молекулы иммуноглобулина имеют гибкую структуру.

Как Н-цепи, так и L-цепи имеют отдельные, линейно свя­занные компактные участки, названные доменами; в Н-цепи их по 4, а в L-цепи - по 2.

Активные центры, или детерминанты, которые формиру­ются в V-областях, занимают примерно 2 % поверхности мо­лекулы иммуноглобулина. В каждой молекуле имеются две де­терминанты, относящиеся к гипервариабельным участкам Н-и L-цепей, т. е. каждая молекула иммуноглобулина может свя­зать две молекулы антигена. Поэтому антитела являются двух­валентными.

Типовой структурой молекулы иммуноглобулина является IgG. Остальные классы иммуноглобулинов отличаются от IgG дополнительными элементами организации их молеку­лы.

В ответ на введение любого антигена могут вырабатываться антитела всех пяти классов. Обычно вначале вырабатывается IgM, затем IgG, остальные - несколько позже.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особенности противовирусного иммунитета

Иммунную защиту макроорганизма при вирусных инфекциях осуществляет противовирусный иммунитет. Его особенности обусловлены двумя формами существования вируса: внеклеточной и внутриклеточной. Основными факторами, обеспечивающими противовирусный иммунитет, являются специфические антитела, Т-киллеры, интерферон и сывороточные ингибиторы вирусных частиц. Специфические противовирусные антитела способны взаимодействовать только с внеклеточным вирусом, внутриклеточные структуры прижизненно для них недоступны. Антитела нейтрализуют вирусную частицу, препятствуя ее адсорбции на клетке-мишени, инфицированию и генерализации процесса, и обеспечивают иммунный фагоцитоз «маркированных» вирусных частиц. Специфические антитела также связывают вирусные белки и нуклеиновые кислоты, которые попадают в межклеточную среду и секреты после разрушения зараженных вирусами клеток.

Клетки, инфицированные вирусом и приступившие к его репликации, экспрессируют (представляют) вирусные белки на поверхности цитоплазматической мембраны в составе молекул антигенов гистосовместимости -- HLA I класса. Изменение структуры этих антигенов гистосовместимости служит сигналом для активации Т-киллеров. Последние специфически распознают клетки макроорганизма, зараженные вирусом и приступившие к биосинтезу его компонентов, и уничтожают их. Мощным противовирусным действием обладает интерферон. Он не влияет непосредственно на внеклеточный и внутриклеточный вирус, а адсорбируется на мембране клеток и индуцирует ферментные системы, подавляющие синтез компонентов вируса. Сывороточные ингибиторы неспецифически связываются с вирусной частицей и нейтрализуют ее, тем самым препятствуя адсорбции вируса на клетках-мишенях. Напряженность противовирусного иммунитета оценивают преимущественно в серологических тестах -- по нарастанию титра специфических антител в парных сыворотках в процессе болезни. Иногда определяют концентрацию интерферона в сыворотке крови. Трансплантационным иммунитетом называют иммунную реакцию макроорганизма, направленную против пересаженной в него чужеродной ткани (трансплантата). Знание механизмов трансплантационного иммунитета необходимо для решения одной из важнейших проблем современной медицины -- пересадки органов и тканей. Многолетний опыт показал, что успех операции по пересадке чужеродных органов и тканей в подавляющем большинстве случаев зависит от иммунологической совместимости тканей донора и реципиента. Иммунная реакция на чужеродные клетки и ткани обусловлена тем, что в их составе содержатся генетически чужеродные для организма антигены. Эти антигены получили название трансплантационных, или антигенов гистосовместимости. Комплекс антигенов гистосовместимости наиболее полно представлен на цитоплазматической мембране лейкоцитов крови -- в системе HLA.

Реакция отторжения не возникает в случае полной совместимости донора и реципиента по антигенам гистосовместимости -- такое возможно лишь у однояйцовых близнецов. Выраженность реакции отторжения во многом зависит от степени чуже-родности и объема трансплантируемого материала. При контакте с чужеродными трансплантационными антигенами организм реагирует факторами клеточного и гуморального звеньев иммунитета. Основным фактором трансплантационного иммунитета являются Г-киллеры. Эти клетки после сенсибилизации антигенами донора мигрируют в пересаженную ткань (трансплантат) и оказывают на нее цитолитическое действие. Механизм иммунного отторжения пересаженных клеток и тканей имеет две фазы. В первой фазе вокруг трансплантата и сосудов наблюдается скопление иммунокомпетентных клеток (лимфоидная инфильтрация), в том числе сенсибилизированных Т-киллеров.

Во второй фазе клетки трансплантата разрушаются Т-киллерами, возникают воспаление и тромбоз кровеносных сосудов, нарушается питание трансплантата и последний гибнет. Погибшие клетки утилизируются фагоцитами. Формируется клон Т-клеток иммунологической памяти. Повторная попытка пересадки тех же органов и тканей вызывает вторичный иммунный ответ, который протекает очень бурно и быстро заканчивается реакцией отторжения трансплантата. Этот феномен назван кризом отторжения.

Особенности иммунитета при вирусных инфекциях

О напряженности противовирусного иммунитета судят преимущественно по нарастанию титра специфических антител в сыворотке крови больного в динамике заболевания или после специфической вакцинации. Защитные механизмы специфического, противовирусного иммунитета обеспечиваются также клетками-эффекторами (Т-киллеры, NK-клетки и другие клетки, участвующие в АЗЦТ). Специфические антитела против различных вирусных антигенов нередко присутствуют в сыворотках здоровых людей, что объясняется всеобщей иммунизацией населения против ряда вирусных инфекций (полиомиелит, корь, грипп и др.), а также возможностью скрытого (латентного) течения некоторых из них (герпес, гепатит и др.).

Неспецифические факторы иммунитета

Они защищают организм человека от всех заболеваний и обусловлены врожденными свойствами организма, которые способствуют уничтожению самых различных микроорганизмов на поверхности тела и его полостях К. неспецифическим факторам иммунитета относят:

Тканевые (клеточные) факторы. Среди тканевых факторов важную роль выполняют:

Иммунологические барьеры, к которым относят защитные свойства кожи, слизистых и лимфоузлов. Кожа и слизистые являются механическим барьером, секрет потовых, сальных желез и секрет слизистых угнетают многие виды патогенных микроорганизмов. Лимфоузлы препятствуют распространению микроорганизмов в макроорганизме, являясь мощным естественным барьером

Фагоцитоз - процесс активного поглощения клетками макроорганизма попавших в него чужеродных веществ (в т.ч. микроорганизмов) с последующим их перевариваем с помощью внутриклеточных ферментов. Стадии фагоцитоза: 1) приближение фагоцита к объекту - положительный хемотаксис; 2) прилипание микроорганизма к фагоцитам - адгезия; 3) поглощение (инвагинация) микроорганизмов фагоцитами и образование фагосомы; 4) образование фаголизосомы, переваривание и гибель микроорганизма - киллинг-инактивация. Различают завершенный фагоцитоз (заканчивается полным разрушением и гибелью микроорганизма) и незавершенный (микроорганизмы внутри фагоцита не только не гибнут, но даже размножаются). Фагоцитарной активностью обладают микрофаги (это гранулярные лейкоциты - нейтрофилы, эозинофилы, базофилы) и макрофаги (подвижные - моноциты крови, фиксированные - гистиоциты, эндотелиальные и ретикулярные клетки внутренних органов и костного мозга)

Видовая реактивность клеток - отсутствие рецепторов на поверхности клеток делает невозможным адсорбцию и проникновение инфекционного агента или яда в клетку

Нормальные киллеры (клетки убийцы, NK) - это большие лимфоциты с относительно рыхлым почковидным крупным ядром и обильной цитоплазмой с содержанием большого количества цитотоксических веществ, узнающие с помощью специальных рецепторов клетки-мишени, инфицированные вирусами, онкогенные клетки и разрушающие их.

Гуморальные факторы неспецифической защиты. Многочисленны, содержатся в крови и других жидкостях организма человека, вырабатываются Т-лимфоцитами и макрофагами. К ним относят:

Комплемент - неспецифическая ферментная система крови, состоящая из 9 различных протеиновых фракций, адсорбирующихся в процессе каскадного присоединения на комплексе антиген + антитело и оказывающих лизирующее действие на связанные антителами клеточные антигены

Лизоцим - белок, содержащийся в слюне, крови, слезной и тканевой жидкости, активен в отношении грамположительных бактерий, т.к. нарушает синтез муреина в клеточной стенке.

в-лизины - освобождаются из лейкоцитов и более активны по отношению к грамотрицательным бактериям

лейкины - протеолитические ферменты, освобождающиеся при разрушении лейкоцитов и нарушающие целостность поверхностных белков микробных клеток

интерферон - б и в, продуцируются соответственно мононуклеарными фагоцитами и фибробластами и обладают противовирусной активностью

пропердин - комплекс белков, обладающих противовирусной, антибактериальной активностью в присутствии солей магния, вызывая лизис микроорганизмов и усиливая фагоцитарную реакцию и воспалительный процесс

эритрин - обладает ингибирующим действием на коринебактерии дифтерии и высвобождается при разрушении эритроцитов

нормальные антитела - обнаруживаются в крови новорожденных в очень низких титрах, обладают цитофильным действием, уровень их возрастает под действием микроорганизма как пускового сигнала. Образование нормальных антител генетически запрограммировано, они экспрессируются на поверхностных мембранах незрелых В-лимфоцитов в виде рецепторов

Факторы саморегуляции: В основе антиинфекционного иммунитета лежит также способность организма к саморегуляции. Эта форма иммунитета, прежде всего, проявляются повышением температуры тела, губительно сказывающейся на жизнедеятельности многих бактерий и, особенно, вирусов в результате непосредственного влияния или изменения рН и окислительно-восстановительного потенциала (rН2) пораженных тканей. Большое значение в обеспечении естественного иммунитета имеет усиление выделительных функций организма, выведение микроорганизмов и их токсинов с мочой, испражнениями, мокротой и другими экскретами.

Неспецифический иммунитет

Во главу своей системы И. И. Мечников ставил фагоцит, или клетку. Против такой трактовки яростно выступали сторонники “гуморального” иммунитета Э. Беринг, Р. Кох, П. Эрлих (Нобелевские премии 1901, 1905 и 1908 гг.). Латинское “гумор” или “юмор” означает жидкость, в данном случае имелась в виду кровь и лимфа. Все трое считали, что организм защищается от микробов с помощью особых веществ, плавающих в гуморах. Их назвали “а н т и т о к с и н ы” и “а н т и т е л а”.

Нужно отметить прозорливость членов Нобелевского комитета, которые еще в 1908 г. попытались примирить две противоборствующие теории иммунитета, наградив И. И. Мечникова и немца Пауля Эрлиха. Потом премии иммунологам посыпались как из рога изобилия (см. Приложение).

Ученик Мечникова бельгиец Ж. Борде открыл в крови особое вещество.Оно оказалось белком, который помогает антителам распознать антиген.

А н т и г е н а м и называют вещества, которые при попадании в организм стимулируют выработку а н т и т е л. В свою очередь, антитела представляют собой высокоспецифические белки. Связываясь с антигенами (например бактериальными токсинами), они нейтрализуют их, не давая разрушать клетки. А н т и т е л а синтезируются в организме лимфоцитами или клетками лимфы. Л и м ф о й греки называли чистую и прозрачную воду подземных ключей и источников. Лимфа, в отличие от крови, прозрачная желтоватая жидкость. Лимфоциты находятся не только в лимфе, но и в крови. Однако попадания антигена в кровь еще не достаточно для того, чтобы начался синтез антител. Необходимо, чтобы антиген был поглощен и переработан фагоцитом, или макрофагом. Таким образом, мечниковский макрофаг стоит в самом начале иммунного ответа организма. Схема этого ответа может выглядеть следующим образом:

Антиген - Макрофаг - ? - Лимфоцит - Антитела - Инфекционный агент

Можно сказать, что вокруг этой простенькой схемки вот уже столетие кипят страсти. Иммунология стала теорией медицины и важной биологической проблемой. Здесь завязываются молекулярная и клеточная биология, генетика, эволюция и многие другие дисциплины. Неудивительно, что именно иммунологи получили львиную долю биомедицинских Нобелевских премий.

Воспаление как механизм неспецифического иммунитета

Воспаление - реакция организма на чужеродные микроорганизмы и продукты тканевого распада. Это основной механизм е с т е с т в е н н о г о (врожденного, или неспецифического) иммунитета, равно как начальный и заключительный этапы иммунитета п р и о б р е т е н н о г о. Как и всякая защитная реакция, оно должно сочетать способность распознавать чужеродную для организма частицу с действенным способом ее обезвреживания и удаления из организма. Классический пример - воспаление, вызванное занозой, прошедшей под кожу и загрязненной бактериями.

В норме стенки кровеносных сосудов непроницаемы для компонентов крови - плазмы и форменных элементов (эритроцитов и лейкоцитов). Повышенная проницаемость для плазмы крови -следствие изменения стенки сосудов, образования "щелей" между плотно прилегающими друг к другу клетками эндотелия. В районе занозы наблюдается торможение движения эритроцитов и лейкоцитов (клеток белой крови), которые начинают как бы липнуть к стенкам капилляров, образуя “пробки”. Два типа лейкоцитов - моноциты и нейтрофилы - начинают активно “протискиваться” из крови в окружающую ткань между клетками эндотелия в районе формирующегося воспаления.

Моноциты и нейтрофилы предназначены для фагоцитоза - поглощения и разрушения посторонних частиц. Целенаправленное активное движение к очагу воспаления носит название х е м о т а к с и с а. Придя к месту воспаления, моноциты превращаются в макрофаги. Это клетки с тканевой локализацией, активно фагоцитирующие, с “липкой” поверхностью, подвижные, как бы ощупывающие все, что находится в ближайшем окружении. Нейтрофилы также приходят в очаг воспаления, и их фагоцитирующая активность возрастает. Фагоцитирующие клетки накапливаются, активно поглощают и разрушают (внутриклеточно) бактерии и обломки клеток.

Активизация трех главных систем, участвующих в воспалении, определяет состав и динамику “действующих лиц”. Они включают систему образования кининов, систему комплемента и систему активированных фагоцитирующих клеток.

Образование кининов

Каким образом защитные клетки, циркулирующие в крови или осевшие в органах и тканях иммунной системы, получают и воспринимают сигналы опасности микробной агрессии? Как обеспечивается строгая последовательность включения отдельных типов клеток в борьбе с инфекцией?

Среди продуктов, нарабатываемых макрофагами в очаге инфекции, есть особые молекулы, получившие название фактор некроза опухолей (ФНО). Название связано с цитотоксичностью этих молекул, то есть с их способностью убивать клетки-мишени, в том числе опухолевые клетки. Рецепторы для этого фактора обнаружены на поверхности всех ядерных клеток организма, он способен вмешиваться в самые разные процессы. ФНО имеет непосредственное отношение к мобилизации клеток макрофагов в очагах инфекции.

Роль Т-лимфоцитов в иммунном ответе

Хотя иммунный ответ запускает макрофаг, только лимфоциты имеют специальные рецепторы для распознавания чужеродных молекул “антигенов” и обеспечивают иммунный ответ. Одновременно два сигнала активации идут с поверхности Т-лимфоцитов к ядру: от антиген-распознающего рецептора и от рецептора, связавшего ИЛ-1. Под действием этого двойного сигнала в геноме Т-лимфоцитов активируются гены как самого ИЛ-2, так и гены рецепторов, специфичных для ИЛ-2. После этого продукт Т-лимфоцитов ИЛ-2 начинает воздействовать на клетки, в которых он и был синтезирован: в этих клетках активируется процесс деления. В результате усиливаются функции всей популяции Т-лимфоцитов, участвующих в специфическом иммунном ответе на данный антиген (рис.8).

Характер иммунного ответа зависит от присутствия определенных цитокинов в микроокружении Т-лимфоцитов в момент распознавания антигена и активации. Если в этот момент в окружающей среде преобладает интерлейкин-4, клетки Т-лимфоцитов превращаются в активированных Т-хелперов (помощников) и начинают синтезировать тот же ИЛ-4, а также ИЛ-5,6,7,10. Эти интерлейкины активируют через соответствующие рецепторы деление В-лимфоцитов, их созревание в плазматические клетки, а также начинающийся синтез специфических для данного антигена антител-иммуноглобулинов. Это объясняет, почему в данном случае Т-лимфоциты выступают в роли Т-хелперов, то есть помощников В-лимфоцитов в их основном деле - наработке запаса защитных молекул - антител (см. рис. 8).

Но и этим не исчерпываются возможные функции Т-лимфоцитов. Они держат весь иммунный ответ под контролем, не допуская чрезмерной активации отдельных иммунокомпетентных клеток, которая чревата осложнениями. Инструментами такого контроля служат цитокины, способные не только активировать (усиливать), но и подавлять (ингибировать) функции других клеток.

Между Т-лимфоцитами и макрофагами существует двухсторонняя связь. Первые получают от макрофагов сигнал активации в виде молекулы интерлейкина-1, для восприятия которого имеют на поверхности соответствующие рецепторы (рис. 9). От рецепторов идет сигнал активации генов Т-лимфоцитов, заведующих синтезом ИЛ-2 и гамма-интерферона. Рецепторы Т-лимфоцитов распознают ИЛ-2. После того, как последний садится на рецептор, от него поступает сигнал дальнейшей активации синтезов в клетках Т-лимфоцитов и начала деления клетки. Что касается гамма-интерферона, то эти молекулы направляются в виде ответного послания макрофагу, на поверхности которого их ждут соответствующие рецепторы. Гамма-интерферон не зря называют макрофаг-активирующим фактором. Связавшись со своим рецептором на внешней поверхности клетки-макрофага, он посылает к ядру этой клетки сигналы активации нескольких десятков генов, в том числе гена, ответственного за синтез интерлейкина-1. В результате Т - лимфоциты получают от активированного макрофага новую порцию активирующих их молекул ИЛ-1 (рис. 9).

Система образования кининов обнаруживает чужеродное тело по его отрицательно заряженной поверхности. На ней адсорбируется так называемый фактор Хагемана (ФХ) - один из начальных компонентов системы свертывания крови. Этот белок присутствует в крови и имеет сродство к отрицательно заряженным поверхностям. Поверхности же собственных клеток устроены так, что они не адсорбируют ФХ и не индуцируют тем самым дальнейшую цепь событий. Это самый простой и примитивный способ отличать “свое” от “не своего”, используемый организмом в естественном иммунитете. Вторая особенность системы образования кининов - ряд каскадных усилений начальной реакции, резко повышающих эффект первичных взаимодействий.

Таким образом, “точечная” начальная реакция на чужеродной поверхности порождает макроскопические, видимые простым глазом физиологические изменения в формирующемся очаге воспаления.

иммунитет вирусный инфекция клетка

Система комплемента и ее активация

Комплементом называются сложный комплекс белков (около 20), которые, так же как и белки, участвующих в процессе свертывания крови, фибринолиза и образования кининов, формирует каскадные системы, обнаруженные в плазме крови. Для этих систем характерно формирование быстрого, многократно усиленного ответа на первичный сигнал за счет каскадного процесса. В этом случае продукт одной реакции служит катализатором последующей.

Ряд компонентов системы комплемента обозначают символом “С” и цифрой. В наибольшей концентрации в сыворотке крови присутствует компонент С3 (1,2 мг/мл). Система комплемента представлена, главным образом, неактивными предшественниками протеаз, действующих на белки. Активация системы в е с т е с т в е н н о м, то есть врожденном, иммунитете начинается с его третьего компонента С3 (рис. 10).

Конечный компонент системы комплемента (С9) включается в комплекс, атакующий мембрану бактерий. Присоединяя к себе несколько таких же, как и он сам, молекул, он погружается в мембрану и полимеризуется в кольцо. Образуются поры, “продырявливающие” оболочку бактерии, что ведет к ее гибели. Таким образом система комплемента распознает чужеродную клетку и запускает цепную реакцию активации биологически активных белков. Это ведет к приобретению комплексом токсической активности и гибели бактериальной клетки.

Т у ч н ы е к л е т к и активно синтезируют и хранят большие запасы мощного медиатора воспаления - гистамина. Тучные клетки рассеяны повсеместно в соединительной ткани и особенно вдоль кровеносных сосудов.

Когда к ним присоединяются пептиды, тучные клетки секретируют гистамин в окружающую среду. Эндотелий капилляров под его воздействием выделяет сосудорасширяющие вещества, и поток крови через очаг воспаления существенно возрастает. Между клетками эндотелия образуются “щели”, плазма выходит из капилляров в зону воспаления, свертывается и изолирует тем самым распространение инфекции из очага. По градиенту концентрации гистамина фагоциты “поднимаются” к источнику воспаления. Гистамин действует активно и быстро, благодаря чему и является медиатором острой фазы воспаления.

Возвращаясь к комплементу, следует еще раз подчеркнуть многонаправленность его действия (токсичность для микроорганизмов, усиление фагоцитоза, генерация медиаторов воспаления) и каскадное усиление всех направлений его активности.

Система комплемента стоит в центре формирования воспаления и прямо ведет к его важнейшему компоненту - фагоцитозу.

Фагоцитоз

Громадная роль фагоцитоза не только во врожденном, но и в приобретенном иммунитете становится все более очевидной благодаря работам последнего десятилетия. Фагоцитоз начинается с накопления фагоцитов в очаге воспаления. Главную роль в этом процессе играют моноциты и нейтрофилы. Моноциты, придя в очаг воспаления, превращаются в макрофаги - тканевые фагоцитирующие клетки. Фагоциты, взаимодействуя с бактериями, активируются, их мембрана становится “липкой”, в цитоплазме накапливаются гранулы, наполненные мощными протеазами. Возрастают поглощение кислорода и генерация активных форм кислорода (кислородный взрыв), включая перекиси водорода и гипохлорита, а также окись азота

В дополнение к перечисленным признакам активации, макрофаги начинают выделять в среду мощные медиаторы воспаления, среди которых особой активностью отличаются фактор некроза опухолей (ФНО), гамма-интерферон (Int-y) и интерлейкин-8 (ИЛ-8). Все они являются биологически активными пептидами.

Какова же их роль в воспалении? Начнем с ФНО. Этот небольшой белок, синтезируемый и секретируемый макрофагами, обладает множественной активностью. Он активирует сами же макрофаги и нейтрофилы, а также индуцирует синтез и появление на мембране клеток сосудистого эндотелия особых белков, специфически взаимодействующих с клеточной поверхностью моноцитов и нейтрофилов. Поверхность эндотелия благодаря этому становится “липкой” для этих клеток.

ИЛ-8 вызывает появление в клетках эндотелия рецепторов, реагирующих с моноцитами и нейтрофилами с высоким сродством, так что эти клетки останавливаются в капиллярах в районе воспаления. Именно IL-8, наряду с другими факторами воспаления, стимулирует моноциты и нейтрофилы к миграции по его градиенту в очаг воспаления. Фагоциты имеют рецепторы к интерлекину-8, которые “чувствуют” разницу в его концентрации и направляют свое движение по оси максимального отличия

Гамма-интерферон также “многоцелевой” медиатор воспаления. Одна из главных его функций - аутоактивация макрофагов и активация нейтрофилов. В этих клетках резко усиливается синтез протеаз, которые накапливаются в специальных цитоплазматических органеллах - лизосомах. В них происходит “кислородный взрыв” - продукция активных форм кислорода и окиси азота, высокотоксичных для микроорганизмов. Поверхность фагоцитов становится “липкой”, т.к. количество различных рецепторов на ней резко увеличивается, как увеличивается и “ощупывающая” подвижность цитоплазмы этих клеток. Когда такая клетка встречается с бактерией, то она "прилипает" к поверхности фагоцита, обволакивается его псевдоподиями и оказывается внутри клетки (где и разрушается протеазами).

Так заканчивается цикл “воспаление - фагоцитоз”. Мы видим, насколько мощный и многогранный защитный механизм действует в этом случае. Однако его слабость в его однообразии, как бы в монотонности механизма, срабатывающего одинаково при встрече с различными врагами. Естественно, что многообразные и многочисленные популяции микроорганизмов вырабатывают обходные пути для проникновения в организм.

Специфический иммунитет

А. Гуморальный и клеточный иммунитет

В зависимости от функций лимфоцитов, специфический иммунитет принято делить также на г у м о р а л ь н ы й и к л е т о ч н ы й. В-лимфоциты в данном случае ответственны за гуморальный, а Т-лимфоциты - за клеточный иммунитет. Гуморальный иммунитет назван так потому, что его иммуноциты (В-клетки) вырабатывают антитела, способные отделяться от клеточной поверхности. Продвигаясь по кровяному или лимфатическому руслу - гумору (от. лат. humor - жидкость), антитела поражают чужеродные тела на любой дистанции от лимфоцита. К л е т о ч н ы м иммунитет именуют потому, что Т-лимфоциты (преимущественно Т-киллеры) вырабатывают рецепторы, жестко фиксированные на клеточной мембране, и служат Т-киллерам эффективным оружием для поражения чужеродных клеток при непосредственном контакте с ними.

На периферии зрелые Т- и В-клетки располагаются в одних и тех же лимфоидных органах - частично изолированно, частично в смеси. Но что касается Т-лимфоцитов, то их пребывание в органах непродолжительно. “Вечные странники” постоянно в движении. Срок их жизни (месяцы и годы) способствует им в этом. Т-лимфоциты многократно покидают лимфоидные органы, попадая сначала в лимфу, затем в кровь, а из крови снова возвращаются в органы. За свою жизнь лимфоцит проходит поразительно большие расстояния - от 100 до 1 млн. км. Благодаря циркуляции лимфоциты удивительно быстро появляются в “горячих точках”. Без такой способности лимфоцитов были бы невозможны своевременное их развитие, взаимодействие и эффективное участие в и м м у н н о м о т в е т е при вторжении чужеродных молекул и клеток.

Полноценное развитие г у м о р а л ь н о г о иммунного ответа требует не двух, а по крайней мере трех типов клеток. Функция каждого клеточного типа в антителопродукции строго предопределена. Макрофаги и другие фагоцитирующие клетки поглощают, перерабатывают и экспрессируют антиген в иммуногенной, доступной для Т- и В- лимфоцитов форме. Т-хелперы после распознавания антигена начинают продукцию цитокинов, обеспечивающих помощь В-клеткам. Эти последние клетки, получив специфический стимул от антигена и неспецифический от Т-клеток, начинают продукцию антител (рис. 13).

При формировании к л е т о ч н о г о типа иммунного ответа также необходима кооперация различных типов клеток.

Б. Характерные черты специфического иммунитета

Рассмотрим реакцию с п е ц и ф и ч е с к г о иммунитета на двух внешне совершенно непохожих моделях - выведении чужеродного белка и отторжении чужеродной ткани.

Чужеродный белок не вызывает ни воспаления, ни фагоцитоза. Он беспрепятственно минует первую линию защиты и непосредственно встречается со второй. Организм отличает “свое” от “не своего”, это первая особенность реакции специфического иммунитета. Так называемая иммунологическая память - вторая характерная черта реакции специфического иммунитета. Память специфична, запоминается контакт лишь с определенным белком. Специфичность запоминания очень высока, и это третья особенность реакции приобретенного иммунитета.

Иммунный ответ на чужеродную макромолекулу можно избирательно подавить, если ввести ее в развивающийся организм внутриутробно или в первые часы после рождения. Способность отличать введенный чужеродный белок от собственного у такого животного утрачивается после рождения. Подавление реакции строго специфично - оно распространяется только на белок, введенный в процессе развития. Это явление носит название т о л е р а н т н о с т и (терпимости). Оно составляет четвертую неотъемлемую особенность элементарной реакции п р и о б р е т е н н о г о, или с п е ц и ф и ч е с к о г о, иммунитета. Четыре признака реакции неразделимы, они всегда вместе.

Приобретенный иммунитет широко используется для вакцинации. Введение ослабленных или убитых микробов (или выделенных из них макромолекул) вызывает иммунологическую реакцию. Вакцинация является основным способом предупреждения таких страшных заболеваний как оспа, туберкулез, полиомиелит, сибирская язва и многих других. Приобретенный иммунитет составляет основное препятствие для пересадок органов (сердце, почки, печень) и ткани (кожа) от одного человека к другому. Для преодоления этого барьера несовместимости пользуются препаратами, подавляющими иммунную систему.

В. Антитела и антиген-распознающие рецепторы лимфоцитов

Вещество, способное вызывать реакцию приобретенного иммунитета, носит название а н т и г е н а. Антигеном может быть не всякое вещество. Оно должно быть чужеродным, макромолекулярным и иметь устойчивую химическую структуру. К типичным антигенам относятся белки и полисахариды.

Когда свободный антиген циркулирует в крови, в ответ на него появляются защитные белки - антитела, которые специфически распознают его и образуют с ним комплекс. Антитела обезвреживают антиген, если он токсичен (бактериальный токсин, змеиный яд или болезнетворный вирус), и способствуют выведению его из организма.

При отторжении трансплантата главная роль принадлежит особой разновидности лимфоцитов Т - к и л л е р а м, “убийцам”. Эти лимфоциты несут на своей наружной мембране антителоподобные рецепторы - рецепторы Т-клеток (РТК). РТК специфически распознают антиген, находящийся на мембране чужеродных клеток, и обеспечивают прикрепление Т-киллера к клетке-мишени. Это необходимо для осуществления киллером своей смертоносной функции. Прикрепившись, они выделяют в просвет между собой и мишенью особый белок, “продырявливающий” мембрану клетки-мишени, в результате чего клетка гибнет. Затем они открепляются от мишени и переходят на другую клетку, и так несколько раз. При повторной встрече организма с антигеном образуется больше антител и киллеров, они появляются в более короткие сроки, чем при первой встрече. В этом и проявляется иммулогическая память, и на этом основан эффект вакцинации

Как устроены антитела и рецепторы лимфоцитов? Очевидно, что их структура должна быть необычной, так как они строго специфически распознают громадное множество различных антигенов - любой чужеродный белок, полисахарид или синтетическую молекулу, вообще в природе не встречающиеся. При этом антитела и Т-лимфоциты, как правило, не реагируют с белками и клетками собственного организма. Как природа решает эту задачу?

Принцип строения антитела и РТК представлен на рис. 15. Часть молекулы антитела, которая связывается с антигеном, очень изменчива, поэтому ее называют в а - р и а б е л ь но й (V). V-часть концентрируется на самом кончике антитела, поэтому защитную молекулу можно сравнить с пинцетом, ухватывающим с помощью острых концов мельчайшие детали самого замысловатого часового механизма. Активный центр распознает в молекуле антигена небольшие участки, состоящие из 4 - 8 аминокислот. Эти участки антигена подходят к структуре активного центра, “как ключ к замку”.

Разнообразие активных центров очень велико, не менее 107 -10 8. Этого вполне достаточно для специфического распознавания любого произвольно взятого антигена антителами и РТК (а точнее, их активными центрами).

Следует подчеркнуть, что весь репертуар антител или РТК. он возникает до встречи с антигеном и независимо от антигена, а большая часть антител не потребуется в течение всей жизни особи.

Г. Клеточные механизмы иммунитета

Как сказано, в организме предсуществуют антитела и РТК к любому произвольно взятому антигену. Эти антитела и РТК присутствуют на поверхности лимфоцитов, образуя там антигенраспознающие рецепторы. Чрезвычайно важно, что один лимфоцит может синтезировать антитела (или РТК) только одной специфичности, не отличающиеся друг от друга по структуре активного центра. Это формулируется как принцип “один лимфоцит - одно и антитело”.

Каким же образом антиген, попадая в организм, вызывает усиленный синтез именно тех антител, которые специфично реагируют только с ними? Ответ на этот вопрос дала теория селекции клонов австралийского исследователя Ф.М. Бернета. Согласно этой теории, одна клетка синтезирует лишь один тип антител, которые локализуются на ее поверхности. Репертуар антител формируется до и независимо от встречи с антигеном. Роль антигена заключатся лишь в том, чтобы найти клетку, несущую на своей мембране антитело, реагирующее именно с ним, и активировать эту клетку. Активированный лимфоцит вступает в деление и дифференцировку. В результате из одной клетки возникает 500 - 1000 генетически идентичных клеток (клон). Клон синтезирует один и тот же тип антител, способных специфически распознавать антиген и соединяться с ним (рис. 16). В этом и заключается суть иммунного ответа: селекции нужных клонов и их стимуляции к делению.

В основе образования лимфоцитов-киллеров тот же принцип: селекция антигенов Т-лимфоцита, несущего на своей поверхности РТК нужной специфичности, и стимуляция его деления и дифференцировки. В результате образуется клон однотипных Т-киллеров. Они несут на своей поверхности большое количество РТК. Последние взаимодействуют с антигеном, входящим в состав чужеродной клетки, и способных убивают эти клетки.

Киллер ничего не может сделать с растворимым антигеном - ни обезвредить его, ни удалить из организма. Но лимфоцит-киллер очень активно убивает клетки, содержащие чужеродный антиген. Поэтому он проходит мимо растворимого антигена, но не пропускает антиген, находящийся на поверхности “чужой” клетки.

Детальное изучение реакции иммунитета показало, что для образования клона клеток, продуцирующих антитела, или клона Т-киллеров необходимо участие специальных лимфоцитов-помощников (Т-хэлперов). Сами по себе они не способны ни вырабатывать антитела, ни убивать клетки-мишени. Но, распознавая чужеродный антиген, они реагируют на него выработкой ростовых и дифференцированных факторов. Данные факторы необходимы для размножения и созревания антителообразующих и киллерных лимфоцитов. В этой связи интересно вспомнить о вирусе СПИДа, вызывающем сильное поражение иммунной системы. Вирус ВИЧ поражает именно Т-хэлперы, делая иммунную систему не способной ни к выработке антител, ни к образованию Т-киллеров.

Д. Эффекторные механизмы иммунитета

Как антитела или Т-киллеры удаляют из организма чужеродные вещества или клетки? В случае киллеров РТК выполняют лишь функцию “наводчика” - они распознают соответствующие мишени и прикрепляют к ним клетку-убийцу. Так распознаются клетки, зараженные вирусом. Сам по себе РТК не опасен для клетки-мишени, но “идущие за ним” Т-клетки представляют огромный разрушительный потенциал. В случае антител мы встречаемся со сходной ситуацией. Сами по себе антитела безвредны для клеток, несущих антиген, но при встрече с антигенами, циркулирующими или входящими в состав клеточной стенки микроорганизма, к антителам подключается с и с т е м а к о м п л е м е н т а. Она резко усиливает действие антител. Комплемент сообщает образующемуся комплексу антиген - антитело биологическую активность: токсичность, сродство с фагоцитирующим клеткам и способность вызывать воспаление.

Первый компонент этой системы (С3) распознает комплекс антиген - антитело. Распознавание ведет к появлению у него ферментативной активности к последующему компоненту. Последовательная активация всех компонентов системы комплемента имеет ряд последствий. Во-первых, происходит каскадное усиление реакции. При этом продуктов реакции образуется несравнимо больше, чем исходных реагирующие веществ. Во-вторых, на поверхности бактерии фиксируются компоненты (С9) комплемента, резко усиливающих фагоцитоз этих клеток. В-третьих, при ферментативном расщеплении белков системы комплемента образуются фрагменты, обладающие мощной воспалительной активностью. И, наконец, при включении в комплекс антиген-антитело последнего компонента комплемента этот комплекс приобретает способность “продырявливать” клеточную мембрану и тем самым убивать чужеродные клетки. Таким образом, система комплемента - важнейшее звено в защитных реакциях организма.

Однако комплемент активируется любым комплексом антиген-антитело, вредным или безвредным для организма. Воспалительная реакция на безвредные антигены, регулярно попадающие в организм, может вести к аллергическим, то есть извращенным, реакциям иммунитета. Аллергия развивается при повторном попадания антигена в организм. Например, при повторном введении антитоксичных сывороток, или у мукомолов на белки муки, или при многократной инъекции фармацевтических препаратов (в частности, некоторых антибиотиков). Борьба с аллергическими болезнями состоит в подавлении либо самой реакции иммунитета, либо в нейтрализации образующихся при аллергии веществ, вызывающих воспаление.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Обзор механизмов лимфоидного аппарата адаптивного иммунитета. Система образования кининов. Рецепторы клеток врожденной иммунной системы. Характеристика сигналов и их реализации. Особенности взаимодействия плазменных белков, их участие в иммунных реакциях.

курсовая работа , добавлен 02.03.2013


Исследование иммунной системы человека. Изучение особенностей формирования неспецифического иммунитета. Анализ естественной, врожденной и приобретенной форм иммунитета. Описания функций клеток памяти и эффекторов, системы комплемента, структуры антигена.

презентация , добавлен 13.12.2012


Иммунитет – способ защиты организма от болезнетворных микроорганизмов за счет выработки антител. Обзор схемы клеточного и гуморального иммунитета. Нарушения фагоцитарной системы. Методы оценки иммунитета. Реакция иммунного гемолиза и цитотоксический тест.

презентация , добавлен 11.11.2014


Понятие и виды иммунитета, назначение иммунной системы. Факторы и признаки ослабления иммунитета, методы его повышения. Механизм действия иммунитета: макрофаги, Т-хэлперы, В-лимфоциты, выработка иммуноглобулинов (антител), Т-супрессоры, клетки-киллеры.

реферат , добавлен 09.02.2009


Формы, механизмы, органы, регуляция иммунитета. Субпопуляции Т-лимфоцитов, их функции. История открытия регуляторных Т-клеток. Эффективность микробиологической диагностики. Иммунная регуляторная система. Будущее трансплантологии, технические трудности.

контрольная работа , добавлен 11.05.2016


Система иммунитета организма и ее функции. Виды клеток иммунной системы (лимфоциты, фагоциты, гранулярные лейкоциты, тучные клетки, некоторые эпителиальные и ретикулярные клетки). Селезенка как фильтр крови. Клетки-убийцы как мощное оружие иммунитета.

презентация , добавлен 13.12.2015


Исследование роли микроорганизмов в процессах аммонификации, нитрофикации, денитрификации. Виды иммунитета - реакции организма, направленной на его защиту от внедрения чужеродного материала. Разложение пектиновых веществ. Анаэробное брожение клетчатки.

контрольная работа , добавлен 19.05.2012


Жизненный и творческий путь Ильи Ильича Мечникова – выдающегося русского ученого-биолога. Вклад Мечникова в развитие иммунологии. Фагоцитарная теория иммунитета. Развитие идей И.И. Мечникова в России и за рубежом, их практическое воплощение в жизнь.

реферат , добавлен 25.05.2017


Специфические факторы противовирусного иммунитета и синтез антител к определенному антигену. Клетки памяти и выдача иммунного ответа в форме биосинтеза антител. Распространение инфекционного бронхита птиц и ящера. Культивирование вирусов в клетках.

контрольная работа , добавлен 17.11.2010


Общая характеристика B-лимфоцитов. Характеристика субпопуляций, рецепторы и маркеры В-лимфоцитов. Антигенраспознающие рецепторы B-клеток: общая характеристика. Субпопуляции В-лимфоцитов, распознание антигенов рецепторами иммуноглобулиновой природы.