Микробиология Борисов Л.В. Микробиология Борисов Л. Литература для студентов медицинских вузов
 Скачать 27.52 Mb.
|
|
С хе м а 11.1. Виды иммунитета ной реакции способствует возникновению специфического иммунного ответа, который можно рассматривать как развитие второй, более эффективной линии обороны против возбудителя инфекционного про цесса. Второй уровень иммунологических функций составляют механизмы, определяющие способность организма к избирательному (специфическому) ответу на конкретные чужеродные структуры, именуемые антигенами. Эта способность формируется в каждом организме в ответ на воздействие конкретного антигенного вещества. Данная группа функций получила название приобретенного или специфического иммунитета (схема Естественный иммунитет обуславливает постоянный уровень резистентности организма к любому чужеродному субстрату, но вследствие однотипного неспециализированного ответа на разные потен циально-опасные для организма агенты менее эффективен, чем приобретенный иммунитет. Развитие специализированной реакции обеспечивает локальное высокоэффективное воздействие на объект, интенсивность которого на пике реакции на несколько порядков выше, чем вначале процесса. Врожденный и приобретенный иммунитет реализуются действием клеток и гуморальных факторов, что привело к формулировке терминов — клеточный и гуморальный иммунитет. Особенностью приобретенного иммунитета является развитие иммунологической памяти — способности к быстрому и сильному ответу на повторное воздействие антигена. В соответствии с этим реакция организма на первое воздействие антигена получила название первичный ответа реакция на повторное воздействие антигена — вторичный ответ После перенесения инфекционного заболевания формируется состояние, именуемое постинфекционным им Таблица Характеристики врожденного и приобретенного иммунитета Виды иммунитета Врожденный иммунитет П риобретенный иммунитет Функция Поддержание гомеостаза организма. Контроль действия инфекционных и других потенциально-опасных факторов. Иммунологический надзор за постоянством состава организма и резистентностью к опухолевому росту. Контроль процессов формообразования и регенерации Распозна вание Неспецифическое распознавание чуждых для организма субстратов и реакция на них по единой программе Специфическое распознавание антигенов и специализированная реакция на них Активность системы Относительно постоянная, не зависит от специфичности чужеродного агента Многократно усиливается после контакта с антигеном Иммуноло гическая память Отсутствует Имеется Клеточная основа Клетки покровов и внутренних барьеров, фагоцитирующие клетки, естественные киллеры Лимфоциты, антиген-представляющие клетки (дендритные, макрофаги и др.) Гу моральные факторы Лизоцим, комплемент, белки острой фазы Иммуноглобулины (антитела) мунитетом, которое состоит в высокой устойчивости к возможности повторного развития того же заболевания. Аналогом постинфекцион- ного иммунитета является поствакциналъный иммунитет развивающийся после проведения прививок (вакцинации). При некоторых заболеваниях (туберкулез, сифилис) устойчивость к повторному заражению сохраняется на протяжении того времени, пока в организме присутствует возбудитель болезни. Такой иммунитет называют инфекционным или нестерильным. Формирование приобретенного имунитета — процесс активной перестройки иммунной системы, приводящий к образованию гуморального либо клеточного иммунитета — антител и клеток, способных эффективно взаимодействовать с антигенами, вызвавшими раз- иитие иммунной реакции. В этих случаях возникший иммунитет называют активным. Антитела и клетки иммунного организма способны вызвать состояние иммунитета в другом организме, если будут перенесены искусственно или попадут естественным путем. Такой иммунитет получил название пассивный Пассивный иммунитет возникает после введения профилактических или лечебных сывороток либо выделенных из них иммуноглобулинов. Пассивный иммунитет формируется у новорожденного ребенка за счет поступления материнских антител через плаценту при беременности (плацентарный иммунитет либо с молозивом и молоком при кормлении ребенка. Иммунитет, воспринятый от матери, может быть назван материнским иммунитетом. Для создания пассивного иммунитета используют пересадку лимфоцитов иммунного организма или клеток самого пациента, активированных антигеном или цитокинами вне организма. Такой иммунитет получил название адаптивного (воспринятого). Иммунитет может формироваться против микроорганизмов, их токсинов, вирусов, антигенов опухолей. В этих случаях иммунитет называют антимикробным, антитоксическим, антивирусным, противоопухолевым соответственно. При трансплантации несовместимых тканей возникает трансплантационный иммунитет (реакция отторжения трансплантата). Трансплантированные клетки иммунной системы (например, клетки костного мозга) могут вызвать у реципиента реакцию трансплантат против хозяина. Иммунные реакции могут при определенных условиях возникать и против собственных антигенов организма. Эти реакции называют аутоиммунными. Поступление в организм антигена через дыхательные пути, пищеварительный тракт и другие участки слизистых поверхностей и кожи нередко обуславливает развитие выраженной локальной иммунной реакции. В таких случаях речь идет о местном иммунитете Поступление антигена в одни участки слизистых поверхностей обуславливает развитие секреторного иммунитета связанного с образованием секреторных иммуноглобулинов класса А, защищающих все слизистые поверхности. Вместе стем ни один орган и никакая ткань не обладают изолированной от организма самостоятельной иммунной системой, и местный иммунитет рассматривается как локальное проявление общей иммунной защиты организма. Организм человека способен отвечать специфической иммунной реакцией на сотни тысяч самых разнородных антигенов. Помимо микроорганизмов и их продуктов иммунные реакции могут вызвать компоненты растений, животных, пища, лекарственные вещества и любые другие макромолекулы с которыми организм контактирует в течение своей жизни. Сам человек представляется сложной системой разнородных антигенов, которые, попав в организм другого человека, вызывают тяжелые, часто смертельные иммунологические реакции. Пересадка тканей одного человека другому без контроля на совместимость вызывает трансплантационный иммунитет, приводящий к отторжению трансплантата. Однако собственные антигены, входящие в состав всех тканей организма, аутоиммунной реакции не вызывают. Состояние ареактивности к собственным антигенам носит название естественной иммунологической толерантности Наличие естественной толерантности организма к собственным антигенам — необходимое условие для развития способности к иммунному ответу на чужеродные антигены. Естественная иммунологическая толерантность к собственным антигенам закладывается в каждом организме в эмбриональном периоде благодаря контакту элементов формирующейся иммунной системы с собственными антигенами. Утрата естественной иммунологической толерантности к своим антигенам создает предпосылки для развития аутоиммунных реакции, а перспективы искусственного создания или восстановления иммунологической толерантности позволяют найти новые пути лечения аутоиммунных болезней и трансплантации несовместимых органов и тканей. Иммунологическая толерантность рассматривается как противоположность активному иммунитету — иммунитет со знаком минус». Развитие специфического иммунного ответа проходит несколько этапов. Первый этап — скрытый, или индуктивный, — начинается с перестройки иммунной системы и не сопровождается появлением антител или сенсибилизированных клеток. Второй этап — период появления и нарастания в организме антител и сенсибилизированных лимфоцитов, уровень которых достигает максимума к пику иммунного ответа. Затем наступает третий этап — постепенное снижение выраженности указанных показателей до уровня возможности их выявления, либо продолжается продукция небольших количеств антител в течение длительного времени. Это способствует поддержанию резистентности организма к возбудителю иммунного ответа. Иммунная реакция на первое воздействие антигена носит название первичный ответ Ответ на повторное воздействие антигена — вторичный ответ — проходит те же этапы (рис. 11.1). Однако вот личие от первичного при вторичном ответе антиген воздействует на подготовленный (сенсибилизированный) организм, обладающий иммунологической памятью, вследствие чего все этапы ответа проходят Рис. I I .I . Первичный и вторичный иммунный ответ вдвое быстрее, а интенсивность иммунной реакции выше на порядок и более, чем при первичном ответе. При врожденном и приобретенном иммунитете неспецифичес кие и специфические реакции, как правило, сочетаются, обеспечивая наиболее эффективный ответ на воздействие дестабилизирующих факторов. Вопросы для самоконтроля. Что такое иммунитет. В чем отличия врожденного и приобретенного иммунитета. Место иммунологической естественной толерантности в осуществлении иммунологических функций. Что такое первичный и вторичный иммунный ответ. Дайте определение понятий клеточный и гуморальный иммунитет. Дайте определение постинфекционному, поствакцинальному и нестерильному (инфекционному) иммунитету. Что понимают под иммунной (иммунологической) памятью ГЛ А B A 1 ФАКТОРЫ И МЕХАНИЗМЫ ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА (НЕСПЕЦИФИЧЕСКАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ) Для возникновения инфекционного процесса важное значение наряду со свойствами возбудителя имеет состояние макроорга низма. Оно определяется сложным комплексом факторов и механизмов, тесно связанных между собой, и характеризуется как восприимчивость (чувствительность) или невосприимчивость (резистентность) к инфекции. Неспецифическую противоинфекционную защиту организма осуществляют кожные и слизистые покровы, внутренние барьеры организма, лимфатические образования во всех тканях ив виде самостоятельных органов — лимфатических узлов, фагоцитирующие клетки и естественные киллеры, а также гуморальные факторы — лизоцим, белки острой фазы, комплемент, интерферон и другие цитокины. Важнейшим фактором неспецифической защиты является нормальная микрофлора кожи и слизистых (табл. 12.1). Часть упомянутых факторов действует постоянно (лизоцим, другие — только после активации (комплемент), либо после стимуляции продуцирующих их клеток (ин терферон). Т аблица Факторы неспецифической защиты организма Внешние барьеры Внутренние барьеры К леточны е факторы Гуморальные факторы Нормальная микрофлора Кожа Слизистые Лимфоузлы Тканевые, клеточные барьеры Фагоциты Естественные киллеры Лизоцим Белки острой фазы Комплемент Интерфероны Другие цитокины 12.1. НОРМАЛЬНАЯ МИКРОФЛОРА ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА Нормальная микрофлора человека см. главу 7.5) играет важную роль в защите организма от патогенных микроорганизмов. Представители нормальной микрофлоры участвуют в неспецифической защите заселенных ими участков желудочно-кишечного, дыхательного, мочеполового трактов, кожных покровов. Обитающие в определенных биотопах микроорганизмы препятствуют адгезии и колонизации поверхностей тела патогенными микроорганизмами. Защитное действие нормальной микрофлоры может быть обусловлено конкуренцией за питательные вещества, изменением pH среды, продукцией колицинов и других активных факторов, препятствующих внедрению и размножению патогенных микроорганизмов. Нормальная микрофлора способствует созреванию иммунной системы и поддержанию ее в состоянии высокой функциональной активности, так как компоненты микробной клетки неспецифически стимулируют клетки иммунной системы. Существенная защитная и иммуностимулирующая роль нормальной микрофлоры выявляется тогда, когда гнотобионты (животные, выращенные в стерильных условиях) погибают после инфицирования непатогенными микробами. Лечение антибиотиками, при котором меняется состав нормальной микрофлоры, а иногда происходит полное ее исчезновение, вызывает тяжелые дисбактериозы (см. главу 24.3), существенно осложняющие заболевание. В случаях нарушения состава биотопов или при существенном снижении естественной иммунной защиты организма заболевания могут вызвать и представители нормальной микрофлоры организма. ВНЕШНИЕ БАРЬЕРЫ. Кожа и слизистые оболочки Для большинства микроорганизмов, в том числе патогенных, неповрежденная кожа и слизистые оболочки служат барьером, препятствующим их проникновению внутрь организма. Постоянное слу- щивание верхних слоев эпителия, секреты сальных и потовых желез способствуют удалению микроорганизмов с поверхности кожи. Однако кожа представляет собой не только механический барьер, она обладает также бактерицидными свойствами, связанными с действием молочной и жирных кислот, различных ферментов, выделяемых потовыми и сальными железами. Поэтому микроорганизмы не входящие в число постоянных обитателей кожных покровов быстро исчезают с ее поверхности. Еще более выраженными защитными функциями обладают конъюнктива глаза, слизистые оболочки носоглотки, дыхательного, желу дочно-кишечного и мочеполового трактов. Слезы, моча и секреты, выделяемые слизистыми, слюнными и пищеварительными железами, не только смывают микроорганизмы с поверхности слизистых оболочек, но и оказывают бактерицидное действие, обусловленное содержащимися в них ферментами, в частности лизоцимом. Защитные функции кожи и слизистых не ограничиваются неспе цифическими механизмами. На поверхности слизистых, в секретах кожных, молочных и других желез присутствуют секреторные иммуноглобулины, обладающие бактерицидными свойствами и активирующие местные фагоцитирующие клетки. Кожа и слизистые принимают активное участие в антиген-специфических реакциях приобретенного иммунитета. Их относят к самостоятельным компонентам иммунной системы см. главу 13). 12.3. ВНУТРЕННИЕ БАРЬЕРЫ К внутренним барьерам организма относится система лимфатических сосудов и лимфатических узлов. Микроорганизмы и другие чужеродные частицы, проникшие в ткани, фагоцитируются на месте или доставляются фагоцитами в лимфатические узлы или другие местные лимфатические образования, где формируется воспалительный процесс, направленный на уничтожение возбудителя. В тех случаях, когда местная реакция оказывается недостаточной, процесс распространяется наследующие регионарные лимфоидные образования, служащие новым барьером проникновения возбудителя во внутреннюю среду организма. Существуют функциональные гисто-гематические барьеры, препятствующие проникновению возбудителей и чужеродных субстратов из крови в головной мозг, репродуктивную систему, глаз. Мембрана каждой клетки также служит барьером для проникно- нения в нее посторонних частиц и молекул. Клеточные факторы. Фагоцитирующие клетки Защитная роль подвижных клеток крови и тканей была впершие обнаружена И.И. Мечниковым в 1883 г. Он назвал эти клетки фагоцитами и сформулировал основные положения фагоцитарной і еории иммунитета Все фагоцитирующие клетки организма, по И.И. Мечникову, подразделяются на макрофаги и микрофаги К микрофагам относятся полиморфноядерные гранулоцити крови нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. Макрофаги различных тканей организма (соединительной ткани, печени, легких и др) вместе с моноцитами крови и их костномозговыми предшественниками (промоноциты и монобласты) объединены в особую систему мононуклеарных фагоцитов (СМФ). СМФ филогенетически более древняя по сравнению с иммунной системой. Она формируется в онтогенезе достаточно рано и имеет определенные возрастные особенности. Микрофаги и макрофаги (рис. 12.1) имеют общее миелоидное происхождение — от полипотентной стволовой клетки, которая является единым предшественником грануло- и моноцитопоэза. В периферической крови содержится больше гранулоцитов (от 60 до 70% всех лейкоцитов крови, чем моноцитов (от 1 до 6%). Вместе стем длительность циркуляции моноцитов в крови значительно больше (полупериод 22 ч, чем короткоживущих гранулоцитов полупериод ч. В отличие от гранулоцитов крови, являющихся зрелыми клетками, моноциты, покидая кровяное русло, в соответствующем микроокружении созревают в тканевые макрофаги. Внесосудистый пул мононуклеарных фагоцитов в десятки раз превышает их число в крови. Особенно богаты ими печень, селезенка, легкие. Все фагоцитирующие клетки характеризуются общностью основных функций, сходством структур и метаболических процессов. Наружная плазматическая мембрана всех фагоцитов является активно функционирующей структурой. Она отличается выраженной складчатостью и несет множество специфических рецепторов и антигенных маркеров, которые постоянно обновляются (рис. 12.2). Фагоциты снабжены высокоразвитым лизосомным аппаратом, в котором содержится богатый арсенал ферментов. Активное участие лизосом и функциях фагоцитов обеспечивается способностью их мембран к слиянию с мембранами фагосом или с наружной мембраной. В после Рис. 12.2. Рецепторы макрофага рецептор к гамма-интерферону; FcR — рецептор к фрагменту Ig; C 3R — рецептор к фракции комплемента СЗ; M FR — маннозно-фукозный рецептор днем случае происходит дегрануляция клеток и сопутствующая секреция лизосомных ферментов во внеклеточное пространство. Фагоцитам присущи три функции — защитная, связанная с очисткой организма от инфекционных агентов, продуктов распада тканей и т.д.; 2 — представляющая, заключающаяся в презентации лимфоцитам антигенных эпитопов на мембране фагоцита — секреторная, связанная с секрецией лизосомных ферментов и других биологически активных веществ — цитокинов, играющих важную роль в иммуногенезе. Различают следующие последовательно протекающие стадии фагоцитоза. Хемотаксис — целенаправленное передвижение фагоцитов в направлении химического градиента хемоатграктантов в окружающей среде. Способность к хемотаксису связана с наличием на мембране специфических рецепторов для хемоатграктантов, в качестве которых могут выступать бактериальные компоненты, продукты деградации гканей организма, активированные фракции системы комплемента — а, СЗа см. 12.3.2.2), продукты лимфоцитов — лимфокины. 2. Адгезия прикрепление) также опосредована соответствующими рецепторами, но может протекать в соответствии с законами нсспецифического физико-химического взаимодействия. Адгезия непосредственно предшествует эндоцитозу (захвату. Эндоцитоз является основной физиологической функцией так ншываемых профессиональных фагоцитов. Различают фагоцитоз — и отношении частиц с диаметром не менее 0,1 мкм и пиноцитоз — в їх ношении более мелких частиц и молекул. Фагоцитирующие клетки і мособны захватывать инертные частицы угля, кармина, латекса об іг канием их псевдоподиями безучастия специфических рецепторов В тоже время фагоцитоз многих бактерий, дрожжеподобных грибов рода Candida и других микроорганизмов опосредован специальными маннозофукозными рецепторами фагоцитов, распознающими углеводные компоненты поверхностных структур микроорганизмов. Наиболее эффективным является фагоцитоз, опосредованный рецепторами, для фрагмента иммуноглобулинов см. 15.2) и для СЗ-фракции комплемента. Такой фагоцитоз называют иммунным, так как он протекает при участии специфических антител и активированной системы комплемента, опсонизирующих микроорганизм. Это делает клетку высокочувствительной к захвату фагоцитами и приводит к последующей внутриклеточной гибели и деградации. В результате эндоцитоза образуется фагоцитарная вакуоль — |