МЕТОДИЧЕСКИЕ_РЕКОМЕНДАЦИИ_ПО_ИММУНОЛОГИИ_ПОТАТУРКИНА-НЕСТЕРОВА_Н. Методические рекомендации для студентов к лабораторным занятиям по иммунологии учебное пособие Ульяновск
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Ульяновский государственный университет Институт медицины, экологии и физической культуры НИ. Потатуркина-Нестерова, И.С. Немова, МН. Артамонова МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ ПО ИММУНОЛОГИИ Учебное пособие Ульяновск 2016 УДК 612.017.1(075.8) ББК 28.073 я Я Печатается по решению Ученого совета Института медицины, экологии и физической культуры Ульяновского государственного университета Рецензент доктор медицинских наук, профессор кафедры инфекционных и кожно- венерических болезней Ульяновского государственного университета АС. Нестеров Потатуркина-Нестерова НИ, Немова И.С., Артамонова МН. Методические рекомендации для студентов к лабораторным занятиям по иммунологии. Ульяновск, 2016. 82 с. УДК 612.017.1(075.8) ББК 28.073 я Я Пособие содержит материалы по общей и клинической иммунологии, включающие основные учебные темы для выполнения работы на занятии. Каждая тема включает цель, теоретическую справку, вопросы для подготовки, самостоятельные задания по теме. Самостоятельные практические работы включают решение ситуационных задач. Все работы имеют логическое завершение в виде схем протоколов, которые студент должен заполнить, сделать выводы с учетом направляющих вопросов. Внимание уделено и организации внеаудиторной самостоятельной работы студентов. Рекомендации написаны в соответствии с действующей учебной программой и федеральным государственным образовательным стандартом по направлению подготовки 31.05.01. Лечебное дело и 31.05.02 Педиатрия. © Коллектив авторов, 2016 © ФГБОУ ВО «УлГУ» СОДЕРЖАНИЕ Лабораторное занятие №1 4 Лабораторное занятие №2 12 Лабораторное занятие №3 19 Лабораторное занятие №4 26 Лабораторное занятие №5 33 Лабораторное занятие №6 37 Лабораторное занятие №7 44 Лабораторное занятие №8 49 Лабораторное занятие №9 54 Список используемой литературы 82 4 ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ №1 ТЕМА ИММУНИТЕТ. ИММУННАЯ СИСТЕМА Цель систематизация знаний об основных положениях иммунологии. Задачи: 1. Изучить основные этапы развития иммунологии и аллергологии. 2. Рассмотреть структуру и органы иммунной системы. 3. Изучить роль клеток крови и иммунокомпетентых клеток в функционировании иммунной системы. Основные вопросы темы занятия 1. Иммунология, задачи иммунологии. 2. История развития иммунологии, основные периоды в становлении иммунологии. 3. Понятие иммунитета. Классификация иммунитета. 4. Разделы современной иммунологии. 5. Структура иммунной системы. Центральные органы иммунной системы. 6. Периферические органы иммунной системы. 7. Роль клеток крови в иммунитете. 8. Иммунокомпетентные клетки понятие, классификация. 9. Основные клеточные популяции иммунной системы. 10. Формы иммунного ответа. 11. Механизм взаимодействия иммунокомпетентных клеток. Иммунология – это наука об органах, клетках и молекулах, составляющих иммунную систему, ответственную за обнаружение и удаление чужеродных веществ. Иммунитет – совокупность реакций и механизмов, направленных на поддержание гомеостаза и защиту от генетически чужеродных агентов-антигенов. Становление иммунулогии начинается с работ Э. Дженнера (1796 г, который разработал способ 5 искусственной иммунизации против оспы путѐм заражения коровьей оспой. Начало иммунологии как самостоятельной науки было положено открытиями Л. Пастера (1880), обнаружившего, что иммунизация кур старой холерной культурой создаѐт у них устойчивость к заражению высоковирулентным возбудителем куриной холеры. Пастер сформулировал основной принцип создания вакцин и получил вакцины против сибирской язвы и бешенства. И. И. Мечников (1887) открыл феномен фагоцитоза и создал клеточную (фагоцитарную) теорию иммунитета. К 1890 гг. работами немецкого бактериолога Э. Беринга его сотрудников было показано, что в ответ на введение микробов и их ядов в организме вырабатываются защитные вещества — антитела. Немецкий учѐный П. Эрлих (1898,1900) выдвинул гуморальную теорию иммунитета. В 1898—99 бельгийский учѐный Ж. Борде и русский учѐный Н. Н. Чистович обнаружили образование антител в ответ на введение чужеродных эритроцитов и сывороточных белков. В 1900 г. австрийский иммунолог К. Ландштейнер открыл группы крови человека и создал основу учения о тканевых изоантигенах. Новое, предсказанное австралийским учѐным Ф. Бернетом направление в иммунологии — учение об иммунологической толерантности – возникло после экспериментального воспроизведения этого феномена английским учѐным П. Медаваром (1953). Начало отечественной иммунологии положили работы И. И. Мечникова, А.А. Безредки, Г.Н. Габричевского, Н.Ф.Гамалеи, Л.А. Тарасевича. Советская иммунология 20—30-гг. наряду с решением практических вопросов плодотворно занималась теоретическими исследованиями (работы ИЛ. Кричевского, В. А. Барыкина, В. А. Любарского, СИ. Гинзбург-Калининой). В е гг. проблемы иммунологии успешно решались под руководством Л.А. Зильбера, ПФ. Здродовского, Г.В. Выгодчикова, М.П. Покровской, В.И. Иоффе, АТ. Кравченко, П.Н. Косякова и др. 6 В настоящее время выделяют общую и частную (прикладную) иммунологию. Общая, или фундаментальная, иммунология подразделяется на молекулярную иммунологию, клеточную иммунологию, иммуногенетику, иммунотолерантность, иммунохимию, эволюционную иммунологию, физико-химическую иммунологию. Она изучает структуру и функцию молекул, клеток и органов иммунной системы. функционирование последней как единой гомеостатической. самоуправляемой системы, а также ее связи с другими системами — нервной, эндокринной и т.д. Важными направлениями частной иммунологии являются иммунопрофилактика, инфекционная иммунология, иммунопатология, иммунобиотехнология. трансплантационная иммунология, иммунология репродукции, клиническая, ветеринарная, экологическая и иммуногенотерапия. Иммунная система состоит из многочисленных солидных и рассредоточенных элементов. Центральными органами иммуногенеза, где развиваются и подвергаются первичному клональному отбору незрелые лимфоциты, являются костный мозги тимус, к периферическим, где зрелые лимфоциты живут и осуществляют иммунные ответы, относятся, помимо селезенки и лимфатических узлов, также лимфоэпителиальное глоточное кольцо Вальдейера-Пирогова, и неинкапсулированные рассеянные лимфоцитарные скопления желудочно-кишечного тракта, бронхов и мочеполовой системы. Костный мозг выполняет функции и центрального, и периферического органа. Кровь – также часть иммунной системы, так как элементы иммунной системы, как специфические, таки неспецифические, обладают способностью циркулировать. Это относится к Т- и В-клеткам, иммуноглобулинам (Ig), комплементу и другим эффекторам иммунного ответа. Оптимальное функционирование иммунной системы обеспечивается взаимодействием специфических клеточных элементов (лимфоцитов) и продуктов клеток (антител и цитокинов) друг с другом, а также с 7 нелимфоидными элементами. Главными из них являются антиген- представляющие клетки (AПК). Иммунологические исследования проводятся в иммунологических лабораториях, хотя отдельные виды исследований могут выполняться ив микробиологических лабораториях, например серодиагностика инфекционных болезней. Основные правила работы в базовой лаборатории включают запрет приема пищи, питья, курения, хранения пищи и применения косметических средств в рабочих помещениях поддержание чистоты и порядка дезинфекцию рабочих поверхностей не реже 1 раза вдень и после каждого попадания на них заразного материала мытье рук персоналом после работы с заразным материалом, животными, перед уходом из лаборатории запрет работ с пипеткой при помощи рта проведение всех работ таким образом, чтобы свести к минимуму возможность образования аэрозоля обеззараживание всех инфицированных материалов перед выбросом или повторным использованием. Лабораторная иммунология имеет собственный предмет исследования, связанный с оценкой иммунного статуса, включая определение параметров клеточного и гуморального иммунитета, диагностику и характеристику аутоиммунных заболеваний, иммунный компонент широко распространенной патологии. Патогенез таких болезней как диабет II типа, диффузный токсический зоб, ревматизм связывают в первую очередь с иммунными нарушениями. Без иммунологического исследования невозможно диагностировать ВИЧ-инфекцию, вид гепатита, системные коллагенозы, ряд злокачественных заболеваний, лимфополиферативную патологию и т.д. Инфекционная иммунология становится отдельным современным направлением лабораторной диагностики, позволяющим не 8 только идентифицировать вирусные, бактериальные, паразитарные инфекции, но и определить титры антител, оценить иммунитет к отдельным видам инфекционных заболеваний, на базе определения вирусной нагрузки прогнозировать переход инфицирования в клинические формы заболевания, в частности развитие СПИД. Иммунологические методы исследования широко внедрились в смежные виды лабораторной диагностики цитологию (иммуноцитохимия), биохимию (иммуноферментный анализ, иммунотурбидиметрия, нефелометрия, радиоиммунный, иммунохимический анализ, микробиологию, гематологию и др. Высокая специфичность и чувствительность делает эти подходы наиболее перспективными при разработке новых диагностических методов и тестов. Разработка отечественных панелей поликлональных и моноклональных антител, создание на их основе широкого спектра диагностических тест систем — актуальная задача научных коллективов, тесно взаимодействующих с лабораторной службой. Лабораторная диагностика — наиболее перспективная область внедрения научных разработок в области иммунологической диагностики. В свою очередь необходимо внедрять иммунологические исследования в рутинную лабораторную службу и развивать и укреплять сеть профильных лабораторий, специализирующихся на иммунологических методах диагностики. Отечественная производственная индустрия не выпускает высокопроизводительные иммунохимические, иммуноферментные анализаторы, проточные фотометры и другую специализированную лабораторную технику. Тенденцию к закупке исключительно импортного лабораторного оборудования необходимо переломить и способствовать всячески развитию отечественной производственной базы. 9 Задание на самостоятельную работу 1. Дайте определения понятиям Иммунология –_____________________________________________________ Иммунитет – _______________________________________________________ Иммунокомпетентные клетки Антигенпрезентирующие клетки CD (claster of differentiation)-_________________________________________ 2. Заполните таблицу. Виды иммунитета Определение Естественный Искусственный Приобретенный Врожденный Стерильный Нестерильный Искусственный активный Искусственный пассивный Антитоксический Антимикробный Клеточный Гуморальный 3. На схематическом изображении отметьте основные органы иммунной системы. 10 4. Заполните таблицу. Маркеры клеток иммунной системы Маркер Распространенность Функции С Тимоциты CD3 Все зрелые Т-лимфоциты CD4 Т-хелперы CD8 Цитотоксические и супрессорные Т- лимфоциты, NK CD14 Моноциты, возможно гранулоциты и клетки Лангерганса CD15 Гранулоциты, моноциты 11 CD16 NK, моноциты, гранулоциты CD18 Все лейкоциты CD20 В-лимфоциты CD28 клетки, активированные В CD29 Все лейкоциты, макрофаги, тромбоциты. Отсутствует на стволовых клетках. CD31 В, моноциты, гранулоциты, Тромбоциты CD34 Костномозговые стволовые клетки, эндотелий СВ, фолликулярные дендритные клетки CD45R O Ранние Т, В-лимфоциты, NK, моноциты, макрофаги, гранулоциты CD45 Все лейкоциты CD54 Все лейкоциты, макрофаги, тромбоциты, клетки Лангерганса, стволовые клетки. CD61 Тромбоциты CD71 Макрофаги, стволовые клетки, активированные лимфоциты и моноциты. 5. Дайте определение функции клеток крови в иммунитете лимфоциты – нейтрофилы – моноциты – тромбоциты – базофилы – 12 эозинофилы – 6. Допишите предложения. Фундаментальное и прикладное значение иммунологии 1. _____________________________________________________________ 2. ____________________________________________________________ 3. Теории иммунитета Теория естественного отбора Н. Ерне – ________________________________ Теория непрямой матрицы Ф. Бернета и Ф.Феннера – ________________________________________________________________ Клонально-селекционная теория Ф. Бернета – ________________________________________________________________ Общий вывод. ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ №2 ТЕМА НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ИММУНИТЕТА Цель систематизация знаний оцелостности и функционировании неспецифического иммунитета. Задачи: 1. Рассмотреть понятие врожденного иммунитета. 2. Изучить факторы, обеспечивающие неспецифический иммунитет 13 Основные вопросы занятия 1. Понятие неспецифического (видового) иммунитета. Современные представления об основных барьерах неспецифического иммунитета. 2. Факторы врожденного иммунитета – кожа, слизистые, нормальная микрофлора, лизоцим. 3. Лизоцим – химическая природа, функции. 4. Комплемент – химическая природа, функции. 5. Пути активации комплемента. 6. Фагоцитоз, мононуклеарная фагоцитарная система. 7. Функции фагоцитов. Опсонины. 8. Механизм фагоцитоза, стадии. Кислородный взрыв. Завершенный и незавершенный фагоцитоз. 9. Показатели активности фагоцитов – фагоцитарный показатель, опсоно- фагоцитарный индекс. 10. Цитокины – классификация, свойства. Клиническое значение выявления цитокинов. 11. Интерферон – химическая природа, свойства. Классификация. 12. Защитные белки сыворотки крови – белки острой фазы, С-реактивный белок (СРБ), β-лизины, маннозосвязывающие белки, пропердин, фибронектин. Неспецифический иммунитет – это естественный иммунитет, врожденны. Естественный иммунитет обусловлен, в первую очередь, механическими барьерами и факторами, препятствующими проникновению инфекции в организм. К таким факторам относятся неповрежденная кожа, секреты (слезы, моча, мокрота, слюна и другие жидкие среды организма, а также различные эпителиальные клетки и ворсинки клеток дыхательных путей, предотвращающие прямой контакт внутренней среды и чужеродного агента. К факторам биохимической неспецифической защиты можно отнести жирные кислоты, содержащиеся в продуктах выработки сальных желез, 14 лизоцим слюны, уничтожающий грамположительные бактерии. Важным фактором защиты является также низкая кислотность мочи, влагалищного секрета, желудочного сока, предотвращающая заселение органов популяциями бактерий. К неспецифическим факторам защиты относится лизоцим, имеющий белковую природу, содержится в тканевой, слезной, перитонеальной, слюнной жидкости, в плазме и сыворотке крови, в материнском молоке. Вызывает лизис многих сапрофитов, менее активен в отношении патогенных и условно патогенных м/организмов. К неспецифическим факторам резистентности также относится система комплемента (комплекс белков сыворотки крови, гуморальный компонент естественные антитела сыворотки крови, лизирующие грамотрицательные бактерии, белок пропердин), белок бета-лизин, содержащийся в тромбоцитах и лизирующий грамположительные бактерии, белки интерфероны, продуцирующиеся инфицированными клетками и защищающие другие клетки от инфицирования данным вирусом. Система комплемента циркулирует в крови в неактивном состоянии. Ее активация может осуществляться по классическому, или иммунному, пути и альтернативным способом (посредством белка пропердина). Многочисленные клетки поглощают чужеродный материал, но способность к усилению этой активности в ответ на опсонизацию антителами и/или комплементом, также как приобретение специфичности к антигену, ограничивается клетками миелоидного ряда, а именно полиморфно- ядерными лейкоцитами, моноцитами и макрофагами, На этом основании их называют профессиональными фагоцитами. Процесс фагоцитоза, те. присоединение, поглощение (эндоцитоз) и переваривание, практически одинаков у всех миелоидных клеток. Основные различия состоят в используемых лиэосомальных ферментах. Различаются, разумеется, и сами клетки гранулоциты живут недолго (часы и дни) и часто погибают в процессе фагоцитоза в отличие от макрофагов, осуществляющих 15 фагоцитоз неоднократно. Макрофаги лишены некоторых наиболее деструктивных ферментов. Они также способны активно секретировать некоторые ферменты (например, лизоцим. Очень велики межвидовые различия в количественных соотношениях лизосомальных ферментов. Если бактерия имеет капсулу, то без предварительной опсонизации фагоцитоз невозможен. Некоторые этапы фагоцитоза, приведѐнные на рисунке, могут активно подавляться микроорганизмами или оказаться специфически дефектными в результате генетических нарушений, что в обоих случаях приводит к неспособности эффективно удалять микроорганизмы или чужеродный материал и как следствие к хронической инфекции и/или хроническому воспалению. Для развития эффективного иммунного ответа необходимо участие целого ряда эффекторных и регуляторных клеток иммунной системы, клеток, участвующих в реакциях воспаления, гемопоэтических и других типов клеток. Взаимодействие между этими клетками осуществляется с помощью цитокинов. Цитокины – эндогенные низкомолекулярные белковые регуляторы, принимающие участие в наиболее эффективном проявлении иммунного ответа. Цитокины в основном играют регулирующую роль в межклеточных взаимодействиях, активируя или, ингибируя активность определенных клеток. Некоторым цитокинам свойственна прямая эффекторная функция. Цитокины секретируются разными типами клеток, в основном разными популяциями лейкоцитов, и действуют локально от клетки к клетки, соединяясь со специфическими высокоаффинными рецепторами. Колониестимулирующие факторы, интерлейкины, а также интерфероны и факторы некроза опухоли – это продуцируемые клетками небольшие белковые молекулы, активно участвующие в межклеточных взаимодействиях и неспецифичные к антигену. Вместо устаревшего разделения на лимфокины 16 и монокины (в зависимости от секретирующей клетки) все они обозначаются сейчас как цитокины. Группа белков, вырабатываемых гепатоцитами, синтез которых существенно возрастает под влиянием провоспалительных цитокинов, особенно ИЛ (интерлейкины класса 6). К ним относятся СРБ, фибриноген, маннозасвязывающий белок, сывороточный амилоид. Часть из них выполняет функцию опсонинов, хемотаксических факторов, активирует комплимент по альтернативному и лектиновому путям, регулируют выработку цитокинов. |