Экзамен перечень 77. Основные исторические этапы развития микробиологии, вклад отечественных и зарубежных ученых. Разделы микробиологии
 Скачать 1.87 Mb.
|
Неспецифические факторы защитыКроме микроорганизма-возбудителя одним из определяющих факторов, участвующих в развитии инфекции и, соответственно, инфекционных заболеваний, является восприимчивый макроорганизм. Совокупность механизмов, определяющих невосприимчивость (устойчивость) организма к действию любого микробного агента обозначается термином противомикробная (антимикробная) резистентность. Противомикробная резистентность сугубо индивидуальна, ее уровень определяется генотипом организма, возрастом, условиями жизни и труда, и т.д. По специфичности механизмы противомикробной защиты делятся на: неспецифические, специфические. Неспецифические механизмы противомикробной резистентности – это первый уровень защиты от микробных агентов. Второй уровень защиты - специфический, обеспечиваемый иммунной системой, и реализующийся через антитела (гуморальный иммунитет) и функцию клеток-эффекторов (Т-килеров и макрофагов) - клеточный иммунитет. Через макрофаги уровни защиты тесно связаны между собой. Неспецифические и специфические механизмы противомикробной защиты могут быть тканевыми (связанными с клетками) и гуморальными. Неспецифическая микробная резистентность – это врожденное свойство макроорганизма, обеспечивается передаваемыми по наследству достаточно многочисленными механизмами, которые делятся на тканевые, гуморальные и выделительные (функциональные). К тканевым механизмам неспецифической естественной противомикробной защиты относятся (табл.6).  а) барьерная функция кожи и слизистых оболочек, б) колонизационная резистентность, обеспечиваемая нормальной микрофлорой, в) воспаление и фагоцитоз (может также участвовать в специфической защите), г) барьерфиксирующая функция лимфоузлов, д) ареактивность клеток, е) функция естественных килеров. а) Первым барьером на пути проникновения микробов во внутреннюю среду организма являются кожа и слизистые оболочки. Здоровая неповрежденная кожа и слизистые для большинства микроорганизмов непроницаемы. Однако некоторые виды возбудителей инфекционных заболеваний способны проходить и через них. Такие возбудители получили название особо опасных, и работа с ними проводится в специальных защитных костюмах, и только в специально оборудованных лабораториях. К микроорганизмам с такими свойствами относят возбудителей чумы, туляремии, сибирской язвы и некоторых грибковых и вирусных инфекций.. Помимо чисто механической функции, кожа и слизистые оболочки обладают антимикробным действием. Нанесенные на кожу бактерии (например, кишечная палочка) довольно быстро погибают. Бактерицидность кожи и слизистых оболочек обеспечивают ее нормальная микрофлора (функция колонизационной резистентности), секреты потовых (молочная кислота) и сальных (жирные кислоты) желез, лизоцим слюны, слезной жидкости и другие. Секреты, выделяемые слизистыми оболочками, слюнными и пищеварительными железами, слезы смывают микроорганизмы с поверхности слизистых, оказывают бактерицидное действие. б) Обитающие в определенных биотопах микроорганизмы, т.е. «нормальная микрофлора» - препятствуют адгезии и колонизации поверхностей тела микроорганизмами. Защитное действие нормальной микрофлоры может быть обусловлено конкуренцией за питательные вещества, изменением Ph среды, продукцией колицинов и др.факторов, препятствующих внедрению и размножению патогенных микроорганизмов. в) Если возбудитель преодолевает кожно-слизистый барьер, то он попадает в подкожную клетчатку и здесь реализуется один из основных неспецифических тканевых механизмов защиты - воспаление. В результате развития воспаления происходит отграничение очага размножения возбудителя от окружающих тканей, его задержка в месте внедрения, замедление размножения, и, в конечном счете, его гибель и удаление из организма. При воспалении в организме происходит усиленная продукция белков острой фазы. Эти белки, обладающие антимикробным действием, способствующих фагоцитозу, активации комплемента, формированию и ликвидации воспалительного очага. Основную массу белков острой фазы составляют С-реактивный белок и сывороточные амилоиды А и Р. Антигены их виды и материальная основа, функции, определение. Назначение в практической медицине вакцин, диагностикумов. 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. Классификация антигенов I. По функциональным свойствам: Полноценные АГ Обладают антигенностью и специфичностью. По химической природе это белковые молекулы или конъюгаты (комплексы белков с полисахаридами, липидами, нуклеиновыми кислотами). Обеспечивают полноценную иммунную реакцию в организме. Все протекгивные АГ (индуцирующие образование AT в организме) являются полноценными АГ. Неполноценные АГ, или гаптены. Приобретают признаки чужерод ности, специфичности лишь при взаимодействии с белками и другими макромолекулами. У самих гаптенов недостаточная молекулярная масса. По химической природе чаще всего это полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды. При соединении с белками они приобретают свойства полноценных АГ. Такие белки, которые усиливают свойства АГ, называют шлепперами (проводники). II. По происхождению: Естественные АГ — микроорганизмы, их токсины, ферменты. Синтетические АГ. Аутоантигены — собственные клетки с измененной антигенной структурой (опухолевые, травмированные клетки, зараженные вирусами). III. По генетическим отношениям: Аутоантигены. Изоантигены - от генетически идентичного донора (идентичгых близнецов). Аллоантигены – общие антигены одного биологического вида. К ним относятся молекулы МНС I и II класса. CD –антигены (кластеры дифференцировки), молекулы поверхности клеток, по которым их маркируют. Эти антигены выявляют с помощью меченых моноклональных антител. Насчитывают около 350 CD- антигенов. Гетероантигены – доноры другого вида. Бактериальные антигены а) О-антиген (старое название — соматический), представляющий собой Л ПС наружной мембраны гра мотрицательных бактерий; благодаря вариабельности полисахаридных цепей S-полисахарида имеет множество вариантов — антигенных фракций; б) К-антиген (мукополисахаридный белковый конъюгат слизистого слоя бактериальной оболочки), имеющий несколько вариантов. Капсульные антигены (К-антигены) образуют микробы, способные образовывать капсулы. По своему химическому составу К-антигены — полисахариды. К их числу относится Vi- антиген — антиген вирулентности. Он содержится у возбудителей кишечных инфекций, обладающих высокой вирулентностью. Соматические и капсульные антигены имеют большое значение для формирования устойчивости к заражению. Они входят в состав химических вакцин. в) жгутиковые протеины, также имеющие несколько вариантов (фракций); г) конъюгаты клеточных стенок грамположительных бактерий с участием пептидогликана, тейхоевых и липотейхоевых кислот. д) бактериальные белковые экзотоксины: столбнячный, дифтерийный и ботулинический. Микробы, попавшие в организм, продуцируют эти токсины и вызывают развитие интоксикации. После обработки формалином экзотоксины теряют токсичность, но сохраняют иммуногенность (анатоксины). е) Суперантигены — антигены микробов, взаимодействующие с МНС II класса антигенпрезентирующих клеток (АПК) и Т-клеточным рецептором (TCR) Т-лимфоцитов, вне антигенсвязывающей щели, т.е. не в активных центрах. Суперантигены присоединяются как бы сбоку молекул МНС II и TCR, т.е. без предварительной обработки антигенов (процессинга) в АПК. Они стимулируют ложную реакцию распознавания антигена, вызывая поликлональ ную активацию и антигеннеспецифическую пролиферацию лимфоцитов, гиперпродукцию цитокинов, способствующих развитию воспаления, деструкции тканей и гибели Т-лимфоцитов с явлениями иммунодефицита. Суперантигенами являются: энтеротоксины и токсин синдрома токсического шока стафилококков; суперантигены стрептококков, вируса Эпштейна—Барр и др. 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 раз¬дражение всегда отвечает поликлональными иммунным ответом. В диагностических целях при обнаружении антител в сыворотке крови больных, реконвалесцентов и бактерионосителей используются серологические реакции. Для постановки таких реакций применяются диагностикумы - препараты, содержащие взвесь обезвреженных микроорганизмов или определенные антигены. Необходимость использования диагностикумов для серологических реакций связана не только с явным их преимуществом перед живыми культурами микробов (безопасность в работе), но еще и потому, что для приготовления диагностикумов подбираются штаммы микроорганизмов с высокой чувствительностью к антителам и способностью длительно сохранять антигенные свойства.Для инактивации микроорганизмов при приготовлении диагностикумов чаще всего используются химические вещества, особенно формалин, являющийся лучшим консервантом. Убитые нагреванием микробы хуже сохраняют антигенные свойства и применяются редко. В серологических реакциях (реакции агглютинации, реакции пассивной гемагглютинации, реакции связывания комплемента, реакции торможения гемагглютинации) для выявления специфических антител применяются: бактериальные, эритроцитарные и вирусные диагностикумы. Бактериальные диагностикумы могут содержать инак- тивированную микробную взвесь или отдельные антигенные компоненты бактерий: О, Н или Vi-антигены и используются в реакциях агглютинации. Эритроцитарные диагностикумы представляют собой эритроциты (обработанные танином или формалином) с адсорбированными на них антигенами, извлеченными из бактерий, и применяются в РПГА (реакции пассивной гемагглютинации). В том случае, когда РПГА используется для выявления антигена в выделениях больных, в тканях и др., применяют «аитительные диагностикумы», т. е. эритроциты, сенсибилизированные антителами. Вирусные диагностикумы — препараты, содержащие инактированные вируссодержащие жидкости (культуральные,из куриных эмбрионов или организма животных, зараженных соответствующим вирусом), применяются в РСК. (реакции связывания комплемента), реакции торможения гемагглютинации (РТГА) и реакции нейтрализации. Примеры: 1. Бактериальный диагностируй сальмонелл тифа 2. Сальмонеллезные О-диагностикумы 3. Единый бруцеллезный диагностикум 4. Эритроцитарный сальмонеллезный О-диагностикум. Диагностикум используется в РТГА и РСК. с сывороткой больных при диагностике заболевания. Вакцины — препараты, служащие для создания активного искусственного приобретенного иммунитета. В настоящее время известны следующие вакцинные препараты: 1) живые вакцины, представляющие собой ослабленные в своей вирулентности различные микроорганизмы; 2) убитые, содержащие инактивированные возбудители заболеваний; 3) химические, состоящие из растворимых антигенов бактерий, извлеченных химическими методами; 4) анатоксины, обезвреженные формалином экзотоксины возбудителей токсинемических инфекций. Препараты, предназначенные для проведения иммунизации против одной какой-нибудь инфекции, получили название моновакцины; против двух инфекционных заболеваний — дивакцины; против трех — тривакцины; против нескольких инфекций — поливакцины. Ассоциированными вакцинами называются препараты, содержащие смесь из антигенов различных бактерий и анатоксинов. Применение ассоциированных вакцин, таких как АКДС или TABte дает возможность создавать иммунитет в отношении нескольких инфекций и сокращать число прививок. Поливалентными вакцинами принято называть препараты, которые включают несколько разновидностей или серологических типов возбудителей одной инфекции (например, противогриппозные, лептоспирозные и др.). Антитела, их виды, материальная основа, функции. Антителами называют белки, образования которых индуцируются антигенами и основным свойством которых является способность к специфическому взаимодействию с антигеном. Антитела – это молекулы гликопротеидов, которые по своей электрофоретической подвижности относятся к µ-глобулинам и по международной классификации именуется иммуноглобулинами. Являются продуктами одного клона клеток-антителпродуцентов. Продукты одного клона – моноклональные антитела. Образованные антитела – поликлональные. Иммунные антитела – продуцируются в организме после иммунизации или в результате инфекционного процесса. Нормальные антитела способствуют индукции первичного иммунного ответа и усиливают фагоцитоз, направляя действие фагоцитов на микробные и другие клетки. Антитела являются важным специфическим фактором защиты организма против возбудителей болезней и генетически чужеродных веществ. Они образуются в организме в результате естественного инфицирования, вакцинации живыми или убитыми вакцинами, контакта лимфоидной системы с чужеродными клетками или тканями (трансплантанты) либо с собственными аутоантигенами. Структурная организация Ig. Иммуноглобулины — белки с четвертичной структурой, то есть молекулы построены из нескольких полипептидных цепей. Молекула каждого класса состоит из четырех полипептидных цепей — двух тяжелых и двух легких, связанных между собой дисульфидными мостиками. Легкие цепи (L) являются общими для всех классов и подклассов. Тяжелые цепи (Н) имеют характерные особенности строения у каждого класса (подкласса). Легкие цепи подразделены на два типа: κ (каппа) и λ (лямбда). Тяжелые цепи обозначаются греческими буквами: γ (гамма), μ (мю), α (альфа), β (дельта) и ς (эпсилон)—соответственно латинскому обозначению того или иного класса иммуноглобулинов: IgG, IgM, IgA и др. Следует отметить, что при анализе аминокислотной последовательности полипептидных цепей иммуноглобулинов оказалось, что в каждой цепи существуют участки длиной около ПО аминокислотных остатков, обладающих высокой степенью подобия первичной и пространственной структур, стабилизированных дисульфидной связью; такие участки цепей иммуноглобулинов были названы доменами. Механизм образование антител. Установлено, что антитела вырабатываются плазматическими клетками, находящимися в селезенке, лимфатических узлах, костном мозге, пейеровых бляшках. Плазматические клетки (антитело-продуценты) происходят из предшественников В-клеток, подвергшихся контакту с антигеном. В-клетки и их потомки функционируют по клепальному принципу: по мере развития иммунного ответа они дифференцируются, пролиферируют и созревают. Механизм синтеза антител не отличается от синтеза любых белков. Синтез молекул антител происходит на полирибосомах. Легкие и тяжелые цепи, из которых состоит молекула антител, синтезируются раздельно, затем соединяются на полирибосомах, и окончательная сборка происходит в пластинчатом комплексе. Одна плазматическая клетка может переключаться с синтеза IgM на синтез IgG. При первичном иммунном ответе в антителообразовании различают две фазы: индуктивную (латентную) и продуктивную. Индуктивная фаза—от момента парентерального введения антигена до появления лимфоидных антиген-реактивных клеток. Продолжительность этой фазы не более суток. В этот период происходит пролиферация и дифференцировка лимфоидных клеток в направлении синтеза иммуноглобулина класса IgM. Вслед за индуктивной фазой наступает продуктивная фаза антителообразования. В этот период, примерно до 10—15-го дня, кривая антител резко возрастает, уменьшается число клеток, синтезирующих IgM, начинает нарастать продукция IgG. В случае повторной иммунизации спустя 2—4 нед и даже несколько месяцев и лет организм может ответить усиленной выработкой иммуноглобулинов на гомологичный и даже гетерологичный антигены. Эта реакция получила название вторичного иммунного ответа; она базируется на иммунологической памяти. |