Иммунология: великие открытия учёных. ИММУНОЛОГИЯ 1. Занятие 1 5 Открытия Луи Пастера i. Метод пастеризации
 Скачать 127.23 Kb.
|
|
Занятие № 1 № 5 Открытия Луи Пастера: I. Метод пастеризации. Луи Пастер изучал вредное воздействие микробов на пищу и благодаря этому ему удалось изобрести процесс пастеризации в 1862 году. С помощью этого метода жидкости, такие как молоко, нагревают до температуры от 60 до 100 градусов по Цельсию, и это устраняет микроорганизмы, вызывающие их порчу. Пастеризация впервые использовалась во французской винодельческой промышленности, чтобы избавить их от проблемы загрязнения, и после этого перешла на другие напитки, такие как молоко и пиво. В настоящее время пастеризация все еще широко используется в молочной промышленности и других отраслях пищевой промышленности для достижения максимальной сохранности и безопасности пищевых продуктов. II. Доказал, что брожение было вызвано живыми организмами. Между 1850 и 1860 годами Луи Пастер показал, что брожение - это процесс, инициированный живыми организмами. Ранее считалось, что это вызвано разложением дрожжей. Но в 1858 году Луи Пастеру показал, что брожение - это процесс, связанный с действием живых дрожжей, которые также производят молочную кислоту, которая делает вино кислым. После дальнейших исследований Пастер объяснил, что рост микроорганизмов был причиной ферментации в таких напитках, как пиво, вино и молоко. III. Первая вакцина в 1879 году. Первая вакцина, обнаруженная Пастером, была сделана в 1879 году путем вакцинации цыплят, подвергшихся воздействию куриного гнева. Инокулированные цыплята заразились болезнью, но они стали устойчивыми к вирусу. После этого Пастер начал расширять свою теорию микробов, чтобы разработать вакцины от других заболеваний, таких как холера, туберкулез, сибирская язва и корь. IV. Вакцина против бешенства. После открытия эффективных вакцин против холеры у кур он начал изучать проблему иммунизации и применять этот принцип к ряду других заболеваний, как это было в случае сибирской язвы, а также бешенства в 1885 году. Его работа была революционной в профилактике инфекционных заболеваний, которая с тех пор спасла тысячи жизней. Открытия Э. Беринга: В 1890 году он совместно с Сибасабуро Китасато показал — в развитие открытий Эмиля Ру и Александра Йерсена, — что в крови переболевших дифтерией или столбняком образуются антитоксины, которые обеспечивают иммунитет к этим болезням как самим переболевшим, так и тем, кому такая кровь будет перелита. В том же году на основе этих открытий был разработан метод лечения кровяной сывороткой.До начала XX века дифтерия ежегодно уносила тысячи детских жизней, а медицина была бессильна облегчить их страдания и спасти от тяжёлой агонии. В рождественскую ночь 1891 года умирающие от дифтерии берлинские дети получили первые уколы новой сыворотки Беринга, которая многим из них спасла жизнь. Однако успех оказался частичным, и сыворотка Беринга не стала надёжным средством, спасающим всех детей. Открытия Р. Коха: I. Изучение сибирской язвы. Впервые бактерия сибирской язвы была обнаружена именно Робертом Кохом. Он занимался ее изучением наряду с исследованием туберкулеза и холеры до конца своей жизни. Именно благодаря его опытам была не только выделена бактерия Bacillus anthracis, которая вызывает такую опасную болезнь, как сибирская язва, но и сделано ее микроскопическое фото. Ученый доказал, что одна бактерия способна очень быстро развиться в большую колонию, поэтому болезнь протекает молниеносно. Bacillus anthracis имеет высокую жизнеспособность и устойчива к различным методам лечения. Даже при правильных действиях врача, пациент с высокой долей вероятности может погибнуть. Сама болезнь сохраняет свою жизнестойкость на протяжении продолжительного отрезка времени. Чтобы уничтожить ее в автоклаве, необходимо воздействовать на бациллу на протяжении 40 минут температурой свыше чем 100 градусов Цельсия. В помете зараженных животных микроорганизм, вызывающий сибирскую язву, может жить несколько лет. Благодаря исследованиям и публикациям научных работ в области изучения сибирской язвы, немецкий ученый получил широкую известность. II. Палочка Коха. Наибольшую славу Роберт Кох получил за открытие возбудителя туберкулеза. Благодаря своим опытам он доказал, что данный недуг вызывается микобактерией Mycobactеrium tuberculоsis, а носитель болезни – это человек, зараженный этой палочкой. Чтобы обнаружить данного возбудителя и доказать, что при туберкулезе возбудителем является не вирус, а бактерия, ученому довелось провести не один тест. Ключ разгадки этой головоломки он искал не только в самом течении болезни, но и наблюдая за биологическим материалом, выделяемым больными пациентами. Благо материала у него было предостаточно, так как на то время доктор работал в клинике Шарите в Берлине. Долгое время будущему нобелевскому лауреату ничего не удавалось обнаружить. Но он продолжал быть твердо уверенным в том, что при туберкулезе ключевую роль играет отнюдь не вирус. Проводя очередной тест, Кох догадался, что для обнаружения туберкулезной бактерии, ему необходимо использовать краситель, так как, возможно, микроорганизм, вызывающий данное заболевание, является бесцветным. Поломав себе голову на протяжении нескольких месяцев, ученому удалось придумать такой краситель, который помог ему увидеть, как выглядит возбудитель туберкулеза. Его он смог увидеть, когда проводил очередной тест. Именно тогда исследователь убедился в том, что причиной недуга является все же не вирус, а микробактерия, которую впоследствии назвали палочкой Коха. Первое упоминание об этой палочке было опубликовано в научном издании от 24 марта 1882 года. Тогда же мир увидел и первое фото данного микроорганизма и понял, что это такое. Открытия Ф. Видаля: Ф. Видаль обнаружил, что сыворотки крови больных брюшным тифом к концу 1-й недели болезни приобретают способность агглютинировать брюшнотифозную палочку - возбудителя брюшного тифа (положительная реакция Видаля). При полимикробной этиологии инфекционных болезней после открытия Видаля стали также прибегать к определению титров сывороточных агглютининов к выделяемым из патологического материала нескольким видам бактерий (реакция аутовидаля) и контролировать их динамику в зависимости от стадии болезни. Наиболее высокие титры агглютининов к одному из видов выделенных бактерий свидетельствуют в пользу его большей этиологической причастности к развитию болезни. Уже в начале применения реакции Видаля в клинике было замечено, что самые тяжелые формы, например, брюшного тифа могут протекать при отсутствии в крови агглютининов (отрицательная реакции Видаля), что указывает на относительную диагностическую ценность этого метода как при брюшном тифе, так и при других инфекционных болезней. Позднее он был заменен более чувствительными серологическими методами. Но приоритетное значение открытия Видаля останется навсегда. Открытия Г. Рамона и А. Гленни: В 1925 г. Гастон Рамон впервые доказал возможность искусственного повышения активности дифтерийного или столбнячного анатоксинов путем добавления к антигенам различных веществ (агар, тапиока и др.). Он был первым, кто ввел концепцию адъювантов и субстанций, стимулирующих иммунитет, введение которых в организм вместе с вакцинным антигеном повышает уровень иммунитета по сравнению с теми же вакцинами, введенными в чистом виде. В 1926 г. А. Гленни и другие установили, что алюмопреципитация дифтерийного токсина значительно повышает его антигенные свойства. С тех пор для увеличения антигенности токсоидов применяли преципитацию белков различными металлами, однако наилучший эффект был достигнут с использованием алюминия. Крупный вклад в изучение адъювантов и иммуномодуляторов принадлежит Фрейнду, с именем которого связано введение в иммунологию полных и неполных адъювантов. Однако настоящая эра адъювантов началась с открытия иммуностимулирующих свойств у мурамиловой кислоты, содержащейся в стенке бактерий, и получения синтетического препарата мурамилди- пептида (МДП). Повышенный интерес к адъювантам объясняется рядом причин. Оказалось, что эффективность большинства вакцин можно значительно повысить добавлением к ним множества разнообразных неантигенных веществ. Однако лишь некоторые из них нашли применение при изготовлении вакцин для людей и животных. Такие адъюванты как гидроокись алюминия (ГОА) или фосфат алюминия в течение многих десятилетий применяли для увеличения образования антител против бактериальных токсоидов у людей. Эти адъюванты, а также сапонин широко использовали с целью повышения иммуногенности различных инактивированных вирусных вакцин для животных. Добавление адъювантов усиливает первичный иммунный ответ. Значение их в последнее время приобрело большой интерес в практической иммунологии. Заметные успехи достигнуты на пути улучшения адъювантов либо путем их фракционирования, либо с помощью химических модификаций. Известно, что некоторые низкомолекулярные растворимые антигены обладают слабой иммуногенностью, поэтому в них необходимо добавлять адъюванты. Проблема адъювантов приобрела особую актуальность в связи с перспективой получения антигенов на основе технологии рекомбинантных ДНК. Такие антигены, как правило, вызывают образование антител и протективный иммунный ответ только при совместном введении с адъювантами. Необходимость присутствия адъювантов в зависимости от вида антигена приведена в таблице:
Научные работы И.И. Мечникова и П. Эрлиха: Истоки эпохального озарения русского микробиолога Ильи Мечникова восходят к 1882 г., когда он провел переломный эксперимент, в ходе которого отметил, что некоторые клетки обладают способностью мигрировать сквозь ткани в ответ на раздражение или повреждение. Более того, эти клетки способны окружать, поглощать и переваривать другие субстанции. Этот процесс Мечников назвал фагоцитозом, а клетки — фагоцитами (от греч.phagos «пожиратель» + cytos «клетка»). Изначально была выдвинута версия, что функция фагоцитоза — обеспечивать клетки питательными веществами. Однако Илья Мечников заподозрил, что эти клетки не просто собрались на воскресный пикник. Его подозрение подтвердилось в ходе полемики с Робертом Кохом, который в 1876 г., наблюдая за сибирской язвой, интерпретировал увиденное как вторжение возбудителей болезни в белые кровяные тельца. Мечников взглянул на этот процесс иначе и предположил, что не бактерии сибирской язвы вторгаются в белые кровяные тельца, а наоборот, тельца окружают и поглощают бактерии. Мечников понял, что фагоцитоз — инструмент защиты, способ взять в плен и уничтожить захватчика. Проще говоря, он обнаружил краеугольный камень величайшей загадки организма — его иммунной системы, обеспечивающей защиту от заболеваний. В 1887 г. Мечников классифицировал фагоциты на макрофаги и микрофаги и, что не менее важно, сформулировал основной принцип работы иммунной системы. Чтобы функционировать надлежащим образом, сталкиваясь с незнакомыми явлениями в организме, иммунная система задает очень простой, но в то же время исключительно важный вопрос: «свое» или «не свое»? Если «не свое» (а значит, впереди вирус натуральной оспы, бактерия сибирской язвы или дифтерийный токсин, иммунная система начинает атаку. Переломное открытие Пауля Эрлиха было, как и многие другие, связано с развитием техники, которое позволило миру увидеть то, что ранее было тайной. Для Эрлиха таким средством стали красители — химические составы для окрашивания клеток и тканей, позволившие обнаружить новые подробности их строения и функционирования. В 1878 г., когда Эрлиху было всего 24 года, с их помощью он смог описать несколько видов клеток иммунной системы, в том числе разные типы белых кровяных телец. В 1885 г. эти и другие находки подтолкнули молодого ученого к размышлениям над новой теорией питания клеток. Пауль Эрлих предположил, что «боковые цепи» на внешней стороне клеток — сегодня мы называем их клеточными рецепторами — могут прикрепляться к определенным веществам и переносить их внутрь клетки. Заинтересовавшись иммунологией, Пауль Эрлих задумался, может ли теория рецепторов объяснить принцип работы сывороток против дифтерии и столбняка. Как мы уже знаем, Беринг и Китасато обнаружили, что зараженное дифтерийными бактериями животное начинает вырабатывать антитоксин и его можно выделить и использовать в качестве защиты от болезни для других организмов. Выяснилось, что эти «антитоксины» на самом деле являются антителами — специфическими белками, которые производят клетки, чтобы найти и нейтрализовать дифтерийный токсин. В ходе новаторских опытов с антителами Эрлих размышлял о том, может ли теория рецепторов объяснить механизм действия антител. И вскоре он пришел к эпохальному озарению. Изначально в рамках своей теории боковых цепей Эрлих предположил, что клетка обладает большим количеством разнообразных внешних рецепторов, каждый из которых прикрепляется к определенному питательному веществу. Позже он развил эту мысль и предположил, что вредоносные субстанции — бактерии и вирусы — могут имитировать питательные вещества и также прикрепляться к специфическим рецепторам. То, что происходит дальше, согласно гипотезе Эрлиха, объясняет, как клетки вырабатывают антитела против чуждого микроорганизма. Когда вредоносная субстанция прикрепляется к нужному рецептору, клетка получает возможность определить ее ключевые характеристики и начинает вырабатывать большое количество новых рецепторов, идентичных тому, который прикреплен к захватчику. Затем эти рецепторы отделяются от клетки и становятся антителами — высокоспецифическими белками, способными отыскивать вредоносные субстанции, прикрепляться и деактивировать их. Теория Эрлиха наконец объяснила, как специфические чужеродные вещества, попав в организм, распознаются клетками и провоцируют их на выработку специфических антител, которые преследуют и уничтожают захватчика. Красота этой теории в том, что она объясняет, как организм производит антитела против конкретных болезней и вырабатываются ли они в ответ на предшествующее заболевание, вариоляцию или вакцинацию. Разумеется, кое в чем Эрлих ошибался. Например, позже выяснилось, что не все клетки способны прикрепляться к захватчикам и вырабатывать антитела. Эту важную задачу выполняет только одна разновидность белых кровяных телец — В-лимфоциты. Более того, потребуется еще не одно десятилетие исследований, чтобы изучить все сложные роли В-клеток и множества других клеток и субстанций иммунной системы. А сегодня дополняющие друг друга переломные открытия Ильи Мечникова и Пауля Эрлиха считаются двумя краеугольными камнями иммунологии и дают долгожданный ответ на вопрос о принципе работы вакцин. Научное открытие К. Ландштейнера: Зимой 1900 года Ландштейнер взял образцы крови у себя и пятерых коллег, доктора Штурли и доктора Плетчинга, при помощи центрифуги отделил сыворотку от эритроцитов и принялся экспериментировать. Выяснилось, что ни один из образцов сыворотки никак не реагирует на добавление «собственных» эритроцитов. Но почему-то сыворотка крови доктора Плетчинга «склеила» эритроциты доктора Штурли – и наоборот! Это позволило предположить, что существует как минимум два вида антител, которые связывают эритроциты. Ландштейнер назвал их без затей – А и В. При этом в собственной крови он не обнаружил ни тех, ни других, предположив, что есть еще и третий вид антител – С. Самой редкой – четвертой – группы крови у участников тех экспериментов не было. Такая «не имеющая типа» кровь была описана два года спустя, благодаря работам уже знакомого нам доктора Адриано Штурли и его коллеги Альфреда фон Декастелло. Тем временем Карл продолжает эксперименты и пишет статью в Wiener Klinische Wochenschrift, в которой формулирует знаменитое «правило Ландштейнера», ставшее основой современной трансфузиологии: «В организме человека антиген группы крови (агглютиноген) и антитела к нему (агглютинины) никогда не сосуществуют». Публикация Ландштейнера фурора не произвела – фактически она не была замечена коллегами. В результате группы крови «открыли» еще несколько раз, так что с их номенклатурой возникла серьезная путаница. В 1907 году чех Ян Янский назвал их I, II, III и IV, пронумеровав в порядке убывания частоты, с которой они встречаются. Тремя годами позже американец Уильям Мосс описал четыре группы крови, нумерованные в обратном порядке, – IV, III, II и I. Номенклатура Мосса широко использовалась, например, в Великобритании, что приводило к серьезным проблемам. Раз и навсегда убрать эту путаницу удалось только в 1937 году, на съезде Международного общества переливания крови в Париже. Здесь и была принята терминология АВ0, использующаяся до сих пор, а группы крови получили параллельно и буквенные, и цифровые обозначения: 0 (I), A (II), B (III), AB (IV). Это были названия, предложенные Ландштейнером, только добавилась четвертая группа, а С превратилась в 0.  № 6 Научные работы по воспроизведению иммунологической толерантности (Беллингхейм, Брент и П. Медавар): Явление иммунологической толерантности было открыто в 1953 году английским ученым П. Медаваром. Им было обнаружено длительное приживление трансплантата у мышей, которым в эмбриональном периоде вводили кроветворные клетки донорской линии. Ранее (1942, 1949 гг.) Ф. Бернет и Ф. Феннер обнаружили явление иммунологического паралича – специфическую утрату способности синтезировать антитела к полисахариду пневмококка после введения взрослым мышам большой дозы этого антигена. Эти авторы впервые предположили, что способность организма различать «свои» и «чужие» антигены является приобретенной и формируется в эмбриональном периоде. Неотвечаемость иммунной системы на «свои» антигены при сохранении способности к иммунному ответу на «чужие» была названа естественной толерантностью. Благодаря работам П. Медавара и чешского ученого Р. Гашека было установлено, что иммунологическую толерантность можно вызвать искусственно к самым разнообразным антигенам (чужеродным клеткам, бактериям, чужеродным белкам и т.д.), если вводить их в организм в эмбриональном периоде или сразу после рождения. Например, было показано, что кролики, которым сразу после рождения вводили бычий сывороточный альбумин, не отвечали синтезом антител на последующее введение этого антигена. Ф. Бернетом впервые было теоретически осмыслено явление толерантности. В созданной им клонально-селекционной теории объяснение этого феномена является одним из главнейших положений: в эмбриональном периоде элиминируются клоны лимфоцитов, способные реагировать с теми антигенами, которые в это время присутствовали в организме. Сохраняются только те клоны, которые могут реагировать с «чужими» антигенами. То есть, к «своим» антигенам формируется ареактивность – иммунологическая толерантность. С этой точки зрения иммунологическая толерантность – это иммунологическая ареактивность, приобретенная в результате контакта с данным антигеном, специфическая в отношении этого антигена и обусловленная отсутствием клонов лимфоцитов, способных реагировать на него. В 1960 году П. Медавару и Ф. Бернету за открытие и истолкование явления иммунологической толерантности была присуждена Нобелевская премия. В настоящее время накопленные многочисленные экспериментальные данные и теоретические обобщения позволили уточнить механизмы формирования иммунологической толерантности, в результате чего современные представления об этом феномене могут быть изложены следующим образом. Существует два основных пути формирования естественной толерантности. Первый обеспечивается программой развития лимфоцитов, в ходе реализации которой аутореактивные клоны лимфоцитов элиминируются. Механизмы, обеспечивающие реализацию этой программы, ответственны за формирование центральной толерантности, которая называется так потому, что она формируется в центральных органах адаптивной иммунной системы – тимусе и костном мозге, где происходит развитие Т- и В-лимфоцитов. Второй путь осуществляется с помощью механизмов, которые работают в периферических лимфоидных органах и предотвращают или ограничивают активацию аутореактивных лимфоцитов, которые не были элиминированы механизмами центральной толерантности. Эти механизмы обеспечивают формирование периферической толерантности. Полная иммунологическая толерантность к «своим» антигенам складывается, таким образом, из механизмов центральной и периферической толерантности. Она редко бывает абсолютной, чаще достигается такой уровень толерантности, при котором не возникает патологических последствий деятельности аутореактивных клонов. |