Краткий исторический очерк. Теории иммунитета

МЕЖДУНАРОДНЫЙ КАЗАХСКО-ТУРЕЦКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Им. Х.А.ЯСАВИ

К.С.Бабаева

Туркестан 2007 год

ЗАНЯТИЕ 1

Тема: Строение иммунной системы. Основные теории иммунитета. Понятие иммунного ответа. Антигены, их основные характеристики. Система гуморального иммунитета. Дифференцировка В-лимфоцитов.

Латинское слово «immunitas», означающее освобождение от ка­ких-либо обязанностей, неприкосновенность кого-либо, дало на­звание реакции нейтрализации и уничтожения антигенно чуже­родных веществ, с которыми вступает в контакт тот или иной организм. В медицинскую практику термин «иммунитет» вошел во второй половине XIX в. - в начальный период активной разра­ботки способов вакцинации для защиты людей от инфекционных заболеваний. Новое, «медицинское», содержание термина закреп­лено во французском словаре 1869 г. издания и означает «осво­бождение от болезни».

По мере развития иммунологии традиционное понимание им­мунитета как способа защиты от инфекционных микроорганиз­мов изменяется. В настоящее время известно, что иммунные меха­низмы защиты вступают в работу всегда, когда конкретный орга­низм сталкивается с тем или иным чужеродным в антигенном отношении материалом - будь то бактерии, вирусы, мутационно измененные собственные клетки тела, тканевые и органные транс­плантаты или простые химические соединения, которым прида­ны иммуногенные свойства.

Иммунитет есть способ защиты организма от всех антигенно чужеродных веществ как экзогенной, так и эндогенной природы; биологический смысл подобной защиты - обеспечение генетиче­ской целостности особей вида в течение их индивидуальной жизни.

При подобной трактовке иммунитета становится ясным, что он выступает в качестве фактора стабильности онтогенеза - не­обходимого условия передачи наследственного материала от по­коления к поколению.

Основным предметом исследований в иммунологии является познание механизмов формирования специфического иммунного ответа организма на все чужеродные в антигенном отношении соединения.

Наиболее характерные признаки иммунной системы, отлича­ющие ее от иных систем организма, следующие:

1) способность дифференцировать все «свое» от всего «чу­жого»;

2) создание памяти от первичного контакта с чужеродным антигенным материалом;

3) клоналъная организация иммунокомпетентных клеток, про­являющаяся в способности отдельного клеточного клона реаги­ровать только на одну из множества антигенных детерминант.

Краткий исторический очерк. Теории иммунитета

Иммунология как определенное направление исследований возникла из практической необходимости борьбы с инфекцион­ными заболеваниями.

Существуют свидетельства тому, что первые прививки оспы проводили в Китае за тысячу лет до Рождества Христова. Иноку­ляция здоровым людям содержимого оспенных пустул в целях за­щиты от острой формы заболевания распространилась затем в Ин­дию, Малую Азию, Европу, на Кавказ.

Приемы искусственного заражения в разных странах имели самые неожиданные проявления. Так, например, в России про­филактическое самозаражение под названием «покупка оспы» но­сило характер некоторого мистического действия. Здоровых детей вводили в дом к заболевшему и в подмышечные впадины поме­щали смазанные оспенным гноем монеты. Считалось, что такая «купленная, задобренная» оспа вызовет лишь слабое заболевание в отличие от «некупленной».

Интересен и другой факт из нашей российской истории. Во вре­мя эпидемии оспы в Австрии, когда заболели императрица Ма­рия Терезия и члены ее двора, Екатерина И, всегда относившая­ся к своему здоровью с трепетным вниманием, написала русско­му послу в Англии о желании сделать прививку себе и сыну. 12 ок­тября 1768 г. один из лучших врачей-инокуляторов Т.Димсдейл произвел оспопрививание императрице и Павлу. Как мы знаем, ни Екатерина II, ни Павел I никогда не болели оспой.

Однако прием искусственного заражения натуральной (чело­веческой) оспой не во всех случаях давал положительные резуль­таты. Иногда после инокуляции развивалась острая форма заболе­вания и даже со смертельным исходом.

На смену инокуляции пришел метод вакцинации (от лат. vacca - корова), разработанный в конце XVIII в. английским врачом Э.Дженнером. Он обратил внимание на тот факт, что молочницы, ухаживавшие за больными животными, иногда забо­левали в крайне слабой форме оспой коров, но при этом никогда не болели натуральной оспой. Подобное наблюдение давало в руки исследователя реальную возможность борьбы с болезнью людей. В 1796 г. через 30 лет после начала своих изысканий Э.Дженнер решился на испытание метода вакцинации коровьей оспой на че­ловеке. Эксперимент прошел успешно, и с тех пор способ вакци­нации по Э. Дженнеру нашел широкое применение во всем мире.

Несмотря на большой практический вклад Э. Дженнера в борьбу с оспой, его исследования носили частный характер и касались лишь одного конкретного заболевания. Зарождение инфекцион­ной иммунологии связывают с именем выдающегося француз­ского ученого Луи Пастера.

Первый шаг к целенаправленному поиску вакцинных препара­тов, создающих устойчивый иммунитет к инфекции, был сделан после хорошо известного наблюдения Пастером патогенности возбудителя куриной холеры. Произошло это в 1879 г. Одна из пробирок с возбудителем была забыта в термостате перед уходом сотрудников института на летний отдых. По возвращении из от­пуска ученый возобновил опыты с куриной холерой. Каково же было его удивление, когда ни одна из птиц, зараженных соста­рившейся культурой, не заболела. Более того, введение таким пти­цам свежеприготовленного возбудителя также не вызывало ин­фекционного процесса. Из этого простого наблюдения Пастер де­лает вывод: состарившаяся культура, потеряв свою патогенность, остается способной создавать устойчивость к инфекции. «Счаст­ливый случай для подготовленного ума» определил на многие десятилетия принцип получения вакцинного материала - тем или иным способом (для каждого возбудителя своим) добиваться сни­жения вирулентности патогена при сохранении его иммуногенных свойств.

Знаменательный 1880 г. - время публикации статьи по защите кур от холеры - вошел в историю науки как год рождения экспе­риментальной иммунологии. Уже через пять лет Пастер испробо­вал первую вакцину на человеке. Сильно покусанный бешеной собакой мальчик Джозеф Мейстер был заражен ослабленным воз­будителем. Он выжил и впоследствии (очевидно, в знак призна­тельности и любви к спасителю) прослужил сторожем в институ­те Пастера до конца своих дней.

Хотя Пастер разработал принципы вакцинации и успешно применял их на практике, он ничего не знал о факторах, вклю­ченных в процесс защиты от инфекции. Первыми, кто пролил свет на один из механизмов невосприимчивости к инфекции, были Эмиль фон Беринг и М. Китазато. Они продемонстрировали, что сыворотка от мышей, предварительно иммунизированных столб­нячным токсином, введенная интакт-ным животным, защищает последних от смертельной дозы токсина. Образовавшийся в ре­зультате иммунизации сывороточный фактор - антитоксин представлял собой первое обнаруженное специфическое антите­ло. Работы этих ученых положили начало изучению механизмов гуморального иммунитета.

У истоков познания вопросов клеточного иммунитета стоял русский биолог-эволюционист Илья Ильич Мечников. В 1883 г. он сделал первое сообщение по фагоцитарной теории иммунитета на съезде врачей и естествоиспытателей в Одессе. Мечников ут­верждал тогда, что способность подвижных клеток беспозвоноч­ных животных поглощать пищевые частицы, т. е. участвовать в пи­щеварении, есть фактически их способность поглощать вообще все «чужое», не свойственное организму: различных микробов, инертные частицы, отмирающие части тела. У человека также су­ществуют амебоидные подвижные клетки - макрофаги, нейтрофилы. Но «едят» они пищу особого рода - патогенных микробов. Эволюция сохранила поглотительную способность амебоидных кле­ток от одноклеточных животных до высших позвоночных, вклю­чая человека. Однако функция данных клеток у высокоорганизо­ванных многоклеточных стала иной - это борьба с микробной агрессией.

Параллельно с Мечниковым разрабатывал свою теорию им­мунной защиты от инфекции немецкий фармаколог Пауль Эрлих. Он знал о том факте, что в сыворотке крови животных, заражен­ных бактериями, появляются белковые вещества, способные уби­вать патогенные микроорганизмы. Эти вещества впоследствии были названы им «антителами». Самое характерное свойство антител - их ярко выраженная специфичность. Образовавшись как защит­ное средство против одного микроорганизма, они нейтрализуют и разрушают только его, оставаясь безразличными к другим. Пы­таясь понять явление специфичности, Эрлих выдвинул теорию «боковых цепей», по которой антитела в виде рецепторов предсуществуют на поверхности клеток. Собственно антиген микроорга­низмов выступает в качестве селективного фактора. Контактируя со специфическим рецептором, он обеспечивает усиленную про­дукцию и выход в циркуляцию только данного конкретного ре­цептора (антитела). Прозорливость Эрлиха поражает, поскольку с некоторыми изменениями эта в целом умозрительная теория под­твердилась в настоящее время, о чем будет сказано ниже.

Две теории иммунитета - фагоцитарная (клеточная) и гумо­ральная - в период своего возникновения стояли на антагонисти­ческих позициях. Школы Мечникова и Эрлиха боролись за науч­ную истину, не подозревая, что каждый удар и каждое его пари­рование сближали противников. В 1908 г. обоим ученым одновре­менно была присуждена Нобелевская премия.

К концу 40-х - началу 50-х годов XX столетия завершается пер­вый период развития иммунологии. Был создан целый арсенал вак­цин против самого широкого набора инфекционных заболеваний (табл. 1). Эпидемии чумы, оспы, холеры перестали уничтожать сотни тысяч людей. Отдельные спорадические вспышки этих забо­леваний встречаются до сих пор, но это лишь очень локальные, не имеющие эпидемиологического, а тем более пандемического зна­чения случаи. Так, например, по данным Всемирной организации здравоохранения, в Индии, где заболеваемость чумой всегда была чрезвычайно высокой, в 1965 г. зарегистрировано только 15 случаев этого особо опасного инфекционного заболевания.

Несмотря на успехи инфекционной иммунологии, экспери­ментальная и теоре-тическая иммунология к середине XX в. оста­валась в зачаточном состоянии. Две теории иммунитета - фагоци­тарная (клеточная) и гуморальная - лишь приоткрыли занавес над неизвестным. Тонкие механизмы иммунной реактивности, био­логический диапазон действия иммунитета оставались скрытыми от исследователя.

Таблица 1. Вакцины, созданные к первой половине ХХ в.

Заболевание	Источник приготовления вакцины
Оспа Бешенство Брюшной тиф Холера Чума Туберкулез Дифтерия Столбняк Коклюш Желтая лихорадка Грипп Риккетсиоз	Вирус животного Инфицированная ткань животного Убитый микроорганизм То же   Живая разновидность микобактерий Токсоид То же Убитый микроорганизм Пассаж через мышей живой культуры Эмбрион курицы То же

Новый этап развития иммунологии связан в первую очередь с именем выдающегося австралийского ученого М.Ф.Бернета. Имен­но он в значительной степени определил «лицо» современной им­мунологии. Рассматривая иммунитет как реакцию, направленную на дифференциацию всего «своего» от всего «чужого», ученый поднял вопрос о значении иммунных механизмов в поддержании генетической целостности организма в период индивидуального (онтогенетического) развития. Именно он обратил внимание на лимфоцит как на основного участника специфического иммун­ного реагирования, дав ему название «иммуноцит».

М.Ф.Бернет предсказал, а англичанин П. Медавар и чех М. Га­шек экспери-ментально подтвердили состояние, противополож­ное иммунной реактивности - толерантности. Бернет указал на особую роль тимуса в формировании иммунного ответа. И нако­нец, он остался в истории иммунологии как создатель клонально-селекционной теории иммунитета. Формула такой теории проста: один клон лимфоцитов способен реагировать только на одну кон­кретную антигенную, специфическую детерминанту.

Особого внимания заслуживают взгляды Бернета на иммуни­тет как такую реакцию организма, которая отличает все «свое» от всего «чужого». После доказательства Медаваром иммунологиче­ской природы отторжения чужеродного трансплантата, после на­копления фактов по иммунологии злокачественных новообразо­ваний стало очевидным, что иммунная реакция развивается не, только на микробные антигены, но и тогда, когда имеются лю­бые, пусть незначительные антигенные различия между организ­мом и тем биологическим материалом (трансплантатом, злокаче­ственной опухолью), с которым встречается организм.

Строго говоря, ученые прошлого, включая И.И.Мечникова, понимали, что предназначение иммунитета - не только борьба с инфекционными агентами. Однако интересы иммунологов пер­вой половины XX столетия концентрировались в основном на раз­работке проблем инфекционной патологии. Необходимо было вре­мя, чтобы естественный ход научного познания позволил выдви­нуть концепцию роли иммунитета в индивидуальном развитии. Автором нового обобщения стал М.Ф.Бернет.

Сегодня мы знаем если не все, то многое из механизмов им­мунного реагирования. Нам известны генетические основы уди­вительно широкого разнообразия антител и антигенраспознающих рецепторов; типы клеток, которые ответственны за клеточ­ные и гуморальные формы иммунного реагирования. В значитель­ной степени поняты механизмы повышенной реактивности и то­лерантности, процессы распознавания антигена; выявлены моле­кулярные участники межклеточных отношений (цитокины); в эво­люционной иммунологии сформирована концепция роли специ­фического иммунитета в прогрессивной эволюции животных. Иммунология как самостоятельный раздел науки встала в один ряд с истинно биологическими дисциплинами: молекулярной биологией, генетикой, цитологией, физиологией, эволюционным учением.