Глава 2. Природа антител
Введение
Большое значение в иммунитете имеют антитела. Раскрытие их природы приоткроет завесу тайны многих вопросов медицины, ветеринарии и вообще биологии. По иммунологии издано много научной литературы, где обязательно рассматриваются антитела. Кроме того, по антителам имеется много литературы. Это: «Биохимия антител» (Р. С. Нез-лин, 1966), «Образование антител» (Р. Паркхаус, Д. Согн и др., 1983), «Структура и функция антител» (М. Тернер, Ф. Ричардс и др., 1983), «Иммунитет и инфекция. Эволюция взглядов» (В. Макаров, 1995) и другие.
По современному определению антитела являются белками и принадлежат к высокоспециализированной группе белков, получивших название иммуноглобулины. В настоящее время синонимом «антитела» стал иммуноглобулин. Описаны механизм их образования, биохимия, структура и функция. В белок иммуноглобулина входит много органических соединений. Это ферменты, их активаторы и ингибиторы, гормоны, простогландины и другие вещества. Что является действующим началом антитела? Непосредственно комплекс этих соединений, именуемый иммуноглобулином, или какое-то отдельное вещество, входящее в этот комплекс?
В настоящее время иммунология — наука об иммунитете, изучающая генетические, молекулярные и клеточные механизмы реагирования организма на чужеродные субстанции, оформилась как самостоятельная научно-практическая дисциплина. И в современной биологии во многих источниках иммуноглобулины представлены как отдельные образования, предназначенные специально действовать именно против той; чужеродной субстанции, которая была причиной их возникновения.
Что это? Отдельная система в организме, подобно сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и другим, предназначенная специально, как пишет Р. В. Петров (1982), для защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетической чужеродности Или это физиологический процесс многих систем организма, дополнительной функцией которого является в том числе и иммунитет? Еще Фрэнк Вернет иммунной системе отводил роль выполнения! прежде всего физиологической функции, осуществляя иммунологический надзор за целостностью организма. Сейчас возникла необходимость явление иммунитета из обособленного положения в биологии поместить в соответствующий раздел физиологии. Это даст новое направление в исследовании механизма возникновения и мер борьбы с инфекционными, инвазионными, аутоиммунными, онкологическими и другими заболеваниями. В том числе даст возможность проводить исследования трансплантационного иммунитета, явления толерантности с новых позиций и еще много других факторов, связанных с иммунитетом.
Понятие об иммунитете, реактивности, резистентности и гомеостазе
Начальным этапом развития иммунологии был практицизм. Э. Дженнер в 1796 г. разработал способ предохранения людей от оспы, прививая им содержимое пустул крупного рогатого скота, болевшего оспой. Л. Пастер в 1881 году впервые, случайно, не объясняя механизма действия, стал в качестве вакцины использовать ослабленные культуры возбудителя. Он заразил кур старой культурой возбудителя холеры. При этом к удивлению Пастера куры не погибли. Тогда он вновь их заразил высоковирулентной молодой культурой холеры. И вновь куры остались живы. Для предохранения заболеваний, положа в основу принцип введения ослабленных культур возбудителя, Л. Пастер разработал способ предохранения от инфекционных заболеваний. Работая с возбудителями сибирской язвы и бешенства и создав методы защиты от этих заболеваний, он по существу разработал способы создания иммунитета.
Ученые периода Э. Дженнера и Л. Пастера, используя ослабленные культуры возбудителей в качестве вакцины, практически начали бороться с инфекционными заболеваниями. Но механизм действия ослабленных микроорганизмов и при этом действующее начало в организме, приводящее к незаболеванию инфекцией, не был понят. В 1890 г Э. Беринг и другие исследователи установили, что в ответ на внедрение микроорганизмов или их токсинов в организме вырабатываются специальные вещества, получившие название антител. В тогдашних представлениях иммунитет был связан с антителами — защитными факторами крови. Возникла гуморальная теория иммунитета, основоположником которой был П. Эрлих, удостоенный в 1908 году за создание метода количественного определения антител Нобелевской премии. Сторонниками этого иммунитета были лауреаты Нобелевской премии 1901 г. Э. Беринг и 1905 г. Р. Кох. Латинское «гумор» или «юмор» означает жидкость, в данном случае имелась в виду кровь и лимфа. Все сторонники этой теории считали, что организм защищается от микробов с помощью особых веществ, плавающих в гуморах и названных антителами и антитоксинами.
В те же годы И. И. Мечников обнаружил феномен фагоцитоза и создал клеточную (фагоцитарную) теорию иммунитета. В своей работе «Невосприимчивость в болезнях» И. И. Мечников впервые употребил слово «иммунитет». Он использовал это слово для обозначения системы защиты организма от внешнего инфекционного агента, которая делает его свободным от болезней. В основу этой системы Мечников ставил фагоцит или клетку. По существу, он является основоположником клеточной теории иммунитета. За открытие фагоцита — первой клетки иммунитета—в 1908 г. И. И. Мечников был удостоен Нобелевской премии. Так долгие годы и существовали две теории иммунитета — гуморальная и клеточная (фагоцитарная).
В эти годы происходят открытия в области биологии и медицины, напрямую связанные с иммунитетом. Это лечебное применение антитоксичных сывороток, за что в 1902 г. Э. Беринг был удостоен Нобелевской премии. Нобелевская премия была присуждена в 1930 г. К. Ландштейнеру за открытие групп крови и строение антигенов, в 1913 г. Ш. Рише за открытие анафилаксии и механизма ее возникновения, в 1919 г. Ж- Борде за открытие иммунного белка комплемента.
Основу современных представлений об иммунной системе в 1955 г. заложил Н. Ерне (лауреат Нобелевской премии 1984 г.). Он, по существу, возродил принцип П. Эрлиха о предшествовании в клетках способности синтезировать специфические структуры — антитела до контакта с антигеном и предположил, что иммунная реактивность основана на принципе дарвиновского естественного отбора. По теории Е. Ерне во всяком организме имеется небольшое количество антител. Действительно, в крови человека и животных для многих антигенов обнаруживается небольшое количество так называемых нормальных антител. Когда в организм попадает антиген, способные связаться с ним антитела образуют комплекс, который служит сигналом для производства антител. Эти антитела подвергаются позитивному отбору (в терминологии Дарвина) и их количество возрастает. В этом случае антиген выступает в роли не инструктора, а селектора. Итак, возрождение Н. Ерне идеи П. Эрлиха в современном объяснении послужило стимулом для разработки селективной концепции. В дальнейшем принцип селекционирующего эффекта антигена был перенесен с уровня отбора молекул нормальных (естественных) антител на уровень отбора преадаптированных клеток обширной клеточной популяции лимфоидной ткани.
Перелом наступил, когда Ф. Вернет (лауреат Нобелевской премии 1960 г. за формирование клональной теории синтеза антител) разработал и опубликовал в своей книге «Клонально-селекционная теория приобретенного иммунитета» клеточные основы гипотезы отбора Ерне. Он предположил, что каждый вид молекул антител является продуктом одной клетки. Бернет исходил из того, что каждый отдельно взятый лимфоцит обладает антигенной специфичностью, то есть способен реагировать лишь с антигеном какого-то одного типа. Причем клетка, образующая антитела, после избирательной активации антигеном размножается и возникает клон, то есть множество клеток, происходящих от одного предшественника. Как пишет Р. В. Петров (19S2): «Клон — популяция организмов, происходящая от одного предшественника путем размножения, исключающего обмен генетическим материалом. Для растений такой формой является вегетативное размножение черенками, отводками и др., для клеток деление без предварительной конъюгации. Все особи внутри одного клона генетически идентичны. Если у какой либо особи происходит мутационное изменение генома, то она и все ее потомки представляют собой вновь возникший клон». Теория клональной селекции Ф. Бернета привлекала ясностью и простотой.
В дальнейшем открыли, что существует два типа лимфоцитов: В-клетки, созревающие в костном мозге, и Т-клетки, созревающие в вилочковой железе (тимусе). В-лимфоциты, переходя в плазматические клетки, распознают антигены в крови и производят антитела. В настоящее время их считают ответственными за гуморальный иммунитет. Т-лимфоциты, в свою очередь, подразделяются на два типа: цитотоксические клетки, или киллеры и клетки-помощники, или хелперы. Сейчас их считают ответственными за клеточный иммунитет.
Однако и теория Ф. Бернета, главной предпосылкой которой является клонирование лимфоидных клеток, имеет свои слабые стороны, особенно при объяснении механизма иммунологической толерантности. Было установлено, что при большинстве форм толерантности исчезновение соответствующего клона не происходит. Как пишет Р. В. Петров: «Состояние специфической неотвечаемости не пассивно. Оно связано с активацией соответствующих клонов Т-супрессоров. Фактически, с осмысливания существования регуляторных Т-клеток — помощников и супрессоров, началось осмысливание современного этапа дальнейшего развития теорий иммунитета. Возникла идея определяющего значения взаимодействия различных популяций и субпопуляций лимфоидных клеток в реализации иммунного ответа, его высоты и характера, стимуляции или торможения. Возникла идея сетевой регуляции совокупности популяций и клонов, которые постоянно находятся в определенном равновесном состоянии. Антигенный сигнал выводит систему из данного равновесного состояния и переводит в другое... Кульминационным пунктом развития сетевой теории явилось формирование Н. Ерне теории идиотип-антиидиотипической регуляции. Ее дальнейшая разработка является современным этапом развития теорий иммунитета».
По современным представлениям основными клетками иммунной системы являются лимфоциты и макрофаги. Т-лимфоциты специфично взаимодействуют с антигенами. Один тип этих клеток, секретируя токсические вещества, убивает зараженные клетки вместе с проникшими в них микроорганизмами, а другой тип этих клеток, то есть хелперы, секретируя факторы роста, называемые интерлейкинами, усиливает иммунный ответ В-лимфоциты непосредственно не взаимодействуют с чужеродными агентами. После стимуляции антигеном В-клетки претерпевают дифференцировку и превращаются в плазматические клетки, секретирующие специфические антитела. Кроме того, к клеткам иммунной системы относят и макрофаги. Они поглощают чужеродные агенты У представляют антигены Т-лимфоцитам, что стимулирует антигеноспецифичный иммунный ответ.
Итак, чем глубже становятся исследования иммунной си стемы, тем сложнее и запутаннее она представляется. В на стоящее время наряду с иммунитетом широко применяются такие понятия как реактивность, резистентность, гомеостаз другие термины.
Как иммунитет, так и понятие реактивность органически вошло в современную патологическую физиологию. Представление о болезни как процессе, развивающемся в результат борьбы против повреждения организма и противодействие организма этому повреждению, признание громадной роли адаптационных, компенсационных и защитных реакций организма при действии на него факторов внешней среды неизбежно приводят к необходимости и качественной характеристике способности организма отвечать той или иной реакцией, то есть к понятию о реактивности организма. Реактивность — это реакция со стороны отдельных систем или организма в целом на неблагоприятные факторы внешней среды (микробы, токсины, температура, недостаток или избыток органических и минеральных веществ, травмы и другие факторы), которые ведут к нарушению индивидуальности. Как основой жизни является форма существования белковых тел, так и реактивность живой материи связана прежде всего с реактивностью белков, с их способностью взаимодействовать почти с любыми химическими соединениями, способностью1 обуславливающей многогранность функции белков и их роль как в ^регулировании процессов обмена, так и защите организма.
Понятие реактивность немного шире, чем иммунитет. Ее- Ј/ ли иммунитет — защита организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки чужеродной генетической информации, то реактивность — это реакция со стороны организма с целью его защиты не только от белковых тел, несущих признаки чужеродной информации, а также и от других факторов (температура, травмы, кормление, стрессы, отравление и др.), не несущих белка, но влияющих на обменные процессы, которые могут привести к гибели индивидума. В понятие реактивность отдельно выносятся иммунологическая или специфическая реактивность и неиммунологическая реактивность. Реактивность организма, в конечном счете, определяется характером и функциональным состоянием нервной системы, с одной стороны, и функциональным состоянием реагирующих образований (клеток, тканей, органов) — с другой стороны.
На низших уровнях развития жизни свойство, связанное с обменом веществ, как основным признаком жизни, проявляется в виде раздражимости живой материи и играет роль в приспособляемости живых существ к условиям их обитания. По мере появления и развития нервной системы, особенно высших ее отделов, владеющих, по И. П. Павлову, «наивысшей реактивностью», нервная система берет на себя связи организма с внешней средой и обуславливает возможность непрерывного «уравновешивания» организма с изменяющимися условиями его существования. Реактивность же выражает форму взаимоотношений (уравновешивания) организма с окружающей средой.
Под реактивностью, таким образом, понимаем способность организма отвечать той или иной реакцией на раздражения, действующие на него из внешней среды. В основе реактивности организма лежит раздражимость, свойственная всей живой материи, однако в понятие реактивности мы включаем не только способность организма воспринимать то или иное раздражение, но и отвечать на него определенной реакцией.
Реактивность — свойство организма воспринимать то или иное раздражение из окружающей среды, отвечать на него соответствующей защитной реакцией, сохраняя при этом состояние гомеостаза. Она определяется функциональным состоянием эндокринной, .нервной, кроветворной и других систем организма. Реактивность изменяется с возрастом и во многом связана с генетическими особенностями и состоянием обмена веществ, Реактивность следует рассматривать как проявление совокупности защитно-приспособительных реакций организма к изменяющимся условиям среды (И. А. Болотников, 1979).
В патологии значение реактивности организма вытекает из представления о болезни как процессе, возникающем и развивающемся в результате взаимодействия двух противоположных по своему характеру и биологическому значению явлений: «повреждения» организма под влиянием болезнетворных факторов и противодействия организма этому повреждению, проявляющегося в пуске в ход выработавшихся в процессе эволюции компенсаторных и защитных механизмов. Понятие реактивности тесным образом связано с резистентностью и они отражают определенные свойства организма. Взаимодействия их таковы, что реактивность характеризует механизмы резистентности организма к «вредностям», а резистентность выражает процессы реактивности как защитного приспособительного акта (А. Д. Адо, 1961).
Резистентность (сопротивляемость, упругость) — естественная неспецифическая устойчивость к действию раздражителя, в том числе и патогенных микробов. Она связана с многочисленными факторами и изменяется в процессе жизнедеятельности организма. Резистентность связывают с защитными реакциями общего характера. Важную роль в ее проявлении играют клеточные, гуморальные факторы, генетические особенности обмена веществ, наследственная, приобретенная устойчивость к инфекции, половые и возрастные различия (И. А. Бакулов и др., 1975; И. А. Болотников, 1979).
Н. Н. Сиротинин (1964) указывает, что реактивность следует понимать тоже как свойство живого организма реагировать определенным образом на воздействие окружающей среды. Резистентность — это устойчивость организма к действию патогенных факторов.
П. Д. Горизонтов и Н. Г. Даренская (1968) указывают, что реактивность — это свойство организма отвечать изменением жизнедеятельности на воздействия окружающей среды. Представление о реактивности тесно связано с резистентностью.
Под естественной резистентностью принято понимать способность животного организма противостоять неблагоприятному воздействию факторов внешней среды. Состояние естественной (общей) резистентности определяют неспецифические защитные факторы организма животных, органически связанные с их видовыми, индивидуальными, конституционными особенностями.
Понятие об естественной резистентности организма тесно связано с понятием о физиологической реактивности его, которая характеризуется способностью организма отвечать на те или иные раздражения окружающей среды определенными физиологическими реакциями. В связи с этим ответные реакции животного организма на внедрение микробов или их продуктов жизнедеятельности называются иммунологической (иммунобиологической) реактивностью, с которой связаны защитные силы организма, способность его сопротивляться инфекционному началу и вырабатывать иммунитет к той или иной болезни. Как видно, все приведенные выше понятия тесно связаны и взаимно обуславливают друг друга.
Резистентность, как физиологическая функция состояния органов и систем, связана с деятельностью гормональной и вегетативной нервной системой (С. И. Плященко, В. Т. Сидоров, 1979).
С понятием резистентность организма тесно соприкасается и такой термин как гомеостаз. «Постоянство внутренней среды есть условие свободной жизни организма», по определению Клода Бернара (1878). Уолтер Кэннон ввел термин «гомеостаз», что означает еще более широкое понятие — поддержание относительного динамического постоянства всего организма. При этом был вскрыт механизм поддержания этого постоянства — автоматическая саморегуляция — результат совершенствования приспособительной деятельности в процессе эволюции. В одной из своих монографий под названием «Мудрость тела» Кэннон пишет о том, что тайна мудрости тела — в гомеостазе, достигаемом совершенной адаптационной деятельностью (Л. X. Гаркави, Е. Б. Квакина, М. А. Уколова, 1977). Он напоминает, что живые существа представляют собой открытую систему, имеющую множество связей с окружающей средой. Эти связи осуществляются через посредство дыхательного и пищеварительного трактов, поверхностных кожных рецепторов, нервно-мышечных органов и костных рычагов. Изменения в окружающей среде прямо или опосредованно воздействуют на указанные системы, вызывая в них соответствующие изменения.
Термин «гомеостаз» не обозначает простое постоянство химических или физико-химических свойств организма. Этим термином Кэннон прежде всего обозначал физиологические механизмы, обеспечивающие устойчивость живых существ. Эта особая устойчивость не характеризуется стабильностью процессов — они постоянно меняются, однако в условиях «нормы» колебания физиологических показателей ограничены сравнительно узкими пределами. Явления гомеостаза могут служить хорошим биологическим примером диалектического единства противоположностей: постоянства и изменчивости (И. Д. Горизонтов, 1976).
Итак, механизмы, лежащие в основе иммунитета, реактивности, резистентности, адаптации и гомеостаза, могут быть сходными. Но в широком понятии они не равнозначны, хотя их в биологии часто не разделяют вообще. Резистентность же организма охватывает более широкий круг явлений сопротивляемости, чем иммунитет или иммунобиологическая реактивность.
Таким образом, иммунобиологическая реактивность, все виды реактивности вообще и резиетентность организма к действию внешней среды и вредоносных агентов — это проявления одного и того же состояния приспособительной и защитной деятельности организма, включающие в себя явления адаптации и гомеостаза.
В термин «резистентность организма» включается более широкое биологическое понятие. Он включает в себя все виды реактивности — специфической и неспецифической, иммунологической, нервной и других, присущие для живых организмов. Они обусловлены физиологическим состоянием и проявлением ответных реакций на воздействие различных раздражителей внешней среды. В нее включаются все естественные, приспособительные, иммунологические, биохимические и адаптационные реакции, всякие проявления гомеостаза, явления стрессовых реакций, характер протекания обменных процессов, клинические и морфологические показатели, продуктивность животных и их устойчивость к заболеваниям инфекционного, паразитарного и незаразного характера. Одним из действующих механизмов в иммунитете, иммунологической реактивности, резистентности, гомеостазе являются антитела.
Понятие об антителах
По современному определению, антитела являются белками из класса иммуноглобулинов, которые способны соединяться с веществами — антигенами, вызвавшими их образование. Для характеристики основных свойств антител их классифицировали по функциональным и физическим свойствам и иммунологическим данным. По функциональным свойствам антитела подразделяют на лизины, которые вызывают распад или лизис бактерий и эритроцитов; агглютинины, которые вызывают слеивание бактерий, простейших и эритроцитов; опсонины, обуславливающие фагоцитоз; и преципитины, образующие преципитат с антигеном. В зависимости от физических свойств белки обладают различной подвижностью в электрическом поле. С помощью электрофореза удалось установить, что антитела локализуются во фракциях гамма- и бета-глобулинов. Усовершенствование физических методов разделения сывороточных белков позволило установить существование более двух типов молекул антител, которые могут обладать разными свойствами. Достижения в области иммунологии создали основу для последней классификации. Согласно этой классификации, белковые молекулы антител, иммуноглобулины, идентифицируются по их молекулярному составу. Используя для иммунизации кроликов высокоочищенные фракции гамма-глобулинов, можно получить специфические реагенты для идентификации молекул иммуноглобулина каждого класса. Пять классов иммуноглобулинов человека, подразделенные таким способом, получили следующие обозначения: IgG, IgM, Ig A, IgD IgE. Иногда знак Ig заменяется греческой буквой f (гамма), и их именуют гамма-глобулинами разных классов (О,М,А,ВиЕ).
Кроме этих классов в настоящее время методом иммуноэлектрофореза установлено еще много подклассов (IgGi. lgG2 и т.д., IgМ„ IgM, и. д., IgAj, IgA2 и т. д., IgDj, IgD2 и т. д. и т. д.).
Антитела находятся в сыворотке крови в смеси с другими белками, поэтому их определяют по какой-либо видимой реакции, возникающей вслед за соединением антител с гомологичным антигеном (агглютинация, лизис, преципитация и т. д.) или же после выделения антител из сыворотки с помощью антигена, а также методом разделения антител высокоскоростным ультрацентрифугированием (Р. В. Петров, 1968, 1982; Методы исследований в иммунологии под ред. И. Лефковитса, Б. Перниса, 1981; И. Л. Вейсман и д,р., 1983; В. Галактионов, 1986).
Сейчас хорошо описан механизм образования антител (Р Паркхаус, Д. Согн, Т. Киндт и др., 1983), их биохимия, структура и функция (Р. С. Незлин, 1966; М. Тернер, Ф. Ричарде, Д. Варга и др., 1983). Но это изучены иммуноглобулины, в которых содержатся антитела. Как пишет У. Герберт (1974), «С помощью электрофореза удалось установить, что антитела локализуются во фракциях f- и р -глобулинов. Не установлена активность антител у альбуминов и а-глобулинов. Здесь уместно напомнить, что в сыворотке крови содержится очень много различных веществ, а именно: гормоны, ферменты, коферменты, витамины, липиды, глюкоза и другие углеводы, свободные аминокислоты и различные промежуточные продукты метаболизма. Все они разделяются при электрофорезе, и их положение можно определить с помощью соответствующей окраски или другими способами. Поэтому нельзя полагать, что весь материал, обнаруженный в области гамма- и бета-глобулинов, представляет собой антитела». До сих пор не выяснен вопрос, что собой представляют антитела в чистом виде и есть ли они таковые, или их роль выполняют вещества, имеющиеся в крови и других частях организма?
Антитела являются одним из важных защитных механизмов организма Неудивительно поэтому, что в течение длительного времени антителами, как одними из главных в иммунологических реакциях, интересовались главным образом микробиологи и иммунологи, а также врачи, видевшие в этих белках исключительно «ильное и специфическое лечебное средство (Р. С. Незлин, 1966).
В настоящее время под антителами подразумеваются \ специфические иммуноглобулины, образующиеся на какое-то чужеродное вещество. Как пишет Р. В. Петров (1982): «Антитела — белки, относящиеся к тому или иному классу иммуноглобулинов, синтез которых стимулируется после парентерального поступления антигена...». Сама приставка анти (греч. anti) обозначает «против». Значит антитело — это специфическое образование против чужеродного вещества. А если эти чужеродные вещества не поступают в организм извне? Будут ли в этом случае, в здоровом, нормально развивающемся, функционирующем организме образовываться антитела? Раньше считали, что нет. Сейчас считают, что да. Как пишет У. Герберт (1974): «Установлено, что собственные (преобразованные) антитела, присутствующие в сыворотке крови, могут принимать участие в неспецифической защите. Их называют натуральными антителами, указывая тем самым, что они образованы организмом как нормальные компоненты сыворотки, а не в ответ на стимуляцию патогенным организмом». И здесь же он пишет: «что, однако, вряд ли это верно. Более вероятно, что описанный факт является результатом перекрестнореагирующих антител». С. И. Плященко, В. Т. Сидоров (1979) и В. М. Митюшников (1985) эти натуральные антитела называют уже нормальными (естественными). Это название используют и другие ученые. Как пишет Я. Е. Коляков (1986): «Открытие Ландштейнером антигенных вариантов эритроцитов и естественных антител у людей дало гарантию безопасности при переливании крови».
В медицинской практике широкое применение нашли неспецифические глобулины, в том числе и гамма-глобулины. Учитывая то, что в последнее время между антителами и гамма-глобулинами ставят знак равенства, целесообразно бы у эти антитела именовать неспецифическими.
Считали, что антитела имеются только в жидкой части крови. Но потом открыли их в клетках крови и других тканей. В настоящее время наличие иммуноглобулинов установлено в дыхательной, мочеполовой и пищеварительной системах (Я. С. Шварцман, Л. Б. Хазенсон, 1978).
Сейчас практически во всех секретах пищеварительного, тракта (слюна, желудочный, панкреатический и дуоденальный соки, отделяемое тонкой и толстой кишки) удается обнаружить те же иммуноглобулины, что и в сыворотке крови.
Как пишет У. Герберт (1974): «Иммуноглобулин А присутствует в сыворотке крови человека в большем количестве, чем иммуноглобулин М. Это представляет особый интерес, в связи с тем, что иммуноглобулин А является основным классом иммуноглобулинов, содержащихся в таких секретах, как слеза, слюна, выделения слизистых мембран трахеи и бронхов, а также желез пищеварительного тракта... Он обнаружен в выделениях специальных клеток слюнных желез, дуоденальных крипт и т. д. Более того, наличие иммуноглобулина А в слюне и пищеварительном тракте является уникальным в том смысле, что он устойчив к действию трипсина и пепсина.,. Антитела были обнаружены в содержимом кишок и фекалиях. Они названы копроантителами, причем в прошлом подвергались сомнению как их полезность, так и то, что они выполняют определенные функции.. . Иммуноглобулин А /является основным типом иммуноглобулинов, обнаруженных в молозиве большинства животных».
Все это указывает на то, что неспецифические антитела играют большую роль в естественной резистентности организма. Хорошо изучена структура состава многих ферментов, гормонов, витаминов и других соединений, чего нельзя сказать об антителах. Известно, что они имеют активный центр, как и ферменты. Но этот активный центр принадлежит непосредственно белку антитела или другому белковому соединению, входящему в иммуноглобулин? Ведь только по видимым реакциям (агглютинация, лизис, преципитация, иммуноэлектрофорез и др.) мы определяем, какое антитело и к какому иммуноглобулину оно относится. Назначение специфических и неспецифических гамма-глобулинов — только ли защитная функция или еще какая-либо физиологическая, необходимая для жизнедеятельности организма?
Итак, по современному представлению, защиту организма от вредных агентов защищают две самостоятельные системы специфического иммунитета — гуморальная (ее обеспечивают В-лимфоциты) и клеточная (ее обеспечивают Т-лимфоииты). Имеются данные (У. Герберт, 1974) о существовании третьей системы специфического иммунитета. Эта специфическая иммунологическая компетенция макрофагов и других фагоцнтирующих клеток носит название фагоцитарного иммунитета. Но одновременно с фагоцитарной теорией И. И. Мечникова и гуморальной П. Эрлиха существовала незаслуженно забытая, и третья. Это ферментная теория иммунитета, сформулированная В. И. Госом описанная в книге: «Инфекция и иммунитет как ферментативные процессы (ферментная теория иммунитета)», изданной в 1911 г. в С-Петербурге типографией «Жизнь». Лучшего объяснения появления этой теории, чем оно изложено во «Введении» этого труда, не придумаешь.
В настоящее время в области иммунитета господствуют и конкурируют друг с другом две теории: фагоцитарная теория Мечникова и теория «боковых цепей» Эрлиха. Обе теории пользуются такой широкой известностью, что я не буду излагать их сущности. Скажу только в нескольких словах о значении этих теорий в учении об иммунитете.
Первой по времени была теория Мечникова. Почти четверть века тому назад выступил Мечников со своей знаменитой фагоцитарной теорией. Несмотря на долгое скептическое отношение к ней по преимуществу со стороны немецких исследователей, автор этой теории благодаря ряду блестящих исследований доказал, что его теория имеет под собой твердую физиологическую основу. Это была первая попытка проникнуть в область внутриклеточного пищеварения и она дала чрезвычайно ценные результаты, которые в конце концов были признаны даже самыми крайними противниками этой теории.
Однако теория Мечникова осветила только одну часть явлений иммунитета и не дала никакого ответа на другую часть, которая, постепенно разрастаясь, настоятельно требовала ответа.
Эту задачу взял на себя Эрлих. Он построил свою блестящую, остроумную теорию боковых цепей, которая в короткое время завоевала ему массу горячих сторонников, старавшихся вместе со своим руководителем показать универсальное значение этой теории для многоразличных и сложных биологических явлений, соединенных в одну группу под названием иммунитета. Однако, несмотря на свои крупные достоинства, в числе которых можно указать в особенности на серьезную биологическую основу (закон Wegert'a) и чрезвычайно остроумное и широкое развитие основных идей, давшее толчок к разностороннему экспериментальному изучению вопросов иммунитета, эта теория имеет и свои слабые стороны, которые заключаются в ее абстрактности и искусственности объяснения биологических явлений.
Являясь в сущности теорией образования антитоксинов, теория Эрлиха ясно и просто объяснила явления этой области иммунитета и тем завоевал? себе такой крупный успех, При дальнейшем ее развитии, по море ее стремления стать универсальной теорией иммунитета, сказались слабые стороны этой теории. Уже в учении о токсинах выразился ее абстрактный характер (учение о гаптофорной и токсофорной группах).
По мере развития этой теории и распространения ее на явления гемолиза, бактериолиза, агглютинации и преципитации усиливались вышеупомянутые отрицательные ее стороны. Мало того, основных положений теорий и их естественного развития оказалось недостаточно для объяснения различных явлений иммунитета. Пришлось неоднократно прибегать к добавочным гипотезам ad hoc. Почти каждое новое явление в области иммунитета требовало добавочной гипотезы.
Далее, благодаря своему стремлению к абстракции, теория Эрлиха в 'некоторых своих построениях настолько удалилась от реальных, конкретных форм объяснения, что перестала удовлетворять своему назначению: построения Эрлиха и его последователей, созданные для объяснения некоторых явлений иммунитета, в сущности не объясняли этих явлений, а только описывали их своим абстрактным языком. Но и этот, маскирующий реальное объяснение, гибкий язык Эрлиховской теории в конце концов не в силах был справиться с массой новых фактов, открытых исследователями иммунитета: некоторые из этих фактов в явном противоречии с теорией Эрлиха. Однако последняя продолжает существовать и стойко выдерживает нападения авторитетных представителей науки (Arrhenius и др.). Объясняется это тем, что лучшей теории не существует.
Итак, явление иммунитета в настоящее время объясняется двумя господствующими теориями, которые долгое время существовали рядом и независимо друг от друга. Они объясняли явления различных категорий и конкурировали друг с другом только в некоторых вопросах, которые касались явлений, объясняемых той и другой теорией.
После открытия олсонинов возникла попытка (W right) слить эти теории вместе. Однако эта задача оказалась трудной. Удалось только перекинуть мост между обеими теориями, но не слить их вместе. Потребность в единой теории иммунитета, которая объяснила бы все явления этой области] биологии, осталась неудовлетворенной.
Настоящая работа является попыткой дать такую теорию. Теория, развиваемая на страницах этой книги, исходит из тех же физиологических оснований, на которых построена теория Мечникова: в основе ее лежит учение о ферментах. Но стремления Мечникова были направлены по преимуществу па то, чтобы объяснить невосприимчивость животного организма к инфекции, показать, что борьба животного организма с микробами сводится на борьбу фагоцитов с последними. Орудием такой борьбы, по этой теории, служили ферменты фагоцитов. Таким образом, все явления иммунитета, выходящие из сферы фагоцитоза, как образование иммунных тел, агглютинация, преципитация и пр., остались необъясненными.
Задача развиваемой нами теории пополнить эти пробелы, показать, что ферментативный процесс, лежит не только в основе фагоцитоза, но и в основе всех вообще иммунных реакций. Развитие учения о ферментах в общей форме (гипотеза строения и механизма действия ферментов) и в специальной (применение этой гипотезы к явлениям иммунитета) составляет предмет этого труда. Цель его — показать, что развитие основных положений теории дает возможность объяснить все явления иммунитета, не исключая и анафилаксии, как частный случай физиологии пищеварения.
Почему об этой теории не упоминается в литературных источниках других авторов и почему она не получила дальнейшего развития — это вопрос, требующий еще своего разрешения. То ли это преклонение перед зарубежными странами (ведь и И. И. Мечников стал признанным ученым, работая в Пастеровском институте, не говоря уже о сторонниках гуморального иммунитета Э. Беринге, Р. Кохе и П. Эрлихе), то ли сыграли роль фактор авторитета и своеобразная система отношений между учеными. Новое всегда воспринимается с трудом, потому что его очень трудно доказать людям, уже имеющим свои взгляды на эти процессы. То ли в тот период, когда была опубликована эта теория, мало было сведений вообще о процессах пищеварения, не говоря уже о парентеральном. Ведь за фундаментальные работы в области физиологии пищеварения в тот период (1904 г.) только И. П. Павлову была присуждена Нобелевская премия.
Итак, еще с начала века иммунитет обособился как отдельная система, предназначенная для борьбы с микробами. А В. И. Гос не выделял ее как отдельную систему. В «Заключении» своей книги в кратких словах он резюмировал предложенную теорию. В. И. Гос (1911) пишет: «Заканчивая этот труд, я хотел бы еще раз отметить, что изложенная выше теория является попыткой вывести явления иммунитета из обособленного положения в биологии и дать им место в отделе физиологии пищеварения, иначе говоря, ферментная теория иммунитета является учением о «парентеральном» пищеварении».
О каком парентеральном пищеварении в то время могла идти речь, когда на начальном познании были сведения только о пищеварении в желудочно-кишечном тракте и совершенно не знали о пристеночном или мембранном. И не было ни каких, по существу, сведений об органах, выполняющих функцию парентерального пищеварения и его основной задачи в организме.
Ведь десятилетия спустя считали и в настоящее время некоторые авторы считают, что, наряду с всасывательной функцией, органы пищеварения обладают и выделительной. Здесь имеется в виду не выделение пищеварительных соков, а выведение субстратов погибших клеток из внутренней среды организма. И вот как раз эти ученые считают, что вместе с секретами пищеварительных желез эти субстраты выделяются из организма в просвет желудочно-кишечного тракта, где и происходит их разрушение Даже в учебниках по физиологии ничего не говорится о наличии парентерального пищеварения, хотя о парентеральном питании написаны целые монографии. В целом в биологии различают три основных типа пищеварения: внутриклеточное, внеклеточное и мембранное. В организме млекопитающих внутриклеточное пищеварение свойственно и лейкоцитам - фагоцитам крови. Но до настоящего времени мы клетки белой крови относим не к механизму парентерального пищеварения, а к иммунитету, вначале фагоцитарному (фагоциты), а затем клеточному (Т-лимфоциты), в настоящее время — и гуморальному (В-лимфоциты). Почему? А потому, что еще не изучена основная физиологическая роль лейкоцитов. Не изучено основное их назначение— расщепляющая способность, потому что не был известен субстрат — постоянный объект расщепления.
На клеточное обновление и его роль в механизме иммунитета еще мало обращают внимание. В. И. Гос, пытаясь вывести явления иммунитета из обособленного положения и поместить его в отдел «парентеральное» пищеварение, по существу, кроме термина, не раскрыл его сути, не раскрыл и механизма гуморальных реакций (нейтрализации, агглютинации, лизиса, преципитации и других реакций) и соответственно не объяснил природы антител.
Понятие об антигенах
Слово «антиген» образовалось путем сокращения слова «антисоматоген», что буквально означает «порождающий антитела» (от греческого слова анти — против, сома—тело, генан—порождать) (Г Боген, 1970). Под антигеном понимают вещество, которое, будучи парентерально введено в организм, вызывает образование антитела.
Р. В. Петров (1968) указывает, что антигены — это все те вещества, которые несут признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунологических реакций. Он пишет, что в практической иммунологии термин «антиген» используется в двояком смысле: во-первых, для обозначения определенного химически очерченного и очищенного от примесей молекулярно-гомогенного вещества (например, кристаллический бычий сывороточный альбумин, С-реактивный протеин и т. д.), во-вторых, в собирательном смысле для обозначения сложных препаратов, целых клеток или тканей, содержащих большое количество отдельных антигенных веществ Далее он пишет, что по поводу природы антигенов среди исследователей длительно существовал спор Одни считали, что антигеном могут быть только белки или другие вещества, связанные с белками, и, следовательно, об антигенности говорилось только в связи с белками. После работ по выделению из бактерий кишечной группы чистого полисахарида, который вызывал при введении в организм нммунологические реакции и, следовательно, обладал свойствами антигена (так называемый буавеновский антиген), накопилось много данных, свидетельствующих о небелковой природе некоторых антигенов. Сейчас этот спор имеет только историческое значение. Есть неопровержимое доказательство того, что антигенность присуща не только белкам, но и некоторым сложным полисахаридам, липолисахаридам, полипептидам, а также высокомолекулярным препаратам нуклеиновых кислот (Р. В. Петров, 1968).
Антиген должен быть чужеродным веществом для животного данного вида, иначе специфическое для него антитело не образуется. Он обладает двумя свойствами: вызывает в организме образование антитела и реагирует с образовавшимся антителом как в животном организме, так и в пробирке (Я. Е. Коляков, 1975) Антигены, обладающие этими свойствами, названы полноценными антигенами К ним относятся белки животного, растительного и микробного происхождения Такими антигенными свойствами могут обладать поли-сахариды и липоидо-углеводо-белковые комплексы.
Существует, однако, много веществ, которые сами не вызывают образования антител в организме, но способны реагировать с антителами. Такие антигены называют неполноценными или гаптенами. Гаптсны могут приобретать свойства антигенов лишь при условии введения их в организм в смеси или в соединении с белками. В этих случаях белок играет роль только проводника или макромолекулярного носителя, так как появляющиеся антитела специфичны в отношении неполноценного антигена, Гаптенами могут быть липаза, полисахариды и относительно простые вещества — краски, амины (Я. Е. Коляков, 1975). То есть, как мы видим, в определение антигена положен принцип образования, появления в крови субстанции (антитела), обязательно реагирующего с попавшим в кровь веществом (антигеном).
Антигенное вещество определяется по меньшей мере пятью моментами: чужеродностью антигена для организма; способностью быть ассимилированным организмом; высоким молекулярным весом (не менее 10000); его коллоидным состоянием и химической природой (Я. Е. Коляков, 1975).
По данным других авторов (Р. В. Петров, 1968) характеризуют вещество как антиген признаки: чужеродность, антигенность, иммуногенность и специфичность, по существу, те же понятия, которые приводит и Я. Е. Коляков.
Растворимый антиген, введенный внутривенно, выводится из крови постепенно — в течение нескольких дней. Выделяют несколько этапов этого процесса: 1) быстрое понижение концентрации введенного белка-антигена в течение первых суток, обусловленное установлением равновесия с жидкостями внеклеточных пространств; 2) постепенное понижение содержания антигена вследствие его распада, который происходит с такой же скоростью, как и распад гомологичного белка, введенного одновременно с антигеном; 3) фазу быстрого исчезновения антигена из крови, вызванную начавшимся синтезом антител. Последней фазы не наблюдается, естественно, в случае гомологического белка или при выведении антигена у толерантных животных, не способных к образованию антител (Р. С. Незлин, 1966).
Итак, главная задача иммунитета—уничтожение клеток, которые генетически отличаются от собственных, будь то клетка чужая или своего тела, но изменившаяся в генетическом отношении (Р. В. Петров, 1976).
Основная судьба антигена в организме — это его разрушение и в этом основную функцию выполняет иммунологическая система. Антиген и антитело — понятие сопряженное. Антитело — белковое вещество иммунной сыворотки, иммунный глобулин, образующееся в организме под действием антигена, при введении его парентеральным путем. Антитела обладают способностью специфически взаимодействовать с данным антигеном. Благодаря последнему качеству антитела —один из основных специфических факторов иммунитета, направленных именно против той чужеродной субстанции, которая была причиной их возникновения. Известны пять классов иммуноглобулинов. Антитела циркулируют в крови и других жидкостях организма (Р. В. Петров, 1976).
Основную роль в разрушении, уничтожении антигена в организме выполняют антитела. Но до сих пор не ясен вопрос, что это за вещества в чистом виде, ведь мы знаем только, что они относятся к классу иммуноглобулинов. И, несмотря на богатейший материал накопленных теоретических и практических данных в области иммунитета, многие вопросы в нем до сих пор не разрешены или необъяснимы. В частности, окончательно не выяснена природа антител, а поэтому возникает вопрос, имеем ли мы дело с большим разнообразием антител или существует одно антитело, многоликое в своих проявлениях? Почему у животных, иммунизированных одним антигеном, одновременно могут образовываться антитела различного действия — агглютинины, лизины, преципитины и другие Почему единичная клетка способна синтезировать два или более вида антител, различающихся по иммунологической специфичности? Не ясным остается вопрос, в какой мере с синтезом антител связаны клетки других морфологических типов. Требуется объяснение и обобщение, на которое следует опираться при интерпретации всех иммунологических данных. Оно состоит в том, что антиген захватывается клетками, не продуцирующими антитела, различного рода макротагами; антитела же продуцируются плазматическими клетками, в которых антиген не обнаруживается (Ф. Вернет, 1971). Не ясен также вопрос о взаимосвязи неспецифических и специфических антител.
J3ce эти, а также и другие вопросы станут понятными при раскрытии механизма серологических реакций и природы антител. Незря ученые называют реакцию антиген—антитело ключом к открытию тайн (Я. Е. Коляков, 1975).
Стадии расщепления субстратов
В пищеварительной трубке гидролиз субстрата идет непосредственно в полости трубки и на клетках эпителия кишечника (так 'называемое мембранное пищеварение). Идентично отмечается и в крови. Процесс гидролиза идет в жидкой части крови и клетках (фагоцитоз). Назначение этих систем гидролизовать, разрушать чужеродные в генетическом отношении сложные органические вещества до простых форм. Такая же задача стоит и перед иммунитетом, то есть уничтожение клеток, которые генетически отличаются от собственных. Иммунитет, считалось долгое время, включается в работу при условии попадания вещества парентеральным путем или через пищеварительный канал, только в неразрушенном состоянии, то есть, разрушение вещества (антигена) при иммунитете идет не в органах пищеварения. На основании большого фактического материала (И. Б. Куваева, 1976 и др ) выдвинута концепция, что в организме в большей мере самостоятельно существуют две иммунологические системы. Первая — иммунологическая система крови, которая образована циркулирующими иммуноглобулинами, синтезированными в лимфоидных органах. Вторая — это иммунологическая система внешних секретов. Под внешними секретами понимают жидкости, выделяемые слизистыми оболочками органов, сообщающихся с внешней средой; сюда относятся слезная, назальная, трахеобронхиальная жидкость, слюна, желудочный, панкреатический и кишечный соки, желчь. Сюда отнесены также моча и молозиво В отличие от лимфоидных органов в субэпителиальных слоях слизистых оболочек, выделяющих внешние секреты, преобладают плазматические клетки, синтезирующие в основном иммуноглобулины.
Утверждается положение о том, что иммуноглобулины внешних секретов принимают участие в защите слизистых оболочек от патогенных бактерий, вирусов, пищевых антигенов. Все это указывает на взаимосвязь иммунитета с процессами гидролиза в пищеварительном канале. В чем же она заключается? Какая существует взаимосвязь Разрушение вещества в русле крови, как сейчас считается, идет антителами, и процесс гидролиза улавливается с помощью реакций, положенных в основу принципа нейтрализации, агглютинации, лизиса и преципитации. Но там идет и процесс расщепления чужеродного вещества гидролазами при парентеральном пищеварении
В желудочно-кишечном тракте разрушение вещества идет гидролазами, выделяемыми органами пищеварения. Но там имеются и антитела (Я- С. Шварцман, Л. Б. Хазенсон, 1978). Возникает вопрос, воспроизводятся ли реакции, в основу которых положен принцип нейтрализации, агглютинации, лизиса и преципитации, с пищеварительными соками
Фунгицидной, бактерицидной, бактерисстатической и вируснейтралнзующей способностью обладают и некоторые вещества (салициловая, бензойная, карболовая и соляная кислоты, хинозол и другие вещества). В них нет ни антител, ни гидролитических ферментов. Но, обладая свойствами нейтрализовать действие грибков, микроорганизмов и вирусов, возникает вопрос, воспроизводятся ли эти серологические реакции, опять же в основу которых положен принцип нейтрализации, агглютинации .лизиса и преципитации, с этими веществами
Нейтрализующая способность пищеварительных соков и неорганических веществ
Реакция нейтрализации направлена на обезвреживание живого возбудителя (бактерии, вирусы и др.) и продуктов его жизнедеятельности (токсины, метаболиты).
Присутствующие в иммунных сыворотках антитела предотвращают развитие микроорганизмов и вирусов. Действие антител на микроорганизмы и вирусы, то есть нейтрализация живых существ, улавливается после введения смеси (антигена с антителом) в организм животных, культуру тканей, куриные эмбрионы. Если произошла нейтрализация живого микроорганизма или вируса, то его действие в различных чувствительных системах не проявляется. Если же не произошла, то начинает проявляться действие микроорганизма или вируса, которое улавливается по характерным для действия этого микроорганизма, вируса или токсина признакам. Суть этой реакции состоит в том, что антитела предотвращают развитие микроорганизмов и вирусов. Как же в этом отношении действуют пищеварительные соки?
О бактерицидных свойствах слюны написано много литературы и эти ее свойства не вызывают сомнений. Кроме слюны бактерицидными свойствами обладают и другие пищеварительные соки, в частности желудочный сок. О его действии на тифозные бактерии указывал И. К. Конаржевский (1902), при лечении инфицированных ран — Г. Г. Степанян (1948)
и другие.
В качестве характеристики нейтрализующего действия мы брали натуральный желудочный сок, получаемый от лошадей. Другие соки — как слюна, поджелудочный сок — получали в острых опытах или через фистулу у собак.
Желудочный сок получали от клинически здоровых лошадей, содержащихся на обычном рационе (сено, овес) с помощью аппарата А. М. Смирнова. Полученный сок вначале фильтровали через марлю, а затем через бактерицидные фильтры. Консервирование не проводили. Растворы кислот и хинозола готовили на стерильном физиологическом растворе. В качестве живой культуры использовали кишечную палочку из штаммов 078 и 83. Исследуемый желудочный сок и растворы кислот предварительно проверяли на стерильность путем высева их на МПА и бульон. Использовали только стерильные пробы.
В пробирку брали по 1 мл натурального желудочного сока и делали разведение его стерильным физиологическим раствором в двукратновозрастающих разведениях. В каждую пробирку добавляли по 0,1 мл одномиллиардной взвеси суточной агаровой культуры соответствующего штамма. После выдерживания в термостате при температуре 37—38 °С (20 мин, 40 мин, 60 мин, 90 мин, 2, 4 и 24 час.) проводили посев на скошенный агар. Посевы выдерживали в термостате при температуре 37—38 °С в течение суток. Затем учитывали степень роста кишечной палочки.
Натуральный желудочный сок обладал очень хорошими бактерицидными свойствами по отношению к кишечной палочке. Эффективность его зависела от активности желудочного сока и вирулентности микроорганизмов. Чем выше была активность желудочного сока, тем выше проявлялась его эффективность. Вирулентность штаммов 07'8 и 83 была неодинакова. Микробы кишечной палочки штамма 83 были виру-лентнее штамма 078. Это сказывалось и на бактерицидных свойствах желудочного сока. Его нейтрализующая способность по отношению к микроорганизмам штамма 078 была выше, чем к бактериям штамма 83.
Нейтрализующее действие химических веществ определяли на примере салициловой и бензойной кислот и хинозола. В каждую пробирку брали по 1 мл 0,07 % концентрации салициловой и бензойной кислот и хинозола. Затем делали разведение этих веществ стерильным физиологическим раствором в двукратновозрастающих разведениях. В каждую пробирку добавляли по 0,1 мл одномиллиардной взвеси суточной агаровой культуры кишечной палочки из штаммов 078 и 83. После выдерживания в термостате при температуре 37—38 °С (20 мин, 40 мин, 60 мин, 90 мин, 2, 4 и 24 час.) проводили посев на скошенный агар. Посевы выдерживали в термостате при температуре 37—38 °С в течение суток. Затем учитывали степень роста кишечной палочки.
Хинозол, салициловая и бензойная кислоты обладали нейтрализующими свойствами. Лучше на кишечную палочку действовала салициловая кислота, хуже бензойная и еще хуже хинозол. Нейтрализующее действие их зависело не только от вещества, но и его концентрации. Чем выше была его концентрация, тем выше была и нейтрализующая способность.
Бактерицидное свойство зависит от вещества, его концентрации и вирулентности микроорганизма. Если сравним нейтрализующие свойства сыворотки крови и бактерицидные свойства пищеварительных соков, то найдем прямое сходство. Нейтрализующие свойства сыворотки крови проявляются только к живым микроорганизмам и вирусам. Эти же микроорганизмы или вирусы при попадании в желудочно-кишечный тракт нейтрализуются его соками. Как нейтрализующие свойства сыворотки крови зависят от вирулентности микроорганизмов и активности самой сыворотки, так и нейтрализующие свойства пищеварительных соков зависят тоже от вирулентности возбудителя, и активности пищеварительных соков. При поступлении в пищеварительный канал корма наступает адаптация ферментов к его веществам, а при введении антигена (вещества) парентеральным путем начинают вырабатываться специфические антитела.
Наличие гидролитических ферментов, их активаторов и ингибиторов в сыворотке крови, подобных ферментам и их активаторам и ингибиторам пищеварительных соков, а также ингибирующие свойства химических веществ, дает основание предположить, что при попадании в организм, независимо через рот или парентеральным путем, наступает ингибиция микроорганизмов и вирусов, этим самым предотвращая их возможность расщеплять субстрат.
Постановка реакции нейтрализации на белых мышах, куриных эмбрионах, культурах тканей—это то же, что проверка нейтрализующих свойств этих соков и веществ на питательной среде.
Агглютинирующая способность пищеварительных соков и неорганических кислот
При соединении клеток, выступающих в качестве антигена с антисыворотками, наступает их агглютинация. Отмечается ли процесс агглютинации клеток при их разрушении пищеварительными соками или кислотами? Для этого мы в качестве тканевых клеток брали отмытые эритроциты кур, крупного рогатого скота и лошадей, а в качестве микробных —суточные культуры кишечной палочки, бруцеллезный, пул-лорозный и паратифозный антигены. В качестве пищеварительных соков служили слюна, натуральный желудочный сок лошади и 1н растворы соляной, азотной и серной кислот в двухкратновозрастающих разведениях. Реакцию ставили в объеме 1 мл при комнатной температуре.
Агглютинация эритроцитов крупного рогатого скота зависела от активности желудочного сока. Чем выше была активность желудочного сока, тем в большем разведении отмечалась агглютинация эритроцитов.
Степень агглютинации клеток бактериального происхождения натуральным желудочным соком была ниже по сравнению с эритроцитами. Она зависела от вида агглютинирующих клеток и активности желудочного сока Наименьшая степень агглютинации отмечалась с бруцеллезным антигеном и наибольшая с кишечной палочкой. Кишечная палочка была двух штаммов 83 и 078 И среди них степень агглютинации была различной. Кишечная палочка штамма 83 была вирулентнее, нежели штамма 078 При этом степень агглютинации микробов из штамма 83 была слабее в сравнении с микробами штамма 078.
Слюна и нормальные растворы соляной, азотной и серной кислот агглютинировали эритроциты крупного рогатого скота и птицы. Степень агглютинации зависела от расщепляющих соков и кислот и вида эритроцитов. Степень агглютинации эритроцитов крупного рогатого скота и птицы была неодинаковой.
При этом отмечалось, что агглютинирующей способностью слабее обладала слюна, затем поджелудочный сок и сильнее обладали кислоты. При этом различные кислоты обладали различной степенью агглютинации.
Поджелудочный сок, слюна и нормальный раствор соляной, азотной и серной кислот обладали агглютинирующей способностью к клеткам бактериального происхождения. Степень агглютинации кишечной палочки, пуллорозного, бруцеллезного и паратифозного антигенов была различной. Хорошей агглютинирующей способностью обладали кислоты. Необходимо отметить, что степень агглютинации зависела от кислот. Каждая кислота обладала различной агглютинирующей способностью. Слабой степенью агглютинации обладали поджелудочный сок и слюна.
Степень агглютинации зависела также и от вирулентности микробов. Кишечная палочка различных штаммов и различной степени вирулентности неоднократно агглютинировалась поджелудочным соком и слюной.
Ввиду того, что желудочный сок лошадей обладает агглютинирующей способностью, а также этой способностью обладает и соляная кислота, входящая в состав желудочного сока, мы решили выяснить роль агглютинации самих ферментов, входящих в состав желудочного сока. Для этого взяли натуральный желудочный сок от трех лошадей и установили степень агглютинации 0,5 % взвеси эритроцитов крупного рогатого скота. Затем желудочный сок подвергали кипячению в течение 5 мин. После кипячения снова определяли его агглютинирующую способность к этим же эритроцитам. Особой разницы в агглютинирующей способности некипяченого и кипяченого желудочного сока мы не отметили.
Агглютинирующую способность различных компонентов решили проверить и на солянокислом растворе пепсина. Раствор приготовили по прописи: пепсин — 5 г, соляная кислота концентрированная — 2,5 мл и 0,9 % раствор поваренной соли — 500 мл. Затем приготовили растворы из компонентов. Реакцию ставили в объеме 1 мл с 0,5 % взвесью эритроцитов крупного рогатого скота. Было установлено, что степень агглютинации солянокислым раствором пепсина и соляной кислотой была почти одинаковой. Пепсин и физиологический раствор агглютинирующей способностью не обладали.
Итак, при разрушении вещества клеточного состава пищеварительными соками имеет место процесс агглютинации.
Некоторые кислоты также обладают разрушающей способностью, например, метод приготовления гидролизатов, где в качестве разрушающего средства используют кислоты. Нами было установлено, что и кислоты обладают агглютинирующими свойствами.
Таким образом, процесс агглютинации, склеивания - это определенная стадия при разрушении вещества клеточного состава.
В заключение, по агглютинации клеток пищеварительными соками и неорганическими кислотами, необходимо отметить, что при агглютинации бактериальных клеток слабо наблюдался лизис, в то время как при соединении пищеварительных соков и кислот с эритроцитами крови после агглютинации наступал их лизис. И по существу, в лунках, где ставили реакцию с клетками крови, впоследствии находились не конгломераты клеток, как с бактериальными, а их содержимое. То есть после агглютинации наступал лизис и содержимое клеток подвергалось денатурации.
Лизирующая способность пищеварительных соков и неорганических кислот
При соединении клеток с пищеварительными соками и неорганическими кислотами вначале при их гидролизе наступает агглютинация. В дальнейшем после агглютинации, под действием расщепляющего вещества наступает разрушение клеток. Степень разрушения зависит от многих факторов. А именно: от типа клеток, расщепляющего вещества, адаптации ферментов к веществу оболочки клетки и длительности контакта клеток с расщепляющим веществом.
По типу клетки можно разделить на тканевые и бактериальные. К тканевым относятся клетки различных тканей — эпителиальные, клетки крови и другие. К бактериальным
—клетки различных микроорганизмов. При этом они могут быть в активном состоянии и в стадии анабиоза, а некоторые
—в виде спор. Соответственно у различных клеток толщина и состав оболочек различны. Соответственно, при воздействии на них одним и тем же разрушающим веществом степень гидролиза различная.
В проведенных нами экспериментах было установлено, что разрушение тканевых клеток происходит быстрее и лучше, в сравнении с бактериальными. В качестве примера можно взять натуральный желудочный сок лошади. При соединении его с эритроцитами крови, через 5—10 мин наступал полный гемолиз эритроцитов. В то же время при соединении его с бруцеллезными клетками, клетками паратифа и кишечной палочки после агглютинации через 30—40 мин отмечалось незначительное разрушение клеток. Если при наблюдении под микроскопом разрушение клеток тканей протекало прямо «на глазах», то этого нельзя сказать о бактериальных клетках. Процесс их гидролиза более замедлен. При этом отмечено, что клетки бруцеллеза, паратифа более слабее и медленнее разрушались, нежели кишечной палочки.
Более сильный гидролиз клеток отмечался при воздействии на них неорганических кислот нормальной концентрации в различных разведениях — соляной, серной и азотной. Но и здесь отмечалась та же закономерность. Не все клетки разрушались в одинаковой степени. Быстрее разрушались клетки тканевого происхождения, нежели бактериальные. Но и бактериальные в свою очередь разрушались неодинаково.
При соединении клеток со слюной в основном разрушались клетки тканей. Расщепление бактериальных клеток было незначительно. Как известно, в слюне находится большое количество лизоцима, который в основном воздействует на полисахариды оболочек клеток, способствуя их разрушению. Лнзоцим имеется и в желудочном соке. Соляная кислота, находящаяся в желудочном соке, кроме активации пепсина, по-видимому, тоже способствует разрушению клеток, особенно у плотоядных. Гидролиз клеток зависит от химического состава клеток. Различные клетки, расщепляемые одним и тем же веществом, подвергались различной степени разрушения.
Бактериальные клетки и клетки тканевого происхождения подвергали гидролизу неорганическими кислотами (соляной, серной и азотной), желудочным соком н слюной. Более сильными гидролитическими свойствами обладали неорганические кислоты нормальной концентрации, меньшей - желудочный сок и слюна.
Было установлено, что степень разрушения клеток зависела и от длительности контакта их с расщепляющим веществом и температуры.
Денатурация белков пищеварительными соками и неорганическими кислотами
В пищеварительный тракт белки попадают в бесклеточном состоянии и в клеткам Белки, попавшие в клетках, освобождаются в результате разрушения оболочки клеток пищеварительными соками. Освободившийся белок подвергается гидролизу. Происходит ли при этом его свертывание? Для выяснения этого вопроса в качестве белка брали белок куриного яйца, сыворотку крови лошадей и крупного рогатого скота. В качестве расщепляющего вещества нам служил желудочный сок лошадей и неорганические кислоты. При соединении белка с расщепляющим средством наступала его денатурация. Под денатурацией мы имеем в виду переход белка из нативного состояния в свернувшееся, коагулирующее. Денатурацию белка вызывают многие факторы: тепло, высокое давление, механическое воздействие, ультразвук, старение, ионизирующее излучение, изменение рН, ионы металлов, химические денатурирующие агенты, ферменты. Имеются вещества, усиливающие и ингибирующие денатурацию.
Молекулы белков обычно обладают биологической активностью только в нативном состоянии. Переход молекулы белка из активного (нативного) состояния в неактивное (денатурирующее) означает потерю его активности (Введение в прикладную эпзимологию. Учебное пособие /Под ред. И. В. Березина и К. Мартннека. —М., Изд-во Моск. ун-та, 1982.— 384 с.).
При соединении белков с пищеварительными соками и кислотами мы отмечали их денатурацию. Соединение белков с расщепляющими средствами проводили по методикам иммунологических реакций. Соединяли белки с расщепляющими средствами в агаровом геле и путем наслаивания в пробирках. В агаровом геле с расщепляющим средством соединяли нативный белок и подвергнутый электрофорезу. Было установлено, что подвижность белков в агаровом геле более замедлена, чем желудочною сока л кислот. На месте соединения образовывалась белая линия, представляющая собой денатурированный белок. При соединении белков сыворотки крови лошадей и крупного рогатого скота с натуральным желудочным соком в агаровом геле денатурации белков не отмечалось, в то же время при наслаивании белков на желудочный сок в пробирках на месте соединения образовывалось белое кольцо из денатурированного белка.
О денатурации белков гидролитическими ферментами указывают многие факторы. Так, например, использование протеолитических ферментов, получаемых из слизистой желудка, сычуга, грибов в сыроварении, где используют их для створаживания молока. Молочнокислые бактерии, попав в молоко, створаживают его белки. Помутнение сыворотки крови при ее «загнивании» называет на денатурацию белков ферментами микрофлоры. То есть, при гидролизе белков наступает их денатурация, свертывание. По-видимому, при денатурации белка происходит изменение конфигурации молекулы, расположение которой способствует лучшему ее расщеплению. При этом теряется и активность белка, что имеет немаловажное значение при разрушении его ферментами, тоже как правило, имеющими белковую структуру и находящимися в активном состоянии.
При диагностике инфекционных заболеваний применяются реакции, в основу которых положен принцип нейтрализации, агглютинации, лизиса и преципитации. Это: реакция кольцепреципитапии, реакция диффузной преципитации в геле, радиальная иммуподиффузия, иммуноэлектрофорез, реакция флокуляции, реакция пассивной гемагглютинащш, реакция нейтрализации антител, реакция нейтрализации антигена, реакция торможения гемагтлютинации, реакция связывания комплемента, реакция Кумбса, иммуноферментный метод или реакция энзиммеченых антител и другие.
Реакции, с помощью которых устанавливаем наличие нейтрализующих, агглютинирующих и коагулирующих антител, воспроизводятся с пищеварительными соками и неорганическими кислотами, то есть с веществами, обладающими расщепляющими свойствами.
Стадии разрушения антигена
В желудочно-кишечном тракте для гидролиза субстратов существует целая система органов и тканей, выделяющих комплекс ферментов гидролаз, их активаторов и ингибиторов. Если в желудочно-кишечный тракт попадает субстрат, состоящий из углеводов или жиров, то видимых проявлений в изменении их конфигурации не наблюдается. Идет постоянный гидролиз н затем их усвоение. При попадании в желудочно-кишечный тракт более сложных веществ, например белков, конфигурация белковой молекулы изменяется. То есть, прежде чем начнется гидролиз попавшего белка, наступает его денатурация. В качестве денатураторов выступают многие факторы: ферменты, кислоты, особенно соляная, рН и другие вещества. Изменения конфигурации белковой молекулы, часто даже весьма незначительные, существенно отражаются на скорости се протеолнтичсского гидролиза.
Известно, что нативные белки гораздо устойчивее денатурированных к расщеплению их протенназами. Так, гемоглобин, денатурированный мочевиной, переваривается папайном в сто раз быстрее. Есть белки, например бактерицин, которые в нативном состоянии многими протеиназпми вообще не расщепляются. Тепловая денатурация повышает перевариваемость сывороточного альбумина трипсином. В опытах на живых инфузориях было показано, что и внутриклеточные протеиназы—катепсины—легче переваривают денатурированные, чем нативные белки. Катепсины, содержащиеся в лизосомах печени крыс, также гидролизуют белки, предварительно денатурированные. Многие протеиназы расцепляют лишь денатурированный белок и при згсм они сами катализируют переход глобулярного белка из нативной формы в денатурированную. Сравнивали по ряду критериев нативный сывороточный альбумин с альбумином, денатурированным после денатурации мочевиной и гуанидином. Оба белка не отличались по гидродинамическим и электрофоретическим свойствам, но ренативированный белок, подобно денатурированному, переваривался трипсином гораздо быстрее. Сходный результат получали при сравнении нативных сывороточного альбумина и псевдоглобулина с реиативированными после денатурации мочевиной. Обрабатывали сывороточный альбумин трихлоруксусной кислотой и этанолом, а затем его диализировали и лнофилпзировали. Полученный белок не отличался от исходного нативного по следующим показателям: кристаллизации, седиментации, электрофоретнческой подвижности, теплоустойчивости, взаимодействию с антисывороткой. Однако он переваривался трипсином быстрее нативного. Таким образом, в организме прежде, чем наступит гидролиз белка, происходит его денатурация.
После гибели клеток часть белка (ферменты, гормоны и др.) находится в деятельном состоянии. И он вначале подвергается действию ингибиторов плазмы и переходит в недеятельный белок. Как идет этот процесс, как в организме происходит разделение иа деятельный белок погибших клеток и функционирующих — это вопросы, требующие дальнейших разработок. Раскрытие системы регуляции ингибицни деятельных белков функционирующих клеток и деятельных белков тканей при клеточном обновлении во многом прояснит вопрос об аутоиммунных заболеваниях. Ведь при этих болезнях нарушается система регуляции ингибиции ферментов и их субстратной специфичности , в результате чего начинают подвергаться гидролизу ке только белки тканей, погибших после клеточного обновления, но и белки тканей деятельных клеток. После ингибиции наступает денатурация белков. При нормально протекающих процессах гидролиза в крови процесс денатурации не заметен, по-видимому, это связано с непрерывностью течения реакции. В результате длительного времени наступает адаптация гидролитических ферментов не только в субстратном отношении, но и в качественном. То есть, по мере поступления белок быстрее из нативного переходит в денатурированный, а последний подвергается гидролизу как в самой крови, так и в клетках, обладающих фагоцитарной или пинотической способностью. Процесс денатурации белков хорошо заметен в пробирке, если взять в нее стерильно кровь и затем получить сыворотку. Свежая сыворотка прозрачна и имеет светло-желтый оттенок. В результате стояния при комнатной температуре (быстрее в термостате при температуре +39—40 СС) через несколько дней отмечается ее помутнение, а затем и образование видимых хлопьев. Это происходит денатурация белков. После денатурации идет гидролиз до мономеров (рис. 3).
Если же в кровь попадают недеятельные тканевые или бактериальные клетки, то они тоже подвергаются разрушению, подобно гидролизу клеток при физиологической регенерации, то есть клеточном обновлении. На них начинают действовать гидролазы, которые имеются в организме и обладают широкой субстратной специфичностью. Действие их зависит от сходства погибших клеток при клеточном обновлении с субстратами попавших клеток. Чем ближе их сходство, тем быстрее начинается гидролиз. Кроме того, большое действие здесь оказывает активность ферментов организма. Но в попавших клетках находятся сложные вещества, к которым в организме не адаптированы ферменты, а имеющиеся с широкой субстратной специфичностью — не способны проводить гидролиз данного вещества. В этом случае наступает адаптация ферментов организма к этому веществу. Для этого необходим определенный промежуток времени. Он будет зависеть, как видно из данных применения убитых вакцин, от схожести микробов с субстратом тканей организма, к которым адаптированы ферменты, а также от активности этих ферментов и количества попавших в организм клеток. Наступает, после выработки специфических ферментов, при их соединении с клетками, концентрация этих клеток. Мы отмечали это склеиванием. Попавшие клетки концентрируются. В организме концентрация их отмечается возле клеток белой крови, которую осуществляют опсонины (так называемое «прилипание»). Часть згих клеток подвергается гидролизу в русле крови (подобно гидролизу кормового субстрата в полости пищеварительной трубки), другая часть, прилипая к клеткам белой крови, подвергается гидролизу в них (фагоцитоз), подобно пристеночному пищеварению в желудочно-кишечном тракте. По мере разрушения клеток в кровь поступают продукты распада. На них действуют гидролитические ферменты, которые имелись в крови к лимфе, к гндролазы, которые адаптированы к новому веществу. Сколько и каких ферментов будет выделяться для гидролиза этих клеток, чтобы довести их расщепление до мономеров, зависит от химического состава самих клеток и степени адаптации ферментов. Ферментов, чтобы разрушить клетку, будет много, представив строение животной и бактериальной клеток (рис. 4, 5).
В общих чертах химический состав бактериальной клетки сходен с химическим составом животных клеток. Большинство компонентов бактериальной клетки содержит в форме органических молекул углерод, кислород, водород, азот. В свою очередь структура органических макромолекул сходна со структурой, наблюдаемой у других организмов. Следовательно, в биохимический состав бактериальной клетки входят те же большие группы биокомпонентов, которые встречаются в биологии: вода, минеральные соли, углеводы, липиды, протеины и нуклеопротеины. Из этих веществ и состоят жгутики, клеточные оболочки, ядра, протоплазма, различные включения. В зависимости от выполнения функции в количественном и качественном отношении соответственно их химический состав будет различен. В соответствии с этим будут наблюдаться и различные стадии адаптированных свойств ферментов системы гидролаз. Попавшие в кровь убитые микроорганизмы будут находиться на различных стадиях гидролиза. Одни в начальной стадии, другие в середине и третьи в конце. По мере разрушения клеток и попадания в кровь новых веществ будет идти и адаптация ферментов. Итак, в организме в какой-то промежуток времени, от попадания и до полного гидролиза всех микроорганизмов, будут находиться клетки на различных стадиях гидролиза и конечные продукты расщепления. Длительность этого периода будет зависеть от химического состава попавших клеток, их количества, специфичности и активности ферментов, а также адаптационной способности ферментов.
Таким образом, при разрушении недеятельных клеток или убитых микроорганизмов наступает их агглютинация. Вне организма в результате взаимодействия этих клеток (в данном случае антигена) и антител из микробных тел образуются зерна, хлопья, комочки, различаемые невооруженным глазом (иногда приходится прибегать к лупе). Образовавшиеся хлопья или зерна представляют собой иммунный комплекс антиген - антитело, а при дальнейшем выпадении на дно пробирки их называют агглютинатом. То же самое наблюдается и при расщеплении субстрата ферментами, где образуется единый комплекс фермент—субстрат, затем в дальнейшем наступает денатурация белков, которые и представляют собой зерна или хлопья (в зависимости от клеток).
Все это способствует быстрейшему гидролизу попавших клеток, как обычного субстрата, но имеющего более сложную химическую структуру (рис. 6). После агглютинации наступает разрушение (лизис) оболочек клеток. Здесь большую роль играет лизоцим (фермент мурамидаза). После разрушения оболочек клеток их Содержимое подвергается действию гидролаз крови и их ингибиторов. Если остались в недеятельных клетках, при клеточном обновлении, или микробах остатки деятельных белков (ферменты, гормоны и другие активные белки), они инактивируются. Затем наступает денатурация (коагуляция) белков. В дальнейшем при разрушении белков, жиров и углеводов образуются промежуточные продукты распада (метаболиты). При этом видимых проявлений при разрушении метаболитов мы не отмечаем. Конечными продуктами разрушения белков, жиров, углеводов, РНК, ДНК и других соединений будут простые формы этих веществ, которые именуют мономерами.
Очень сложные процессы протекают в организме при попадании в кровь живых микробов. Микробы обладают весьма сложным ферментативным снаряжением. Необычная деятельность, которую развивают микроорганизмы, создает в природе условия, обеспечивающие существование одного из самых больших процессов, а именно — процесса круговорота живой материи. Микроорганизмы расщепляют комплексные органические вещества вплоть до самых простых производных, которые затем могут вновь ассимилироваться растениями и животными. Некоторые молочные бактерии могут гидролизовать 180—15000 г лактозы в течение одного часа. Если бы человек был в состоянии метаболнзировать с такой же интенсивностью различные пищевые субстраты, количество этих продуктов должно было бы исчисляться многими тысячами тонн пищи в течение одного часа (Л. Месробяну и Э. Пэунеску, 1963).
Помимо ферментативного снаряжения, осуществляющего соответствующие превращения, у микроорганизмов имеется еще и другое обстоятельство, обеспечивающее развертывание колоссальной деятельности, а именно — «поверхность» всасывания субстрата. У одноклеточных существ эта поверхность во много раз больше, чем у остальных живых существ. Для примера можно привести соотношение между весом и поверхностью, которое у микробов примерно в 200 тысяч раз больше, чем у человека. Это можно объяснить тем, что у человека и животных только небольшая часть всей поверхности, находящейся в контакте с наружной средой, специализирована в целях всасывания питательных веществ, в то время как у микроорганизмов вся их поверхность выполняет эту функцию. Становится ясен вопрос, почему порой при попадании в организм нескольких микробов ферментативные силы организма не могут их подавить. Идет быстрое размножение микробов и результатом является появление заболевания макроорганизма.
В бактериальной клетке имеются все ферменты, обеспечивающие ее жизненный цикл. Это оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и синтетазы. Ферменты этих групп обеспечивают обмен веществ микробной клетки, включающих два основных процесса, характерных для животного. Это диссимиляция и ассимиляция.
В бактериальной клетке имеются две категории ферментов. К первой категории относятся ферменты, которые независимо от условий среды постоянно находятся в клетке как в присутствии, так и в отсутствие катализируемого ими субстрата. Эти ферменты осуществляют катализ основных элементов клеточного обмена, какими являются, например, ли-назы, карбогидразы, протеиназы, оксидазы и другие.
Ко второй группе относятся адаптивные ферменты, которые появляются только в присутствии соответствующего субстрата. Появление этих ферментов является результатом адаптации, для которой бактериям необходим определенный промежуток времени (определенного числа поколений) для того, чтобы привыкнуть к соответствующему веществу. В начале этого периода времени, когда имеется небольшое количество фермента, рост (размножение) соответствующей бактерии происходит чрезвычайно медленно; позже наряду с увеличением числа пассажей на индуцирующий субстрат культуры становятся все более обильными в результате количественного роста фермента.
Адаптация фермента может осуществляться в оптимальных условиях, когда индуцирующий субстрат представляет собой основное питательное вещество, необходимый фактор роста или же вредный для клеток фактор, ферментативное расщепление которого обеспечивает надлежащие условия
развития.
Явление ферментативной адаптации наблюдается всякий раз, когда бактерия переносится из среды, в которой она выращивалась продолжительное время, в другую питательную среду другого состава. При адаптации отмечают три различные реакции:
а) бактериальные клетки могут делиться обычным путем без всякого замедления или же какого-либо другого изменения, что указывает на то, что новая питательная среда не обуславливает существенных изменений их обменных процессов;
б) бактериальные клетки не могут совершенно размножаться, это указывает на то, что они уже не могут пользоваться новым субстратом, содержащимся в питательной среде;
в) вначале не наблюдается признаков развития бактерий, но спустя определенный промежуток времени микроорганизмы начинают размножаться — вначале более медленно, а затем все быстрее.
В последнем случае происходит изменение, которое осуществляется во времени, то есть ферментативная адаптация. Бактериальные клетки при первом засеве в новую питательную среду не могут развиваться, так как они не способны использовать новый тип субстрата, ввиду отсутствия у них адаптивной ферментативной системы. Однако, со временем, в результате процесса адаптации, микробы приобретают возможность использовать новый субстрат, создавая для себя (синтезируя) надлежащую ферментативную систему, в связи с чем начинается размножение.
Для своего роста и развития микроорганизмам также необходимы питательные вещества, без которых они не могут существовать. В качестве питательных веществ могут служить различные органические и неорганические вещества. Приспособляемость микроорганизмов к ним огромна. Но одно из необходимых условий для жизнедеятельности микроорганизмов, как и организмов вообще — усвоение, синтез питательных веществ идет только в простых расщепляемых формах.
По приспособляемости к субстрату можно разделить микроорганизмы на три группы:
а) к первой группе можно отнести те микроорганизмы, где в качестве субстратов служат вещества, расщепленные до конечных продуктов (отдельные питательные среды при выращивании микроорганизмов, в какой-то степени сапрофитная микрофлора в кишечнике);
б) ко второй группе можно отнести те микроорганизмы, которые используют в качестве субстратов мертвые вещества органической природы. К ним относится множество микроорганизмов. Они ведут разрушение неживой органической материи. Если для первой группы микроорганизмов выделение протеолитических ферментов почти не обязательно, они и не обнаруживаются в фильтратах, то для второй группы обязательно. И соответственно в фильтратах обнаруживаются гидролитические ферменты. Состав их будет зависеть от состава среды и соотношения белков, жиров и углеводов, а активность от длительности использования данного субстрата микроорганизмами, то есть от адаптации. Разрушение субстрата идет не только экзоферментами, но и внутриклеточными ферментами, высвобождаемыми при распаде микроорганизмов;
в) к третьей группе можно отнести те микроорганизмы, которые используют в качестве субстрата живую, деятельную ткань. К этой группе тоже относится большое количество микробов, то есть все микроорганизмы, выделяемые при ин-фе! цпонных заболеваниях. Они используют в качестве субстрата живую ткань, а тзкже субстраты погибших клеток при клеточном обновлении. Если для первых двух групп микроорганизмов выделение ингибиторов ферментов не обязательно, то для третьей группы они необходимы для инактивации организма, в котором они живут. Явление ингибиции очень хорошо изучено у антибиотиков (Молекулярные основы действия антибиотиков, 1975). После ингибиции бактериальная клетка гндролазами расщепляет субстрат до усвояемой формы и затем идет его усвоение. То есть, эта группа микробов отличается от второй группы способностью к выделению ингибиторов.
При попадании в организм энтерально или парентерально микробов первой группы вначале идет разрушение у них жгутиков гидролазами желудочно-кишечного тракта и крови, затем бактериальной стенки. После разрушения клетки во6ожпаются, кроме недеятельных белков, жиров, углеводов и других веществ, и деятельные белки. Это все ферменты, осуществляющие обмен веществ в микробной клетке, ингибиторы и активаторы. После подавления активности деятельных веществ ингибиторами и гидролазями макроорганизма содержимое бактериальной клетки вместе с капсулой становится для организма просто субстратом, при расщеплении которого в организме образуются метаболиты и конечные продукты расщепления. При этом у белков отмечается инактивированне и коагуляция (дегатурацпя) (рис. 7).
При попадании в организм животного или человека бактериальных клеток, адаптированных к неживым субстратам органической природы и в результате этого выделяющих экзоферменты, в основном гидролазы, предварительно идет подавление активности этих ферментов ингибиторами макроорганпзма, и затем расщепленче бактерий идет по типу разрушения микробов первой группы (рис. 8).
При попадании в организм животного или человека микробов третьей группы ингибиторами и гидролазами этих макроорганизмов вначале идет подавление активности «внешних», если можно так выразиться ингибиторов бактерий, затем идет подавление активности их гидролитических экзоферментов, а после этого бактериальные клетки расщепляются по типу расщепления микробов первой группы (рис. 9).
От чего будет зависеть степень расщепления микроорганизмов, попавших в организм животного или человека? Это: от химического состава и активности обменных процессов у микроорганизмов и активности обменных процессов у животных или человека. О роли микроорганизмов в их разрушении макроорганизмом разберем на примере микробов третьей группы, потому что расщепление микробов этой группы включает стадии расщепления микробов второй и первой групп.
Степень гидролиза микробов будет зависеть от активности ингибиторов ферментов, выделяемых бактериями, то есть степени их инактивации (ингибирования) ферментами и ингибиторами, содержащимися в пищеварительных соках или в крови и лимфе. Это зависит от того, куда попадут микроорганизмы.
Следующий фактор, влияющий на степень гидролиза микробов, — это активность гидролаз, выделяемых бактериями. Их количество, вид гидролитических ферментов (протеиназы, липазы, карбогидразы и другие), активность будут зависеть от обменных процессов, протекающих в самой микробной клетке, от соотношения и количества в тканях организма белков, жиров, углеводов и других соединений и от субстратной специфичности.
Гидролиз бактериальной стенки будет зависеть от ее химического состава.
Разрушение содержимого бактериальной стенки будет зависеть от количества и активности ферментов, содержащихся в протоплазме, лизосомах, митохондриях, ядре, которые осуществляют обменные процессы в клетке. Чем выше их активность, тем больше надо усилий со стороны макроорганизма для подавления их активности. После инактивации этих ферментов и других деятельных белков идет гидролиз содержимого бактерий. Он будет зависеть от химического состава содержимого микробной клетки.
Разрушение микроорганизмов, попавших в организм животного или человека, будет зависеть и от обменных процессов в макроорганнзме. Чем выше активность обменных процессов, тем выше активность ингибиторов и гидролаз, осуществляющих этот процесс.
Степень разрушения микробной клетки будет зависеть от субстратной специфичности ферментов животного организма и их адаптации к составным бактериальной клетки.
Какие стадии претерпевает микробная клетка при ее гидролизе? Это нейтрализация активности ингибиторов и ферментов, в основном, гпдролаз, выделяемых микробной клеткой. В иммунологии их именуют экзотоксинами. Этот процесс мы улавливаем реакциями, связанными с процессом нейтрализации.
В дальнейшем наступает разрушение клеточной оболочки. Этот процесс сопровождается склеиванием, скучиванием микробов с образованием компактных агглютинатов в виде зернышек, крупинок (такой осадок наблюдается у безжгутиковых О-форм бактерий) или образованием крупных рыхлых скоплений бактерий в виде хлопьев (такой осадок наблюдается у жгутиковых Н-форм бактерий).
Агглютинаты представляют собой конгломерат, содержащий бактерии с неразрушенной и разрушенной клеточной оболочкой и денатурированным белком содержимого клеток. По существу, в этом акте слились воедино три процесса: кооперация клеток, разрушение оболочек (лизис) и денатурация белков. В иммунологии этот процесс мы улавливаем реакцией агглютинации. Части этого процесса — разрушение клеточных оболочек и денатурацию белков - устанавливаем реакциями лизиса и преципитации.
После разрушения бактериальной клетки наступает ингибиция ферментов клетки и всех ее составных веществ. В иммунологии их называют эндотоксинами.
При этом идет коагуляция белков и дальнейшее расщепление до мономеров (с наличием промежуточных продуктов— метаболитов) всех пластических веществ, составляющих бактериальную клетку. Разрушение промежуточных продуктов до простейших идет без проявления ингибиции, агглютинации, лизиса и коагуляции, поэтому мы и не улавливаем этот процесс серологическими реакциями. Но этот процесс улавливается другими реакциями, с так называемыми гаптенами, то есть неполными антигенами.
В организме эти стадии протекают почти одновременно, но не в разных силах, зависящих от химического состава микробных клеток, их количества, активности ферментов и ингибиторов, а также от активности и степени адаптации ферментов макроорганизма.
Несколько слов о вирусах, как о мельчайших частицах, вызывающих нммунологические реакции у организмов. Химический состав ряда вирусов изучен достаточно полно. У всех вирусов, независимо от сложности их структуры, основными компонентами являются белок и нуклеиновые кислоты. Многие виды их имеют более сложный химический состав и кроме белка и нуклеиновых кислот содержат липоиды и углеводы. Вирусы локализуются в клетках.
Механизм размножения вирусов окончательно не ясен и согласно распространенному представлению состоит из следующих основных этапов: прикрепление вируса на поверхности восприимчивой клетки, проникновение его в клетку, распад вирусной частицы н, наконец, выход зрелых форм из клетки. На прикрепление вируса к оболочке клетки большое влияние оказывают такие факторы, как температура, рН и солевой состав среды. Затем идет проникновение вируса в клетку. Вслед за проникновением наступает следующая стадия его развития — латентная фаза. В этом периоде происходит распад вирусной частицы на основные компоненты с последующим синтезом нуклеиновой кислоты и белка вируса. Еще много неясного как о способах биосинтеза компонентов вируса, так и о формировании зрелой вирусной частицы. Это, в частности, относится и к заключительной стадии развития вирусов — выхода их из клетки.
Обменные процессы у вирусов еще достаточно не изучены и вопрос использования ими питательных веществ остается открытым. Для своего развития, размножения и в целом .жизнедеятельности (имеется в виду активное состояние) вирусы требуют, как правило, деятельную ткань. Отсутствие гидролитических ферментов в вирусах, присутствие в качестве среды деятельной ткани (клеток) наталкивает на мысль, что для своего размножения и развития вирусы используют компоненты питательных веществ, расщепленных до синтезируемых свойств гидролазами клеток. Этим можно объяснить гибель клеток при проникновении и размножении в них вирусов, так как лишенная питательных веществ клетка погибает, а ее субстанция в дальнейшем подвергается гидролизу. То есть, клетка из деятельной формы переходит в недеятельную и подвергается воздействию гидролаз крови с разрушением ее оболочки и оставшейся субстанции. С разрушенной клетки вирусы выходят наружу и имеют возможность внедряться в другую клетку. В этом, то есть в механизме внедрения вируса в клетку, и какие факторы на это влияют, еще много неясного. Не внедряется ли вирус на «законах» пиноцитоза и фагоцитоза. То есть клетка захватывает вирус как инородную частицу, как субстрат. Неясным вопросом является синтез белка, так как в вирусах не обнаружены пока системы, регулирующие н производящие этот синтез. В какой-то степени, по-видимому, вирус использует для синтеза набор ферментов клеток. Действительно ли вирусы используют ферменты клетки и каким образом, непонятно. А раз так, то не понятен и вопрос, в каком состоянии вирус активен и в каком неактивен, то есть его деятельное состояние. Если в микробах и других организмах основным является гидролиз н синтез, то этого, в какой-то степени, нельзя сказать о вирусах, так как в них самих эти процессы не протекают. По существу неизвестно, что положить в основу жизнедеятельности вируса. Когда его считать живым (а значит деятельным) и не живым (а значит и недеятельным). Раз в состав вируса входит белок, то для развития и размножения вирусов этот белок выполняет какую-то функцию, и значит он деятельный. Весь вопрос в том, какую функцию?
При проникновении вируса в клетку для его гидролиза вначале наступает подавление активности его белков ингибиторами ферментов клетки, находящихся в ней или выработавшихся в результате адаптации, а затем уже идет гидролиз веществ, составляющих основу вируса, как идет расщепление начавшегося мертвого субстрата гидролитическими ферментами широкой и узкой специализации. Поэтому в основе серологической диагностики вирусов используется реакция нейтрализации. То есть, о наличии вирусов и их активности судят по результатам их деятельности. Это гибель лабораторных животных, эмбрионов, клеток и других видимых проявлений их деятельности.
Реакции организма при гидролизе субстратов и антигенов
Какие изменения в организме происходят при разрушении веществ? То есть, какие проявляются реакции со стороны организма? Эти реакции будут зависеть от состава попавшего вещества, места его внедрения в организм, частоты попадания и от физиологических свойств самого организма. Конечной судьбой попавшего вещества в организм является его гидролиз. И прежде всего реакции организма будут направлены на его скорейшее разрушение. В зависимости от состава вещества и будут проявляться различные реакции, но эти реакции тесно взаимосвязаны с местом внедрения вещества, частотой попадания и физиологическими свойствами организма. Различных комбинаций будет много. Разберем отдельно каждый фактор.
Реакция будет зависеть от места внедрения вещества. Естественный путь внедрения и гидролиза субстрата — это желудочно-кишечный тракт. Об изменениях со стороны желудочно-кишечного тракта на попавшее вещество уже указывали. Это субстратная специфичность ферментов, адаптация органов и ферментов к субстрату, выделение пищеварительных соков, компенсаторная функция органов, выделяющих пищеварительные соки. Эти физиологические изменения, которые клинически у здоровых организмов почти не проявляются. Кроме этих изменений могут прояляться клинические признаки при заболеваниях. Одним из них является изменение фекальных масс. Это их сгущение или разжижение и другие изменения их физических, химических свойств, микроскопического и бактериологического состава. Изменения будут наблюдаться и со стороны двигательной функции органов желудочно-кишечного тракта. Одним из них является разжижение фекальных масс, то есть понос. Он является одним лз клинических признаков нарушения гидролитической функции пищеварительного аппарата. Понос может проявляться при заболеваниях органов желудочно-кишечного тракта, при снижении активности пищеварительных соков, а также при адаптации ферментов. Известно, что у здоровых животных при резкой смене корма может наблюдаться разжижение субстрата и быстрое его выведение из пищеварительного тракта. Ферменты желудочно-кишечного тракта при длительном кормлении одним кормом адаптируются к химическим структурам поступающего субстрата и при резкой смене корма они не в состоянии его сразу гидролизовать. Необходимо время на адаптацию ферментов. Негидролизуемый субстрат начинает частично подвергаться расщеплению ферментами микрофлоры и, по-видимому, продукты обмена и другие факторы выводят его из организма. Это при поступлении в желудочно-кишечный тракт обычного корма. Но в пищеварительный канал постоянно попадает микрофлора. Реакция организма на нее будет зависеть от вида микробов, их адаптивных свойств к субстратам. Примером может служить кишечная микрофлора, вызывающая заболевание желудочно-кишечного тракта у молодняка животных. При длительном пассаже у одних микроорганизмов резко повышаются их вирулентные свойства, и для того, чтобы снизить действие микробного фактора, вновь нарождаемых животных переводят в другое место, то есть не дают возможности дальнейшего пассажа. Микробы в результате отсутствия организмов, ткани которых служили им в качестве субстрата, начинают адаптироваться к другим условиям среды или при отсутствии питательных веществ погибают, или впадают в анабиоз. На практике это свойство микроорганизмов очень хорошо используют, оставляя на определенный промежуток времени помещения без животных («отдых животноводческих помещений»). И он в сочетании с дезинфекцией приносит наибольший успех.
Гидролиз попавших микробов начинается с ротовой полости. Они попадают туда с кормом или в чистом виде. Там они подвергаются действию слюны. Часть микробов попадает в желудок. О бактерицидных свойствах слюны и желудочного сока известно. Уже один этот факт указывает на то, что при нормальном функционировании желез среда желудка, как правило, стерильна. О бактерицидных свойствах слюны и желудочного сока указывают многие авторы (Л. Месробяну, Э. Пэунеску, 1%3; А М. Смирнов, 1965).
Касаться подробно развития сапрофитной микрофлоры и вопроса нормального функционирования желудочно-кишечного тракта не будем. Мы только рассмотрим вопрос, какие изменения со стороны желудочно-кишечного тракта проявляются при попадании микроорганизмов, которые в результате пониженной ферментативной функции пищеварения или большой вирулентности бактерий не подверглись расщеплению. Затем на эти микроорганизмы начинают действовать факторы парентерального пищеварения, а именно гидролитические свойства клеток, крови, лимфы и межтканевой жидкости. Наступает воспаление, которое вызывает прилив крови, увеличивая соответственно в местах гиперемии количество лейкоцитов и их выход в полость желудочно-кишечного тракта. Характер и площадь воспаления в пищеварительном канале будут зависеть от функционального состояния желудочно-кишечного тракта и активности микроорганизмов. Если при подключении и этой системы организм не в состоянии инак-тивировать и гидролизовать попавшие в желудочно-кишечный тракт микроорганизмы, они проникают в кровь и лимфу.
Следующим путем проникновения микроорганизмов в кровь и лимфу являются кожные покровы. У здоровых животных они представляют собой важный барьер. Поверхность кожи не может представлять подходящую питательную среду для развития микроорганизмов вследствие неблагоприятных условий, создаваемых влажностью, концентрацией солей, соответствующим рН, питательными факторами и т. д. Развитию бактерий на поверхности кожи не благоприятствует также и наличие липидных веществ, которые могут оказать тензиоактивное действие (Л. А. Первушин, 1955).
Кроме того, кожные покровы на своей поверхности содержат лизоцим, назначение которого, как мы уже показали, гидролизовать отмершие клетки эпидермиса при клеточном обновлении. Тал, например, после смазывания взвесью гемолитических стрептококков целостных кожных покровов, на поверхности которых спустя три минуты обнаруживается 30000000 кокков/см2, отмечается, что спустя один час на этой же поверхности имеется всего 1000000 жизнеспособных микроорганизмов, а спустя два часа из них остается всего 700 (Л. Месробяну и Э. Пэунеску, 1963).
При нарушении физиологической функции кожи, связанной с уменьшением или изменением ее биохимических процессов, а особенно с нарушением целостности, микроорганизмы попадают внутрь макроорганизма. Здесь тоже, в зависимости от тяжести поражения или нарушения функции кожи, а также от вида и активности микроорганизмов, попавших на пораженные участки кожи, развиваются различной степени воспалительные реакции. Назначение их — также быстрее расщеплять, гидролизовать попавшие микроорганизмы, а также мертвые ткани, если таковые появятся при травмах и других поражениях. В этих случаях при наличии благоприятных условий микроорганизмы также попадают в организм.
Могут попадать микроорганизмы в кровь через слизистые оболочки дыхательных путей, глаз, мочеполовых органов. Эти покровы содержат также значительное количество лизоцима, который не дает возможности размножению бактерий. Но при нарушении тех же факторов, что и кожи, микроорганизмы проникают в кровь и лимфу. Частое проникновение в организм микробов, минуя желудочно-кишечный тракт, это введение вакцин.
Все эти явления, как правило, сопровождаются воспалительной реакцией, в результате которой отмечается прилив крови, увеличение содержания в месте внедрения лейкоцитов и повышение температуры, как местной, так и в некоторых случаях общей. Повышение температуры тела наблюдается и при непосредственном попадании в кровь микроорганизмов (введение вакцин, травмы с кровотечениями).
В результате длительного развития при определенных температурах работа ферментов, выполняющих обменные процессы, адаптировалась к этой температуре. Известно, что жизненные процессы у разных живых существ протекают при различной температуре. При изменении температуры изменяется и скорость ферментативных реакций. При повышении температуры повышается и активность работы ферментов (В. Я. Александров, 1975). При гидролизе бактерий нередко отмечается повышение температуры тела. Кроме того отмечается увеличение лимфатических узлов и селезенки.
Таким образом, при попадании в кровь микроорганизмов отмечается повышение температуры тела, нередко увеличение лимфоузлов, лейкоцитоз, изменения в лейкоцитарной формуле, повышается фагоцитарная активность нейтрофилов. Все это направлено на скорейший гидролиз микроорганизмов и их ферментов.
Каким образом происходит сам процесс гидролиза, его механизм? Это представление легло в основу взглядов ферментологов, которые считают, что фермент обладает «активными точками» или «активными центрами», служащими основными очагами каталитического действия.
Одним из условий нормального течения ферментативного катализатора является образование комплекса фермента с субстратом. При этом активация происходит как раз путем образования этого специфического активированного комплекса, которое сопровождается изменением как кинетической, так и потенциальной энергии. В ферментативных реакциях активация субстрата происходит путем образования фермент-субстратного комплекса. Этот процесс имеет много общего с процессом образования активированного комплекса. Однако, фермент-субстратный комплекс представляет собой более стабильное соединение, нежели активированный комплекс; в процессе своего образования и распада он проходит через стадию активированных комплексов (М. Диксон и Э. Уэбб-1961).
Изучение специфичности позволило установить, что субстрат соединяется не со всей молекулой фермента, а с определенным ее участком, получившим название активного центра. Этот активный центр, участвующий в процессе активации и в самой реакции, обладает выраженным сходством к соответствующему субстрату. Первоначально предполагалось, что в каждой молекуле фермента много активных центров. Однако в последнее время стало ясным, что в большинстве случаев на каждою молекулу фермента приходится только один или два активных центра. Наличие активных центров характерно для всех ферментов, в том числе и гидролаз (М. Дик-сол и Э. Уэбб, 1961).
В последние годы быстро возрастает количество экспериментальных работ, посвященных выделению и исследованию протеиназ микроорганизмов, в частности их главных свойств — строению активного центра и субстратной специфичности. Стало возможным, подобно протеиназам из других источников, классифицировать их по типу действия и характеру активных участков.
Для ряда микробных протеиназ расшифрована последовательность аминокислот активного центра, причем найдены разные, иногда необычные сочетания, отсутствие у некоторых из этих ферментов цистеина, позволяет предполагать у них большую гибкость активного центра. Совокупность разнохарактерных данных свидетельствует о близости механизмов действия протеиназ микробов и животных, микробов и растений.
На различных синтетических субстратах инсулина показано, что специфичность сериновых протеиназ микроорганизмов и животных сходна (обнаружены микробные протеиназы трипсинового, химотрипсинового и эластазного типа), хотя имеется и ряд отличий. Близка специфичность сериновых протеиназ и у различных видов бактерий, актиномицетов и плесневых грибов, выявленные отличия имеют количественный характер. Отмечается важная роль соседних групп в субстрате при действии этих ферментов Накапливаются данные об активных центрах и специфичности металлопротеиназ, тиоловых и карбоксильных протеиназ. Изучение карбоксильных протеиназ расширяется благодаря открытию специфических ингибиторов и их активного центра (А С. Цыперович и др., 1974).
Микроорганизмы могут быть разными по виду и степени активности, а также по адаптации к субстратам перед попаданием в организм. Но кроме мельчайших живых существ — вирусов, микроорганизмов, простейших — могут попадать в кровь и лимфу различные вещества органической и сложные — неорганической природы. В естественных условиях они попадают редко, а в основном исскуственным путем (кровь, сыворотка крови, глобулины, различные белки, сахара и другие). Поэтому и реакция организма будет различной в зависимости от вида попавшего вещества. Здесь рассматриваем живые существа, внедрившиеся в организм, как субстрат потому, что конечной целью организма является их инактивация и гидролиз. Но при этом нельзя забывать, что макроорганизм для внедрившихся живых существ является средой их существования и степень разрушения живых существ будет зависеть от физиологического состояния самого организма.
Итак, при гидролизе субстратов в желудочно-кишечном тракте отмечаются различные проявления реакции со стороны организма. Они отмечаются и при попадании субстратов в кровь. Это лейкоцитоз. Его можно объяснить реакцией организма на субстрат путем увеличения ферментов. Значительными поставщиками гидролаз в крови являются лейкоциты. Если в желудочно-кишечном тракте на увеличение субстрата отмечается повышение количества пищеварительных соков, соответственно и ферментов, то в крови количество ферментов увеличивается за счет лейкоцитоза. При длительном нахождении субстрата в крови, связанным с усиленным поступлением клеток, несущих гидролазы, отмечается увеличение органов, их продуцирующих. Это лимфоузлы и селезенка. Эти органы увеличиваются при попадании субстратов, редко проникающих в организм и требующих для их гидролиза усилий со стороны организма. То есть, системы, выполняющие гидролитические функции, при обычных физиологических условиях не в состоянии справиться и тогда наступают изменения, если так можно выразиться, гипертрофии, то есть увеличение органа в связи с повышением его функции.
В связи с повышением функции лейкопоэза часто отмечается и гипертрофия органов, продуцирующих клетки, вырабатывающих соответствующие ферменты. Наступают изменения в лейкоцитарной формуле. Они будут зависеть от химического состава и «активности» расщепляемого вещества, имеются в виду живые существа, которые выступают в роли субстратов. Если в желудочно-кишечном тракте в какой-то степени отмечается разделение органов по гидролизу субстрата, являющееся относительным, то в желудке кроме белков подвергаются гидролизу, в какой-то степени, жиры и углеводы, а соками поджелудочной железы — белки, слизистой кишечника — все органические вещества. То есть нет определенной границы и градации в гидролизе субстратов. Так разделяются по функциональной значимости и отдельные виды лейкоцитов.
Количество ингибиторов и содержание гидролаз в базофилах, эозинофилах, нейтрофилах и моноцитах неодинаково.
В одних клетках больше гидролаз, расщепляющих белки, в других жиры, в третьих — углеводы. Если в желудочно-кишечном тракте в зависимости от химического состава субстрата изменяется количество и качество пищеварительных соков, выделяемых органами пищеварения, то в крови изменяется количество отдельных форм лейкоцитов. Большое значение в разрушении субстрата, попавшего в кровь, имеет и субстратная специфичность к нему гидролаз. Если попавшее вещество близко по химическому составу к тканям организма при клеточном обновлении, то наступает гидролиз сразу, если нет, то наступает адаптация и через определенный промежуток времени, после выработки специфических ферментов, идет разрушение. В этом еще недостаточно ясен вопрос механизма адаптации. Каким образом она происходит? Непосредственно ли при контакте субстрата с уже сформировавшимися клетками или в период их образования? Ведь кровь проходит совместно с субстратом и через органы — лимфоузлы, продуцирующие эти клетки. Если в желудке и кишечнике субстрат контактируется с пищеварительными железами, то в поджелудочной железе прямого контакта нет, но все равно она очень тонко реагирует на химический и количественный состав субстрата. Но адаптация клеток крови отмечается не у всех. Только определенное количество клеток начинает выделять на эти субстраты соответствующие ферменты.
При гидролизе в крови попавшего субстрата часть его захватывается фагоцитами и в них он разрушается. В желудочно-кишечном тракте отмечается распределение функции органов. Каждый орган расщепляет один вид субстрата, но не исключается возможность расщепления ими и других веществ. Например, в желудке, в основном расщепляются белки, но в нем выделяются и липазы, и карбогидразы, расщепляющие жиры и углеводы.
Для более глубокого расщепления, может и другой цели, в желудочно-кишечном тракте наблюдается регургитация. Не поэтому ли отмечается кооперирование лейкоцитов при расщеплении веществ? Одни клетки расщепляют белки, другие— жиры, третьи — полипептиды. У одних лейкоцитов уже имеются ферменты, «настроенные» на субстрат, у других происходит адаптация. В связи с этим, если в желудочно-кишечном тракте полный гидролиз субстрата осуществляется за счет продвижения и временного возврата в пищеварительном кгнале, то в русле крови происходит наоборот — возле субстрата концентрируются лейкоциты, выполняющие различную функцию гидролиза.
В некоторых случаях, особенно при попадании микроорганизмов в кровь, отмечается повышение температуры тела. Итак, при попадании микооорганизмов и других веществ в кровь отмечается изменение в содержании лейкоцитов, отдельных видов лейкоцитов, повышение температуры и кооперация клеток. Эти изменения будут отмечаться не только в крови, но и в других органах и системах.
В заключение можно сказать, что основная цель организма — гидролизовать попавший субстрат. В зависимости от места локализации, состава субстрата, физиологического состояния организма в различной степени наступают и изменения не только со стороны органов и систем, участвующих в гидролизе, но и всего организма, как обеспечивающего состояние «гидполизирующих» систем. Это аллергия и другие заболевания, связанные с расстройством иммунной системы.
Каким образом происходит регуляция всех этих систем, каким образом идет управление этими процессами?
Регуляция процессов гидролиза субстратов
Приспособительные реакции включают в себя всю деятельность организма. Сейчас накопилось достаточно факторов, свидетельствующих о том, что тип нервной системы оказывает влияние на характер деятельности внутренних органов, трофических процессов, вегетативных и обменных реакций организма.
И. П. Павлов (1951) писал: «В настоящее время условность, — а она должна быть связана с высшим отделом центральной нервной системы, — получает широкое биологическое значение, раз доказаны условный лейкоцитоз, иммунитет и разные другие органические процессы, хотя мы еще не располагаем точно указанными нервными связями, участвующими в этом прямым или каким-нибудь непрямым образом. Только эта последняя возможность влияния из коры произвольно утилизируется и обнаруживается очень редко при исключительных, исскуственных ти ненормальных условиях. Причина этого та, что с одной стороны, деятельность других органов и тканей, кроме скелетно-двпительного аппарата, саморегулируется главным образом в низших отделах центральной нервной системы, а с дпугой, — замаскировывается основной деятельностью больших полушарий, направленной на сложнейшие отношения с окружающей внешней средой».
Тип нервной системы животного оказывает определенное влияние на индивидуальные особенности восстановления нарушенных функций организма. Была выяснена точная корреляция между типом нервной системы и интенсивностью белкового и углеводного обмена.
Имеются данные, указывающие на то, что нервная система откладывает свой отпечаток и на жировой обмен (А. А. Скворцова и др., 1962).
Капитальный труд о влиянии нервной системы на иммунологическую реактивность представляет монография А. М. Монаенко (1970). В ней обосновывается представление о состоянии нервной системы как значительном показателе физиологической конституции организма. Им показана корреляция между основными индивидуальными градациями иммунологической реактивности и типом нервной системы. В частности, он указывает, что при активной иммунизации животных слабого типа нервной системы выявлена их иммунологическая инертность, в то же время особи с сильным типом нервной системы активно вырабатывали антитела.
Кроме нервной системы работу ферментов регулируют гормоны. Данных работ об участии гормонов в регуляции активности и синтеза ферментов очень много. Мы касаемся только одной монографии (Т. Н. Протасова, 1975), в которой приведены литературные данные по этому вопросу за последние 20 лет о влиянии гормонов на активность около 100 ферментов. В данной работе убедительно представлены данные о влиянии гормонов на биосинтез белковой части ферментов, на образование коферментов, проницаемость клеточных мембран, рассмотрены взаимодействия гормонов с другими факторами, регулирующими активность ферментов.
Новосибирские ученые открыли и доказали, что регуляция и передача информации от клетки к клетке и влияние на се обменные процессы осуществляются с помощью света. В результате многочисленных опытов они показали, что при полной изоляции соседние ничем не зараженные клетки заболевали и погибали точно так же, как и обреченные на смерть. Передача информации, несущей в себе болезнь, и есть тот самый зеркальный цитопатический эффект, который вписан в государственный реестр открытий под номером 122 (Ю. Яровой, 1974).
Итак, можно сказать, что работа ферментов, в том числе н регуляция их функций, находится под контролем и зависит от состояния многих нервно-гуморальных факторов, раскрытие механизмов которых позволит целенаправленно управлять работой ферментов, а это значит, в какой-то степени и обменными процессами организма в целом.
Сходство гидролаз и антител
Реакции нейтрализации, агглютинации, лизиса и преципитации воспроизводятся с пищеварительными соками и кислотами. В желудочно-кишечном тракте основной гидролиз субстрата ведут ферменты. В крови разрушение антигена улавливаем с помощью серологических реакций. Мы показали сходство стадий разрушения субстрата в пищеварительном канале и антигена в крови. Имеется ли сходство гидролаз и антител?
Антитела—специфические иммуноглобулины, вырабатываемые иммунокомпетентными клетками лимфоидной ткани, преимущественно В-клетками костномозгового происхождения, в ответ на введение в организм антигена, с которым они вступают в специфическую реакцию. Согласно определению специального комитета Всемирной организации здравоохранения (А. Е. Гурвнч, Р. С. Незлин, 1965) к иммуногло-булинам относятся белки животного происхождения, которые могут обладать определенной активностью антитела, а также белки, сходные с ними по химической структуре, и, следовательно, по антигенной специфичности. У человека, в частности, в эту группу включены белки, у которых активность антитела не обнаружена. Например, миеломные белки, так называемые белки Бенс-Джонса и встречающиеся в организме субъединицы иммуноглобулинов.
«Антитела принадлежат к высокоспециализированной группе белков, получивших название иммуноглобулинов, что отражает как функциональные, так и структурные свойства этих молекул. Основной особенностью антител является их исключительная специфичность. Способностью индуцировать синтез антител обладает бесчисленное множество антигенов, в том числе и искусственно синтезированные, то есть такие, с которыми организм в обычной жизни никогда ранее не встречался. Это означает, что организм потенциально способен синтезировать огромное количество различающихся по специфичности молекул иммуноглобулина; действительно, в настоящее время считается, что их число составляет 10 — 20 млн.» (Р. Паркхаус, Д. Согн и др., 1983).
Антитела, в основном, накапливаются в сыворотке крови. Нормальные антитела, преимущественно иммуноглобулины М, в незначительном количестве содержатся в сыворотках крови животных и людей, не иммунизированных данным антигеном и не контактировавших с ним ранее. Они отличаются, как правило, низкой специфичностью. Антитела секреторные, преимущественно иммуноглобулины А, в основном секре-тируются клетками железистого эпителия. Предполагают, что они возникают в процессе эволюции для защиты слизистых оболочек.
Антитела циркулирующие, преимущественно иммуноглобулины G и М, накапливаются и циркулируют в кровяном русле.
Антитела цитофильные, преимущественно иммуноглооу-лины А, обладают высоким сродством к клеткам и легко прикрепляются к ним. Антитела, фиксированные на поверхности макро- и микрофагов, могут играть роль опсонинов при фагоцитозе.
Ферменты в физико-химическом отношении являются тоже белками. Основная особенность их заключается в большом молекулярном весе, который колеблется от 10000 до нескольких сотен тысяч. При ультрацентрифугировании ферменты тоже оседают с такой же скоростью, как и белки. Молекулярный вес антител зависит от того, к какому классу иммуноглобулинов они принадлежат. В основном он колеблется в пределах 14000 — 190000.
В качестве компонентов фагоцитирующих клеток при разрушении антигена ферменты и антитела играют важную роль. Между антителами и ферментами существует большое сходство. И те, и другие являются относительно крупными белковыми молекулами, имеют специфическое сходство к субстрату или антигену, с первым они реагируют, а со вторым индуцируются. И наконец, анамнестические способности, или память, ассоциируются как с ферментами, так и с антителами (Э. Купер, 1980).
Одним из основных условий нормального течения ферментативного катализа является образование комплекса фермента с субстратом. Образование комплекса фермент — субстрат является первой стадией каталитического действия фермента. Антитело с антигеном тоже образует комплекс антиген — антитело.
Одно из исключительных свойств ферментов — их специфнчность. Она проявляется в том, что, в отличие от неорганических катализаторов, ферменты обладают более высоко! субстратной специфичностью. По этому признаку различают абсолютную специфичность, абсолютную групповую и оптическую пли стереохимическую специфичность.
К абсолютно специфичным относятся ферменты, действующие только на один субстрат. Под абсолютно групповой специфичностью понимают способность определенного фермента действовать на химически родственную группу субстратов. Относительно групповой специфичностью обладают ферменты, действующие на один вид соединения, хотя они могут действовать и на представителей других групп.
Антитела по отношению к антигену тоже проявляют специфичность. В зависимости от специфичности антитела разделяют на специфические и неспецифические. Специфические антитела действуют строго на один антиген, а неспецифические — на группу.
И ферменты, и антитела имеют активный центр. И ферменты, и антитела белковой природы, против которых в организме вырабатываются антифермепты и анти-антитела. Ферменты обладают адаптационной способностью к субстрату, при выработке специфических антител проходит промежуток времени — латентный период. В крови и лимфе имеется полный набор гидролитических ферментов, их активаторов и ингибиторов, так же как и там присутствует целая популяция антител. Раньше считали, что антитела имеются только в жидкой части крови. В монографии Я. С. Шварцмана и Л. Б. Хазенсона (1978) достаточно представлено данных о том, что антитела обнаруживаются в секретах дыхательной и мочеполовой систем, на слизистых оболочках уха, в слезной жидкости и во всех секретах пищеварительной трубки. Таким образом, оказывается, во всех участках организма, где идет процесс гидролиза, присутствуют антитела и гидролазы, их активаторы и ингибиторы В жидкой части крови разрушение попавшего вещества (антигена) считается идет под действием антител, но там, оказывается, присутствует полный набор гидролаз.
В пищеварительном канале гидролиз пластических веществ идет под действием гидролитических ферментов, но оказывается, что в нем обнаруживаются антитела с такими же свойствами, как и антитела крови. Это указывает на то, что где есть антитела, там есть и гидролазы. Где есть гидролитические ферменты, там присутствуют и антитела. Но разрушающей способностью органических веществ обладают и неорганические кислоты. В них отсутствуют ферменты и антитела. Но при разрушении пластических веществ кислотами стадии гидролиза с процессами нейтрализации, агглютинации, лизиса и коагуляции наблюдаются как с ферментами, так и антителами.
Итак, что же представляют собой реакции, применяемые при серодиагностике? Мы показали, что антитела по своим свойствам схожи с ферментами. В то же время с ферментами класса гидролаз и неорганическими кислотами воспроизводятся все реакции, в основу которых положен принцип нейтрализации, агглютинации, лизиса и коагуляции. Эти реакции есть нечто иное, как различные стации гидролиза (разрушения) органического вещества (антигена) гидролитическими ферментами кровл и лимфы. В зависимости от того, какое вещество (антиген) попадает в кровь, такая и будет проявляться реакция. Если попадает белок, стадия расщепления улавливается только реакцией преципитации. Если попадают тканевые или микробные клетки различных типов, то стадии расщепления улавливаются реакциями, в основу которых положен принцип агглютинации, лизиса, нейтрализации и преципитации. Если в организм попадает вирус, то стадия гидролиза улавливается только реакцией нейтрализации.
Таким образом, становится ясным картина антигенности. Если мы вводим парентерально чистый белок или он попадает в кровь и лимфу через желудочно-кишечный тракт в неразрушенном состоянии, то начало наступления разрушения мы улавливаем с помощью реакции преципитации. Степень его разрушения будет зависеть от адаптационных свойств протеолитических ферментов к введенному белку. Если попадает в кровь клетка, то она должна нейтрализоваться, затем разрушиться. Содержимое клетки имеет сложный биологический состав — ферменты, белки, жиры, углеводы. Все это должно вначале нейтрализоваться, затем разрушиться. На каждое соединение должны быть ферменты. Экзотоксины — это ингибиторы и гидролазы микробных клеток, живущих в живой органической среде. Эндотоксины — это ферменты и другие вещества клеток, которые необходимы для ее жизнедеятельности.
Природа антител
Что такое антитело? Его раскрытие несет в себе дальнейшее развитие иммунологии как в теоретическом, так н в практическом отношении. Еще раз напомним, как писал Ко-ляков Я. Е. (1973): «Не зря ученые называют реакцию антиген—антитело — ключом к открытию тайн».
Антитела, гак особой субстанции, нет. Нейтрализация, агглютинация и преципитация—эти процессы, как считают, выполняют антитела. На самом деле это различные стадии разрушения вещества (белки, клетки и их содержимое, вирусы н другие сложные вещества), которые мы устанавливаем реакциями, в основу которых положен принцип нейтрализации, лизиса, агглютинации и преципитации, в организме выполняют гидролитические ферменты, их активаторы и ингибиторы.
Прежде всего разберем процесс коагуляции белков, который лежит в основе реакций преципитации (реакция кольцепрецнпитании, реакция диффузной преципитации в геле, радиальная иммунодиффузня, иммуноэлектрофорез, реакция флокуляции). Видимым явлением этих реакций при расщеплении белка является его переход из несвернувшегося, нативного состояния в свернувшееся, коагулирующее. Это одна из видимых стадий процесса разрушения белков. В организме в качестве преципитинов в данном случае выступают протеазы. В этой реакции в качестве антигена (субстрата) выступают только белки животного и растительного происхождения, а также различных микроорганизмов. При соединении белка с расщепляющим средством на границе соединения наступает коагуляция белка (в иммунологии его называют преципитатом, то есть комплексом антиген—антитело). В этих реакциях при соединении с ферментами, расщепляющими белки, тоже образуется комплекс фермент—субстрат. Этих комплексов при расщеплении белка до аминокислот будет много (расщепление метаболитов). Но реакцией преципитации улавливается только один из видимых проявлений при гидролизе, это переход белка из нативного состояния в свернувшееся, коагулирующее. Что же представляет собой преципитат? Это свернувшиеся, то есть коагулировавшиеся протеазами желудочно-кишечного тракта пли крови, лимфы белки животного, растительного или микробного происхождения. В клинической практике этот процесс положен в основу определения активности пепсина по Метту и другим методам.
Некоторые неорганические кислоты тоже разрушают белки. Например, при изготовлении гидролизина Л-103 и аминокровина в качестве расщепляющего средства используют соляную кислоту, а гидролизата ЦОЛИПК— серную. В этих кислотах нет ни протеаз, ни антител. Но при соединении их с белками по методу реакций диффузной преципитации тоже отмечается процесс коагуляции. Это еще раз подтверждает, что преципитат есть ничто иное, как коагулировавшийся белок при переходе его из нативного в свернувшееся состояние.
Было установлено, что фракции белка имеют разную электрическую подвижность. Поместив белок в гель в электрическом поле, его разделили на две фракции — альбумины и глобулины. При этом было подмечено, что альбумины разделялись на преальбу меновую (в зависимости от вида белка) н альбуминовую фракции. Глобулины разделяются на три фракции, которые назвали альфа, бега и гамма.
Белки сыворотки крови иммунизированного животного, иногда и неиммунизированного, разделили на фракции. Затем в канавку напротив фракций поместили антиген. Через определенный промежуток времени между фракциями белков сыворотки крови н антигеном (тоже обязательно белок) образовывались преципитационные дуги.
Методика постановки этих реакций и реакций, основанных на процессах нейтрализации, лизиса и агглютинации, мы не будем касаться. Метод их постановки классический н хорошо описан в справочниках и руководствах по серологической диагностике инфекционных и инвазионных заболеваний.
Преципитационные дуги образовывались между антигеном и фракциями, в основном гамма, иногда бета. Поэтому посчитали, что антитела находятся в гамма-глобулиновой фракции белка. И гамма-глобулин, в настоящее время его именуют пммуноглобулин, стал синонимом слова «антитело4». В дальнейшем, используя электрофорез, удалось разделить иммуноглобулин на подфракции (классы), которые обозначили: гамма (-(UgG,Mio(iA),IgM, альфа (a) IgA, дельта (5) IgD, эпсилон е IglE). Каждую подфракиию иммуноглобули-на удается еще разделить. И появились fgG,, IgG,, и т. д., IgM,; IgM2 и т. д.; IgA,; lgA2 и т д. и так далее.
Детально разберем, что происходит при иммуноэлектрофорезе и в чем суть, при его постановке, реакции антиген— антитело. При этой реакции в качестве материала должна быть сыворотка крови. Возможна плазма и лимфа. Но в них имеется фибрин, присутствие которого отрицательно (то есть непоказательно) сказывается на ходе и результатах реакции. В сыворотке крови присутствуют антитела.
В качестве антигена должен быть бесклеточный субстрат (разрушенные микроорганизмы, вытяжки из животных или растительных тканей). В сыворотке крови имеется полный набор гидролаз, а в антигене — вещества, содержащие белки, жиры и углеводы. При соединении в пробирке или геле сыворотки крови, содержащей протеазы, липазы, карбогидразы и другие гидролитические ферменты с белками, жирами, углеводами и другими сложными веществами, содержащимися в антигене (субстрате), мы улавливаем, то есть устанавливаем (можем видеть) одну из стадий разрушения только белка, то есть переход его из нативного состояния в коагулирующее. Что собой представляет преципитат? Это комплекс соединений «фермент—субстрат», где белок находится в коагулирующем состоянии (протеазы + белок). При дальнейшем его разрушении белок принимает уже невидимую невооруженным глазом форму. Что касается других ферментов — липаз, амилаз, ДНКаз, РПКаз и других, то они имеются в сыворотке крови. Для них имеются в антигене соответствующие вещества—жиры, углеводы и другие соединения. Разрушение этих веществ тоже идет. Образуются соответствующие комплексы «фермент—субстрат». Но в этой реакции мы их не улавливаем.
Что касается иммуноэлектрофореза? Ферменты, в том числе гидролитические, белковой природы. В электрическом поле протеизы, липазы, карбогидразы и другие ферменты имеют различную подвижность. Неизвестно, в какой фракции — альбуминовой или глобулиновон находятся липазы, карбогидразы и другие гидролазы, а вот ферменты, расщепляющие белки (протеазы), определенные путем электрофореза, содержатся в гамма-глобулиновой фракции.
Почему сейчас идентифицировали иммуиоглобулин с антителом? Почему не взяли антитела, выполняющие роль нейтрализинов, бактериолизинов и агглютининов? Да потому, что при иммуноэлектрофорезе имеется преципитат, то есть соединение, как оно именуется в иммунологии, антиген—антитело. На самом деле это соединение фермент—субстрат, который можно выделить, изучить его физические, химические и другие свойства. И основное, можно выделить фракцию белка, участвующего в реакции. Эта фракция белка и есть гамма-глобулин. Нейтрализины, бактериолизины, агглютинины, если они есть, в этой реакции не проявляются. И поэтому в биологии изучены иммуноглобулнны, как считают, выполняющие роль антител (Р. С. Незлин, Г9'66. «Биохимия антител»).
А вот кроме преципитинов, имеются ли антитела, как принято их называть в иммунологии нейтрализинами, лизинами, агглютининами, в гамма-глобулиновой фракции — неизвестно. Согласно нашим представлениям, вопрос состоит в том, имеются ли в гамма-глобулиновой фракции гидролазы, их активаторы и ингибиторы, расщепляющие жиры, углеводы Н-формы бактерий и, склеивая, скучивая их, выпадает конгломератом в виде крупных рыхлых хлопьев.
Если разрушаются безжгутиковые (О-формы) бактерии, эритроциты или другие клетки, то высвобождающийся белок, коагулируясь, вовлекая в процесс неразрушенные и разрушенные клетки, выпадает в осадок в виде зернышек, крупинок.
Какие мы видим физические процессы при разрушении клеток в реакциях агглютинации? Это разрушение оболочки клетки, коагулнрованис, свертывание ее белков и склеивание этим белком неразрушенных и разрушенных клеток. О клеящей способности белков известно давно. Эта способность широко используется в народном хозяйстве. Например, казеиновый клей.
Если рассматривать реакции, идущие с процессом агглютинации, то с иммунологической стороны мы должны констатировать, а иммунологи считают, что в ее протекании участвуют бактериолизины (разрушение клеток), преципитины (коагуляция белка) и агглютинины (склеивание, скучивание клеток).
На самом деле при соединении сыворотки крови с живыми бактериями (как при парентеральном пищеварении) идет нейтрализация ингибиторов и зкзоферментов клетки. Затем идет разрушение оболочек клеток. Здесь в разрушении целостности клегок основную роль, видимо, играет лизоцим. Он катализирует гидролиз полисахарида, являющегося основным компонентом оболочки бактерий и других клеток. Мы при освещении парентерального пищеварения указывали, где есть соки, участвующие в разрушении клеток, там присутствует и лизоцим. Затем активные соединения живой клетки инактивируются и в дальнейшем разрушенные оболочки и содержимое клеток подвергаются гидролизу. Жиры расщепляются липазами, углеводы — карбогидразами и так далее до простых форм. Физические проявления расщепления этих веществ в реакциях, сопровождающихся процессом агглютинации, мы не наблюдаем. И только процесс расщепления белков протеазами мы отмечаем как переход его из натив-ного состояния в коагулирующее. При свертывании белка отмечается процесс склеивания, скучивания клеток. Это уже, по-видимому, не ферментативный, а чисто физический процесс, на что указывает протекание его при разрушении клеток неорганическими веществами.
Что собой представляют лизины? В иммунологии их относят к антителам, которые разрушают оболочку клетки. Фактор разрушения клеток при серологической диагностике используется в реакции связывания комплемента. Основой этой реакции являются два феномена: бактериолиз и гемолиз. В ней кроме антитела и антигена участвует и третий компонент — это комплемент. Что собой представляет комплемент? Как пропердиновая система, так и комплемент представляет собой комплекс различных гидролаз, их активаторов и ингибиторов. В данной реакции, в качестве комплемента, по-видимому, выступают ингибиторы или активаторы гидролитических ферментов, которые при температуре выше 60 °С инактивируются, и как лизоцим участвуют в расщеплении составных частей клеточной оболочки. В качестве антигенов в этой реакции используют обычно экстракты из микробных тел, животных тканей и любые белковые вещества.
В бактериолитической системе реакции связывания комплемента участвуют три компонента. Это сыворотка крови, в которой имеются гидролазы, их активаторы и ингибиторы и пластический материал (экстракты микробных тел, животных тканей и другие сложные органические соединения). Чтобы началось разрушение этих веществ, кроме ферментов и субстрата должны присутствовать и другие вещества, участвующие в катализе этих реакций, которые в данном случае присутствуют в комплементе. В экстрактах микробных тел, животных тканей имеются органические соединения (белки, жиры, углеводы и другие сложные вещества), которые подвергаются разрушению специфическими гидролазами и ингибиторами сыворотки крови. При разрушении пластических веществ антигена видимых изменений мы не отмечаем. Но в процессе гидролиза этих веществ (белков, жиров или углеводов) требуются и соединения, которые имеются в комплементе. Поскольку видимых изменений в разрушении пластических веществ антигена не проявляется, то и нельзя физически установить, идет ли гидролиз или нет. Если идет разрушение антигена, то вещества комплемента вовлекаются в этот процесс. Если не идет гидролиз, то вещества комплемента остаются свободными.
Для выявления наличия комплемента в качестве индикатора в эту систему вводят компоненты гемолитической системы — гемолитическую сыворотку + эритроциты. В сыворотке крови этой системы есть гидролазы, их ингибиторы и активаторы, пропердиновая система, в том числе и комплемент, которые участвуют в разрушении оболочек эритроцитов. При этом характерно, что без комплемента лизис эритроцитов не происходит. Комплемент — это комплекс гидролаз видимо, белковой природы, потому что его в бактериологической системе инактивируют нагреванием до bU С.
Как пишет Коляков Я- К. (1986): «Комплемент представляет собой многокомпонентную систему из белков сыворотки (преимущественно бетаглобулинов). Активированные белки (компоненты) последовательно взаимодействуют друг с другом в виде протеолитического каскада, вызывая расщепление последующего продукта предыдущим, что в конечном итоге приводит к образованию низкомолекулярных продуктов определенного биологического действия (лизис клеток — эритроцитов, бактерий и др.)».
Если в бактериолитнческой системе идет гидролиз, то вещество комплемента вовлекается в этот процесс и в гемолитической системе не отмечается разрушения эритроцитов. Если в бактериолитической системе не идет гидролиза, то вещество комплемента участвует в реакции гемолитической системы. В результате этого наступает гемолиз эритроцитов, что мы и регистрируем.
Что можно сказать об этой реакции? Процессы гидролиза ферментами сыворотки крови (как в иммунологии мы их называем антителами) белков, жиров, углеводов и других пластических веществ (то есть антигенов) протекают без видимых проявлений. И только видимый фактор — это окрашивание жидкости в реакции в красный цвет, указывающий о разрушении эритроцитов. Если с точки зрения иммунологии, в этой реакции в качестве антител выступали лизины. Но ведь в бактериолитической системе в основном выступают ткани уже разрушенных клеток микроорганизмов или тканей. Лизинам там делать нечего. Одним из многих гидролитических ферментов в комплементе содержится и лизоцим. Этот фермент, мы уже писали об этом, гидролизует полисахариды, которые содержатся в оболочках клеток. Так не при гидролизе ли полисахаридов, содержащихся в субстратах антигена, участвует лизоцим гемолитической системы? Если наступает расщепление полисахаридов, содержащихся в антигене (ведь при разрушении клеток, выступающих в роли антигена, механически, термически или другими способами полисахариды содержатся в экстратах клеток), то лизоцим, связываясь с веществом, образует комплекс фермент — субстрат. И соответственно гемолиз не наступает. И наоборот.
Итак, в основе реакции связывания комплемента идет процесс разрушения пластических веществ антигена гидролазами крови, в котором участвует и комплемент. С иммуноло-гической точки зрения, какие же в этой реакции определяются антитела? Их просто нет, потому что в бактериолитической системе разрушение пластических веществ (белки, жиры, углеводы и др.) антигена гидролазами крови (протеазы, липазы, карбогидразы и другие ферменты) идет без видимых проявлений. В гемолитической системе при разрушении эритроцитов будет также участвовать комплекс различных гид-ролаз, воздействующих на полисахариды, белки, жиры и другие вещества, приводящие к разрушению (лизису) их клеточной оболочки. При этом будет наблюдаться окрашивание жидкости в красный цвет.
В серологической диагностике применяются различные модификации РСК. Это: реакция длительного связывания комплемента (РДСК), реакция потребления комплемента, реакция подавления связывания комплемента (РПСК) или непрямая РСК, парциальная или количественная РСК, РСК на бумаге, РСК на агаре и другие. Модификаций этой реакции много. Но принцип, который взят за основу этого метода, один и тот же.
Итак, реакций, определяющих титр лизинов, как агглютининов, приципитинов, летальной дозы и индекса нейтрализации, нет. Процесс разрушения клеток отмечается в реакциях связывания комплемента и агглютинации, но там этими реакциями, в иммунологии определяют титр других антител.
Что собой представляют нейтрализины? В иммунологии они определяются реакциями нейтрализации. В основе этих реакций лежит определение обезвреживания живого возбудителя (бактерии, вирусы, и др.) и ядовитых продуктов его жизнедеятельности (токсины, метаболиты). Особенно широкое применение эти реакции нашли в вирусологических исследованиях. Иммунная сыворотка (антитело) соединяется с живым существом (антигеном), которое через определенный промежуток времени для проверки его обезвреживания (нейтрализации) вводят в другую систему (организм, эмбрион, культура ткани, питательная среда), где, если возбудитель не уничтожился, начинается его действие. И по результатам деятельности этого возбудителя делают оценку этой реакции.
Что же на самом деле представляют собой нейтрализины с ферментативной теории иммунитета? Берется сыворотка крови, в которой содержатся гидролитические ферменты (протеазы, липазы, карбогидразы и другие ферменты), их активаторы и ингибиторы, и соединяются с живыми существами, в основном, вируссодержащим материалом или токсинами. Что собой представляет вируссодержащий материал? Это различные соединения, в основном органической природы (клетки, чешуйки, кровь, слизь, вытяжки из органов или тканей и т. д.), содержащие вирус. Гидролазы, их активаторы и ингибиторы, содержащиеся в сыворотке крови, начнут разрушать белки, жиры, углеводы, инактивировать вирусы, содержащиеся во введенном веществе. Если в качестве субстрата выступают токсины, то это могут быть экзоферменты, их активаторы и ингибиторы или эндоферменты, их активаторы н ингибиторы. Здесь тоже наступает инактивация и разрушение гидролазами и ингибиторами сыворотки крови, ингиби-ция гидролаз, их активаторов и ингибиторов субстрата, а в дальнейшем разрушение этих пластических веществ. Ввиду того, что при постановке реакции нейтрализации прежде всего проверяется действенность введенного вещества (вирус, бактерия, токсин), никакими видимыми изменениями гибель, инактивацию введенного вещества проверить в настоящее время невозможно. Остается одно. Сыворотку крови с пластическим веществом, составляющим антиген, через определенный промежуток времени, вводят в объект, на который действует определяемое вещество, то есть антиген. Этими объектами могут быть восприимчивые животные (обезьяны, куры, хомячки, белые мыши и другие животные), эмбрионы, культуры тканей или питательные среды (в основном для бактерий). И по изменению этих объектов (смертность животных, гибель эмбрионов, цитопатогенный эффект клеток в культуре ткани или рост бактерий на питательной среде и другие видимые изменения) судят о результатах реакции.
При разрушении гидролазами и ингибиторами пластических веществ вирусов и вируссодержащих материалов, бактерий или токсинов протекает множество реакций. Это ингибиция ферментов и ингибиторов, расщепление белков, жиров, углеводов и других органических соединений оболочки клетки (если это бактерии) и пластических веществ бесклеточного органического соединения (вирусы, токсины и другие вещества). В какой стадии разрушения теряется активность действующего вещества (вируса, бактерии, токсина), мы не определяем. Мы только определяем, устанавливаем его гибель или потерю действенности, то есть наступила нейтрализация или нет.
Итак, реакции нейтрализации, агглютинации, лизиса и преципитации, применяемые в серологической диагностике, есть ничто иное как видимые (определяемые, заметные, фиксируемые) проявления различных стадий разрушения различ-J ных веществ (антигенов) гидролазами (протеазами, липаза-; ми, карбогидразами и другими ферментами) и ингибиторами.]
Итак, что же представляет собой антитело? Это комплекс гидролаз, их активаторов и ингибиторов, выполняющих разрушение мертвых веществ органической природы собственного и чужого организма, а также биологически активных органических веществ, чуждых в генетическом отношении, с видимыми проявлениями процесса нейтрализации, агглютинации, лизиса и преципитации. Если процесс разрушения идет без видимых проявлений, например, разрушение липазами жиров, карбогидразами углеводов, протеиназами промежуточных продуктов (метаболитов) белка, то видимых проявлений не отмечается. Комплекс гидролаз, их активаторов и ингибиторов, ведущих разрушение веществ без видимых проявлений агглютинации, лизиса и преципитации, относится к неполным антителам.
Неспецифические антитела — это не адаптированные к определенному веществу гидролитические ферменты, их ингибиторы и активаторы, имеющиеся в здоровом организме и выполняющие расщепляющую способность при парентеральном пищеварении пластических веществ, образующихся при клеточном обновлении. Эти ферменты, их активаторы и ингибиторы обладают широкой субстратной специфичностью. В некоторых случаях наступает при парентеральном пищеварении гидролиз пластических веществ, попавших в организм извне. Если этого не происходит, то наступает адаптация гидролаз и ингибиторов к пластическим веществам чужеродного соединения. То есть роль специфических антител выполняют адаптированные гидролазы или ингибиторы. Здесь и становится понятным вопрос взаимосвязи неспецифических и специфических антитеч. Чем лучше функционируют органы парентерального пищеварения, тем выше активность имеющихся в крови, лимфе, межтканевой жидкости, клетках тканей и лейкоцитах гидролитических ферментов, их активаторов и ингибиторов В этом случае отмечается и лучшая их адаптация к чужеродным веществам. Таким образом, наблюдается прямая взаимосвязь неспецифических и специфических антител.
Теперь становится понятным и механизм неспецифических реакций, наблюдаемых при серологической диагностике. Это:
а) способность неадаптированными гидролазами самостоятельно или с их активаторами, или с ингибиторами сыворотки крови расщеплять чужеродное вещество (антиген);
б) способность адаптированных гидролаз самостоятельно, или с их активаторами, или ингибиторами сыворотки крови к пластическим веществам одного субстрата расщеплять пластические вещества другого субстрата (антигена). Например, гидролазы пли ингибиторы крови, адаптированные к кислоустойчивым бактериям, способны расщеплять и палочки Коха;
в) наличие в лабораторной посуде или реактивах неорганичрских веществ (кислоты, щелочи), обладающих расщепляющими свойствами. Проще говоря, тщательно непромытая лабораторная посуда или некачественная вода, в которой имеются эти вещества.
Это мы рассмотрели гуморальный иммунитет, то есть расщепление вещества в крови, лимфе и межтканевой жидкости и дали ответ на вопросы, что же собой представляют антитела и применяемые для их определения в серологической диагностике реакции.
Расщепляющей способностью обладают лейкоциты и клетки других тканей. Мы кратко рассмотрим расщепляющую функцию лейкоцитов, в отношении расщепляющей способности других клеток (мышечной ткани и тканей других органов) много неясного. Что в самой клетке идет обновление тканей и в этом процессе участвуют гидролазы лизосом— это известно. Но эти клетки не обладают фагоцитарной способностью и не выделяют гидролазы наружу, то есть в межтканевую жидкость, как при экзоцитозе лейкоцитов и лейкоцитолизе. Поэтому расщепление лейкоцитами пластических веществ своего организма и попавших извне относят к клеточному иммунитету. Что лейкоциты при фагоцитозе выполняют пищеварительную функцию, ни у кого нет сомнений. как мы уже писали об этом, выполняет комплекс гидролаз, их активаторов и ингибиторов. Лейкоциты являются поставщиками этих гидролитических ферментов, их активаторов и ингибиторов в межтканевую жидкость, а затем в лимфу и кровь (экзоцитоз, лейкоцитолиз). Итак, в крови, лимфе, межтканевой жидкости и лейкоцитах идет разрушение пластических веществ (как в иммунологии их именуют антигенами). Существует прямая связь разрушений пластических веществ, мы их не будем классифицировать по составу (клетки, бактерии, вирусы, токсины, белки, жиры и другие соединения), есть антигена, в крови, лимфе, межтканевой жидкости и лейкоцитами, так же как разрушение субстрата в желудочно-кишечном тракте при полостном и мембранном пищеварении.
Процесс фагоцитоза многоэтапный. На первом этапе осуществляется хемотаксис — притягивание к себе чужеродного объекта (микроб, клетка, краска) к клеточной мембране фагоцитирующей клетки. Этот процесс осуществляется и при мембранном пищеварении, иначе как бы попали пластические вещества на мембрану эпителия ворсинки? Но это состояние, то есть активность притягивания пластических веществ к мембране эпителия при пристеночном пищеварении, еще не учитывается. А вот в иммунологии этот процесс определяется опсонофагоцитарной реакцией. На каких стадиях идет разрушение веществ в крови, лимфе, на каких стадиях разрушаются, это, видимо, будет зависеть от состава разрушаемого вещества, его активности (если оно живое) и гидролитической способности ферментов и ингибиторов при парентеральном пищеварении.
В желудочно-кишечном тракте разрушение субстрата нет пищеварительными соками, ферментами простейших и микробов в полости и на мембранах эпителия. Состояние расщепляющей способности корма в желудочно-кишечном тракте в клинической практике оценивают по многим факторам. Это морфологическое и функциональное состояние самого органа (слюнные железы, желудок, кишечник, печень, поджелудочная железа, простейшие и микрофлора), его выделительная способность, содержание и активность выделяемых пищеварительных соков. Методик много и все они описаны в соответствующих руководствах.
При характеристике парентерального пищеварения мы указали, что отдельные виды лейкоцитов — это те же пищеварительные органы, как и в желудочно-кишечном тракте. Но в отличие от них клетки отдельных видов лейкоцитов не собраны в одном месте как жечудок, кишечник, печень, поджелудочная железа, а находятся в разбросанном состоянии. В крови отмечается смесь всех гидролаз, их активаторов и ингибиторов, расщепляющих белки, жиры, углеводы и другие органические соединения. В желудочно-кишечном тракте тоже почти так наблюдается. Корм (субстрат) при прохождении через пищеварительную трубку пропитывается пищеварительными соками всех органон. То есть с субстрате кроме пластических веществ будут находиться гидролазы, их активаторы и ингибиторы, ведущие гидролиз па различных стадиях разрушения различных органических соединений. Эти вещества, как при фагоцитозе, попадают на мембраны эпителия желудка и кишечника. В клинической практике состояние клеток пищеварительных органов, продуцирующих ферменты, гистологическими, гистохимическими и другими методами определяют возраст этих клеток, регенеративное или дегенеративное их состояние, ферментативное снаряжение н другие показатели. Но это определение проводится не с целью оценки их иммунологической оценки, а их морфологического и функционального состояния с физиологической или патологической точки зрения.
В зависимости от состава и количества пластических веществ, попавших в кровь, лимфу или межтканевую жидкость, будут изменяться общее содержание лейкоцитов, их отдельных видов, возраст, стадии развития и разрушения. Эти изменения хорошо описаны в различной литературе по гематологии.
При этом будет изменяться и химическая структура самих лейкоцитов, то есть способность образования различных ферментов. Если в желудочно-кишечном тракте корм проходит через пищеварительную трубку, несколько раз возвращаясь (антиперистальтические движения, регургитация). где на него изливаются пищеварительные соки, то при парентеральном пищеварении, в зависимости от места внедрения, количества и качества попавшего вещества, будет отмечаться изменение содержания отдельных видов лейкоцитов, их кооперация. Кооперация отдельных видов лейкоцитов необходима для того, чтобы полностью разрушить пластические вещества корма.
В желудочно-кишечном тракте изменяется состояние (морфологическое, гистологическое, гистохимическое и др.) органов, продуцирующих пищеварительные соки. При парентеральном пищеварении тоже отмечается изменение кроветворных органов: лимфоузлов, костного мозга, селезенки, тимуса и других. Но в этом случае их состояние определяют не с их физиологическим состоянием при парентеральном пищеварении, а с их нммунологической ролью.
Определение процессов изменения в лейкоцитах и органах, их продуцирующих, направленных на разрушение субстрата (антигена), широко используется в качестве тестов клеточного иммунитета. Это реакция бласттрансформации лимфоцитов, феномен розеткообразования (РОК), реакция торможения миграции лимфоцитов, реакция подавления миграции макрофагов, показатель повреждения нейтрофилов in vitro, тест дегрануляции тучных клеток, показатель специфического повреждения базофилов, реакция агломерации лейкоцитов, бляшкообразование и бляшкообразующие клетки (БОК), фактор переноса (ФП), фактор, подавляющий реакцию макрофагов (МИФ), клеточная кооперация в иммунном ответе, реакция трансплантат против хозяина (РТПХ),местный иммунитет, определение общего количества лейкоцитов, анализ лейкограммы, миелограммы и другие тесты.
Итак, иммунологические реакции на различные антигены — это явления гуморального (процессы расщепления вещества гидролазами и ингибиторами, содержащимися в крови, лимфе и межтканевой жидкости), клеточного (изменение лейкоцитов и органов, их образующих при разрушении вещества) и местного иммунитета, отмечаемые при парентеральном пищеварении.
Еще В. И. Гос (1911) предложил ферментативную теорию иммунитета. Но он не смог раскрыть механизма гуморальных реакций, положенных в основу серологической диагностики, соответственно и не смог раскрыть природы антител. Тогда еще мало было сведений о регенерации и соответственно не была объяснена необходимость присутствия гидролаз в крови, лимфе и межтканевой жидкости. Он только попытался вывести явление иммунитета из обособленного положения в биологии и дать ему место в отделе физиологии пищеварения, иначе говоря, как пишет В. И. Гос: «Ферментная теория иммунитета является учением о парентеральном пищеварении». Это мы сможем и в настоящее время заявить, что иммунитет не какая-то обособленная система в организме, предназначенная для борьбы с чужеродным веществом. Иммунитета, как обособленной системы, в организме нет. Есть гидролитическая система. В пищеварительном канале она хорошо выделяется, в крови и тканях она как бы завуалирована. Но функцию гидролиза выполняют одни и те же вещества — ферменты класса гидролаз, их ингибиторы и активаторы. Назначение гидролитических ферментов желудочно-кишечного тракта — разрушение корма (субстрата), в клетках, крови, лимфе и тканях — разрушение ферментами лизосом содержимого клеток при тканевом обновлении и разрушение клеток и их содержимого, освобождающегося при клеточном обновлении. Здесь и возникает вопрос, каким образом идет отличие деятельных клеток от клеток, выполнивших свою функцию и подлежащих разрушению? Если эта регулировка нарушается — появляются аутоиммунные заболевания.
Кроме сходства парентерального пищеварения с пищеварением в желудочно-кишечном тракте имеется и различие. А именно — в пищеварительной трубке по мере продвижения субстрата на него изливаются различные ферменты. В крови, лимфе и межтканевой жидкости ферменты как бы окружают субстрат (в иммунологии его именуют антиген). В желудочно-кишечном тракте отмечается повышение количества и активности пищеварительных соков. В тканях мы отмечаем воспалительную реакцию, а в крови — лейкоцитоз. Ферменты находятся в активном и неактивном состоянии. Для этого имеются их ингибиторы и активаторы. Кроме того, ферменты обладают способностью к адаптации. Время адаптации ферментов к антигену мы и называем латентным периодом. Вот здесь и возникает ответ на вопрос, почему при вторичном введении антигена латентный период короче? Поточу, что при повторном введении антигена в организме уже наступила адаптация ферментов к пластическим веществам антигена.
В настоящее время в иммунологии считают, что реакции гуморального типа осуществляются плазматическими клетками — потомками В-лимфоиитов. клеточного типа — Т-лимфоцитпми. Считается, что лимфоциты принимают участие в выработке антител, а также ответственны за реакции на введение чужеродных белков и слторжсние чужеродных тканей при пересадке органов (трансплантационный иммунитет), где ведущую роль играют Т-лимфоциты. Они образуются из клеток-предшественников в костном мозге, проходят дифференцировку в тимусе (зобной железе), а затем переходят в лимфатические узлы, селезенку или циркулирующий) кровь, где на их долю приходится 40 — 70 % всех лимфоцитов. Т-лимфоциты неоднородны Среди них выделяют несколько групп:
1) хелперы (помощники) —взаимодействуют с В-лимфоцитами и превращают их в плазматические клетки, синтезирующие антитела;
2) супрессоры — подавляют чрезмерные реакции В-лимфоцитов и поддерживают постоянное соотношение различных форм лимфоцитов;
3) киллеры (убийцы) — взаимодействуют с чужеродными клетками и разрушают их;
4) амплифайеры — активируют киллеры;
5) клетки иммунной памяти.
В-лимфоцпты образуются в костном мозге, дифференцируются у млекопитающих в лимфоидной ткани кишечника, червеобразиого отростка глоточных и небных миндалин. У птиц дефференцировка проходит в Фабрициевой сумке На их долю приходится 29 — 30 видов циркулирующих лимфоцитоз Считается, "то основная функция В-лимфоцитоз — выработка аптите^ и создание гуморального иммунитета. После встречи с антигеном В-лимфоциты переселяются в костный мозг, селезенку, лимфатические узлы, где они размножаются и превращаются в плазматические клетки, образующие антитела, — иммунные гамма-глобулины. Это же, по существу, представлен один из механизмов протекания адаптации гидролаз, их активаторов или ингибиторов, вырабатываемых лимфоцитами. Считают, что В-лимфоциты специфичны- каждая группа их реагирует лишь с одним антигеном и отвечает за выработку антител только против него. Это еще раз подтверждает то, что лимфоциты выделяют группу гидролаз, подобно пищеварительным железам желудка, которые секретируют пепсин, трипсин, липазу, амилазу, лизоцим и другие ферменты. В этом случае при расщеплении различного антигена наблюдаются различные стадии его разрушения, что иммунологами рассматривается как Работа разных антител.
Выделяют еще и так называемые нулевые лимфоциты, которые не проходят дифференцировку в органах иммунной системы, по при необходимости могут превращаться в Т- и В-лимфоциты. Они составляют 10 — 20 % всех лимфоцитов.
Вместе с тем установлены особые иммунологические реакции, не связанные с антителами, а свойственные только иммунокомпетентным клеткам. Эту форму реакции организма на антиген в связи с особенностями клеточного иммунного ответа принято называть клеточным иммунитетом. Наиболее яркое проявление его — повышенная чувстительность замедленного типа, основой которой является не действие гуморальных антител, а эффекторных антител клеточного порядка. Термин «повышенная чувстительность замедленного типа» принято использовать как синоним понятия «клеточный иммунитет. Мы на этом вопросе уже останавливались. И со времен И. И. Мечникова к клеточному иммунитету относят фагоцитарную активность к теток крови, так называемый фагоцитоз. при этом установлено существование единства механизмов клеточного и гуморального иммунитета. Гуморальный иммунитет оценивают по наличию и активности антител — неспецифических и специфических. Учитывая, что роль антител выполняют гкдролазы и ингибиторы, то к оценке состояния гуморального иммунитета надо бы отнести бактерицидную активность плазмы крови, литические свойства лимфы, протеолитическую активность плазмы крови, фибринолитическую активность плазмы крови, определение гидролаз крови, определение белков, жиров, углеводов и продуктов их расщепления — метаболитов и мономеров, то есть определение активности обменных процессов при парентеральном пищеварении.
Основная задача клеточного иммунитета — участие в расщеплении чужеродного вещества. Проявляемые при этом феномены клеточного иммунитета широко используются в качестве иммунологичсских тестов.
Состояние пристеночного пищеварения оценивают по содержанию гидролитических ферментов на мембранах и внутри клеток кишечного эпителия, а также по их расщепляющей способности субстрата. В парентеральном пищеварении участвуют лейкоциты. Как известно, эозинофилы участвуют в разрушении и обезвреживании чужеродных белков и токсинов белкового происхождения. Базофилы имеют способность к фагоцитозу. Как и тучные клетки, они синтезируют гепарин. Лимфоциты, особенно как считают, В-лимфоциты, участвуют в образовании гидролаз. Нейтрофилы и моноциты обладают переваривающей способностью.
Переваривающая способность фагоцитов, способность живых лейкоцитов выделять ферменты (зкзоцитоз), лейкоцитолиз — это уже установившиеся факты. В мазках крови у здоровых и больных организмов отмечается различная степень лейкоцитолиза различных видов лейкоцитов. Отмечено, что постоянно в мазках крови находятся разрушенные лимфоциты, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы. Это и есть вы-хождение ферментов из лейкоцитов. В иммунологии это оценивают по состоянию лейкоцитолиза, показателю повреждения нейтрофилов, тесту дегрануляции тучных клеток, показателю специфического повреждения базофилов. При этом в клинической практике определяют в крови содержание белка и его фракций, углеводов, жира, их продуктов расщепления и ферментов, осуществляющих этот процесс — пепсин, трипсин, амилазу, липазу и другие ферменты. Но это определяют для оценки состояния обменных процессов в организме, а не иммунитета. И наоборот, активность иммунных реакций определяют для оценки состояния защитных сил организма, но не состояния парентерального пищеварения. А ведь содержание белков, жиров, углеводов и других веществ в крови, лимфе и межтканевой жидкости, их промежуточных и конечных продуктов распада, содержание различных гидролаз, их активаторов и ингибиторов, состояние гуморального и клеточного иммунитета — тоже есть показатель парентерального пищеварения.
Как указывают ученые (Я. Е. Коляков, 1975), большой теоретический и практический интерес представляют так называемые нормальные антитела. Количество их обычно невелико. Во многих случаях антитела этого типа обладают специфичностью по отношению к определенным микробам или эритроцитам животных определенных видов. В ряде случаев эти антитела генетического или физиологического происхождения. Скорее всего физиологического. Это и есть гидролазы, их активаторы и ингибиторы клеток, крови, лимфы и мсжтканевой жидкости, функция которых, — расщеплять погибшие клетки и ткани при клеточном и тканевом обновлении. Ферменты могут обладать широкой субстратной специфичностью, что мы в данном случае и отмечаем. Эти гидролазы расщепляют клетки и ткани не только хозяина, но и других животных, которые подходят по своей специфичности.
Природа антигенов
Исходя из того, что антитела, как обособленной субстанции, нет, а в роли его выступает комплекс гидролаз, их активаторов и ингибиторов, выполняющих разрушение мертвых веществ органической природы собственного и чужого организма, а также билогически активных органических веществ, чуждых в генетическом отношении, с видимыми проявлениями процесса нейтрализации, агглютинации, лизиса и преципитации, то напрашивается сама мысль, что антиген — это сложное вещество, подлежащее расщеплению организмом до простых соединений с видимыми (гуморальные, клеточные факторы) и невидимыми проявлениями.
В качестве антигена выступает корм. В желудочно-кишечный тракт поступают самые различные пластические вещества корма и случайных соединений. Это вещества неорганической и органической природы, мертвые и живые, растительного, вирусного, микробного и животного происхождения. На этот корм изливаются пищеварительные соки с неадаптированными или адаптированными гидролазами, их ингибиторами и активаторами. В зависимости от попавшего вещества и активности ферментов пищеварительного аппарата будут проявляться и различные стадии разрушения пластических веществ корма, что в иммунологии называют антителами. В своей работе мы указывали, что сейчас уже ни у кого не вызывает сомнений, что в секретах пищеварительного тракта имеются все виды антител. Антитела-то есть. А вот корм и все другие сложные вещества, подвергающиеся расщеплению в желудочно-кишечном тракте, антигеном никто не удосужится назвать. А ведь это антиген. Только в иммунологии никто не ставит серологических реакций с пищеварительными соками. Если и вводят в организм через рот какой-либо антиген (то есть пластическое вещество, выступающее в роли антигена), то выработку антител на «его, как правило, определяют в сыворотке крови, а не в пищеварительных соках. И от того, до каких стадий этот введенный антиген будет расщеплен и на какой стадии расщепления он попадет в лимфу, и будет зависеть выработка антител.
При поступлении пластических веществ корма и других органических соединений в пищеварительный тракт, в зависимости от попавшего вещества, при его расщеплении гидролазами могут проявляться видимые изменения, так называемые антитела, пели в желудочно-кишечный тракт попадают живые организмы — простейшие, бактерии или вирусы, то на определенной стадии их разрушения начинает проявляться потеря их активности, что мы улавливаем реакциями с процессом нейтрализации. В дальнейшем при разрушении клетки отмечаются процессы лизиса и агглютинации. При разрушении белка отмечаются процессы коагуляции.
По вместе с видимыми проявлениями разрушения пластических веществ в органах желудочно-кишечного тракта могут проявляться и другие изменения, именуемые в клинической практике симптомами болезни. На введенное вещество в пищеварительный тракт может отмечаться реагирование других органов и тканей организма (воспаление, аллергия
и т. д.).
Пищеварительный тракт — это естественный путь поступления в организм пластических веществ. И через него в организм поступает разное количество самых разнообразных пластических веществ. Поэтому и отмечается большая изменчивость ферментов пищеварительных соков и органов, их продуцирующих.
Другой путь поступления в организм пластических веществ — это при клеточном и тканевом обновлении. Эти соединения более стабильные, постоянные. У здорового организма при их расщеплении относительно заметных реакций не отмечается. Хотя эти изменения постоянно наблюдаются. Это изменение температуры тела, изменение содержания белков, жиров, углеводов, метаболитов и простейших соединений, ферментов, осуществляющих этот гидролиз, изменение содержания общего и видового состава лейкоцитов и органов, их продуцирующих. Не зря в клинической практике в качестве нормы берется не один показатель, а наименьшее и наивысшее число (пределы колебаний).
Остальные пути поступления в организм пластических веществ неестественные. Это поступление пластических веществ через дыхательную систему, слизистые оболочки и кожу, неразрушенные или полуразрушенные вещества через пищеварительный тракт и непосредственно в кровь и лимфу. Эти вещества попадают в организм самостоятельно или искусственно. Они попадают в межтканевую жидкость, лимфу и кровь. В иммунологии сложные вещества, которые должны разрушаться, расщепляться вне желудочно-кишечного тракта, именуют антигенами. При их разрушении могут проявляться со стороны организма гуморальные и клеточные реакции.
Что можно считать антигеном? Это будет зависеть от того, с каких позиций рассматривать эти сложные пластические вещества. С физиологических, патологических или иммунологических.
Неотъемлемым свойством антигена должна быть сложность и чужеродность. Это должно быть сложное мертвое или живое вещество, чужеродное для организма в генетическом отношении. С физиологических позиций в качестве антигена выступают пластические вещества корма растительного или животного происхождения. Это белки, жиры, углеводы и другие вещества растений — село, солома, трава, корнеклубнеплоды, концентрированные корма, животных — яйцо, мясо, костная мука и др. и минеральные — соль, мел и другие соединения. Кроме того, с физиологических позиций в качестве антигена выступают и вещества, высвобождаемые при тканевом и клеточном обновлении. Это сложные вещества клеток и тканей, прекративших свою функцию и поэтому ставших для организма просто пластическими веществами.
С патологических позиций в качестве антигена выступают пластические веществ т погибших тканей при травмах и другие сложные веществ; неорганической или органической природы, попавших в лимфу и кровь без необходимой цели со стороны человека. Это проникновение в организм человека или животного сложных веществ при заражении его простейшими, бактериями или вирусами естественным путем имеется в виду без вмешательства человека. Это заражение организма через пищеварительный тракт, органы дыхания или парентеральным путем. Эти вещества, как антиген, при их разрушении тоже будут вызывать в организме различные изменения со стороны гуморальных и клеточных факторов.
С иммунологических позиций в качестве антигена выступают сложные вещества, введенные человеком в ткань, лимфу или кровь, иногда через пищеварительный тракт или органы дыхания, а зачастую парентеральным путем. Какие вводятся пластические вещества в качестве антигена, это зависит от того, против каких веществ организм должен выработать адаптацию гидролаз или ингибиторов. В качестве антигена могут выступать органические соединения — белки, жиры углеводы. Могут выступать вирусы, бактерии, простейшие живые или убитые. Или пластические вещества части клетки — жгутиков, оболочек, содержимого клетки, основная задача введения в организм пластических веществ в качестве антигена с иммунологических позиций — выработать невосприимчивость к активному веществу (яд, токсин) или живому организму (простейшие, бактерии, вирусы).
В организме при парентеральном пищеварении к введенным пластическим веществам, если имеющиеся гидролазы, активаторы или ингибиторы не действуют, наступает их адаптация. В этом случае адаптация каких гидролаз, каких ингибиторов к каким веществам (белкам, жирам, углеводам и другим соединениям) антигена наступает, не определяют. Результативность выработки невосприимчивости определяют по гуморальным, клеточным факторам и действенности, то есть заражением иммунизированного организма.
В качестве антигена могут выступать пластические вещества отдельных частей клетки или бактерии. Это ее экзотоксины (экзоферменты, ингибиторы), пластические вещества жгутиков, оболочки (капсулы), содержимого самой клетки (соматический антиген). На какие вещества каких ферментов, ингибиторов наступает в этом случае адаптация, неизвестно. Да и не определяют. Ведь по гуморальным (серологические реакции) и клеточным (клеточный иммунитет) факторам мы определяем стадию расщепления и изменение клеточных факторов, а не работу гидролитических ферментов или ингибиторов. При разрушении каких соединений наступает потеря деятельности активного вещества (токсины, живые формы простейших, бактерий, вирусов), неизвестно. В этом отношении, в какой-то степени, проясняет этот вопрос механизм действия антибиотиков. Как известно, механизм их действия основывается, в основном, на ингибировании. Какими ингибиторами антибиотики действуют на ингибиторы бактерий или ее ферменты, тем самым делая бактерию нежизнеспособной, много еще не известно.
В иммунологии принято разделять антитела на неспецифические и специфические (неспецифические и специфические гамма-глобулины). Как мы уже показали, в роли неспецифических антител выступают имеющиеся в организме не адаптированные к введенному веществу гидролазы или ингибиторы. В роли специфических антител выступают уже адаптированные гидролазы или ингибиторы. Какие вещества в этом случае считать антигеном? Это будет зависеть от того, какое вещество подлежит разрушению и с какой целью оно поступает в организм. На пластические вещества, высвобождаемые при тканевом или клеточном обновлении, действуют гидролазы или ингибиторы, адаптированные к этим пластическим веществам. Таким образом, в роли неспецифических антител выступают адаптированные гидролазы или ингибиторы к пластическим веществам, высвобождаемым при тканевом или клеточном обновлении. С иммунологических позиций в этом случае эти пластические вещества будут выступать в роли антигена, а в роли неспецифических антител, в данном случае как раз и будут по отношению к этим пластическим веществам, эти антитела специфическими.
Если в организм попадает вещество извне, то на него начинают действовать гидролазы или ингибиторы, которым свойственна и широкая субстратная специфичность, уже имеющиеся в организме (адаптированные в основном к мертвым пластическим веществам собственного организма), то в этом случае эти специфические антитела по отношению к введенным извне пластическим веществам будут выступать уже в роли неспецифических антител. На те введенные соединения, на которые не действуют уже имеющиеся (в данном случае неадаптированные) гидролазы или инигибиторы, начинают вырабатываться адаптированные гидролазы или ингибиторы, то есть специфические антитела. В иммунологии имеются понятия — неспецифические и специфические антитела, а вот неспецифических и специфических антигенов — такого понятия нет. Также, если рассматривать и антитела в каждом конкретном случае, исходя из того, на какие соединения «настроены», адаптированы гидролазы или ингибиторы. Если гидролазы или ингибиторы «настроены», адаптированы на пластические вещества собственного организма при тканевом или клеточном обновлении, то в этом случае надо их считать специфическими. Если они начинают действовать на введенное или попавшее извне вещество, то в этом случае их считают неспецифическими.
Итак, в качестве антигена должно выступать сложное вещество, чужеродное в генетическом отношении для организма. Соответственно, при его расщеплении, в различной степени, на различных стадиях разрушения, могут проявляться различные гуморальные, клеточные реакции и изменения со стороны различных систем: сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, мочевой, нервной, в том числе и систем кроен, которые в клинической практике именуют признаками или симптомами.
Если организм не расщепляет введенные чужеродные вещества, то это отмечается при толерантности или ареактнвности. В этих случаях реакций со стороны организма обычно не проявляется.
С иммунологической точки зрения, антиген должен обладать иммуногенностыо, то есть вызывать иммунный ответ организма. Это тоже с каких позиций рассматривать и какие пластические вещества будут подвергаться расщеплению и, конечно, какими показателями, то есть, что брать за оценку нммуногенности расщепляющих веществ организмом. Некоторые авторы предлагают различать понятия «иммуногенность» и «антигенность». Если рассматривать антиген, с точки зрения иммуногенности, то в этом случае вещества, выступающие в роли антигена, обязательно, возможно с проявлением отдельных гуморальных или клеточных реакций, должны образовать в организме невосприимчивость к данному веществу, имеется в виду инактивация, нейтрализация введенного вещества, приводящая к невосприимчивости, незаболеванию организма. Ведь само слово иммунитет обозначает невосприимчивость. В иммунологии известно, что иммунитет может быть естественным и приобретенным. Если вещества, то есть антиген, введенные в организм любым путем, вырабатывают у него невосприимчивость к заболеванию, то вправе в этих случаях говорить о иммуногенности антигена. При этом могут проявляться или не очень проявляться, а могут и не проявляться реакции со стороны гуморальных или клеточных факторов. В этом случае, еще раз повторяем, основным показателем иммуноемкости введенного вещества (антигена) является выработка организмом невосприимчивости к заболеванию. В этом случае в качестве антигена, то есть введенных веществ, могут выступать ткани, клетки, части клеток, бактерий (живые, ослабленные, убитые), их части (жгутики, капсулы, содержимое клетки), вирусы. Но критерием иммуногенности является выработка невосприимчивости к активному веществу (яды, токсины и другие соединения) или живому организму (простейшие, бактерии, вирусы). На какие соединения (белки, жиры, углеводы, ферменты, активаторы, ингибиторы) введенного вещества (антигена) выработал организм адаптированные ферменты или ингибиторы, приводящие потом при гидролизе веществ токсинов, живых существ к потере их действенности (то есть к отравлению или заражению), еще неизвестно. Именно в этом смысл иммуногенности антигена и состоит, чтобы определить, на какие соединения введенных пластических веществ (антигена) вырабатывается адаптация каких гидролитических ферментов (протеаз, липаз, карбогидраз и других) или ингибиторов, которые потом разрушают эти соединения инфекта или токсина, приводящие к потере их действенности при естественном или искусственном заражении. В этом случае антиген явно вырабатывает, как считают иммунологи, защитную реакцию против токсинов или инфекции. Именно в основу разработки вакцин и положен принцип иммуногенности антигена.
Наравне с иммуногенностыо антигена со стороны организма проявляются самые разнообразные реакции самых разнообразных органов и тканей, направленные на разрушение введенных пластических веществ, то есть антигена. Эти реакции будут зависеть от соединений пластических веществ антигена, места введения и состояния систем, органов и тканей, направленных на разрушение пластических веществ антигена. В иммунологии к этим реакциям относят гуморальные и клеточные факторы. На самом деле их гораздо больше. Разберем несколько из них. Возьмем опять пищеварительный тракт. В него поступает корм различного химического состава в различном количестве. Реакции со стороны органов пищеварения на пластические вещества корма (ведь по составу это тоже антиген) самые различные. Это изменение количества, состава и активности гидролитических ферментов и ингибиторов, изменения со стороны морфологической и гистологической структуры органов, их двигательной функции и изменений со стороны кишечной микрофлоры. При этом будут вырабатываться и антитела. Так вот, антитела относят к гуморальным факторам иммунологических реакций, а других реакций (изменение двигательной функции органов желудочно-кишечного тракта, изменение объема органов пищеварительного аппарата и их клеточной структуры, изменение состояния слизистых оболочек, изменение количества и качества слюны, желудочного и кишечного сока, желчи, соков поджелудочной железы, простейших у жвачных и кишечной микрофлоры), направленных на расщепление пластических веществ корма, нет.
При попадании антигена в межтканевую жидкость, лимфу и кровь при расщеплении его пластических веществ будет отмечаться реакция со стороны органов парентерального пищеварения. Это гуморальные факторы. В иммунологии к ним относят серологические реакции. Это по существу, состояние расщепляющей способности гидролаз и ингибиторов крови, лимфы и межтканевой жидкости. Оно будет зависеть от их активности, адаптационной способности, состава и активности (если токсин или живое вещество) введенного вещества, то есть антигена. При этом кроме гуморальных факторов, то есть выработки антител, будут отмечаться и другие изменения, которые в иммунологии не относят к гуморальным факторам. Это изменение содержания в крови и лимфе белков, жиров, углеводов, их метаболитов и конечных продуктов расщепления—мономеров и других ферментов, производящих их гидролиз. Это огромный комплекс соединений. Отдельные показатели расщепления этих веществ различными гидролазами крови и лимфы как тесты используются в клинической практике, но их иммунологи не относят к гуморальным факторам. Это: определение в крови содержания белков, жиров, углеводов, промежуточных (метаболиты) и конечных (мономеры) продуктов их расщепления.
Большое значение имеет определение неорганических веществ. Это кальций, фосфор, железо, медь, кобальт, цинк, селен и другие минеральные вещества. Известно, что эти вещества, кроме пластического материала, выступают в роли активаторов или ингибиторов различных ферментов, этим самым ускоряя или замедляя ход реакций.
В клинической практике определяют протеолитическую и бактерицидную активность плазмы или сыворотки крови. Все эти изменения, то есть, по существу ракции, отмечающиеся в жидкой части крови, лимфе и межтканевой жидкости в иммунологии не относят к гуморальным реакциям. А эти изменения ведь тоже отмечаются при гидролизе чужеродного вещества (антигена). Правда, в иммунологии, кроме антител, к гуморальным факторам относят пропердиновую систему, комплемент, лизоцим, С-реактивный белок, которые представляют собой комплекс гидролаз. В какой-то степени к гуморальным факторам можно отнести гепарин и ферменты, осуществляющие фибринолиз. Но их относят не к гуморальным факторам реагирования на антиген, а к процессам свертывания крови.
При попадании антигена в кровь или лимфу отмечаются изменения со стороны лейкоцитов и органов, их продуцирующих. Это относят к клеточным факторам. При этом могут проявляться изменения с их стороны, которые не относят к клеточным факторам. Это изменение содержания общего и видового состава лейкоцитов, изменение органов, их продуцирующих — лимфоузлов, костного мозга, селезенки, которые проявляются увеличением, воспалительными процессами и другими реакциями. Эти изменения обычно относят к клиническим признакам болезни. Но ведь это тоже проявление реакции организма на введенное чужеродное вещество—антиген.
При попадании чужеродного вещества (антигена) в кожу при его разрушении будут проявляться и соответствующие реакции. Это прежде всего воспалительный процесс Если попадает большое количество деятельной ткани (трансплантат кожи, почка, печень, сердце), то в этом случае проявляются самые различные реакции со стороны организма, в конечном счете приводящие к гибели трансплантата (гомо или гетеро), и в дальнейшем к его отторжению, разрушению или изоляции от организма (купирование). Что здесь послужило основанием гибели трансплантата, разрушение каких его пластических веществ или клеток-продуцентов — пока еще неизвестно Ведь мы только регистрируем реакции организма, протекающие в связи с разрушением чужеродного органа. Здесь он тоже выступает в качестве антигена. Как идет в этом случае процесс расщепления клеток, их тканей, приводящий к гибели пересаженного органа, это еще неизвестно. Здесь протекает множество биохимических реакций. Это ингибирование ферментов, разрушение пластических веществ экзоферментов, клеточных оболочек, эндоферментов и пластических веществ содержимого клетки. Ведь в клетках пересаженных органов тоже идут процессы тканевого и клеточного обновления, в которых участвуют гидролазы лизосом клеток пересаженного органа и гидролазы организма, участвующие в разрушении погибших клеток при клеточном обновлении. Кроме того, на пластические вещества пересаженного органа, как на чужеродное вещество, действует комплекс гидролаз и ингибиторов организма реципиента. Какая стадия разрушения приводит вначале к гибели пересаженной ткани или органа, а затем к его отторжению, зависит от состояния организма реципиента и пересаженной ткани (антигена). Соответственно будут проявляться различные реакции и различная степень их протекания.
При введении чужеродных пластических веществ могут проявляться местные реакции. Это воспалительный процесс, характеризующийся гиперемией, болью, повышением местной температуры, эксудацией и другими признаками Но может быть реакция и со стороны систем организма, так называемые общие признаки, не зависящие от места внедрения антигена, но зависящие от функционального состояния систем организма, количества и качества введенного вещества. Это изменение температуры тела, аллергические состояния, реакция трансплантат против хозяина и другие.
Итак, что же собой представляет антигенность введенных пластических веществ? В иммунологии их именуют антигеном. Антигенность антигена — это реакции, проявляемые со стороны организма при расщеплении веществ антигена. Антигенность не всегда присуща иммуногенности. Реакции на антиген со стороны организма могут проявляться, но невосприимчивость, то есть иммуногенность, не всегда вырабатывается. И соответственно, адаптация различных гпдролаз или ингибиторов организма к различным веществам антигена, приводящая к невосприимчивости или проявлению реакций, будет различной.
В клинической практике при оценке иммуногенности антигена за основу берут вещества антигена, приводящие к невосприимчивости организма. При этом реакции, проявляемые со стороны организма, могут быть и нежелательные. Это угнетение, повышение температуры тела, воспаление, аллергия и другие. При опенке же антигенных качеств веществ антигена наоборот учитывается проявление реакций со стороны организма, натравленных на гидролиз антигена. Это характер воспалительного процесса при аллергической диагностике, выработка антител при серологической диагностике, состояние клеток и органов при определении состояния клеточного
иммунитета.
Итак, иммувогснные и антигенные свойства антигена это не одно и то же. При их оценке необходимо учитывать состояние обменных процессов в организме и состояние антигена (ткань, организм, клетка или ее части), в каком количестве и место введения, приводящее к проявлению реакций со стороны организма (это свойство используется в диагностике) или к его невосприимчивости, при естественном или искусственном заражении Еще раз повторяем, что при оценке иммуноген-ных свойств антигена учитывается прежде всего его свойство вызывать в организме певосприимчиость, при этом проявляемые реакции со стороны организма, хотя они в некоторых случаях и проявляются, нежелательны.
При опенке ашигенных свойств введенных веществ в качестве антигена учитывается состояние проявления реакций со стороны организма, необходимых при постановке диагноза. Но при этом учитывается, чтобы эти реакции не угрожали здоровью пли жизни организма (анафилактический шок и др.). При этом обычно на иммуногенность не обращают внимания. Она не всегда и проявляется.
Антиген обладает специфичностью. Оно и понятно, что при расщеплении вещесгз антигена на его соединения должны иметься соответствующие гидролитические ферменты или ингибиторы. В некоторых случаях на определенные соединения антигена в организме уже имеются гидролазы или ингибиторы с широкой субстратной специфичностью (неспецифические антитела) или должна произойти адаптация гид-ролаз или ингибиторов. И соответственно, при расщеплении каких веществ антигена проявляются видимые реакции разрушения? Если не будет специфичности, то и не образуется соединение фермент—субстрат, как в иммунологии их принято называть антиген—антитело.
Считается признанным, что в определении аитигенности имеется в основном пять моментов. Это чужеродность антигена для организма. Пластические вещества антигена для организма должны быть чужеродны в генетическом отношении. Иначе они разрушаться организмом не будут. Например, пересадка ткани между однояйцевыми близнецами, или аутотрансплантаты. В этих случаях юмотрансплаптаты и ауто-трансплантаты в роли антигенов выступать не будут. Организм на них реагировать не будет. Чем чужероднее для данного животного антиген, тем активнее и обильнее, как считают иммунологи, образуются против него антитела, тем сильнее проявляются реакции гуморальных и клеточных факторов. Наиболее интенсивно проявляются реакции со стороны организма при расщеплении микробных, растительных веществ, выступающих в роли антигенов, а также веществ, введенных о г гетерологических животных.
Другим моментом антигена является способность его быть ассимилированным организмом. В роли антигенов выступают пластические вещества органической природы Судьба антигена — это разрушение его до просты:; соединений. В конечном и гэге эти соединения организм ассимилирует, как ассимилирует пластические вещества корма.
Следующим моментом должна быть высокая молекулярная масса антигена. Ан.иген выступает в роли пластического вещества сложного соединения, которые, как правило, имеют высокую молекулярную массу. Простые вещества, которые не разрушаются организмом (конечные продукты расщепления белков, жиров, углеводов — так называемые мономеры),которые используются при ассимиляции организмом, имеют низкую молекулярную массу.
Антиген должен иметь коллоидное состояние. Ведь в качестве антигена выступают вещества органической природы (белки, растительные и животные ткани, бактерии, вирусы, простейшие), пластические вещества которых находятся в коллоидном состоянии.
Антиген должен быть химической природы. Физические вещества трудно или совсем не расщепляются организмом (металлы, камни). Они, как правило, изолируются организмом путем ипкапсулироваиия или удаляются. Некоторые неорганические соединения, например мел, соль, могут разрушаться организмом, особенно в желудочно-кишечном тракте, и их составные части могут участвовать в качестве пластических веществ. Но при их разрушении, как при расщеплении организмом органических соединений, видимых проявлений и иммунологических реакций со стороны организма не наблюдается.
Какие же вещества выступают в качестве антигенов? Это пластические вещества растительных или животных организмов, чужеродные в генетическом отношении. Это белки, жиры, углеводы и другие ооганические соединения. Они могут поступать в организм с плазмой, сывороткой крови, молоком, секретами желез, с вытяжками из тканей или органов, в клетках или органах при пересадке органов. Эти вещества для организма могут быть ауто-, гомо- или гетеровещест-вами. Соответственно и проявляемые реакции со стороны организма на них будут различными.
В качестве антигенов выступают пластические вещества живых, ослабленных, убитых микроорганизмов или их отдельных частей (экзоферменты, жгутики, капсулы, содержимое клетки и т. д.). Химический состав различных бактерий, грибов, простейших будет различным, соответственно и характер проявляемых реакций со стороны организма будет различным и поэтому в иммунологии их подразделяют на антигены различных бактерий, грибов или простейших и их части. Это антигены сальмонелл, эшерихий, стрептококков, пневмококков, рожи, листерий, бруиелл, сибирской язвы, ми-кобактерпй туберкулеза и т. д.
Несколько сложнее представляют собой вирусные антигены. Выделить вирусы в чистом виде, изолированно от клеток, весьма сложно. Тем не менее, некоторые вирусы выделены и изучены их компоненты.
Подмечены различные реакции организма при разрушении убитых, ослабленных или живых вирусов в отдельности и совместно с клеточными структурами.
Основным фактором определения является то, чтобы определить, на какое соединение пластических веществ антигена (белки, жиры, углеводы, ферменты, активаторы, ингибиторы), содержащихся в сыворотке крови, плазме, лимфе, клетке, частях клетки, вирусе, органе и других антигенов, имеющихся в организме, адаптированы гидролазы (протеа-зы, липазы, карбогидразы и другие Ферменты или ингибиторы) или наступает их адаптация при разрушении определенных пластических веществ болезнетворного начала, приводящая к незаражению организма, то есть его невосприимчивости.
В отношении антигенности основным фактором является определение, на какие пластические вещества антигена (белки, жиры, углеводы, ферменты, активаторы и ингибиторы, гормоны и другие соединения), содержащиеся в сыворотке крови, плазме, лимфе, живых или убитых микроорганизмах, вирусах или их частях при их расщеплении, наиболее четко проявляются реакции со стороны гуморальных пли клеточных факторов на уже адаптированные гидролазы или ингибиторы или после адаптации.
От чего будет зависеть «антигенность» антигена, то есть проявляемые реакции со стороны организма на пластические вещества антигена. Характер этих реакций будет зависеть от самого организма, то есть состояния его обменных процессов, количества, качества, чужероднсгти и места введения пластических веществ, выступающих в роли антигена. В этих проявляемых реакциях, так называемых в иммунологии гуморальных и клеточных факторах, будут протекать самые разнообразные биохимические процессы, на котооые в иммунологии порой и не обращают внимания. Оно как раз порой и является одним рн основных факторов проявления «антигенности-» антигена. Чтобы было понятно, приведем несколько примеров. Это прежде всего фактор состояния обменных процессов в самом организме. Это активность и адаптивные свойства гидролаз (протеаз, липаз, карбогидрпз и других гидролитических ферментов), их активаторов и ингибиторов при парентеральном пищеварении, в некоторых случаях и пищеварении в желудочно-кишечном тргкте и других веществ, n чествующих в проявляемых реакциях со стороны организма. Эго вещества, участвующие в воспалительном процессе, сосуднстых факторах при отторжении гомо- или гетеротрансплантатов.
Следующий фактор — что пластические вещества антигена и место введения. Разберем несколько примеров. Возьмем белок. Он может быть неактивным, а может быть и активным, то есть включать в себя различные ферменты, их активаторы или ингибиторы, гормоны. В качестве его могут выступать белки инактивиропанной (часто путем нагревания) сыворотки крови, вытяжки из различных растительных или животных тканей, органов, белки свежей сыворотки крови, белки свежевыдоенного молока, свежеснесенного яйца. В этом случае антигешюсть будет зависеть от чужеродности белков антигена. Чем чужероднее, тем больше усилий будет проявлять организм на его расщепление, тем активнее будут работать ферменты и сильнее проявляться реакции со стороны организма. Какие реакции? Если белок попадает в желудочно-кишечный тракт естественным путем, наступает его разрушение пищеварительными ферментами. При этом в определенную стадию его разрушения наступает коагуляция белков. На какой стадии разрушения белковых связей и действие каких протспз переводит белок в коагулирующее состояние, неизвестно. В этом случае этот белок даже не рассматривают как антиген, а как пластическое вещество корма. Хотя в клинической практике в отин из способов определения активности ферментов желудочного сока, в данном случае активности пепсина, положено свойство перехода белка в ко-аг^ лиру ют ее состояние. Это л:етод определения переваривающей способности желудочного сока с белком сыворотки крови пли яйца по Метту. Кстати, и другие методы определения переваривающей способности желудочного сока основываются на принципе перехода белка при его расщеплении в коагулирующее состояние.
Если в пищеварительном тракте поступивший белок неполностью разрушается, то он или его метаболиты поступают в лимфу или белок вводят парентеральным путем, который в иммунологии уже называют антигеном.
Если в качестве антигена выступает неживой (неактивный) белоч, то в этом сл\чае степень разрушения будет зависеть от белка г актиснпсти протеаз организма. На какой стадии расщепления белка начинается его коагуляция, неизвестно. Мы определяем только, в каком минимальном разведении сыворотки крови (титр) содержащиеся в ней гидролазы еще вызывают денатурацию белка.
Если в качестве антигена выступает активный белок (экзотоксины, эндотоксины), то в нем имеются ферменты, гормоны, ингибиторы. Наравне с денатурацией белков идет и ингибирование активности этих соединений, то есть ферментов, гормонов, ингибиторов, выступающих в роли эндотоксинов или экзотоксинов. В иммунологии в этом случае определяют летальную дозу и титр преципитинов. Какое соединение какого фермента, гормона, ингибитора или их комплекс вызвал смерть животного, от этого и будет зависеть реакция организма и летальная доза. Если определяют цитопатический эффект, то он будет зависеть от реакции организма, направленной на разрушение клеточной оболочки. Какие гидролазы действуют на пластические вещества оболочек клеток и какая при этом будет реакция со стороны организма, приводящая к разрушению клеток, — это будет зависеть от пластических веществ клеточной оболочки и активности гидро-лаз организма. Расщепление именно каких соединений — белков, жиров, углеводов или их комплекса — приводит к разрушению оболочки, неизвестно.
Если белки попадают в кожу (туберкулин) или на слизистые оболочки (малеин), то при их расщеплении отмечается еще и воспалительная реакция, которая как раз и лежит в оценке антигенных свойств антигена. В этом случае при разрушении белка кроме процесса коагуляции, вызываемого протеазами, участвуют и многие другие соединения организма, вызывающие воспалительный процесс.
Если в качестве антигена выступает белок в активном состоянии (экзоферменты, эндоферменты), то кроме процесса разрушения с признаками коагуляции организм инактивирует ферменты, ингибиторы антигена. В этом случае анти-генность проявления реакций будет еще зависеть и от вида, активности ферментов, их активаторов или ингибиторов.
Если в качестве антигена выступают неживые клетки тканей или бактерий, то реакции организма будут зависеть от расщепляющей способности пластических веществ оболочки клетки, какие ферменты организма какие расщепляют вещества, приводящие к разрушению оболочки клетки, мы не знаем, а только фиксируем, в каком разведении эти ферменты еще способны вызвать разрушение. При этом от характера и качества белков будут отмечаться и различные серологические реакции с различной степенью процесса коагуляции и агглютинации.
Если в качестве антигена выступают пластические вещества живых клеток, то реакции со стороны организма будут зависеть от ингибирования ферментов, их активаторов пли ингибиторов пластических веществ антигена. И в этом случае антигешюсть будет зависеть от цели ее использования, для выработки иммунитета пли с диагностической целью, и места введения. Соответственно со стороны организма будут проявляться и различные реакции, которые положены в основу оценки антнгенных свойств.
Агглютинирующая способность антител, то есть гидролаз, будет зависеть, кроме их активности, и от пластических веществ и вида антигена. В этом случае, на какие соединения пластических веществ антигена будет лучше проявляться реакция со стороны организма — неизвестью. Ведь в процессе агглютинации участвуют гидролазы и ингибиторы, вызывающие коагуляцию белка и разрушение клеточной оболочки.
Антигенность (нейтрализующая, агглютинирующая способность) и иммуногенность вирусов будет зависеть от того, в каком виде, то есть изолированно или с клетками, куда и каким способом они будут попадать в организм. В чистом виде изолированно от клеточных структур вирусы попадают в организм естественным путем, то есть при инфицировании, или искусственно пхтем заражения бесклеточными фильтратами. В этом случае антигенность и иммуногенность вирусов будет зависеть от пластических веществ самой вирусной частицы и обменных процессов в клетке, куда внедрились вирусы.
В другом случае, когда вирусы попадают в организм естественно или чаще искусственно вместе с клетками или их содержи:.ым. В этом случае вирусы вовлечены в обменные процессы в клетке. И соответственно их антигенность и иммуногенность будет зависеть не только от самих вирусов, но н клеток или тканей, с которыми эти вирусы вовлечены в обменные процессы. Нарушение обменных процессов в этих клетках пли тканях скажется н на состоянии антигенпости и иммуногенностн вирусов. Здесь и возникает необходимость определения, нарушение какого обмена во внедрившихся клетках пли тканях скажется на аншгенногти или иммуногенности вирусов. При этом необходимо учитывать, что при попадании в организм вирусов с клетками пли тканями может отмечаться и сочетанное действие пластических веществ клеток или тканей с веществами самих вирусов. То есть ан-тнгенные и нммуногенные свойства отдельно пластических веществ клеток или тканей и отдельно вирусов при введении их совместно могут разниться.
Сложную антигенную структуру представляют собой гомо- или гетеротрансплантаты. Их антигенность, в какой-то степени, адекватна антигенности живых вирулентных бактерий. С той лишь разницей, что антигенность и иммуногенность этих бактерий прежде всего будет зависеть от их ингибиторов и экзоферментов, строения жгутиков, клеточной оболочки, активных веществ содержимого самой клетки. Здесь порой достаточно организму инактивировать ингибиторы и экзоферменты бактерии, чтобы клетки перестали размножаться. Дальше идет разрушение бактерий, процесс которого обязательно будет сказываться на антигенности и пм-муногенности бактерий. Антигенность гомо- и гетеротранс-плантагов так же, как у живых бактерий, будет складываться из состояния обменных процессов в пересаженном органе или ткани, их чужсродности пластических веществ трансплантата. При этом будут проявляться самые различные реакции на гомо- и гетеротрансплантат. Они 6}дут складываться из реакций, отмечаемых при наступлении гибели трансплантата и его отторжении или разрушении. Некоторые реакции на гибель и отторжение или разрушение гомо- или гетеротранс-плантата будут отличаться от иммунологичсских реакций на бактерии. Во-первых, это реакции, указывающие на гибель трансплантата. Это прежде всего появление признаков отсутствия функционирования пересаженного органа или ткани. Вот здесь и возникает вопрос, что у данного гомотрансплан-тата вызвало реакцию реципиента, приведшую к гибели пересаженной ткани. Прекращение тканевого или клеточного обновления, или наушение трофики, или нарушение того и другого вместе? Непреложным фактором прежде всего является гибель пересаженного органа или ткани. Здесь и возникает вопрос о чужеродное: и, распознавании организмом «своего» и «чужого». Нарушение каких биохимических процессов приводит к гибели трансплантата?
После гибели трансплантата его антигенность будет зависеть от пластических веществ трансплантата (орган, ткань, клетки), а также от места их введения. Обычно это два пути освобождения организма от трансплантатов — их отторжение или разрушение.