Змістовий модуль №1

«Клінічна імунологія та алергологія»

Методичні вказівки для проведення заняття зі студентами

Практичне заняття №3

«Iмунна вiдповiдь при запальному процесi. Її особливості при бактеріальних, вірусних, грибкових та гельмінтних інфекціях. Імунологія сепсису» – 4 год.

Актуальність

Природжені фактори захисту – це біологічно активні з'єднання, що визначають бар'єрні властивості епітелію, слизових оболонок і шкіри (бактерицидні речовини, секреторні імуноглобуліни, ферменти). Важливою ланкою в елімінації збудника є клітини фагоцитарної системи – моноцити, гранулоцити, макрофаги. Багато мікроорганізмів продукують фактори, які знижують їх чутливість до бактерицидних систем фагоцитів. Це різні токсини і продукти, що сприяють утворенню капсули, фактори з анти­оксидантними властивостями, які зменшують ушкоджувальну дію активних метаболітів кисню на мікроорганізм.

Навчальні цілі:

• ознайомити студентів з імунною відповіддю організму при бактеріальних, вірусних інфекціях, роллю імунної системи в протигрибковому імунітеті та захисті від гельмінтів;

• ознайомити студентів з лабораторними та інструментальними методами обстеження, які застосовують для оцінки імунної системи, показаннями для їх призначення, методикою виконання, діагностичною цінністю кожного з них;

• ознайомити студентів з імунологічними особливостями сепсису;

Що повинен знати студент:

• Iмунна вiдповiдь при запаленнi.

• Механізми імунного захисту при бактеріальних та вірусних інфекціях.

• Роль імунної системи в протигрибковому імунітеті та захисті від гельмінтів.

• Імунологічні методи в діагностиці інфекційних хвороб.

• Імунологічні особливості сепсису.

Що повинен вміти студент:

• назначати лабораторні та інструментальні методи обстежень;

• інтерпретувати дані імунограми;

Зміст теми:

Природжені фактори захисту — це біологічно активні з'єднання, що визначають бар'єрні властивості епітелію, слизових оболонок і шкіри (бактерицидні речовини, секреторні імуноглобуліни, ферменти). Важливою ланкою в елімінації збудника є клітини фагоцитарної системи — моноцити, гранулоцити, макрофаги. Вони елімінують чужорідний матеріал за рахунок своїх внутрішньоклітинних ферментних систем і генерації активних метаболітів кисню в навколишнє середовище. Ці клітини здійснюють свою функцію без участі імунних механізмів, але можуть ініціювати специфічну імунну відповідь, презентуючи перероблений антиген бактерій, вірусів та інших мікроорганізмів для імунокомпетентних клітин. Можливою є персистенція деяких мікроорганізмів у макрофагах, як це показано для мікобактерій туберкульозу, що значно впливає на перебіг інфекційного процесу. Ще одним моментом участі фагоцитів у неспецифічному протиінфекційному захисті є їх здатність проду­кувати лімфокіни. Найбільш вивчений серед них — ІЛ-1, ендо­генний піроген, здатний підвищувати продукцію інтерферону, ІЛ-2, рецепторів до ІЛ-2, активувати ПК-клітини і підвищувати протиінфекційну резистентність.

Фагоцити продукують лейкотрієни, компоненти комплементу, що справляють хемотаксичну дію і посилюють запалення, а також низку ферментів, які дають бактерицидний ефект.

Захисними компонентами запалення є фактори згортання крові і фібринолізу, кініни, білки гострої фази, сироваткові амілоїди А та В.

Неспецифічні імуноглобуліни, що циркулюють у крові, фор­мують природне тіло гуморальної протиінфекційної резистентності. Вони беруть участь в опсонізації збудників, які потрапили до внутрішнього середовища організму, з їх наступним фагоцитозом. У сироватці крові опсонінами є фрагменти комплементу, С-реактивний білок, катіонні білки тощо.

Багато мікроорганізмів продукують фактори, які знижують їх чутливість до бактерицидних систем фагоцитів. Це різні токсини і продукти, що сприяють утворенню капсули, фактори з анти­оксидантними властивостями, які зменшують ушкоджувальну дію активних метаболітів кисню на мікроорганізм.

Після активного фагоцитозу, який супроводжується інтерналізацією рецепторів, фагоцит на деякий час втрачає здатність до розпізнавання і зв'язування нових мікроорганізмів. Цей процес називають деактивацією фагоциту, його можна спостерігати за відсутності об'єкта фагоцитозу під дією різних активаторів "респіраторного вибуху". Період рефрактерності в нейтрофілів може тривати до 24 год, що спричинює їх тимчасову ареактивність і сприяє розвитку ареактивних станів в організмі.

Гіперреактивність клітин фагоцитарної системи також має місце при розвитку інфекційного процесу. Реакція клітин фагоцитарної системи в разі гіперстимуляції виходить з-під контролю. Значно підвищується про­дукція різних цитокінів, здатних посилювати запалення (ІЛ-1, ПНФ тощо) і розвиток алергійних реакцій (лейкотрієни, гістамін, серотонін). Підвищується продукція активних метаболітів кисню, які запускають в організмі каскад вільнорадикальних перетворень, розвиток реакції ліпопероксидації, що призводить до пошкодження клітинних мембран і тканин. Вважають, що летальний кінець при багатьох інфекційних захворюваннях, які супроводжуються гіперактивацією фагоцитів, пов'язаний із пошкоджувальною дією на тканини вільних радикалів. Роблять акцент на значенні гіперактивації фагоцитів у пригніченні розвитку наступних специфічних імунних реакцій.

Важливим фактором природної резистентності при бактеріальних і головним чином вірусних інфекціях є ПК-клітини, для активації яких не потрібно попереднього контакту з мікроорганізмом. Вони реалізують захисну функцію в ранні терміни після зараження і лізують різні клітини організму, інфіковані вірусами грипу, гепатиту, кору тощо. Крім того, ПК-клітини чинять прямий цитолітичний вплив на клітини деяких грибів і найпростіших. Вони активуються під дією ІЛ-2 і у-ІНФ.

ІЛ-1 і ПНФ є поліфункціональними лімфокінами й утворюються у результаті потрапляння в організм збудника. Вони стимулюють хемотаксис нейтрофілів, сприяють синтезу лейкотрієнів, білків гострої фази, беруть участь у регуляції індуктивної фази специфічної імунної відповіді, модулюють активність ПК-клітин, підвищують продукцію ІНФ.

Існує певна послідовність продукції цитокінів на момент розвитку запальної реакції в організмі. Встановлено, що через 1—3 год після ін'єкції бактеріального ендотоксину в сироватці крові спостерігають активність монокінів, які визначають розвиток ранньої гострофазової реакції запалення. Це ІЛ-1, ПНФ, γ-ІНФ тощо. Потім, через 4—8 год, вміст у крові цих факторів знижується і спостерігають підвищення рівня колонієстимулювальних факторів. Третя група цитокінів, які визначають розвиток запалення, з'являється через 18—24 год після ін'єкції. Це білки пізньої гострофазової реакції — фібрин, сироватковий амілоїд, С-реактивний білок, що мають спорідненість до фосфатидилхоліну і зв'язують його залишки на клітинній стінці мікроорганізму. Вони сприяють активації хемотаксису й опсонізації бактерій.

Нині вважають, що значну роль у розвитку запалення відіграють простагландини і лейкотрієни, метаболіти циклооксигеназного та ліпооксигеназного шляху перетворення поліненасичених жирних кислот, головним чином арахідонату.

У розвитку специфічного антиінфекційного імунітету виділяють чотири стадії:

1) індукції (аферентну); 2) імунорегуляторну (проліферативну); 3) ефекторну (продуктивну); 4) формування імуно­логічної пам'яті.

Стадію індукції розглядають як період від моменту надходження мікроорганізму до процесингу і презентації його антигенів фаго­цитами для розпізнавання Т-лімфоцитам. На цій стадії основну роль відіграють АПК.

На наступній імунорегуляторній стадії відбувається взаємодія між АПК і Т-лімфоцитами, розпізнавання пептидів інфекційного антигену Т-лімфоцитами-хелперами, їх диференціювання в Тх1 або Тх2, що зрештою визначає, за яким типом — клітинним чи гуморальним — піде розвиток специфічної імунної відповіді.

Ефекторна стадія характеризується продукцією специфічних антитіл, формуванням клонів специфічних сенсибілізованих Т-лімфоцитів і утворенням різних ефекторних медіаторів, визначаючи перебіг і завершення інфекційного процесу.

Заключна стадія протиінфекційного імунітету — формування імунологічної пам'яті як клітинного, так і гуморального типу на даний антиген. Тривалість і напруженість імунітету залежать від антигенних та імуногенних властивостей мікроорганізму, а також від стану імунологічної реактивності пацієнта.

Спостереження показали, що при грипі, поворотному тифі, шигельозі імунітет нетривалий, а при поліомієліті, кору, кашлюку, сибірці він досить тривалий.

Розвиток специфічних гуморальних і клітинних імунних реакцій на різні збудники інфекційних захворювань (віруси, бактерії, гриби, найпростіші, гельмінти) має свої особливості.

Віруси й імунна відповідь

Віруси мають унікальні властивості:

1. Можуть інфікувати тканини, не спричинюючи запальних реакцій.

2. Можуть реплікуватися (повторюватися) у клітинах протягом життя, не ушкоджуючи їх.

3. Іноді порушують деякі спеціалізовані функції клітини, не зу­мовлюючи явних порушень функцій цілого органа.

4. Іноді спричинюють ушкодження тканини, а потім зовсім зникають з організму. Клінічний спектр вірусних захворювань надзвичайно широкий.

Щоб обмежити дисемінацію будь-якого вірусу і запобігти реінфекції, імунна відповідь повинна:

1. бути здатною зупинити проникнення віріонів у клітини;

2. знищити вже інфіковані клітини, щоб обмежити поширення вірусу.

Таким чином, на вірус розвиваються імунологічні реакції двох типів:

1) спрямовані проти віріона;

2) такі, що діють на клітину, інфіковану вірусом. Встановлено, що реакції, спрямовані проти віріона, є переважно гуморальними, тоді як реакції, що впливають на клітини, інфіковані вірусом, опосередковуються Т-лімфоцитами.

Основними механізмами гуморальних реакцій, які впливають на вірус, є нейтралізація вірусу, комплементзалежне посилення фагоцитозу вірусу і комплементопосередкований лізис.

Нейтралізація вірусу перешкоджає його прикріпленню до клітини-мішені; опосередковується антитілами ІgD у позаклітинній рідині, ІgМ у крові і секреторними ІgА-антитілами на поверхні слизових оболонок.

Імунні комплекси, які містять вірус, можуть зв'язувати комплемент, що сприяє нейтралізації вірусу. Серед імунних комплексів виділяють так звані інфекційні, що характеризуються відносним дефіцитом антитіл і сприяють циркуляції активного вірусу з наступним проявом цитопатогенного ефекту.

У разі поширення вірусу від клітини до клітини або їх контакту, або коли вірус інтегрується в геном чутливої клітини, на перше місце виходять клітинні імунні реакції за участі цитотоксичних Т-лімфоцитів-кілерів.

Специфічні Т-клітини-кілери з'являються через 2—3 дні після інфікування і передують появі віруснейтралізувальних антитіл.

У противірусному імунітеті руйнування клітин, які містять віруси, здійснюється як Т-лімфоцитами, так і паралельно активованими макрофагами. Продукований у цей період різними клітинами інтер­ферон гальмує транскрипцію вірусного геному в клітині хазяїна і перешкоджає трансляції вірусної мРНК, що знижує вірусемію і полегшує завершення процесу елімінації збудника під дією різних факторів специфічного імунітету.

Таким чином, наявність у конкретного індивідуума нормально функціонуючої клітинної ланки імунітету буде сприяти обмеженню вірусного захворювання і зрештою видужанню за рахунок лізису інфікованих вірусом клітин і, як наслідок, припинення продукування інфікованого потомства.

Видужання від гострої вірусної інфекції звичайно супроводжується виробленням тривалого імунітету, і повторні атаки того самого вірусу не характерні.

Пряма дія вірусів

Клінічне значення вірусної інфекції залежить не лише від кількості зруйнованих інфікованих клітин, й від важливості функціонування цих клітин. В останні роки стало зрозуміло, що в основі вірусного тропізму до тієї чи іншої клітини лежить взаємодія вірусу з рецептором, наявним на даній клітині. Наприклад, ЕВV використовує рецептор до СЗ на мембрані В-лімфоцитів, а ВІЛ— молекулу С4 як рецептор з тим, щоб одержати доступ у клітини імунної системи.

Потрапивши в клітину, вірус може вбити клітину кількома способами. Деякі віруси, такі як поліовірус, аденовірус або їх продукти, блокують ензими, необхідні для реплікації клітини або метаболізму, у той час як інші руйнують внутрішньоклітинні структури, такі як лізосоми, що вивільнюють летальні ензими. Деякі вірусні білки, що потрапили в клітинну мембрану, можуть змінити свою цілість: наприклад, вірус кору має активність злиття і спонукає клітини утворювати синцитій.

Деякі віруси можуть змінювати спеціалізовану функцію клітини, не вбиваючи її. Звичайно такі клітини належать центральній нервовій або ендокринній системі. Прикладом є набуте слабоумство, зумовлене ВІЛ-інфекцією.

Віруси виробили прості механізми, що дозволяють їм уникати імунних реакцій або перешкоджати їх розвитку.

Один із таких механізмів — антигенна мінливість. Мінливість антигену найкраще ілюструє вірус грипу А-РНК-вірус, оточений білковою оболонкою, на якій присутні два вірусних білки — гемаглютинін і нейрамінідаза. Більшість нейтралізувальних антитіл спрямовані проти цих детермінант. Вірус може уникнути впливу антитіл, змінивши структуру гемаглютиніну і нейрамінідази двома способами: антигенним дрейфом і антигенним шифтом.

Антигенний дрейф — це незначна структурна зміна, зумовлена точковими мутаціями, що змінюють місце антигену на гемаглю­тиніні. Такі мутації, можливо, відповідають за незначні епідемії грипу, Що виникають в основному взимку.

Антигенний шифт — це значна зміна у всій структурі гемаглю­тиніну або нейрамінідази. Чотири такі зміни задокументовано у зв'язку з великою епідемією грипу в Іспанії в 1918 р., в Азії в 1957 р., у Гонконгу в 1968 р. і в колишньому Радянському Союзі в 1977 р.

Персистенція вірусу — це характерна риса певних вірусних інфекцій. Якщо скомпрометована імунна система не розпізнає вірус, то можуть розвинутися інфекційний процес із повільним перебігом і персистенція вірусу в організмі. Наприклад, вірусний гепатит В може персистувати протягом місяців або років, локалізуючись у печінці.

Латентний стан вірусу зумовлений тим, що, вбудовуючись у геном клітини, вірус не експресує на її мембрані свої антигени. Наприклад, усі герпесвіруси в людини можуть залишатися латентними, зазнаючи періодично циклів активації і реплікації. Коли порушується рівно­вага між вірусом та імунним захистом хазяїна (наприклад, під дією інших інфекцій, при розвитку вторинного імунодефіциту), вірус може активуватися з наступним клінічним проявом.

Певні віруси потенційно є онкогенними і можуть спричинювати пухлинну трансформацію клітин хазяїна. Переважно це віруси з латентними властивостями. Деякі віруси можуть перешкоджати розвитку імунної відповіді або шляхом її пригнічення, або за рахунок інфікування клітин імунної системи.

Вірус кору, інфікуючи Т-лімфоцити, може розмножуватися в результаті їх активації іншим стимулом, призводячи до наступного пригнічення клітинно-опосередкованого імунітету. До відкриття способів лікування туберкульозу епідемії гострого кору часто асоцію­валися з реактивацією туберкульозу.

Найяскравішим прикладом цього явища є СНІД, спричинений ВІЛ-1 і ВІЛ-2. Останні селективно інфікують і виснажують С4⁺-Т-лімфоцити і макрофаги. Глибока імуносупресія, що розвивається при цьому, зумовлює розвиток тяжких поширених умовно-патогенних інфекцій і пухлин, які характеризують СНІД.