Створення основ еволюційної ембріології

У 1865 Мечников переїхав для продовження досліджень в Неаполь, де познайомився з А. О. Ковалевським. Знайомство, переросло в багаторічну дружбу, визначило напрям наукової діяльності Мечникова. Тут, на березі Неаполітанської затоки, він і Ковалевський почали вивчати ембріональний розвиток морських безхребетних. Ці дослідження, підлеглі головній ідеї - доказу єдності походження всіх груп тваринних, поклали початок еволюційної ембріології.

До часу повернення до Росії (1867) Мечников отримав важливі результати. Вивчивши розвиток головоногих молюсків, він зробив принципове узагальнення: в ембріональному розвитку безхребетних формуються ті ж зародкові листки, що і у хребетних тварин. Це положення лягло в основу магістерської дисертації, яку Мечников захистив в Петербургськом університеті в 1867.

Вивчаючи війових черв'яків - планарій, Мечников вперше виявив (1865) феномен внутрішньоклітинного травлення. Разом з Ковалевським Мечников в 1867 отримав премію імені К. Бера, що присуджується Академією наук за роботи з ембріології. Тоді ж він був вибраний доцентом Новороссийського університету, а в 1868 став приват-доцентом Петербургського університету і в цьому ж році захистив докторську дисертацію.

У 1868-1870, з короткими перервами, Мечников продовжив за кордоном дослідження по ембріології різних груп безхребетних.

З 1870 по 1882 Мечников - ординарний професор кафедри зоології і порівняльної анатомії Новоросійського університету в Одесі. Це був складний період в житті вченого. У 1873 від туберкульозу померла перша дружина Мечникова - Л. В. Федорович.

Мечников відрізнявся хворобливою вразливістю і настільки важко переживав цю подію, що зробив спробу самогубства (врятувала його дуже велика доза морфію, що викликала блювоту). Великого нервового напруження коштували Мечникову взаємовідношення з колегами і університетським начальством, а також з радикально настроєним студентством. Протистояння призвело до того, що в 1882 Мечников покинув університет.

Незважаючи на несприятливі обставини, ці роки не були безплідними для Мечникова. Багаторічне вивчення розвитку губок, голкошкірих і медуз привело до формування концепції походження багатоклітинних тварин. По Мечникову, їх предком була не двоверстова порожниста гастрея Э. Геккеля (1873), а архаїчний, уявляючу компактну масу кліток організм, названий Мечниковим паренхимелою. Пізніше, в 1886 Мечников перейменував паренхимелу в фагоцителу. Остання назва відображала і спосіб живлення цього гіпотетичного організму.

У зв'язку з масовим розмноженням комах-шкідників в Одеській і Київській губерніях, Мечников вперше в Росії застосував в 1879 біологічний метод захисту рослин - зараження патогенним грибом хлібного жука (кузьки) і бурякового довгоносика.

Фагоцитоз і фагоцитарна теорія імунітету

Восени 1882 Мечников разом з дружиною Ольгою Миколаївною Белокопитовою (другий брак був у 1875), другом і помічником у всіх справах, поїхав в Месіну, де зробив своє найбільш відоме відкриття. Момент, який перегортає усе життя Мечникова та стає новою віхою в історії медицини, відбувся в 1882 році в Мессіні, на території Італії

Одного разу, коли Мечников спостерігав під мікроскопом за жвавими клітками (амебоцитами) личинки морської зірки, йому прийшла в голову думка, що ці клітки, захоплюючі і переварюючі органічні частки, не тільки беруть участь в травленні, але і виконують в організмі захисну функцію. Це припущення Мечников підтвердив простим і переконливим експериментом. Про це відкриття в його автобіографії ми читаємо: “В чудовій обстановці

Мессінської затоки, відпочиваючи від університетських тривог, я з

пристрастю віддався праці. Одного разу, коли вся родина пішла до цирку

дивитись якихось дивних дресированих мавп і я залишився сам над своїм

мікроскопом, спостерігаючи за життям рухливих клітин у прозорої личинки

морської зірки, мені відразу сяйнув новий здогад. Мені стало на думку,

що подібні клітини в організмі мають протидіяти шкідливим факторам.

Почуваючи, що тут криється щось особливо цікаве, я до того схвилювався,

що почав ходити по кімнаті і навіть вийшов на берег моря, щоб зібратися

з думками. Я сказав собі, що коли моє припущення справедливе, то скалка,

вставлена в тіло морської зірки, яка не має ні судинної, ні нервової

системи, має за короткий час бути оточена рухливими клітинами, що

скупчуються навколо неї, подібно до того, як це спостерігається в

людини, яка загнала скалку в палець. Сказано – зроблено. В маленькому

садку, коло нашого будинку, я зірвав кілька трояндових колючок і відразу

вставив їх під шкіру личинок морської зірки. Звичайно, я всю ніч

хвилювався, чекаючи результатів, і наступного дня рано-вранці з радістю

констатував, що дослід удався. Цей останній і став основою теорії

фагоцитів, опрацюванню якої були присвячені наступні 25 р. мого життя”.

Клітки, які або поглинали, або обволікали чужорідні тіла ("шкідливих діячів"), що попали в організм, Мечников назвав фагоцитами, а саме явище - фагоцитозом. У наступному, 1883 року, Мечников зробив на з'їзді дослідників і лікарів в Одесі доповідь "Про цілющі сили організму". Фагоцитоз (від греч. phagos — пожираю, cytos — клітка) вперше відкрив І. І. Мечников, за це відкриття в 1908 р. він одержав Нобелівську премію.

Механізм фагоцитозу складається в поглинанні, переварюванні, інактивації сторонніх для організму речовин спеціальними клітками-фагоцитами.

Д о фагоцитів Мечников відніс макрофаги і мікрофаги. В даний час усі фагоцити об'єднані в єдину фагоцитуючу систему. У неї включені: промоноцити — виробляє кістковий мозок; макрофаги — розкидані по всьому організмі: у печінці вони називаються «купферовські клітки», у легенях — «альвеолярні макрофаги», у кістковій тканині — «остеобласти» і т.д. Функції кліток-фагоцитів найрізноманітніші: вони видаляють з організму клітки, що відмирають, поглинають і інактивують мікроби, віруси, гриби; синтезують біологічно активні речовини (лізоцим, комплемент, інтерферон); беруть участь у регуляції імунної системи.

П роцес фагоцитозу, тобто поглинання сторонньої речовини клітками-фагоцитами, протікає в 4 стадії:

1) активація фагоцита і його наближення до об'єкта (хемотаксис);

2) стадія адгезії — прилипання фагоцита до об'єкта;

3) поглинання об'єкта з утворенням фагосоми;

4) утворення фаголізосоми і переварювання об'єкта за допомогою ферментів.

Фагоцити — рухливі клітки і можуть переміщатися в напрямку до об'єкта. Рух фагоцита до об'єкта називається хемотаксисом. Як правило, фагоцити «переварюють» захоплені чужорідні агенти, тоді говорять про завершений фагоцитоз. Але не завжди фагоцитоз закінчується переварюванням — такий фагоцитоз називається незавершеним. Причини, що обумовлюють незавершений фагоцитоз:

1) деякі мікроорганізми придушують злиття фага і лізосоми;

2) деякі мікроорганізми виділяють речовини, що нейтралізують дія рибосомальних ферментів;

3) деякі мікроорганізми можуть виходити з фагосоми;

4) деякі бактерії мають стійкість до лізосомальних ферментів (гонококк, стафілокок, палички туберкульозу і лепри).

В організмі є речовини — обсанини, що підвищують фагоцитоз. Це нормальні антитіла, що «обволікають» антигени і сприяють їхньої фіксації на фагоциті.

Л ейкоцити, білі кров'яні тільця, на відміну від еритроцитів, позбавлені гемоглобіну, мають ядро і здатні до активного амебоїдного руху. Лейкоцитів значно менше, ніж еритроцитів — (4 .9) • 109 віл. Кількість їх навіть у однієї й тієї самої людини дуже коливається. Найменше лейкоцитів у крові вранці, натщесерце, а збільшення вмісту їх спостерігається після їди, тяжкої м'язової праці, при запальних процесах. У крові міститься кілька видів лейкоцитів, що різняться між собою за розмірами, формою ядра, наявністю зернистості в цитоплазмі. Відсоткове співвідношення між окремими видами лейкоцитів називають лейкоцитарною формулою. Під час багатьох захворювань характер лейкоцитарної формули змінюється. Тому підрахунок різних форм лейкоцитів має діагностичне значення. Лейкоцитам властивий амебоїдний рух, завдяки чому вони здатні проникати крізь стінку капілярів до місць інфекції в тканинах і фагоцитувати мікроорганізми. Стимулом, що спрямовує рух лейкоцитів до місця інфекції, є речовини, які утворюються інфікованими тканинами у відповідь на запалення. Тривалість життя лейкоцитів 3—5 діб. Основна функція їх полягає в захисті організму від збудників захворювань. Вони захоплюють і руйнують бактерії, що проникли в організм. Такий процес називають фагоцитозом. Фагоцитовані бактерії перетравлюються ферментами, що виробляються лейкоцитами.

Лейкоцити фагоцитують бактерії доти, доки не загинуть під дією речовин, що утворились при руйнуванні бактерій.

М ікроби, що проникли в організм, руйнують клітини органів або впливаючи безпосередньо на них, або утворюючи отруйні речовини. В ушкоджених ділянках відбувається розширення кровоносних судин і підвищення їхньої проникності. Лейкоцити проникають крізь стінки капілярів, фагоцитують чужорідні тіла і зруйновані клітини. Скупчення мертвих клітин мікроорганізмів, живих і загиблих лейкоцитів утворюють густу жовтувату масу, яку називають гноєм.

Кількість лейкоцитів у крові підвищується під час більшості інфекційних захворювань і є показником ступеня їх тяжкості. Тому підрахунок кількості лейкоцитів використовують для оцінки стану хворого та встановлення діагнозу.

У багатьох клітин поглинання речовин відбувається також шляхом фагоцитозу і піноцитозу (мал. 1).