Лечебное дело микро / книга / Osnovy_obschey_mikrobiologii_Volina_Sarukhanova

84

ствия толерогена в организме. Например, состояние толерантности к чужеродным эритроцитам, индуцированное в эмбриональный период, продолжается до тех пор, пока в организме присутствует данный антиген. Прекращение поступления этого антигена ведет к утрате толерантности.

Вцелом, иммунологическая толерантность является одним из механизмов сохранения индивидуальной клеточной целостности организма. При нарушении толерантности (срыв толерантности, спонтанная утрата толерантности) развиваются аутоиммунные заболевания, при которых происходит разрушение собственных клеток и тканей аутоантителами или Т-клетками.

Ворганизме млекопитающих имеются органы и ткани, к которым отсутствует естественная толерантность (мозг, глаза, семенники, щитовидная железа, надпочечники и др.). Это объясняется тем, что в период эмбрионального развития они не имели контакта с лимфоидными органами и клетками. Отсутствует контакт указанных органов с иммунокомпетентными клетками и в постнатальном онтогенезе. Поэтому их называют «забарьерными». При повреждении этих органов может развиваться нормальный иммунный ответ как защитная реакция против антигенов данных тканей, получив-

шая название иммунная аутоагрессия.

Реакции гиперчувствительности являются одной из форм иммунного ответа, развиваются в организме при повторном поступление некоторых антигенов и сопровождаются развитием интенсивного воспалительного процесса, т.е. эти реакции всегда являются повреждающими.

Синонимом реакций гиперчувствительности является аллергия ( от греч. allos –другой, ergonдействие), а антигены, их вызывающие, называются аллергенами. ллергия характеризуется развитием сенсибилизации высокой специфичности при первичном контакте с антигенамиаллергенами и накоплением в организме иммуноглобулинов

ность крови. В процессе первичного иммунного ответа это первые, наиболее ранние Ig.

Иммуноглобулины А (Ig A) составляют около 10-15%

от общего количества Ig в крови. Однако основная их часть содержится в секретах слизистых оболочек. Структурными особенностями Ig этого класса являются способность образовывать мономерные, димерные, реже три – и мультимерные молекулы благодаря наличию J-цепи и секреторного компонента. Поэтому выделяют сывороточные Ig A, которые являются мономерами, и секреторные sIgA, которые представлены на поверхности эпителиальных клеток димерными молекулами с секреторным S-компонентом. Наличие секреторного компонента придает молекуле устойчивость к действию протеолитических ферментов. В зависимости от этого м.м .Ig составляет 150-450 к . Они термостабильны, не проходят через плаценту. Функционально эти Ig выступают

вкачестве первой линии защиты на слизистых оболочках и обеспечивают местный иммунитет. Вероятно, они участвуют

врегуляции видового и количественного состава микрофлоры слизистых оболочек. Присутствие Ig A в молозиве поддерживает иммунитет новорожденных.

Иммуноглобулины Е (Ig E) представляют собой мономеры с м.м. 190 к , константой седиментации 8S, термолабильны, их количество в крови незначительно. Они участвуют в развитии аллергических реакций, т.к. они способны взаимодействовать своими Fc – фрагментами с тучными клетками и базофилами. В результате такого взаимодействия тучные клетки секретируют вазоактивные амины, что и приводит к развитию аллергических реакций.

Иммуноглобулины D (Ig D) обнаруживаются в сыворотке крови в небольшом количестве. Молекулы этого Ig находятся на поверхности активированных зрелых В- лимфоцитов вместе с мономерными молекулами Ig M и выполняют регулирующие функции..

В сыворотке крови здорового человека Ig обнаружены в следующих количествах (мг/100 мл): Ig G – 1000-1500, Ig M – 60-180, Ig A – 100-400, Ig – 0,1, Ig D – 3-5.

Конститутивные (нормальные) иммуноглобулины являются аутоантителами, т.е. направлены против молекул собственного организма. Они относятся у взрослых индивидуумов в основном к Ig G, реже к Ig М, Ig A. Эти антитела способны связывать множество различных антигенов эндо- и экзогенной природы. Они участвуют в поддержании гомеостаза, защите против инфекций, удалении из организма отживших клеток, в представлении антигенов для Т-клеток, индукции синтеза противовоспалительных цитокинов и др.

Ig могут взаимодействовать с антигенами разной химической природы: пептидами, углеводами, полифосфатами и др. Соединения из антигена и антитела называют иммунными комплексами. Обычно они фагоцитируются макрофагами, нейтрофилами, эозинофилами и др., либо связываются через рецепторы комплемента с эритроцитами, попадают с ними в печень или селезенку, где фагоцитируются местными клетками. В некоторых случаях иммунные комплексы циркулируют в крови длительно и вызывают воспалительное поражение органов или подавляют иммунитет.

инамика образования антител при первичном и повторном введении антигена различна. При первичном введении антигена выделяют:

•латентную (индуктивная) фазу, в течение которой происходит захват макрофагом, переработка и представление антигена Т-хелперным клеткам, размножение специфического клона В-лимфоцитов и трансформация в плазматические клетки, начало выработки антител. Продолжительность этой фазы составляет 3-5 дней. В этот период антитела в крови не обнаруживаются;

•логарифмическую фазу, которая характеризуется поступлением антител в кровь и лимфу, увеличением количества плазмоцитов и геометрическим ростом (в десятки

•естественную толерантность, когда состоя-

ние ареактивности формируется к «своему», т.е. к антигенам собственных тканей. Способность не отвечать на «свои» антигены формируется в эмбриональном периоде;

•индуцированную толерантность к «чужому» антигену – чужеродным клеткам, белкам, полисахаридам, гаптенам и др.

В настоящее время установлено, что при нормальных физиологических процессах происходит разрушение путем апоптоза (запрограмированной гибели клеток) клонов лимфоидных клеток, способных реагировать с аутоантигенами (антигенами собственных тканей). Элиминация таких клонов Т-лимфоцитов происходит в тимусе, а В-лимфоцитов - в костном мозге. Например, в тимусе погибает 95% тимоцитов (незрелых Т-клеток), способных распознавать аутоантиген.

Благодаря этому феномену иммунная система может дифференцировать «свое» и «чужое» и противостоять иммунному самоуничтожению.

Индуцированная иммунологическая толерантность может возникать в любом периоде жизни при контакте иммунной системы (в частности, макрофагов, Т и В лимфоцитов) с чужеродным антигеном. Однако феномен иммунологической толерантности легче всего воспроизвести в период эмбрионального развития. Иммунная система признает «своим» антиген, который контактировал с ней в эмбриональный период.

Толерантность проявляется в снижении или отсутствии синтеза иммуноглобулинов, снижении интенсивности или отсутствии реакции гиперчувствительности замедленного типа (Г Т), неспособности к элиминации вирусов, замедлении отторжения трансплантата и др. нтигены, индуцирующие иммунологическую толерантность, называются толерогенами. Поддержание толерантности, возникшей в эмбриональном периоде или в любом другом, требует присут-

меньшее количество антител) при котором реакция агглютинации будет положительной только с гомологичным антигеном. Например, если титр видовой сыворотки равен 1:12800, это значит, что чистая культура бактерий будет идентифицирована только в том случае, если реакция агглютинации будет положительна во всех разведениях сыворотки включая 1:12800. С адсорбированной или монорецепторной агглютинирующей сывороткой ограничиваются постановкой реакции на стекле. Это обусловлено тем, что такие сыворотки не содержат перекрестнореагирующих групповых антител.

• ля обнаружения антител в сыворотке крови больного используют развернутую реакцию агглютинации типа Видаля. В качестве антигена в этой реакции используют диагностикум, который готовят из взвеси убитых бактерий определенного вида. Количество антител выражают в титре, который изменяется в процессе заболевания. Обнаружение антител является косвенным свидетельством присутствия антигена в организме в данный период времени. Поэтому диагностически достоверным считается четырехкратное и более увеличение титров антител при вторичной постановке теста через 7-10 дней (исследование так называемых парных сывороток).

Реакции преципитации протекают с участием антигена – преципитиногена, который является молекулярным продуктом разрушенных клеток микроорганизмов и хорошо растворим в физиологическом растворе без образования помутнения. Таким антигеном может быть бактериальный белок, полисахарид, вытяжки из инфицированных органов и др. Степень разведения преципитиногена обычно велика 1:106 и более. Результатом взаимодействия такого антигена с антителами – преципитинами является выпадение мелкозернистого осадка или образования кольца (иммунного преципитата) на границе их контакта. Реакции преципитатации являются в основном качествеными методами исследования и

92

или СD4 Т-лимфоцитов воспаления. В результате, при повторном проникновении аллергена, происходит развитие аллергического заболевания. ллергены имеют невысокую молекулярную массу, легко растворимы, способны проникать в организм через неповрежденную кожу и слизистые оболочки, вызывают развитие аллергии в очень малых дозах. л-

лергены делят на инфекционные и неинфекционные. Они мо-

гут быть экзогенного происхождения (поступают в организм извне) и эндогенного (аутоаллергены).

На основе различий в механизмах развития выделяют

2типа аллергических реакций:

•реакции гиперчувствительности немедленного типа (ГНТ) или В-зависимые аллергии, при которых вырабатываются антитела разных классов. Эти реакции проявляются через 20-30 мин после повторной встречи с аллергеном. Состояние специфической сенсибилизации может быть передано интактному организму с сывороткой крови;

•реакции гиперчувствительности замедленного типа (Г Т) или Т-зависимые аллергии обусловлены присутствием в организме сенсибилизированных СD4 Т- лимфоцитов. Патологический процесс при этом развивается через 24-48 ч после повторного попадания аллергена. Гиперчувствительность этого типа можно передать интактному организму только путем введения взвеси сенсибилизированных лимфоцитов донора.

В настоящее время выделяют четыре типа таких иммуноаллергических реакций ( по P. Gell, R.Coombs, 1962). Типы 1-3 относятся к ГНТ, тип 4 – к Г Т.

1 тип – анафилактическая реакция (от греч. ana – об-

ратный, filaxis - защита), которая обусловлена выработкой антител класса Ig E. При первичном контакте с аллергеном Ig E способны фиксироваться Fc фрагментом на поверхности базофилов в крови и тучных клеток в тканях. Это обеспечивает сенсибилизацию организма. В результате взаимодейст-

вия этих антител с повторно проникшим аллергеном происходит выделение из клеточных гранул медиаторов воспаления – гистамина, серотонина , простагландинов и др. Эти медиаторы и вызывают развитие немедленных аллергических и анафилактических (разрушающих) реакций: спазм гладких мышц (главным образом бронхов и желудочно-кишечного тракта), расширение сосудов, падение , повышение проницаемости сосудистых стенок, выпот жидкой части крови в ткани, увеличение секреции слизи и др.

Выявлена генетическая предрасположенность к развитию аллергических реакций этого типа, которая проявляется в повышенной способности к выработке Ig E, что получило название атопия (от греч. atopia – странность).

К аллергическим реакциям, обусловленным выработкой Ig E, относят анафилактический шок (например, на пенициллин, лошадиную антитоксическую сыворотку), аллер-

гический ринит, атопическую бронхиальную астму, аллергические дерматиты, пищевую и лекарственную аллергию и

др.

ля предотвращения развития аллергических реакций у сенсибилизированных лиц применяют метод десенсибилизации. Он заключается во ведении специфического аллергена в определенных возрастающих дозах в организм. При этом вырабатываются антитела Ig G или Ig A, которые блокируют аллерген и препятствуют его соединению с Ig E.

2 тип – цитотоксические реакции. В них участвуют антитела класса Ig G, Ig M и Ig A, фиксированные на различных клетках. Комплексы антиген-антитело способны связывать и активировать систему комплемента по классическому типу. Результатом такого взаимодействия является комплементзависимый цитолиз клеток (лекарственная аллергия, некоторые аутоиммунные заболевания).

3 тип – иммунокомплексные реакции. В этом случае в организме образуются иммунные комплексы (ИК), состоящие из растворимого антигена, связанного с Ig G -

зываются иммуноферментный анализ (ИФ ), реакция иммунофлюоресценции (РИФ), радиоиммунологический тест (РИТ) и др.

Прямые реакции взаимодействия антигена с антителом осуществляются в две фазы – специфическую и неспецифическую. Первая специфическая фаза характеризуется комплементарным взаимодействием антигена с антителом с образованием иммунного комплекса, который визуально не определяется. Этот иммунный комплекс в присутствии изотонического раствора образует аггломераты, которые выпадают в осадок и хорошо различимы визуально – это вторая неспецифическая фаза реакции. В зависимости от состояния антигена видимая неспецифическая фаза образования иммунного аггломерата проявляется различно, что обусловливает разнообразие этих реакций.

Реакции агглютинации обусловлены склеиванием целых микробных клеток (агглютиногенов) гомологичными антителами (агглютининами) в присутствии электролитов, что проявляется образованием хорошо видимых хлопьев агглютината, который выпадает в растворе в виде осадка. Существуют различные модификации постановки реакций агглютинации в зависимости от целей исследований:

• ля идентификации чистой культуры микроорганизмов (агглютиногена), выделенной из материала больного, используют реакции агглютинации на стекле или в пробирках (развернутая реакция агглютинации типа Грубера). н- титела для этих реакций (классов Ig M или Ig G) содержатся в диагностических агглютинирующих сыворотках, полученных путем иммунизации кроликов определенными видами бактерий. Видовые агглютинирующие сыворотки используют для постановки ориентировочной реакции на стекле и развернутой реакции. Последняя ставится в агглютинационных пробирках с разведением сыворотки в физиологическом растворе до титра, который указан на этикетке препарата. Титр сыворотки – это наибольшее ее разведение (или наи-

101

гда не приобретает характер типичного заболевания для данного микроба, но формирует иммунитет.

таммы для приготовления живых вакцин могут быть получены различными путями:

•дженнеровским методом подбора генетически близких видов. Эти вакцины получили название дивергентных. Таким путем были получены оспенная вакцина и др.;

•пастеровским методом отбора мутантов с ослабленной вирулентностью, которые возникают под воздействием необычных для микроба условий культивирования, антител, антибиотиков, в результате пассирования через организм животных и др. Такими путями были получены вак-

цины для профилактики туберкулеза (вакцина Б ), чумы, туляремии, сибирской язвы, бруцеллеза, Ку-лихорадки и др. Пастер, путем длительного пассирования через мозг кролика вируса уличного бешенства (133 пассажа), выделенного от больной коровы, получил фиксированный вирус (virus fixe), который применяется при изготовлении антирабической вакцины;

• методом генетической инженерии, встраивая в геном ( НК) вакцинного штамма ген чужеродного антигена.

Такие препараты называют векторными рекомбинантными вакцинами. Примером вакцины этого типа является оспенная вакцина, в которую введен ген, кодирующий антиген HBs гепатита В.

ивые вакцины обладают рядом преимуществ перед вакцинами других типов: они обеспечивают высокую напряженность, прочность и длительность иммунитета (от 1 года до 7 лет); их вводят в организм однократно и простыми методами – через рот, через верхние дыхательные пути, накожно, подкожно.

Убитые вакцины готовят из инактивированных высоковирулентных и высокоиимуногенных штаммов микроорганизмов. Их называют так же корпускулярными, т.к. они

характеризуются высокой специфичностью и чувствительностью. Существует несколько модификаций постановки реакции:

•реакция кольцепреципитации (термоиммунопре-

ципитации)– наслаивание антигена на преципитирующую сыворотку в специальных преципитационных пробирках. На границе соприкосновения антигена и антитела в положительных случаях образуется кольцо помутнения (преципитат). Примером является реакция сколи, которая используется для выявления термостабильного сибиреязвенного антигена;

•реакции преципитации в геле. Выделяют несколь-

ко вариантов постановки таких тестов:

1.двойная радиальная иммунодиффузия по Оухтер-

лони – заключается в следующем: на предметное стекло наносят тонким слоем агаровый гель, в котором делают лунки. Одну лунку заполняют антигеном, другую – антителом.

иффундируя в агар, они в месте встречи образуют одну или несколько линий преципитата в виде белых полос;

2.реакция радиальной иммунодиффузии по Манчини

используется для количественного определения иммуноглобулинов разных классов, компонентов системы комплемента

всывороке и др. Принцип метода состоит в следующем: на твердую основу (стеклянную или полистироловую пластинку) наносят слой агара с моноспецифической антисывороткой к одному из классов иммуноглобулинов (антитело). В этом слое делают лунки, в которые вносят исследуемую сыворотку пациента (антиген). нтиген из лунок диффундирует

вгель, где встречается с антителами, что сопровождается образованием зоны помутнения в агаре (преципитат). Площадь этой зоны прямо пропорциональна количеству внесенного в лунки антигена (т.е. количеству иммуноглобулина определенного класса), который определяют по калибровочной кривой;

•методы иммуноэлектрофореза используются для выявления антигенов или антител в том случае, если миграция компонентов иммунного комплекса проходит в электрическом поле. Используют методы простого, ракетного или встречного иммуноэлектрофореза.

Реакция лизиса проявляется растворением (лизисом) микроорганизмов или других клеток в результате взаимодействия с антителом в присутствии комплемента. нтитела, вызывающие лизис клеток, называются лизинами: бактериолизинами (разрушают бактерии), спирохетолизинами (разрушают спирохеты), гемолизинами (лизируют эритроциты) и др. Реакции лизиса используются с целью определения вида возбудителей инфекционного заболевания или обнаружения антител в сыворотке крови пациентов. Реакцию ставят в пробирке или используют животных. В пробирочных тестах используют иммунные сыворотки, инактивированные прогреванием на водяной бане при 37˚С в течение 30 мин, что приводит к разрушению комплемента. В течение реакции лизиса выделяют несколько фаз, которые можно наблюдать под микроскопом:

•потеря подвижности микроорганизмами;

•набухание клеток;

•распад и растворение клеток.

Весь этот процесс занимает 15-20 мин. Результаты реакции можно учитывать, делая высевы из пробирок на плотные питательные среды. Отсутствие роста свидетельствует о положительной реакции лизиса.

Большое значение имеет реакция гемолиза – растворение эритроцитов при взаимодействии с антителамигемолизинами в присутствии комплемента. Гемолизины получают путем иммунизации кроликов эритроцитами животного другого вида (например, эритроцитами барана). Полученная сыворотка, содержащая гемолизины, называется гемолитической сывороткой. Реакция гемолиза проявляется

лентных культур микроорганизмов. Он разработал методы ослабления (аттенуации) вирулентных бактерий и получения вакцинных штаммов.

Вакцины – профилактические биопрепараты, приготовленные из микробов или их антигенов. На введение вакцины организм отвечает формированием искусственного активного иммунитета, обусловленного выработкой антител или примированных лимфоцитов. Способы приготовления вакцин разнообразны. Общие требования, которым должны удовлетворять вакцинные препараты:

•высокая иммуногенность и способность индуцировать активный и продолжительный иммунитет;

•полная безвредность для человека;

•низкая реактогенность;

•стабильность при хранении.

По способу приготовления выделяют следующие типы вакцин:

•живые вакцины, приготовленные из живых аттенуированных (ослабленных) штаммов микроорганизмов;

•убитые вакцины, которые содержат инактивированные разными способами микроорганизмы;

•химические вакцины из высокоочищенных анти-

генов;

•вакцины, сконструированные на основе методов биотехнологии: синтетические вакцины на основе олигопептидов и олигосахаридов; генно-инженерные вакцины на основе продуктов синтеза рекомбинантных систем, НКвакцины.

ивые вакцины являются высокоэффективными профилактическими препаратами. Вакцинные штаммы способны размножаться в организме человека (приживаться), приводя к развитию бессимптомной или слабо выраженной инфекции (вакцинальная инфекция), которая, однако, нико-

Л.Е. Саруханова, Е.Г. Волина

ОСНОВЫ ОБЩЕЙ МИКРОБИОЛОГИИ И ИММУНОЛОГИИ

Конспект лекций

Издание второе, переработанное и дополненное

Издание подготовлено в авторской редакции

Технический редактор Л.А. Горовенко Компьютерная верстка Л.А. Горовенко

Подписано в печать 17.04.2010 г. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Таймс. сл. печ. л. 6,51. Тираж 150 экз. аказ357

Российский университет дружбы народов 117923, ГСП-1, г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3

Типография Р Н 117923, ГСП-1, г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3

108

содержат целые убитые бактериальные клетки или вирионы. ля инактивации применяют способы, которые незначительно изменяют их антигенную структуру: нагревание при температуре 56-58°С в течение 1 часа, добавление формалина, фенола, ацетона, спирта, облучением ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и др. Эффективность убитых вакцин ниже, чем живых. Их вводят обычно подкожно 2-3-раза с интервалом в 10 дней с последующей ревакцинацией через 1неделю – 3 года. битые вакцины применяют для профи-

лактики брюшного тифа, коклюша, лептоспироза и др. Аутовакцины – это вакцины из убитых бактерий, вы-

деленных от конкретного больного. Они используются в лечебных целях. Их терапевтический эффект обусловлен дополнительной стимуляцией иммунной системы. ороший результат таких вакцин отмечен при заболеваниях кожи кокковой этиологии (при хроническом фурункулезе, пиодермиях и др.)

Субклеточные и субвирионные вакцины (химические)

готовят из наиболее активных антигенных компонентов микробных клеток (протективные антигены).

К субклеточным вакцинам относятся менингококковые и пневмококковые вакцины, приготовленные из высокоочищенных полисахаридных антигенов капсул, для профилактики брюшного тифа (на основе Vi-антигена) и др. Субвирионной является гриппозная вакцина, содержащая гемагглютинин и нейраминидазу.

В зависимости от количества антигенов готовят мо- но-, ди-, три-, тетраили поливакцины. Используют комбинированные (из нескольких различных бактерий) и ассоциированные вакцины, состоящие из убитых бактерий и анатоксинов, сорбированных на адъювантах (веществах, которые при соединении с антигеном образуют депо и усиливают иммунный ответ). Например, химическая сорбированная ти- фо-паратифозно-столбнячная вакцина, К С – адсорбированная коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина.

ДНК–вакцины – особая группа вакцинных препаратов, находящихся на стадии экспериментального исследования.

мид, содержащих последовательности нуклеотидов, кодирующих белки-антигены бактерий, вирусов или опухолевых клеток. Плазмиду встраивают в E. сoli, где она копируется, затем ее очищают. В водном растворе плазмидные НК вводятся в макроорганизм разными способами (внутримышечно, внутривенно, подкожно и пр.). Они проникают в клетки (наподобие вирусов) и, используя клеточные ферменты, синтезируют белки-антигены, на которые организм развивает гуморальный и клеточный иммунный ответ. При этом НКвакцина обеспечивает формирование специфических лимфоцитов памяти.

К настоящему времени проведены экспериментальные исследования по применению плазмидных вакцин при гриппе, бешенстве, лихорадке Эбола, гепатите В, герпесвирусной инфекции и др. Они продемонстрировали широкие возможности НК-иммунизации в отношении индукции иммунитета у млекопитающих и птиц.

Анатоксины (an – отрицание, toxo –отравляю) – препараты, которые получают из бактериальных экзотоксинов. Они полностью лишены токсических свойств, но сохраняют иммуногенность. При введении в организм индуцируют выработку иммуноглобулинов – антитоксинов. Метод получения анатоксина предложил французский ученый Рамон. ля получения анатоксина в фильтрат питательного бульона, в котором выращивали бактерии-продуценты экзотоксина, добавляют 0,3 - 0,4% раствор формалина и выдерживают 3-4 недели в термостате при 37 – 40°С. натоксины готовят в виде препаратов, адсорбированных на адъювантах, и часто включают в состав ассоциированных вакцин. натоксины

110

противгриппа,столбняка,клещевогоэнцефалитаидр. цинскойпромышленностьювыпускаютиммуноглобулин анатоксиномдоноров.Например,внастоящеевремямеди-

ОГЛАВЛЕНИЕ

2.Принципы классификации и систематики

5.Влияние факторов внешней среды на микро-

7.Микробиология животного и растительного