6. Морфол. Хар-ка простейших.

Имеют эукариотическое строение к. и значительно более сложную функциональную и морфологическую организацию по сравнению с бакт.ми и грибами. Снаружи тело простейших покрывает эластичная и ригидная пелликула, образованная внешним слоем цитоплазмы. У некоторых видов кл. мембрана может включать опорные фибриллы и даже минеральный скелет. Простейшие могут иметь несколько ядер. Многие простейшие способны активно двигаться за счет псевдоподий, жгутиков или ресничек. Жизн. ц. паразитических простейших нередко включает образование промежуточных форм в различных хозяевах. Основные классы простейших: саркодовые или амебы- наиболее просто устроенные простейшие, споровики (малярийные плазмодии, токсоплазмы, пневмоцисты, бабезии), жгутиконосцы (трихомонады, лейшмании), инфузории. Простейшие очень широко распространены, достаточно сказать, что малярийными плазмодиями и токсоплазмами в сумме поражено до трети населения земного шара. Всего известно около 7 тысяч видов простейших, пат.-х для различных растений, животных, человека, непат.-х- во много раз больше. Простейших изучает наука протозоология.

Лекция № 3. Хим. структура, б/х св-ва и Ф.-ы бакт..

К.- унив.-ая единица живой материи. По хим. составу существенных отличий прокариотических и эукариотических кл.-ок нет.

Хим. элементы, входящие в состав живой материи, можно разделить на три основные группы.

1.Биогенные хим. элементы (С, О, N, H). На их долю приходится 95% сухого остатка, в т.ч. 50%- C, 20%- O, 15%- N, 10%- H).

2.Макроэлементы- P, S,Cl, K, Mg, Ca, Na. На них приходится около 5 %.

3.Микроэлементы- Fe, Cu, I, Co, Mo и др. На них приходятся доли процента, однако они имеют важное значение в обменных процессах.

Хим. элементы входят в состав различных в-в.-- воды, белков, липидов, нейтральных жиров, углеводов, НК. Синтез соед.-й контролируется генами. Многие в-в.-а бак.-альная к. может получать извне- из окружающей среды или орг. хозяина.

Вода составляет от 70 до 90 % биомассы. Сод. воды больше у капс.ьных бакт., меньше всего- в спорах.

Белки встречаются во всех структурных элементах к.. Белки могут быть более простые (протеины) и сложные (протеиды), в чистом виде или в комплексе с липидами, сахарами. Выделяют структурные (структурообразующие) и функциональные (регуляторные) белки, к последним относятся Ф.-ы.

В состав белков входят как обычные для эукариотов аминокислоты, так и оригинальные- диаминопимелиновая, D-аланин, D-глютанин, входящие в состав пептидогликанов и капс. некоторых бакт.. Только в спорах находится дипиколиновая кислота, с которой связана высокая резистентность спор. Жгутики построены из белка флагеллина, обладающего сократительной способностью и выраженными АГными св-вами. Пили (ворсинки) сод. особый белок- пилин.

Пептидную природы имеют капс.ы предст.й рода Bacillus, возб. чумы, поверхностные АГы ряда бакт., в том числе стафилококков и стрептококков. Белок А - специфический белок S.aureus - фактор, обусловлавливающий ряд свойств этого возб.. Белок М - специфический белок гемолитических стрептококков серогруппы А, позволяющий дифференцировать серовары (около 100), что имеет эпидемиологическое значение.

Ряд белков содержит наружная мембрана «-» бакт., из которых 3 - 4 мажорных (основных) и более 10- второстепенных, выполняющих различные функции. Среди мажорных белков- порины, образующие диффузные поры, через которые в кл.-ку могут проникать мелкие гидрофильные молекулы.

Белки входят в состав пептидогликана- биополимера, составляющего основу бак.-альной кл. ст.. Он состоит из остова (чередующиеся молекулы двух аминосахаров) и двух наборов пептидных цепочек- боковых и поперечных. Наличие двух типов связей- гликозидных (между аминосахарами) и пептидных, которые соединяют субъединицы пептидогликанов, придают этому гетерополимеру структуру молек.-ой сети. Пептидогликан- наиболее устойчивое соед.-е, которое образует ригидную мешковидную макромолекулу, определяющую пост.-ную форму бакт. и ряд их свойств.

1.Пептидогликан содержит родо- и видоспецифические АГные детерминанты.

2.Он запускает классический и альтернативный пути активации системы комплемента.

3.Пептидогликан тормозит фагоцитарную активность и миграцию макрофагов.

4.Он способен инициировать развитие гиперчувств.-ости замедленного типа (ГЗТ).

5.Пептидогликан обладает противоопухолевым действием.

6.Он оказывает пирогенное действие, т.е. вызывает лихорадку.

Из соед.-й белков с небелковыми компонентами наибольшее значение имеют липопротеиды, гликопротеиды и нуклеопротеиды.

Удивительное таинство жизни- синтез белка осущ.-яется в рибосомах. Существует два основных типа рибосом - 70S (S- константа седиментации, единица Сведберга) и 80S. Рибосомы первого типа встречаются только у прокариотов. А/би не действуют на синтез белка в рибосомах типа 80S, распространенных у эукариотов.

Липиды (главным образом форфолипиды) сод.ся в цитоплазматической мембране (липидный бислой), в также в наружной мембране «-» бакт.. Есть микоорг., сод.ие большое количество липидов (до 40% сухого остатка)- микобакт.. В состав липидов входят различные жирные кислоты, весьма специфичные для разных групп микоорг.. Их определение имеет в ряде случаев диагностическое значение, например у анаэробов, микобакт..

У микобакт. туберкулеза в составе липидов имеется ряд кислотоустойчивых жирных кислот- фтионовая, миколовая и др. Высокое сод. липидов и их состав определяют многие св-ва микобакт. туберкулеза:

-устойчивость к кислотам, щелочам и спиртам;

-трудная окрашиваемость красителями (исп.-уют спец.-ьные методы окраски, чаще- по Цилю- Нильсену);

-устойчивость возб. к солнечной радиации и дезосредствам;

- патог..

Тейхоевые кислоты встречаются в кл. ст. «+» бакт.. Представляют собой водорастворимые линейные полимеры, сод.ие остатки глицерина или рибола, связанные фосфодиэфирными связыми. С тейхоевыми кислотами связаны главные поверхностные АГы ряда «+» бакт..

Углеводы встречаются чаще в виде ПСах.-ов, кторые могут быть экзо- и эндокл.-очными. Среди экзокл.-очных ПСах.-ов выделяют каркасные (входят в состав капс.) и истинно экзоПСах.-ы (выходят во внешнюю среду). Среди бак.-альных ПСах.-ов многие находят мед. применение. Декстраны- ПСах.-ы с большой молек.-ой массой, по виду напоминают слизь. 6% раствор- кровезаменитель полиглюкин. Декстрановый гель сефадекс исп.-уется в колоночной хроматографии как молек.-ое сито. Эндокл.-очные ПСах.-ы- запасные питат.-ые в-в.-а к. (крахмал, гликоген и др.).

ЛипоПСах.- (ЛПС) - один из основных компонентов кл. ст. «-» бакт., это соед.-е липида с ПСах.-ом. ЛПС состоит из комплекса: 1.Липид А.

2.Одинаковое для всех «-» бакт. ПСах.-ное ядро.

3.Терминальная сахаридная цепочка (О- специфическая боковая цепь).

Синонимы ЛПС- эндотоксин, О- АГ.

ЛПС выполняет две основные функции- определяет АГную специфичность и является одним из основных факторов патог.ности. Это- эндотоксин, токсические св-ва которого проявляются преимущественно при разрушении бак.-альных кл.-ок. Его токсичность определяется липидом А. ЛПС запускает синтез более 20 БАВ, определяющих патог.ез эндотоксикоза, обладает пирогенным действием.

НК- ДНК и РНК. РибоНК (РНК) находятся главным образом в рибосомах (р-РНК- 80- 85%), т(транспортные)- РНК- 10%, м(матричные)- РНК- 1- 2%, главным образом в одноцепочечной форме. ДНК (дезоксирибоНК) может находиться в ядерном аппарате (хромосомная ДНК) или в цитоплазме в спец.-изированных образованиях- плазмидах- плазмидная (внехромосомная) ДНК. Микоорг. отличаются по структуре НК, сод. азотистых оснований. Генет.-ческий код состоит всего из четырех букв (оснований) - А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин). Наиболее часто для характеристики микоорг. исп.-уют как таксономический признак процентное соотношение Г/Ц, которое существенно отличается у различных групп микоорг..

Микоорг. синтезируют различные Ф.-ы- специфические белковые катализаторы. У бакт. обнаружены Ф.-ы 6 основных классов.

1.Оксидоредуктазы- катализируют окислительно- восстановительные реакции.

2.Трансферазы- осущ.-яют реакции переноса групп атомов.

3.Гидролазы- осущесвляют гидролитическое расщепление различных соед.-й.

4.Лиазы- катализируют реакции отщепления от субстрата хим. группы негидролитическим путем с образованием двойной связи или присоед.-я хим. группы к двойным связям.

5.Лигазы или синтетазы- обеспечивают соед.-е двух молекул, сопряженное с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле АТФ или аналогичного трифосфата.

6.Изомеразы - определяют пространственное расположение групп элементов.

В соответствии с мех.-ами генет.-ческого контроля у бакт. выделяют три группы Ф.-ов:

- конститутивные, синтез которых происходит пост.-но;

- индуцибельные, синтез которых индуцируется наличием субстрата;

- репрессибельные, синтез которых подавляется избытком продукта реакции.

Ф.-ы бакт. делят на экзо- и эндоФ.-ы. ЭкзоФ.-ы выделяются во внешнюю среду, осущ.-яют процессы расщепления выс. молек.-ых орг.-их соед.-й. Способность к образованию экзоФ.-ов во многом определяет инвазивность бакт.- способность проникать через слизистые, соединительнотканные и другие тканевые барьеры.

Примеры: гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межкл.-очного в-в.-а, что повышает проницаемость тканей (клостридии, стрептококки, стафилококки и многие другие микоорг.); нейраминидаза облегчает преодоление слоя слизи, проникновение внутрь кл.-ок и распространение в межкл.-очном пространстве (холерный вибрион, дифтерийная палочка, вир гриппа и многие другие). К этой же группе относятся энзимы, разлагающие а/би.

В бак.-ологии для дифф.-ции микоорг. по б/х св-вам основное значение часто имеют конечные продукты и результаты действия Ф.-ов. В соответствии с этим существует м/б (рабочая) классиф. Ф.-ов.

1.Сахаролитические.

2.Протеолитические.

3.Аутолитические.

4.Окислительно- восстановительные.

5.Ф.-ы патог.ности (вирул.-ости).

Ф.-ный состав к. определяется геномом и является достаточно пост.-ным признаком. Знание биохим. свойств микоорг. позволяет идентиф.-цировать их по набору Ф.-ов. Основные продукты Ф.-ирования углеводов и белков- кислота, газ, индол, сероводород, хотя реальный спектр для различных микоорг. намного более обширный.

Основные Ф.-ы вирул.-ости- гиалуронидаза, плазмокоагулаза, лецитиназа, нейраминидаза, ДНК-аза. Определение Ф.-ов патог.ности имеет значение при идентиф.-кации ряда микоорг. и выявления их роли в патологии.

Ряд Ф.-ов микоорг. широко исп.-уется в медицине и биол.-и для получ.-ия различных в-в.- (аутолитические, протеолитические), в генной инженерии (рестриктазы, лигазы).

Лекция № 4. Физиология и принципы культивир. микоорг..

Мет.-зм микоорг..

Для роста и размн.-я микоорг. нуждаются в в-в.-ах, исп.-уемых для построения структурных компонентов к. и получ.-ия Е.-и. Мет.-зм (т.е. обмен в-в.- и Е.-и) имеет две составляющих- анаболизм и катаболизм. Анаболизм- синтез компонентов к. (конструктивный обмен). Катаболизм- Е.-етический обмен, связан с окислительно- восстановительными реакциями, расщеплением глюкозы и других орг.-их соед.-й, синтезом АТФ. Питат.-ые в-в.-а могут поступать в кл.-ку в растворимом виде (это характерно для прокариот)- осмотрофы, или в виде отдельных частиц- фаготрофы.

Основным регулятором поступления в-в.- в бак.-альную кл.-ку является цитоплазматическая мембрана. Существует четыре основных мех.-а поступления в-в.-: -пассивная диффузия- по градиенту конц.-ии, Е.-онезатратная, не имеющая субстратной специфичности;

- облегченная диффузия- по градиенту конц.-ии, субстратспецифичная, Е.-онезатратная, осущ.-яется при участии спец.-изированных белков пермеаз;

- активный транспорт- против градиента конц.-ии, субстратспецифичен (спец.-ьные связывающие белки в комплексе с пермеазами), Е.-озатратный (за счет АТФ), в-в.-а поступают в кл.-ку в химически неизмененном виде;

- транслокация (перенос групп)- против градиента конц.-ии, с помощью фосфотрансферазной системы, Е.-озатратна, в-в.-а (преимущественно сахара) поступают в кл.-ку в форфорилированном виде.

Основные хим. элементы- органогены, необходимые для синтеза органичеких соед.-й- С, азот, водород, О2.

В зависимости от источника потребляемого Са микробы подразделяют на аутотрофы (исп.-уют CO2) и гетеротрофы (исп.-уют готовые орг.-ие соед.-я). В зависимости от источника Е.-и микоорг. делят на фототрофы (Е.-ю получают за счет фотосинтеза- например, цианобакт.) и хемотрофы (Е.-я добывается за счет хим., окислительно- восстановительных реакций). Если при этом донорами эл.ов являются неорг.-ие соед.-я, то это литотрофы, если орг.-ие- органотрофы. Если бак.-альная к. в состоянии синтезировать все необходимые для жизнедеятельности в-в.-а, то это прототрофы. Если бакт. нуждаются в доп. в-в.-ах (факторах роста), то это ауксотрофы. Основными факторами роста для труднокультивир. бакт. являются пуриновые и пиримидиновые основания , витамины, некоторые (обычно незаменимые) аминокислоты, кровяные факторы (гемин) и др.

Дых.-е микоорг..

Путем дых.-я микоорг. добывают Е.-ю. Дых.-е- м/б.-ий процесс переноса эл.ов через дыхательную цепь от доноров к акцепторам с образованием АТФ. В зависимости от того, что является конечным акцептором эл.ов, выделяют аэробное и анаэр.-ое дых.-е. При аэробном дых.-и конечным акцептором эл.ов является молек.-ый О2 (О₂), при анаэр.-ом- связанный О2 ( -NO₃ , =SO₄, =SO₃).

Примеры.

О₂

Аэробное дых.-е донор водорода H₂O

Анаэр.-ое дых.-е

нитратное окисление NO₃

(фак.-ые анаэробы) донор водорода N₂

сульфатное окисление SO₄

(облигатные анаэробы) донор водорода H₂S

По типу дых.-я выделяют четыре группы микоорг..

1.Облигатные (строгие) аэробы. Им необходим молек.-ый (атмосферный) О2 для дых.-я.

2.Микроаэрофилы нуждаются в уменьшенной конц.-ии (низком парциальном давлении) свободного О2а. Для создания этих условий в газовую смесь для культивир. обычно добавляют CO₂, например до 10- процентной конц.-ии.

3.Фак.-ые анаэробы могут потреблять глюкозу и размножаться в аэробных и анаэр.-ых условиях. Среди них имеются микоорг., толерантные к относит.-о высоким (близких к атмосферным) конц.-иям молек.-ого О2а - т.е. аэротолерантные, а также микоорг. которые способны в определенных условиях переключаться с анаэр.-ого на аэробное дых.-е.

4.Строгие анаэробы размножаются только в анаэр.-ых условиях т.е. при очень низких конц.-иях молек.-ого О2а, который в больших конц.-иях для них губителен. Биохимически анаэр.-ое дых.-е протекает по типу бродильных процессов, молек.-ый О2 при этом не исп.-уется.

Аэробное дых.-е Е.-етически более эффективно (синтезируется большее количество АТФ).

В процессе аэробного дых.-я образуются токсические продукты окисления (H₂O₂- перекись водорода, -О₂ - свободные О2ные радикалы), от которых защищают специфические Ф.-ы, прежде всего каталаза, пероксидаза, пероксиддисмутаза. У анаэробов эти Ф.-ы отсутствуют, также как и система регуляции окислительно- восстановительного потенциала (rH₂).

Основные методы создания анаэр.-ых условий для культивир. микоорг..

1.Физический- откачивание воздуха, введение спец.-ьной газовой безО2ной смеси (чаще- N₂- 85%, CO₂- 10%, H₂- 5%).

2.Хим.- применяют хим. поглотители О2а.

3.М/б.-ий- совместное культивир. строгих аэробов и анаэробов (аэробы поглощают О2 и создают условия для размн.-я анаэробов).

4.Смешанный- исп.-уют несколько разных подходов.

Необходимо отметить, что создание оптимальных условий для строгих анаэробов- очень сложная задача. Очень непросто обеспечить пост.-ное поддержание безО2ных условий культивир., необходимы спец.-ьные среды без сод.я растворенного О2а, поддержание необходимого окислительно- восстановительного потенциала питат.-ых сред, взятие и доставка, посев материала в анаэр.-ых условиях.

Существует ряд приемов, обеспечивающих более подходящие условия для анаэробов- предварительное кипячение питат.-ых сред, посев в глубокий столбик агара, заливка сред вазелиновым маслом для сокращения доступа О2а, исп.-ование герметически закрывающихся флаконов и пробирок, шприцев и лабораторной посуды с инертным газом, исп.-ование плотно закрывающихся эксикаторов с горящей свечой. Исп.-уются спец.-ьные приборы для создания анаэр.-ых условий- анаэростаты. Однако в настоящее время наиболее простым и эффективным оборудованием для создания анаэр.-ых и микроаэрофильных условий является система “Газпак” со спец.-ьными газорегенерирующими пакетами, действующими по принципу вытеснения атмосферного воздуха газовыми смесями в герметически закрытых емкостях.

Основные принципы культивир. микоорг. на питат.-ых средах.

1.Исп.-ование всех необходимых для соотв.-щих микробов питат.-ых компонентов.

2.Оптимальные Т, рН, rH₂, конц.-ия ионов, степень насыщения О2ом, газовый состав и давление.

Микоорг. культивируют на питат.-ых средах при оптимальной Те в термостатах, обеспечивающих условия инкубации.

По Тному оптимуму роста выделяют три основные группы микоорг..

1.Психрофилы- растут при Тх ниже +20 градусов Цельсия.

2.Мезофилы- растут в диапозоне Т от 20 до 45 градусов (часто оптимум- при 37 градусах С).

3.Термофилы- растут при Тх выше плюс 45 градусов.

Краткая хар-ка питат.-ых сред.

По консистенции выделяют жидкие, плотные (1,5- 3% агара) и полужидкие (0,3- 0,7 % агара) среды.

Агар- ПСах.- сложного состава из морских водорослей, основной отвердитель для плотных (твердых) сред. В качестве унив.-ого источника Са и азота применяют пептоны- продукты Ф.-ации белков пепсином, различные гидролизаты- мясной, рыбный, казеиновый, дрожжевой и др.

По назначению среды разделяют на ряд групп:

- унив.-ые (простые), пригодные для различных нетребовательных микоорг. (мясо- пептонный бульон- МПБ, мясо- пептонный агар- МПА);

- спец.-ьные- среды для микоорг., не растущих на унив.-ых средах (среда Мак- Коя на туляремию, среда Левенштейна- Иенсена для возб. туберкулеза);

- дифф.-льно- диагностические- для дифф.-ции микоорг. по Ф.-ативной активности и культуральным св-вам ( среды Эндо, Плоскирева, Левина, Гисса);

- селективные (элективные)- для выделения определенных видов микоорг. и подавления роста сопутствующих- пептонная вода, селенитовая среда, среда Мюллера.

По происхождению среды делят на естественные, Псинт.-еские и синт.-еские.

Рост и размн.-е микоорг..

Бак.-альные к. размножаются в результате деления. Основные стадии размн.-я микробов в жидкой среде в стационарных условиях:

- лаг- фаза (начальная стадия адаптации с медленным темпом прирости биомассы бакт.);

-экспоненциальная (геометрического роста) фаза с резким ростом численности популяции микоорг. (2 в степеии n);

- стационарная фаза (фаза равновесия размн.-я и гибели микробных кл.-ок);

- стадия гибели - уменьшение численности популяции в связи с уменьшением и отсутствием условий для размн.-я микоорг. (дефицит питат.-ых в-в.-, изменение рH, rH₂, конц.-ии ионов и других условий культивир.).

Данная динамика характерна для периодических культур с постепенным истощением запаса питат.-ых в-в.- и накоплением мет.-тов.

Если в питат.-ой среде создают условия для поддержания микробной популяции в экспоненциальной фазе- это хемостатные (непрерывные) культуры.

Характер роста бакт. на плотных и жидких питат.-ых средах: сплошной рост, образование колоний, осадок, пленка, помутнение.

Чистая культура- популяция одного вида микоорг..

Основные принципы получ.-ия чистых культур: механическое разобщение, рассев, серийные разведения, исп.-ование элективных сред, особых условий культивир. (с учетом устойчивости некоторых микробов к определенным Тм, кислотам, щелочам, парциальному давлению О2а, рН и мн.др).

Лекция № 5. Общая вирология. Классиф., структура и особ. биол.-и виров. Бак.-офаги.

Открытие виров Д.И.Ивановским в 1892г. положило начало развитию науки вирологии. Более быстрому ее развитию способствовали: изобретение эл. микроскопа, разработка метода культивир. микоорг. в культурах кл.-ок.

Слово “вир” в переводе с латинского- яд (животного происхождения). Этот термин применяют для обозначения уникальных предст.й живой природы, не имеющих кл.-очного (эукариотического или прокариотического) строения и обладающих облигатным внутрикл.-очным паразитизмом, т.е. которые не могут жить без к..

В настоящее время вирология- бурно развивающаяся наука, что связано с рядом причин:

- ведущей ролью виров в инфекционной патологии человека (примеры- вир гриппа, ВИЧ- вир иммунодефицита человека, цитомегаловир и другие герпесвиры) на фоне практически полного отсутствия средств специфической химиотерапии;

- исп.-ованием виров для решения многих фундаментальных вопросов биол.-и и генет.-ки.

Основные св-ва виров (и плазмид), по которым они отличаются от остального живого мира.

1.Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные виры (вир оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие- от 20 до 40 нм. 1мм=1000мкм, 1мкм=1000нм.

2.Виры сод. нуклеиновую кислоту только одного типа- или ДНК (ДНК- виры) или РНК (РНК- виры). У всех остальных орг.ов геном представлен ДНК, в них содержится как ДНК, так и РНК.

3.Виры не способны к росту и бинарному делению.

4.Виры размножаются путем воспроизводства себя в инфиц.-ной кл.-ке хозяина за счет собственной геномной НК.

5.У виров нет собственных систем мобилизации Е.-и и белок- синтензирующих систем, в связи с чем виры являются абсолютными внутрикл.-очными паразитами.

6.Средой обитания виров являются живые к.- бакт. (это виры бакт. или бак.-офаги), к. растений, животных и человека.

Все виры существуют в двух качественно разных формах: внекл.- вирион и внутрикл.- вир. Таксономия этих предст.й микромира основана на характеристике вирионов- конечной фазы развития виров.

Строение (морфол.) виров.

1.Геном виров образуют НК, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК- виров) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- виров).

2.Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная НК. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц- капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид- спиральный (спиральные виры) и кубический (сферические виры).

При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная НК (нитевидные виры). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего- двадцатигранники - икосаэдры.

3.Просто устроенные виры имеют только нуклеокапсид, т.е. комплекс генома с капсидом и называются “голыми”.

4. У других виров поверх капсида есть доп.ая мембраноподобная оболочка, приобретаемая виром в момент выхода из к. хозяина- суперкапсид. Такие виры называют “одетыми”.

Кроме виров, имеются еще более просто устроенные формы способных передаваться агентов - плазмиды, вироиды и прионы.

Основные этапы взаимод.-ия вира с к. хозяина.

1.Адсорбция- пусковой мех.-, связанный со взаимод.м специфических рец. вира и хозяина (у вира гриппа- гемагглютинин, у вира иммунодефицита человека- гликопротеин gp 120).

2.Проникновение- путем слияния суперкапсида с мембраной к. или путем эндоцитоза (пиноцитоза).

3.Освобождение НК- “раздевание” нуклеокапсида и активация НК.

4.Синтез НК и вирных белков, т.е. подчинение систем к. хозяина и их работа на воспроизводство вира.

5.Сборка вирионов- ассоциация реплицированных копий вирной НК с капсидным белком.

6.Выход вирных частиц из к., приобретения суперкапсида оболочечными вирами.

Исходы взаимод.-ия виров с к. хозяина.

1.Абортивный процесс- когда к. освобождаются от вира:

- при инфиц.-ии дефектным виром, для репликации которого нужен вир- помощник, самостоятельная репликация этих виров невозможна ( так называемые вироиды). Например, вир дельта (D) гепатита может реплицироваться только при наличии вира гепатита B, его Hbs - АГа, аденоассоциированный вир- в присутствии аденовира);

- при инфиц.-ии виром генет.-чески нечувств.-ых к нему кл.-ок;

- при заражении чувств.-ых кл.-ок виром в неразрешающих условиях.

2.Продуктивный процесс- репликация (продукция) виров:

- гибель (лизис) кл.-ок (цитопатический эффект)- результат интенсивного размн.-я и формирования большого количества вирных частиц - характерный результат продуктивного процесса, вызванного вирами с высокой цитопатог.ю. Цитопатический эффект действия на кл.-очные культуры для многих виров носит достаточно узнаваемый специфический характер;

- стабильное взаимод., не приводящее к гибели к. (персистирующие и латентные инф.) - так называемая вирная трансформация к..

3.Интегративный процесс- интеграция вирного генома с геномом к. хозяина. Это особый вариант продуктивного процесса по типу стабильного взаимод.-ия. Вир реплицируется вместе с геномом к. хозяина и может длительно находиться в латентном состоянии. Встраиваться в ДНК- геном хозяина могут только ДНК- виры (принцип “ДНК- в ДНК”). Единственные РНК- виры, способные интегрироваться в геном к. хозяина- ретровиры, имеют для этого спец.-ьный мех.-. Особенность их репродукции- синтез ДНК провира на основе геномной РНК с помощью Ф.-а обратной транскриптазы с последующим встраиванием ДНК в геном хозяина.

Основные методы культивир. виров.

1.В орг. лаб. животных.

2.В куриных эмбрионах.

3.В кл.-очных культурах - основной метод.

Типы кл.-очных культур.

1.Первичные (трипсинизированные) культуры- фибробласты эмбриона курицы (ФЭК), человека (ФЭЧ), к. почки различных животных и т.д. Первичные культуры получают из кл.-ок различных тканей чаще путем их размельчения и трипсинизации, исп.-уют однократно, т.е. пост.-но необходимо иметь соотв.-щие органы или ткани.

2.Линии диплоидных кл.-ок пригодны к повторному диспергированию и росту, как правило не более 20 пассажей (теряют исходные св-ва).

3.Перевиваемые линии (гетероплоидные культуры), способны к многократному диспергированию и перевиванию, т.е. к многократным пассажам, наиболее удобны в вирологической работе- например, линии опухолевых кл.-ок Hela, Hep и др.

Спец.-ьные питат.-ые среды для культур кл.-ок.

Исп.-уются разнообразные синт.-еские вирологические питат.-ые среды сложного состава, включающие большой набор различных факторов роста- среда 199, Игла, раствор Хэнкса, гидролизат лактальбумина. В среды добавляют стабилизаторы рН (Hepes), различные в видовом отношении сыворотки крови (наиболее эффективной считают эмбриональную телячью сыворотку), L-цистеин и L-глютамин.

В зависимости от функционального исп.-ования среды могут быть ростовые (с большим сод.м сыворотки крови) - их исп.-уют для выращивания кл.-очных культур до внесения вирных проб, и поддерживающие (с меньшим сод.м сыворотки или ее отсутствием)- для сод.я инфиц.-ных виром кл.-очных культур.

Выявляемые проявления вирной инф. кл.-очных культур.

1.Цитопатический эффект.

2.Выявление телец включений.

3. Выявление виров методом флюоресцирующих АТ (МФА), эл. микроскопией, авторадиографией.

4.Цветная проба. Обычный цвет исп.-уемых культуральных сред, сод.их в качестве индикатора рН феноловый красный, при оптимальных для кл.-ок условиях культивир. (рН около 7,2)- красный. Размн.-е кл.-ок меняет рН и соответственно- цвет среды с красного на желтый за счет смещения рН в кислую сторону. При размн.-и в кл.-очных культурах виров происходит лизис кл.-ок, изменения рН и цвета среды не происходит.

5.Выявление гемагглютинина виров- гемадсорбция, гемагглютинация.

6.Метод бляшек (бляшкообразования). В результате цитолитического действия многих виров на кл.-очные культуры образуются зоны массовой гибели кл.-ок. Выявляют бляшки- вирные “ кл.-очно- негативные” колонии.

Номенклатура виров.

Название семейства виров заканчивается на “viridae”, рода- “virus”, для вида обычно исп.-уют спец.-ьные названия, например - вир краснухи, вир иммунодефицита человека- ВИЧ, вир парагриппа человека типа 1 и т.д.

Виры бакт. (бак.-офаги).

Естественной средой обитания фагов является бак.-альная к., поэтому фаги распространены повсеместно (например, в сточных водах). Фагам присущи м/б.-ие особ., свойственные и другим вирам.

Наиболее морфологически распространенный тип фагов характеризуется наличием головки- икосаэдра, отростка (хвоста) со спиральной симметрией (часто имеет полый стержень и сократительный чехол), шипов и отростков (нитей), т.е. внешне несколько напоминают сперматозоид.

Взаимод. фагов с к. (бак.-ей) строго специфично, т.е. бак.-офаги способны инфицировать только определенные виды и фаготипы бакт..

Основные этапы взаимод.-ия фагов и бакт..

1.Адсорбция (взаимод. специфических рец.).

2.Внедрение вирной ДНК (инъекция фага) осущ.-яется за счет лизирования в-в.-ами типа лизоцима участка кл. ст., сокращения чехла, вталкивания стержня хвоста через цитоплазматическую мембрану в кл.-ку, впрыскивание ДНК в цитоплазму.

3.Репродукция фага.

4.Выход дочерних популяций.

Основные св-ва фагов.

Различают вирул.-ые фаги, способные вызвать продуктивную форму процесса, и умеренные фаги, вызывающие редуктивную фаговую инф. (редукцию фага). В последнем случае геном фага в кл.-ке не не реплицируется, а внедряется (интегрируется) в хромосому к. хозяина (ДНК в ДНК), фаг превращается в профаг. Этот процесс получил название лизогении. Если в результате внедрения фага в хромосому бак.-альной к. она приобретает новые наследуемые признаки, такую форму изменчивости бакт. называют лизогенной (фаговой) конверсией. Бак.-альную кл.-ку, несущую в своем геноме профаг, называют лизогенной, поскольку профаг при нарушении синтеза особого белка- репрессора может перейти в литический цикл развития, вызвать продуктивную инф. с лизисом бакт..

Умеренные фаги имеют важное значение в обмене генет.-ческим материалом между бакт.ми- в трансдукции (одна из форм генет.-ческого обмена). Например, способностью вырабатывать экзоток.- обладают только возб. дифтерии, в хромосому которого интегрирован умеренный профаг, несущий оперон tox, отвечающий за синтез дифтерийного экзоток.-а. Умеренный фаг tox вызывает лизогенную конверсию нетоксигенной дифтерийной палочки в токсигенную.

По спектру действия на бакт. фаги разделяют на :

- поливалентные (лизируют близкородственные бакт., например сальмонеллы);

- моновалентные (лизируют бакт. одного вида);

- типоспецифические (лизируют только определенные фаговары возб.).

На плотных средах фаги обнаруживают чаще с помощью спот (spot) - теста (образование негативного пятна при росте колоний) или методом агаровых слоев (титрования по Грациа).

Практическое исп.-ование бак.-офагов.

1.Для идентиф.-кации (определение фаготипа).

2.Для фагопрофил.-ки (купирование вспышек).

3.Для фаготерапии (лечение дисбак.-озов).

4.Для оценки санитарного состояния окружающей среды и эпидемиологического анализа.

Лекция № 6. Генет.-ка бакт. и виров.

Молек.-ая биол.-я, изучающая фундаментальные основы жизни, является в значительной степени детищем МБ. В качестве основных объектов изучения в ней исп.-уют виры и бакт., а основное направление- молек.-ая генет.-ка основана на генет.-ке бакт. и фагов.

Бак.-и- удобный материал для генет.-ки. Их отличает:

- относит.-ая простота генома (сопокупности нуклеотидов хромосом);

- гаплоидность (один набор генов), исключающая доминантность признаков;

- различные интегрированные в хромосомы и обособленные фрагменты ДНК;

- половая дифф.-ция в виде донорских и реципиентных кл.-ок;

- легкость культивир., быстрота накопления биомасс.

Общие представления о генет.-ке.

Ген- уникальная структурная единица наследственности, носитель и хранитель жизни. Он имеет три фундаментальные функции.

1.Непрерывность наследственности- обеспечивается мех.-ом репликации ДНК.

2.Управление структурами и функциями орг. - обеспечивается с помощью единого генет.-ческого кода из четырех оснований (А- аденин, Т- тимин, Г- гуанин, Ц- цитозин). Код триплетный, поскольку кодон- функциональная единица, кодирующая аминокислоту, состоит из трех оснований (букв).

3.Эволюция орг.ов- благодаря мутациям и генет.-ческим рекомбинациям.

В узкоспец.-ьном плане ген чаще всего представляет структурную единицу ДНК, расположение кодонов в которой детерминирует первичную структуру соотв.-щей полипептидной цепи (белка). Хромосома состоит из особых функциональных единиц- оперонов.

Основные этапы развития (усложнения) генет.-ческой системы можно представить в виде следующей схемы:

кодон  ген  оперон  геном виров и плазмид  хромосома прокариот (нуклеоид)  хромосомы эукариот (ядро).

Генет.-ческий материал бакт..

1.Ядерные структуры бакт.- хроматиновые тельца или нуклеоиды (хромосомная ДНК). У бакт. одна замкнутая кольцевидная хромосома (до 4 тысяч отдельных генов). Бак.-альная к. гаплоидна, а удвоение хромосомы (репликация ДНК) сопровождается делением к.. Вегетативная репликация хромосомной (и плазмидной) ДНК обусловливает передачу генет.-ческой информации по вертикали- от родительской к.- к дочерней. Передача генет.-ческой информации по горизонтали осущ.-яется различными мех.-ами- в результате конъюгации, трансдукции, трансформации, сексдукции.

2.Внехромосомные молекулы ДНК представлены плазмидами, мигрирующими генет.-ческими элементами- транспозонами и инсервационными (вставочными) или IS- последовательностями.

Плазмиды- экстрахромосомный генет.-ческий материал (ДНК), более просто устроенные по сравнению с вирами орг., наделяющие бакт. доп.и полезными св-вами. По молек.-ой массе плазмиды значительно меньше хромосомной ДНК, сод. от 40 до 50 генов.

Их объединение в одно царство жизни с вирами связано с наличием ряда общих свойств- отсутствием собственных систем мобилизации Е.-и и синтеза белка, саморепликацией генома, абсолютным внутрикл.-очным паразитизмом.

Их выделение в отдельный класс определяется существенными отличиями от виров.

1.Среда их обитания- только бакт. (среди виров , кроме виров бакт.- бак.-офагов имеются виры растений и животных).

2.Плазмиды сосуществуют с бакт.ми, наделяя их доп.и св-вами. У виров эти св-ва могут быть только у умеренных фагов при лизогении бакт., чаще же всего виры вызывают отрицательный последствия, лизис кл.-ок.

3.Геном представлен двунитевой ДНК.

4.Плазмиды представляют собой “голые” геномы, не имеющие никакой оболочки, их репликация не требует синтеза структурных белков и процессов самосборки.

Плазмиды могут распространяться по вертикали (при кл.-очном делении) и по горизонтали, прежде всего путем конъюгационного переноса. В зависимости от наличия или отсутствия мех.-а самопереноса (его контролируют гены tra- оперона) выделяют конъюгативные и неконъюгативные плазмиды. Плазмиды могут встраиваться в хромосому бакт.- интегративные плазмиды или находиться в виде отдельной структуры- автономные плазмиды ( эписомы).

Классиф. и м/б.-ая роль плазмид.

Функциональная классиф. плазмид основана на св-вах, которыми они наделяют бакт.. Среди них- способность продуцировать экзоток.-ы и Ф.-ы, устойчивость к лек. преп., синтез бак.-оцинов.

Основные категории плазмид.

1.F- плазмиды - донорские функции, индуцируют деление (от fertility - плодовитость). Интегрированные F - плазмиды- Hfr- плазмиды (высокой частоты рекомбинаций).

2.R- плазмиды (resistance) - устойчивость к лек. преп..

3.Col- плазмиды- синтез колицинов (бак.-оцинов)- факторов конкуренции близкородственных бакт. (антогонизм). На этом свойстве основано колицинотипирование штаммов.

4.Hly- плазмиды- синтез гемолизинов.

5.Ent- плазмиды- синтез эндоток.-ов.

6.Tox- плазмиды- токсинообразование.

Близкородственные плазмиды не способны стабильно сосуществовать, что позволило объединить их по степени родства в Inc- группы (incompatibility- несовместимость).

М/б.-ая роль плазмид многообразна, в том числе:

- контроль генет.-ческого обмена бакт.;

- контроль синтеза факторов патог.ности;

- совершенствование защиты бакт..

Бак.-и для плазмид- среда обитания, плазмиды для них- переносимые между ними доп. геномы с наборами генов, благоприятствующих сохранению бакт. в природе.

Мигрирующие генет.-ческие элементы - отдельные участки ДНК, способные определять свой перенос между хромосомами или хромосомой и плазмидой с помощью Ф.-а рекомбинации транспозазы. Простейшим их типом являются инсерционные последовательности (IS- элементы) или вставочные элементы, несущие только один ген транспозазы, с помощью которой IS- элементы могут встраиваться в различные участки хромосомы. Их функции- координация взаимод.-ия плазмид, умеренных фагов, транспозонов и генофора для обеспечения репродукции, регуляция активности генов, индукция мутаций. Величина IS- элементов не превышает 1500 пар оснований.

Транспозоны (Tn- элементы) включают до 25 тысяч пар нуклеотидов, сод. фрагмент ДНК, несущий специфические гены, и два Is- элемента. Каждый транспозон содержит гены, привносящие важные для бакт. характеристики, как и плазмиды (множественная устойчивость к а/бам, токсинообразование и т.д.). Транспозоны- самоинтегрирующиеся фрагменты ДНК, могут встраиваться и перемещаться среди хромосом, плазмид, умеренных фагов, т.е. обладают потенциальной способностью распространяться среди различных видов бакт..

Понятие о генотипе и фенотипе.

Генотип- вся совокупность имеющихся у орг. генов.

Фенотип- совокупность реализованных (т.е. внешних) генет.-чески детерминированных признаков, т.е. индивидуальное (в определенных условиях внешней среды) проявление генотипа. При изменении условий существования фенотип бакт. изменяется при сохранении генотипа.

Изменчивость у бакт. может быть ненаследуемой (модификационной) и генотипической (мутации, рекомбинации).

Временные, наследственно не закрепленные изменения, возникающие как адаптивные реакции бакт. на изменения окружающей среды, называются модификациями (чаще - морфологические и б/х модификации). После устранения причины бакт. реверсируют к исходному фенотипу.

Стандартное проявление модификации- распределение однородной популяции на две или более двух типов- диссоциация. Пример- характер роста на питат.-ых средах: S- (гладкие) колонии, R- (шероховатые) колонии, M- (мукоидные, слизистые) колонии, D- (карликовые) колонии. Диссоциация протекает обычно в направлении S R. Диссоциация сопровождается изменениями биохим., морфологических, АГных и вирул.-ых свойств возбудителей.

Мутации- скачкообразные изменения наследственного признака. Могут быть спонтанные и индуцированные, генные (изменения одного гена) и хромосомные (изменения двух или более двух участков хромосомы).

Одновременно у бакт. имеются различные мех.-ы репарации мутаций, в том числе с исп.-ованием Ф.-ов- эндонуклеаз, лигаз, ДНК- полимеразы.

Генет.-ческие рекомбинации- изменчивость, связанная с обменом генет.-ческой информации. Генет.-ческие рекомбинации могут осущ.-яться путем трансформации, трансдукции, конъюгации, слияния протопластов.

1.Трансформация- захват и поглощение фрагментов чужой ДНК и образование на этой основе рекомбинанта.

2.Трансдукция- перенос генет.-ческого материала фагами (умеренными фагами- специфическая трансдукция).

3.Конъюгация- при непосредственном контакте кл.-ок. Контролируется tra (transfer) опероном. Главную роль играют конъюгативные F- плазмиды.

Генет.-ка виров.

Геном виров содержит или РНК, или ДНК (РНК- и ДНК- виры соответственно). Выделяют позитивную (+) РНК, обладающую матричной активностью и соответственно- инф.и св-вами, и негативную ( - ) РНК, не проявляющую инф. св-ва, которая для воспроизводства толжна транскрибироваться (превращаться) в +РНК. Мех.-ы репродукции различных виров очень сложные и существенно отличаются. Основные их схематические варианты представлены ниже.

1. вирионная (матричная) +РНК  комплементарная -РНК (в рибосомах)  вирионная +РНК.

2. - РНК  вирная (информационная) +РНК  - РНК (формируется на геноме зараженной к.).

3. однонитевая ДНК: +ДНК  +ДНК -ДНК  +ДНК -ДНК +ДНК  +ДНК.

4. ретровирная однонитевая РНК: РНК  ДНК (провир)  РНК.

5. двунитевая ДНК: разделение нитей ДНК и формирование на каждой комплементарной нити ДНК.

Генофонд виров создается и пополняется из четырех основных источников:

двух внутренних (мутации, рекомбинации) и двух внешних (включение в геном генет.-ческого материала к. хозяина, поток генов из других вирных популяций).

Комплементация- функциональное взаимод. двух дефектных виров, способствующее их репликации и горизонтальной передаче.

Фенотипическое смешивание- при заражении к. близкородственными вирами с образованием вирионов с гибридными капсидами, кодируемыми геномами двух виров.

Популяционная изменчивость виров связана с двумя разнонаправленными процессами - мутациями и селекцией, связанными с внешней средой как индуктором мутаций и фактором стабилизирующего отбора. Гетерогенность вирных популяций- адаптационный генет.-ческий мех.-, способствующий пластичности (устойчивости, приспособляемости) популяций, фактор эволюции и сохранения видов во внешней среде.

Генофонд вирных популяций сохраняется за счет нескольких мех.-ов:

- восстановления изменчивости за счет мутаций;

- резервирующих мех.-ов (возможность перехода любых, даже негативных мутаций в следующую генерацию)- комплементация, рекомбинация;

- буферных мех.-ов (образование дефектных вирных частиц, иммунных комплексов и др.), способствующие сохранению вира в изменяющихся внешних условиях.

Лекция № 7. Мед. биотехнология и генная инженерия. Микром/б.-ие основы антимикробной профил.-ки и терапии.

Достижения научно- технического прогресса способствовали развитию новых м/б.-их технологий создания диагност., лечебных и профил.-ческих преп.ов, решению проблем сбалансированности питания, экологических проблем. Основные принципы биотехнологии- Ф.-ация, культивир. микоорг., растительных и животных кл.-ок, генная и кл. инженерия. Генная инженерия- сердцевина современной биотехнологии.

На основе достижений генет.-ки разработаны высокоточные методы диагностики и идентиф.-кации микоорг.- определение плазмидного профиля, рестрикционный анализ, ДНК- гибридизация, полимеразная цепная реакция (ПЦР), секвенирование и мн.др. Методы основаны на исп.-овании ряда специфических Ф.-ов- рестриктаз (Ф.-ов, расщепляющих ДНК в специфических участках), лигаз или синтетаз (обеспечивают соед.-е двух молекул), в частности ДНК- лигаз (получ.-ие рекомбинантных молекул ДНК), полимераз (ДНК- зависимая ДНК- полимераза обеспечивает ПЦР- многократное реплицирование специфического участка нуклеотидной последовательности).

Плазмиды (F- плазмиды) и виры (бак.-офаги) исп.-уют в генной инженерии в качестве векторов для переноса генет.-ческого материала (генов). Метод клонирования заключается в том, что выделенный фрагмент (ген) вводится в состав плазмиды или другой самореплицирующейся системы и накапливается в размножающихся к.х. Практический вариант исп.-ования: микоорг.- продуценты БАВ (в том числе вакцин). Гибридомную технологию исп.-уют для получ.-ия моноклональных АТ (МКА).

Кроме клонирования для получ.-ия генов исп.-уют секвенирование и хим. синтез. С помощью генно- инженерных методов получают вакцины, АГы, диагностикумы, гормоны, иммуномодуляторы. Одним из крупных разделов биотехнологии является производство а/бов и различных химиотерапевтических преп.ов антибак.-ального действия.

Методы воздействия на микоорг. по виду исп.-ованного фактора можно разделить на физические и хим., по характеру воздействия- на неизбирательные (обеззараживание- дезинф., стерилизация) и избирательные (химиотерапевтические).

Физические методы.

1.Термическая обработка- прокаливание, кипячение, пастеризация, автоклавирование.

2.Облучение- ультрафиолетовое, гамма- и рентгеновское, микроволновое.

3.Фильтрование (оптимально- бак.-ологические фильтры с диаметром пор около 200 нм).

Хим. методы.

1.Неспецифического действия- дезинфектанты (обработка помещений и др., антисектики- обработка живых тканей). Среди них- преп.ы йода и хлора, спирты, альдегиды, кислоты и щелочи, соли тяжелых металлов, катионные детергенты, фенолы, окислители, природные преп.ы- деготь, ихтиол, хлорофиллипт.

2.Избирательно подавляющие жизнедеятельность микоорг.- а/би и химиотерапевтические преп.ы.

Эре а/ботерапии предшествовал период разработки антимикробных химиопреп.ов. Некоторые вехи: в 1891г. Д.А.Романовский сформулировал основные принципы химиотерапии инф. болезней, предложил хинин для лечения малярии, П.Эрлих в 1906г. предложил принцип хим. вариации. Синтезированы производные мышьяка сальварсан и неосальварсан, предложен химиотерапевтический индекс. Круг химиопреп.ов постепенно расширялся. В 1932г. открыты подходы к созданию сульфаниламидных преп.ов. Однако поистинне революционное значение имело открытие а/бов.

Одним из унив.-ых мех.-ов антогонизма микоорг. является синтез а/бов, которые тормозят рост и размн.-е микоорг. (бак.-остатическое действие) или убивают их (бак.-цидное действие). А/би- в-в.-а, которые могут быть получ.-ы из микоорг., растений, животных тканей и синт.-еским путем, обладающие выраженной м/б.-ой активностью в отношении микоорг..

Таких в-в.- известно несколько тысяч, однако реально исп.-уют значительно меньше. Существует ряд требований к а/бам, существенно ограничивающих их терапевтическое применение:

- эффективность в низких конц.-иях;

- стабильность в орг. и в различных условиях хранения;

- низкая токсичность или ее отсутствие;

- выраженный бак.-остатический и (или) бак.-цидный эффект;

- отсутствие выраженных побочных эффектов;

- отсутствие иммунодепрессивного воздействия.

Первыми открытыми а/бами были пенициллин (Флеминг) и стрептомицин (Ваксман).

А/би могут быть разделены по происхождению, направленности и спектру действия, по мех.-у действия.

По происхождению а/би могут быть:

- бак.-ального (полимиксин, грамицидин);

- актиномицетного (стрептомицин, левомицетин, эритромицин);

- грибкового (пенициллин);

- растительного (рафанин, фитонциды);

- животного происхождения (интерфероны, лизоцим).

Больше всего известно а/бов актиномицетного происхождения. Актиномицеты- преимущественно почвенные микоорг.. В условиях большого количества и разнообразия почвенных микоорг. их антогонизм, в том числе с помощью выработки а/бов- один из мех.-ов их выживания.

По спектру действия а/би разделяют на:

- действующие преимущественно на грамположительную микрофлору- пенициллин, эритромицин;

- действующие преимущественно на «-» микрофлору- полимиксин;

- широкого спектра действия ( на грам-плюс и грам-минус флору)- стрептомицин, неомицин;

- противогрибковые- нистатин, амфотеррицин, леварин, низорал;

- противотуберкулезные- стрептомицин, канамицин;

- противоопухолевые- рифампицин;

- противовирные- интерферон, зовиракс, ацикловир.

А/би разделяют по мех.-у действия:

- ингибиторы синтеза пептикогликана кл. ст. ( пенициллин, цефалоспорин, ванкомицин, ристомицин). Действуют на имеющих кл. ст. растущие бакт., не действуют на L- формы, покоящиеся формы бакт.;

- ингибиторы синтеза белка (стрептомицин, левомицетин, тетрациклин);

- ингибиторы синтеза НК, пуринов и аминокислот (налидиксовая кислота, рифампицин);

- ингибиторы синтеза мембраны и цитоплазматической мембраны грибов (нистатин, полимиксин).

Побочное действие а/бов.

Для макр.-а:

- токсическое действие;

- дисбак.-озы;

- аллергические реакции;

- иммунодепрессивное действие;

- эндотоксический шок.

Для микоорг. :

- формирование атипичных форм микробов;

-формирование а/борезистентных и а/бозависимых форм микоорг..

Б/х и генет.-ческие мех.-ы лекарственной устойчивости микоорг..

Существует два типа лекарственной устойчивости- естественная (природная) и приобретенная (в результате мутаций, обмена R- плазмидами др.).

Естественная лекарственная устойчивость является видовым признаком, чаще связана с недоступностью а/ба к его мишени, т.е. невозможностью осущ.-ения его мех.-а действия. В природных условиях, особенно в почве, микоорг. находятся в конкурентной борьбе за субстраты. А/би- один из селективных факторов отбора. Микоорг.- продуценты а/бов защищены от синтезируемых а/бов генет.-ческими мех.-ами (генет.-чески детерминированная устойчивость, кодируемая в хромосоме или обусловленная наличием R- плазмид). Микоорг. в условиях совместного обитания вынуждены вырабатывать устойчивость к а/бам.

Резистентность к а/бам у микробов может быть связана с негенет.-ческими факторами (низкая мет.-ческая активность, переход в L- форму).

Основную роль в лекарственной устойчивости принадлежит R- плазмидам, способным передаваться в другие бакт. и формировать своеобразный генофонд лекарственной устойчивости микоорг.. Резистентность современных стафилококков к пенициллину доходит до 100%.

На биохимическом уровне в формировании резистентности могут участвовать различные мех.-ы.

1.Разрушение молекулы а/ба (пенициллины и другие бета- лактамные а/би разрушаются Ф.-ом бета- лактамазой).

2.Модификация структуры молекулы а/ба, приводящая к утрате м/б.-ой активности ( так действуют изоФ.-ы).

3.Изменение структуры мишеней, чувств.-ых к а/бу (белков 70S рибомос- устойчивость к тетрациклинам, стрептомицину, макролидам, гираз- к хинолонам, рнк- полимераз- к рифампицину, пенициллинсвязывающих белков- транспептидаз- к бета- лактамам).

4.Образование бакт.ми “обходного” пути мет.-зма.

5.Формирование мех.-ов активного выведения а/ба из к..

Из-за формирования а/боустойчивых популяций микоорг. с целью эффективного лечения необходимо предварительно определять чувств.-ость данного а/ба к выделенной культуре возб..

Основными методами определения а/бочувств.-ости бакт. in vitro является метод серийных разведений, диффузии в агар (бумажных дисков), определение способности к продукции бета- лактамазы, in vivo- на модели безмикробных животных, определение конц.-ии а/бов в крови и моче.

Метод диффузии в агар с применением стандартных дисков, пропитанных различными а/бами в определенных конц.-иях (зависят от терапевтической дозы и соотвествуют рекомендациям ВОЗ). Основан на исп.-овании стандартных питат.-ых сред, дисков и методов. Оценка результатов связана с существованием зависимости между размером зоны подавления роста исследуемых культур вокруг дисков и значениями минимальных подавляющих конц.-ий (МПК)соотв.-щих а/бов (чувств.-остью микоорг.). Имеются спец.-ьные таблицы для оценки результатов, в соответствии с которыми культуры определяют как чувств.-ые, умеренно устойчивые и устойчивые (резистентные) к тестируемому а/бу.

Метод серийных разведений а/бов позволяет более точно определить МПК, однако из-за громоздкости применяется реже.

Бета- лактамазный тест (определение способности к образованию бета- лактамаз) чаще определяют методом дисков с нитроцефином - цефалоспорином, изменяющим окраску дисков при гидролизе. Положительный тест свидетельствует о резистентности бакт. ко всем бета- лактамаза- чувств.-ым пенициллинам.

Существует ряд причин, обусловливающих различную чувств.-ость микоорг. к а/бам in vitro и in vivo.

На антимикробную активность in vitro влияют многие факторы, в том числе :

- рН среды;

- компоненты среды;

-конц.-ия микоорг.;

-условия и время культивир..

На антимикробную активность преп.ов in vivo также влияют различные факторы, из которых необходимо отметить:

- фармакодинамику преп. в орг. (скорость всасывания, выведения, расщепления и т.д.);

- локализацию микробов в орг. (особенно внутрикл.-очную локализацию).

Лекция № 8. Экология микроорг..

Микоорг. распространены повсюду. Они заселяют почву, воду, воздух, растения, орг. животных и людей- экологические среды обитания микробов.

Выделяют свободноживущие и паразитические микоорг.. Всюду, где есть хоть какие- то источники Е.-и, Са, азота, О2а и водорода (кирпичиков всего живого), обязательно встречаются микоорг., различающиеся по своим физиологическим потребностям и занимающих свои экологические ниши. Титаническая роль микоорг. в круговороте в-в.- в природе имеет исключительное значение для поддержания динамического равновесия биосферы.

Микоорг. в экологических нишах сосуществуют в виде сложных ассоциаций- биоценозов с различными типами взаимоотношений, в конечном счете обеспечивающих сосуществование многочисленных видов прокариот и различных царств жизни.

Все типы взаимоотношений микоорг. объединяются понятием симбиоз. Он может быть антогонистическим и синэргическим.

Роль микоорг. в круговороте в-в.- в природе.

Под круговоротом в-в.- в природе понимают циклы превращения хим. элементов, из которых построены живые существа, происходящие вследствие разнообразия и гибкости мет.-зма микоорг..

Наибольшее значение для всего живого имеет обмен (кругооборот) Са, О2а, водорода, азота, серы, фосфора и железа. Этапы кругооборота различных хим. элементов осущ.-яется микоорг.ми разных групп. Непрерывное существование каждой группы зависит от хим. превращений элементов, осущ.-яемых другими группами микоорг.. Жизнь на Земле непрерывна, поскольку все основные элементы жизни подвергаются циклическим превращениям, в значительной степени определяемых микоорг.ми.

Микрофлора почвы.

Почва является основным местом обитания микробов. Состав микрофлоры складывается из многих тысяч видов бакт., грибов, простейших и виров. Количество микробов зависит от состава почв и ряда других факторов, в одном грамме пахотной почвы может сод.ься до 10 млрд. микоорг.. Среди них сапрофиты ( “гнилое растение”), т.е. микоорг., живущие за счет мертных орг.-их субстратов. В процессе самоочищения почвы и кругооборота в-в.- принимают участие также нитрифицирующие, азотфиксирующие, денитрифицирующие и другие группы микоорг..

Пат.-е микоорг. попадают в почву с биовыделениями людей и животных (калом, мочой, мокротой, слюной, гноем, потом и др.), а также с трупами. Дольше всего в почве сохраняются спорообразующие пат.-е микоорг.- возб. сибирской язвы, столбняка, газовой гангрены, ботулизма, что определяет эпидемическое значение почвы при этих инф.х. Возб. сапронозов могут автономно обитать в почве и воде и быть связанными с почвенными и водными орг.и, т.е. эта природная среда обитания для них- основной резервуар возбудителей. Почва и вода в случае сапронозов выступает в качестве источника заражения животных и людей.

Микрофлора воды.

Вода- древнейшее место обитания микоорг.. Пресноводные водоемы и реки отличаются богатой микрофлорой. Многие виды галофильных микробов обитает в морской воде, в том числе на глубинах в несколько тысяч метров. Численность микоорг. в воде в определенной степени связано с сод.м орг.-их в-в.-. Серьезной экологической проблемой являются сточные воды, сод.ие значительное количество микоорг. и орг.-их в-в.-, не успевающих самоочищаться.

Санитарно- гигиеническое качество воды оценивается различными способами. Чаще определяют коли- титр и коли- индекс, а также общее количество микоорг. в мл. Коли- индекс- количество E.coli (кишечной палочки) в одном литре, коли- титр- наименьшее количество воды, в котором обнаруживается одна к. кишечной палочки. Санитарно- эпидемиологическое значение определения в различных объектах микоорг. изучает санитарная МБ. К числу ее основных принципов можно отнести индикацию (выявление) патог.ов в объектах окружающей среды, к косвенным методам- выявление санитарно- показательных микоорг., определение общей микробной обсемененности.

Вода имеет существенное значение в эпидемиологии кишечных инфекций. Их возб. могут попадать с испражнениями во внешнюю среду (почву), со сточными водами- в водоемы и в некоторых случаях- в водопроводную сеть.

Микрофлора воздуха.

Воздух как среда обитания менее благоприятен, чем почва и вода- мало питат.-ых в-в.-, солнечные лучи, высушивание. Главным источником загрязнения воздуха микоорг.ми является почва, меньше- вода. В видовом отношении преобладают кокки (в т.ч. сарцины), споровые бакт., грибы, актиномицеты. Особое значение имеет микрофлора закрытых помещений (накапливается при выделении через дыхательные пути человека). Воздушно- капельным путем (за счет образования стойких аэрозолей) распространяются многие респираторные инф. (грипп, коклюш, дифтерия, корь, туберкулез и др.).

М/б чистота воздуха имеет большое значение в больничных условиях (особо- операционные и другие хирургические отделения).

Микрофлора человека и ее значение.

Ребенок развивается в орг. матери в норме в стерильных условиях. Формирование новой экологической системы “орг. человека + населяющая его микрофлора” начинается в момент рождения, причем основой ее является микрофлора матери и окружающей ребенка внешней среды (прежде всего воздуха). В течение короткого времени кожные покровы и слизистые оболочки, сообщающиеся со внешней средой, заселяются разнообразными микоорг.ми. В формировании микрофлоры детей первого года (главным образом- бифидобакт. и лактобакт.) существенную роль имеет естественное (грудное) вскармливание.

Нормальная (т.е. в условиях здорового орг.) микрофлора в количественном и качественном отношении представлена на различных участках тела (экотопах) неодинаково. Причины- неодинаковые условия обитания.

Аутохтонная (т.е. присущая данной области) микрофлора может быть разделена на резидентную (пост.-ную) и транзиторную (непост.-ную). На слизистых оболочках, особенно желудочно- кишечного тракта, предст. нормальной микрофлоры обитают в виде двух форм- часть из них располагается в просвете (просветная), другая заключена в мукозный пристеночный матрикс, образующий биопленку (пристеночная микрофлора).С ней связана колонизационная резистентность кишечника- естественный барьер защиты кишечника (и орг. в целом) от инф. агентов.

Нормальная микрофлора кожи.

Наиболее заселены микоорг.ми места, защищенные от действия света и высыхания. Наиболее пост.-ен состав микрофлоры в области устьев сально- волосяных фолликулов. Чаще выявляют Staphylococcus epidermidis и S.saprophyticus, грибы рода Candida, реже- дифтероиды и микрококки.

Микрофлора дыхательных путей.

Слизистые оболочки гортани, трахеи, бронхов и альвеолы здорового человека не сод. микоорг.. Основная масса микрофлоры рото- и носоглотки приходится на зеленящего стрептококка, реже выявляются нейссерии, дифтероиды и стафилококки.

Микрофлора мочеполового тракта.

Микробный биоценоз скуден, верхние отделы обычно стерильны. Во влагалище здоровой женщины преобладают молочнокислые палочки Додерлейна (лактобакт.), создающие кислую рН, угнетающую рост «-» бакт. и стафилококков, и дифтероиды. Существует баланс между лактобакт.ми с одной стороны и гарднереллами и анаэробами с другой.

Микрофлора желудочно- кишечного тракта.

Наиболее активно бакт. обживают желудочно- кишечный тракт. При этом колонизация осущ.-яется четко “по этажам”. В желудке с кислой реакцией среды и верхних отделов тонкой кишки количество микоорг. не превышает 1000 в мл, чаще обнаруживают лактобациллы, энтерококки, дрожжи, бифидобакт., E.coli.

Микрофлора толстого кишечника наиболее стабильна и многообразна. Это поистинне резервуар бакт. всего орг.- обнаружено более 250 видов, общая биомасса микробов может достигать 1,5 кг. Доминирующей группой в норме являются бесспоровые анаэр.-ые бакт. (бифидобакт. и бактероиды)- до 99%. Выделяют мукозную (пристеночную) и просветную микрофлору. Пристеночная микрофлора обеспечивает колонизационную резистентность кишечника, играющую важную роль в предупреждении (в норме) и в развитии (при патологии) экзо- и эндогенных инф. заболеваний.

Нормальная микрофлора и особенно микрофлора толстого кишечника оказывает существенное влияние на орг.. Основные ее функции:

- защитная (антагонизм к другим, в том числе пат.-м микробам);

- иммуностимулирующая (АГы микоорг. стимулируют развитие лимфоидной ткани);

- пищеварительная (прежде всего обмен холестерина и желчных кислот);

- мет.-ческая (синтез витаминов группы В- В1,2,6,12, К, никотиновой, пантотеновой, фолиевой кислот).

Существуют различные методы изучения роли нормальной микрофлоры. Гнотобионты (безмикробные животные) исп.-уются для изучения роли микоорг. для функционирования физиологических систем. Гнотом/б.-ие технологии исп.-уют для лечения иммунодефицитов, ожогов.

В результате разнообразных воздействий, снижающих естественную резистентность, при тяжелых инф. и соматических заболеваниях и особенно при нерациональном применении а/бов возникают дисбак.-озы. Дисбак.-оз- изменения количественного и качественного состава микрофлоры, главным образом кишечника. Чаще сопровождаются увеличением фак.-о- анаэр.-ой или остаточной микрофлоры («-» палочек - кишечной палочки, протея, псевдомонад), стафилококков, грибов рода Candida. Эти микоорг. как правило устойчивы к а/бам и при подавлении нормофлоры а/бами и снижении естественной резистентности получают возможность беспрепятственно размножаться.

Наиболее тяжелые формы дисбак.-озов- стафилококковые пневмонии, колиты и сепсис, кандидомикозы, псевдомембранозный колит, вызываемый Clostridium difficile.

Для лечения исп.-уют биопреп.ы, восстанавливающие нормальную микрофлору- эубиотики- колибак.-н (исп.-уют спец.-ьный штамм E.coli, антогонист шигелл), лактобак.-н, бифидумбак.-н, бификол, бактисубтил и другие, а также спец.-ьные бак.-офаги.

Лекция № 9. Учение об инф..

Исторически слово “инф.” ( лат. inficio- заражать) впервые было введено для обозначения венерических болезней.

Инф.- совокупность всех м/б.-их явлений и процессов, возникающих в орг. при внедрении и размн.-и в нем микоорг., результат взаимоотношений между макро- и микоорг. в виде адаптационных и патологических процессов в орг. т.е. инф. процесса.

Инф. болезнь- наиболее выраженная форма инф. процесса.

В общем/б.-ом плане взаимоотношения микро- и макр.-ов представляют собой симбиоз (т.е. сожительство), так как все живые существа сосуществуют в природе. Человек сосуществует на планете Земля с микоорг.ми, растениями, животными. Основными формами взаимод.-ия микро- и макр.-ов (их симбиоза) являются: мутуализм, комменсализм, паразитизм.

Мутуализм- взаимовыгодные отношения (пример- нормальная микрофлора).

Комменсализм- выгоду извлекает один партнер (микроб), не причиняя особого вреда другому. Необходимо отметить, что при любом типе взаимоотношений микр.- может проявить свои пат.-е св-ва (пример- условно- пат.-е микробы- комменсалы в иммунодефицитном хозяине).

Паразитизм- крайняя форма антогонистического симбиоза, когда микр.- питается за счет хозяина, т.е. извлекает выгоду, нанося при этом вред хозяину.

Микробный паразитизм носит эволюционный характер. В процессе перехода от свободноживущего к паразитическому типу жизнедеятельности микоорг. теряют ряд Ф.-ных систем, необходимых для существования во внешней среде, но приобретают ряд свойств, обеспечивающих возможность паразитизма.

Основные этапы инф. процесса.

1.Адгезия- прикрепление микоорг. к соотв.-щим к.м хозяина.

2.Колонизация- закрепление микоорг. в соотв.-щем участке.

3.Размн.-е (увеличение количества- мультипликация).

4.Пенетрация- проникновение в нижележащие слои и распространение инфекта.

5.Повреждение кл.-ок и тканей (связано с размн.-ем, пенетрацией и распространением инфекта).

Инф. процесс может быть:

по длительности- острый и хронический.

Острая циклическая инф. заканчивается элиминацией (удалением) возб. или смертью больного. При хронической инф. возб. длительно сохраняется в орг. (это сост. называется персистенция). Для персистенции микоорг. имеют ряд мех.-ов- внутрикл. локализация (укрываются в кл.-ке), переход в не имеющие кл. ст. L- формы, АГная мимикрия (совпадение по хим. составу АГных детерминант микроба и кл.-ок хозяина ), укрытие в локальных очагах и забарьерных органах (головной мозг), Для виров доп.и факторами персистенции является интеграция генома вира с хромосомой к.- мишени, недоступность действию АТ, наличие дефектных вирных частиц и слабая индукция иммунного ответа и др. Персистенция в орг. и периодическая смена хозяина- два основных мех.-а поддержания микробных популяций.

по степени распространения- локальный и генерализованный.

Локальный инф. процесс- возб. сосредоточен в определенном очаге, не выходя за его пределы, что сдерживает мех.-ы защиты. Если микр.- способен диссеминировать по орг., возникает генерализованный процесс. Существует два основных пути распространения- лимфогенный (по лимфатической системе) и гематогенный (по кровяным сосудам).

по выраженности- манифестный и инаппарантный.

Манифестный (ярко выраженный) инф. процесс- инф. болезнь- типичная, атипичная, хроническая и т.д. Бессимптомный (инаппарантный) инф. процесс характерен для латентной инф.. Размн.-е возб. в орг. не сопровождается клиническими проявлениями, а только иммунными реакциями.

Инф. заболевания имеют ряд отличий от соматических, в том числе- наличие возб., заразность, цикличность течения.

Динамика развития инфекционной болезни.

Инф. заболевания характеризуются цикличностью, сменой периодов.

1.Инкубационный период- от момента заражения до первых клинических признаков (процесс активного размн.-я возб.).

2.Продромальный период (предвестников) характеризуется общими неспецифическими проявлениями- недомоганием, головной болью, повышением Ты и другими симптомами преимущественно токсического генеза.

3.Период развития (разгара) болезни характеризуется типичными (специфическими) для данной инф. клиническими проявлениями.

4.Период реконвалесценции (выздоровления). В качестве исхода болезни может наступить выздоровление, развиться носительство или летальный исход.

Бак.-оносительство может иметь большое значение в распространении многих инфекций. Может наблюдаться как при латентной инф., так и после перенесенного инф. заболевания. Особое значение при некоторых инф.х имеют хронические носители (брюшной тиф, вирный гепатит В).

Инф. заболевание возникает не при каждом попадании патог.ного микоорг. в орг. человека. Требуются определенные условия для реализации:

- достаточная доза микоорг. (понятие о критических дозах). Чума- несколько бак.-альных кл.-ок, дизентерия- десятки, для некоторых возбудителей- тысячи- сотни тысяч;

- естественный путь проникновения. Существует понятие о входных воротах инф., различных для различных групп инфекций- раневых, респираторных, кишечных, урогенитальных с различными мех.-ами заражения (глаза, кожа, дыхательные пути, желудочно- кишечный тракт, мочеполовая система и др.);

- характеристики возб., его болезнетворные св-ва, способность преодолевать защитные мех.-ы хозяина;

- сост. орг. хозяина (наследственность- гетерогенность человеческой популяции по восприимчивости к инф., пол, возраст, сост. иммунной, нервной и эндокринной систем, образ жизни, природные и социальные условия жизни человека и др.).

Патог. (“рождающий болезнь”)- способность микоорг. вызвать заболевание. Это свойство характеризует видовые генет.-ческие особ. микоорг., их генет.-чески детерминированные характеристики, позволяющие преодолеть защитные мех.-ы хозяина, проявить свои пат.-е св-ва.

Вирул.-ость - фенотипическое (индивидуальное) количественное выражение патог.ности (патог.ного генотипа). Вирул.-ость может варьировать и может быть определена лабораторными методами (чаще- DL50- 50% летальная доза- количество пат.-х микоорг., позволяющая вызвать гибель 50% зараженных животных).

По способности вызывать заболевания микоорг. можно разделить на пат.-е, условно- пат.-е, непат.-е. Условно- пат.-е микоорг. обнаруживают как в окружающей среде, так и в составе нормальной микрофлоры. В определенных условиях (иммунодефицитные состояния, травмы и операции с проникновением микоорг. в ткани) они могут вызывать эндогенные инф..

Основные факторы патог.ности микроорг - адгезины, Ф.-ы патог.ности, подавляющие фагоцитоз в-в.-а, микробные токсины, в определенных условиях- капс., подвижность микробов. Вирул.-ость связана с токсигенностью (способностью образования токсинов) и инвазивностью (способностью проникать в ткани хозяина, размножаться и распространяться). Токсигенность и инвазивность имеют самостоятельный генет.-ческий контроль, часто находятся в обратной зависимости (возб. с высокой токсигенностью может обладать низкой инвазивностью и наоборот).

Патог. - т.е. способность микоорг. вызывать заболевание- более широкое понятие, чем паразитизм. Пат.-ми св-вами могут обладать не только паразитические виды микробов, но и свободно живущие, в т.ч. возб. сапронозов (иерсинии, легионеллы и др.). Естественной средой для последних является почва и растительные орг., однако они способны перестраивать свой мет.-зм в орг. теплокровных животных и оказывать патог.ное действие.

Адгезины и факторы колонизации- чаще поверхностные структуры бак.-альной к., с помощью которых бакт. распознают рец. на мембранах кл.-ок, прикрепляются к ним и колонизируют ткани. Функцию адгезии выполняют пили, белки наружной мембраны, ЛПС, тейхоевые кислоты, гемагглютинины виров. Адгезия- пусковой мех.- реализации пат.-х свойств возбудителей.

Факторы инвазии, проникновения в к. и ткани хозяина. Микоорг. могут размножаться вне кл.-ок, на мембранах кл.-ок, внутри кл.-ок. Бак.-и выделяют в-в.-а, способствующие преодолению барьеров хозяина, их проникновению и размн.-ю. У «-» бакт. это обычно белки наружной мембраны. К этим же факторам относятся Ф.-ы патог.ности.

Ф.-ы патог.ности- это факторы агрессии и защиты микоорг.. Способность к образованию экзоФ.-ов во многом определяет инвазивность бакт.- возможность проникать через слизистые, соединительнотканные и другие барьеры. К ним относятся различные литические Ф.-ы- гиалуронидаза, коллагеназа, лецитиназа, нейраминидаза, коагулаза, протеазы. Более подробно их хар-ка дана в лекции по физиологии микоорг..

Важнейшими факторами патог.ности считают токсины, которые можно разделить на две большие группы- экзоток.-ы и эндотоксины.

Экзоток.-ы продуцируются во внешнюю среду (орг. хозяина), обычно белковой природы, могут проявлять Ф.-ативную активность, могут секретировать как «+»и, так и «-»и бакт.ми. Они обладают очень высокой токсичностью, термически нестойки, часто проявляют антимет.-тные св-ва. Экзоток.-ы проявляют высокую иммуногенность и вызывают образование специфических нейтрализующих АТ- антитоксинов. По мех.-у действия и точке приложения экзоток.-ы отличаются- цитотоксины (эндоток.-ы и дерматонекротоксины), мембранотоксины (гемолизины, лейкоцидины), функциональные блокаторы (холероген), эксфолианты и эритрогенины. Микробы, способные продуцировать экзоток.-ы, называют токсигенными.

Эндотоксины высвобождаются только при гибели бакт., характерны для «-» бакт., представляют собой сложные хим. соед.-я кл. ст. (ЛПС)- подробнее смотри лекцию по хим. составу бакт.. Токсичность определяется липидом А, токсин относит.-о термостоек; иммуногенные и токсические св-ва выражены более слабо, чем у экзоток.-ов.

Наличие капс. у бакт. затрудняет начальные этапы защитных реакций- распознавание и поглощение (фагоцитоз). Существенным фактором инвазивности является подвижность бакт., обусловливающая проникновение микробов в к. и в межкл.-очные пространства.

Факторы патог.ности контролируются:

- генами хромосомы;

- генами плазмид;

-генами, привнесенными умеренными фагами.

Лекция № 10. Имм., виды и формы. Структура иммунной системы. Факторы неспецифической защиты.

Первоначально иммунол. возникла как наука о невосприимчивости (имм.е) к инф. болезням. Наиболее существенный вклад в ее создание внесли И.И.Мечников (фагоцитарная или кл. теория имм.а) и П.Эрлих (гуморальная теория), в творческой дискуссии между которыми совершенствовались представления об имм.е.

В настоящее время считается, что наследственный (врожденный, видовой) и приобретенный имм. зависит от согласованной деятельности пяти основных систем : макрофагов, комплемента, интерферонов, Т- и В- лимфоцитов, главной системы гистосовместимости (МНС- в английском варианте), обеспечивающих различные формы иммунного ответа.

В современном понимании иммунол.- это не только наука, изучающая защиту от инф. заболеваний. Иммунол.- наука, изучающая мех.-ы самозащиты орг. от всего генет.-чески чужеродного, поддержания структурной и функциональной целостности орг. (гомеостаза орг.). Подробнее - см. лекцию 1.

Центральным м/б.-им мех.-ом имм.а является мех.- распознавания “своего” и “чужого”. Пример- необходимость защиты от собственных мутантных и раковых кл.-ок (одномоментно в орг. находится около 10 млн. измененных кл.-ок).

Имм.- целостная система м/б.-их мех.-ов самозащиты орг., с помощью которых он распознает и уничтожает все чужеродное (генет.-чески отличающееся).

Выделяют две основные формы имм.а- видовой (врожденный) и приобретенный. Приобретенный имм. может быть естественный (результат встречи с возб.) и искусственный (иммунизация), активный (вырабатываемый) и пассивный (получаемый), стерильный (без наличия возб.) и нестерильный (существующий в присутствии возб. в орг.), гуморальный и кл.-очный, системный и местный, по направленности- антибак.-альный, антивирный, антитоксический, противоопухолевый, антитрансплантационный.

В основе видового имм.а лежат различные мех.-ы естественной неспецифической резистентности. Среди них- кожные покровы и слизистые оболочки, нормальная микрофлора орг., фагоцитоз, воспаление, лихорадка, система комплемента, барьерные мех.-ы лимфоузлов, противомикробные в-в.-а, выделительные системы орг., главная система гистосовместимости.

Кожа и слизистые- первая линия защиты против возбудителей. Кроме функции механического (анатомического) барьера кожа обладает бак.-цидной активностью. Слизь, лизоцим, желудочный сок, слезная жидкость, слюна, деятельность мерцательного эпителия способствует защите слизистых оболочек.

Нормальная микрофлора орг. препятствует колонизации орг. посторонней микрофлорой (конкуренция за субстраты, различные формы антагонизма, в т.ч. выделение антибиотических в-в.-, изменение рН и др.).

Фагоцитоз и система комплемента- вторая линия защиты орг. против микоорг., преодолевших поверхностные барьеры. Кл.-очные факторы системы видовой резистентности- фагоциты, поглощающие и разрушающие пат.-е микоорг. и другой генет.-чески чужеродный материал. Представлены полиморфоядерными лейкоцитами или гранулоцитами- нейтрофилами, эозинофилами и базофилами (к.ми миелопоэтического ряда), а также моноцитами и тканевыми макрофагами (к.ми макрофагально- моноцитарной системы).

Значение фагоцитирующих кл.-ок для защиты орг. впервые доказал И.И.Мечников, разработавший фагоцитарную теорию имм.а.

Стадии фагоцитоза.

Процесс фагоцитоза (поглощения твердофазного объекта) состоит из пяти стадий.

1.Активация (усиление Е.-етического мет.-зма). Факторами активации и хемотаксиса являются бак.-альные продукды (ЛПС, пептиды), компоненты комплемента (С3 и С5), цитокины и АТ.

2.Хемотаксис.

3.Адгезия.

4.Поглощение.

5.Исход фагоцитоза.

Адгезия связана с наличием ряда рец. на поверхности фагоцитов ( к Fc- фрагментам АТ, компонентам комплемента, фибронектину), обеспечивающих прочность рец.- опосредованных взаимод. опсонинов, обволакивающих микоорг. и ограничивающих их подвижность (АТ, С3в, фибронектин).

Фагоциты обладают амебоподобными псевдоподиями. При поглощении образуется фагосома с поглощенным объектом (бак.-ей), к ней присоединяется и сливается сод.ая литические Ф.-ы лизосома, образуется фаголизосома.

Возможно три исхода фагоцитоза:

- завершенный фагоцитоз;

- незавершенный фагоцитоз;

- процессинг АГов.

Завершенный фагоцитоз- полное переваривание микоорг. в кл.-ке- фагоците.

Незавершенный фагоцитоз- выживание и даже размн.-е микоорг. в фагоците. Это характерно для фак.-ых и особенно - облигатных внутрикл.-очных паразитов. Мех.-ы персистирования в фагоцитах связаны с блокадой фагосомо- лизосомального слияния (вир гриппа, микобакт., токсоплазмы), резистентностью к действию лизосомальных Ф.-ов (гонококки, стафилококки), способностью микробов быстро покидать фагосомы после поглощения и длительно пребывать в цитоплазме (риккетсии).

В процессе фагоцитоза происходит “окислительный взрыв” с образованием активных форм О2а, что обеспечивает бак.-цидный эффект.

К одной из важнейших функций макрофагов (наряду с хемотаксисом, фагоцитозом, секрецией БАВ) является переработка (процессинг) АГа и представление его иммунокомпетентным к.м с участием белков главной системы гистосовместимости (МНС) класса 2.

Фагоцитоз- не только уничтожение чужеродного, но и представление АГа для запуска иммунных реакций и секреции медиаторов иммунных и воспалительных реакций. Система макрофагов- центральное звено не только естественной резистентности (видового имм.а), но и играет важную роль в приобретенном имм.е, кооперации кл.-ок в иммунном ответе.

Воспаление как защитная реакция орг. на различные повреждения тканей возникло на более высокой ступени эволюции, чем фагоцитоз и характерно для высокоорганизованных орг.ов, обладающих кровеносной и нервной системами.

Инф. воспаление сопровождается различными сосудистыми и кл.-очными (включая фагоцитоз) реакциями, а также запуском целого ряда медиаторов воспалительных реакций (гистамина, серотонина, кининов, белков острой фазы воспалеия, лейкотриенов и простагландинов, цитокинов, системы комплемента).

Многие бак.-альные продукты активируют к. макрофагально- моноцитарной системы и лимфоциты, отвечающие на них выделением м/б.-и активных продуктов- цитокинов, в частности интерлейкинов. Их можно характеризовать как медиаторы кл.-очных иммунных реакций. В воспалительных реакциях основную роль имеет интерлейкин-1 (ИЛ-1), стимулирующий лихорадку, повышающий проницаемость сосудов и адгезивные св-ва эндотелия, активирующий фагоциты.

Лихорадка. Повышение Ты тела- защитная реакция орг., ухудшающая условия для размн.-я многих микоорг., активирует макрофаги, ускоряет кровоток и усиливает обменные процессы в орг..

Барьерные функции лимфоузлов. По выражению П.Ф.Здродовского (1969) лимфоузлы- своеобразный м/б.-ий фильтр для возбудителей, переносимых с лимфой. Здесь проникшие через кожу или слизистые и занесенные током лимфы микоорг. задерживаются и подвергаются действию макрофагов и активированных лимфоцитов.

Система комплемента- комплекс белков и гликопротеидов сыворотки крови человека и позвоночных животных (их более 20). Отдельные компоненты опосредуют процессы воспаления, опсонизацию чужеродных фрагментов для последующего фагоцитоза, участвуют наряду с макрофагами в непосредственном уничтожении микоорг. и других чужеродных кл.-ок (лизис бакт. и виров). В условиях физиологической нормы компоненты системы комплемента находятся в неактивной форме. Известны три пути активации системы комплемента- классический, альтернативный и с исп.-ованием С1- шунта.

Классический путь- каскад протеазных реакций с компонента С1q до С9, реализуется при наличии АТ к соотв.-щему АГу. С комплексом “АГ- АТ” взаимод. компонент С1q, затем С4, следом- С2. Образуется комплекс “АГ- АТ-С1С4С2”, с ним соединяется С3 (центральный компонент системы) и запускается цепь активации с эффекторными функциями (опсонизация и лизис бакт., активация системы макрофагов, воспаление).

Альтернативный путь реализуется при первичном контакте с возб. (когда еще нет АТ). Он индуцируется ЛПС и другими микробными АГами. С1, С4, С2 не участвуют, альтернативный и классический пути смыкаются на уровне С3.

Система интерферонов.

Интерфероны- синтезируемые различными к.ми орг. гликопротеиды широкого спектра м/б.-ой активности (прежде всего антивирной), быстрый ответ орг. на получ.-ие к.ми неспецифического сигнала чужеродности. Существует целая система интерферонов, которые разделены на альфа, бета и гамма подтипы с выраженной гетерогенностью свойств. Противовирное действие проявляется в способности подавлять внутрикл.-очное размн.-е ДНК- и РНК- виров (прежде всего в результате блокировки синтеза вирных макромолекул). Индукцию синтеза интерферонов вызывают виры, бакт., риккетсии, простейшие, синт.-еские соед.-я.

Киллерные к..

В обеспечении видового имм.а существенную роль принадлежит Т- цитотоксическим лимфоцитам (Т- киллерам), а также главной системе гистосовместимости (подробнее- в следующих лекциях).

Т- киллеры по представлению АГов главной системы гистосовместимости класса 1 распознают любые чужеродные АГы (включая мутантные, например- раковые к.), атакуют и уничтожают их.

К. NK (natural killer- натуральные киллеры) имеют важное значение в поддержании генет.-ческого гомеостаза и противоопухолевой защите, их функции распознавания не зависят от представления АГов МНС (major histocompatibility complex) класса 1.

Системы неспецифической резистентности и видового имм.а способствуют поддержанию структурной и функциональной целостности орг. и являются основой для формирования приобретенного (специфического) имм.а. Стыкуясь на этом, более высоком уровне, системы видового и приобретенного имм.а образуют единую и наиболее эффективную систему самозащиты орг. от всего чужеродного.

Иммунная система

Иммунная система- совокупность органов, тканей и кл.-ок, обеспечивающих кл.-очно- генет.-ческое пост.-ство орг.. Принципы АГной (генет.-ческой) чистоты основываются на распознавании “своего- чужого” и в значительной степени обусловлены системой генов и гликопротеидов (продуктов их экспрессии)- главным комплексом гистосовместимости (MHC), у человека часто называемой системой HLA (human leucocyte antigens). На лейкоцитах человека четко экспрессированы белки МНС, с помощью исследования лейкоцитов типируют АГы МНС.

Органы иммунной системы.

Выделяют центральные (костный мозг- кроветворный орган, вилочковая железа или тимус, лимфоидная ткань кишечника) и периферические (селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани в собственном слое слизистых оболочек кишечного типа) органы имм.а.

К.- предшественники иммунокомпетентных кл.-ок продуцируются костным мозгом. Некоторые потомки стволовых кл.-ок становятся лимфоцитами. Лимфоциты подразделяют на два класса- Т и В. Предшественники Т- лимфоцитов мигрируют в тимус, где созревают в к., способные участвовать в иммунном ответе. У человека В- лимфоциты созревают в костном мозге. У птиц незрелые В- к. мигрируют в сумку (бурсу) Фабрициуса, где достигают зрелости. Зрелые В- и Т- лимфоциты заселяют периферические лимфоузлы. Таким образом, центральные органы иммунной системы осущ.-яют образование и созревание иммунокомпетентных кл.-ок, периферические органы обеспечивают адекватный иммунный ответ на АГную стимуляцию- “обработку” АГа, его распознавание и клональную пролиферацию лимфоцитов- АГ- зависимую дифференцировку.

Лекция № 11. АГы, основные св-ва. АГы гистосовместимости. Процессинг АГов.

АГы- в-в.-а различного происхождения, несущие признаки генет.-ческой чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, кл.-очных, иммунологической толерантности, иммунологической памяти и др.).

Св-ва АГов, наряду с чужеродностью, определяет их иммуногенность- способность вызывать иммунный ответ и АГность- способность (АГа) избирательно взаимод.-овать со специфическими АТми или АГ- распознающими рец.и лимфоцитов.

АГами могут быть белки, ПСах.-ы и НК в комбинации между собой или липидами. АГами являются любые структуры, несущие признаки генет.-ческой чужеродности и распознаваемые в этом качестве иммунной системой. Наибольшей иммуногенностью обладают белковые АГы, в том числе бак.-альные экзоток.-ы, вирная нейраминидаза.

Многообразие понятия “АГ”.

АГы разделены на полные (иммуногенные), всегда проявляющие иммуногенные и АГные св-ва, и неполные (гаптены), не способные самостоятельно вызывать иммунный ответ.

Гаптены обладают АГностью, что обусловливает их специфичность, способность избирательно взаимод.-овать с АТми или рец.и лимфоцитов, определяться иммунол.и реакциями. Гаптены могут стать иммуногенными при связывании с иммуногенным носителем (например, белком), т.е. становятся полными.

За специфичность АГа отвечает гаптенная часть, за иммуногенность- носитель (чаще белок).

Иммуногенность зависит от ряда причин (молек.-ого веса, подвижности молекул АГа, формы, структуры, способности к изменению). Существенное значение имеет степень гетерогенности АГа, т.е. чужеродность для данного вида (макр.-а), степени эволюционной дивергенции молекул, уникальности и необычности структуры. Чужеродность определяется также молек.-ой массой, размерами и строением биополимера, его макромолек.-остью и жесткостью структуры. Белки и другие выс. молек.-ые в-в.-а с более высоким молек.-ым весом наиболее иммуногенны. Большое значение имеет жесткость структуры, что связано с наличием ароматических колец в составе аминокислотных последовательностей. Последовательность аминокислот в полипептидных цепочках- генет.-чески детерминированный признак.

АГность белков является проявлением их чужеродности, а ее специфичность зависит от аминокислотной последовательности белков, вторичной, третичной и четвертичной (т.е. от общей конформации белковой молекулы) структуры, от поверхностно расположенных детерминантных групп и концевых аминокислотных остатков. Коллоидное сост. и растворимость- обязательные св-ва АГов.

Специфичность АГов зависит от особых участков молекул белков и ПСах.-ов, называемых эпитопами. Эпитопы или АГные детерминанты- фрагменты молекул АГа, вызывающие иммунный ответ и определяющие его специфичность. АГные детерминанты избирательно реагируют с АТми или АГ- распознающими рец.и к..

Структура многих АГных детерминант известна. У белков это обычно фрагменты из 8- 20 выступающих на поверхности аминокислотных остатков, у ПСах.-ов- выступающие О- боковые дезоксисахаридные цепи в составе ЛПС, у вира гриппа- гемагглютинин, у вира иммунодефицита человека- мембранный гликопептид.

Эпитопы качественно могут отличаться, к каждому могут образовываться “свои” АТ. АГы, сод.ие одну АГную детерминанту, называют моновалентными, ряд эпитопов- поливалентными. Полимерные АГы сод. в большом количестве идентичные эпитопы (флагеллины, ЛПС).

Основные типы АГной специфичности (зависят от специфичности эпитопов).

1.Видовая- характерна для всех особей одного вида (общие эпитопы).

2.Групповая- внутри вида (изоАГы, которые характерны для отдельных групп). Пример- группы крови (АВО и др.).

3.Гетероспецифичность- наличие общих АГных детерминант у орг.ов различных таксономических групп. Имеются перекрестно- реагирующие АГы у бакт. и тканей макр.-а.

а. АГ Форсмана- типичный перекрестно- реагирующий АГ, выявлен в эритроцитах кошек, собак, овец, почке морской свинки.

б.Rh- система эритроцитов. У человека Rh- АГы агглютинируют АТ к эритроцитам обезьян Macacus rhesus, т.е. являются перекрестными.

в. Известны общие АГные детерминанты эритроцитов человека и палочки чумы, виров оспы и гриппа.

г. Еще пример- белок А стрептококка и ткани миокарда (клапанный аппарат).

Подобная АГная мимикрия обманывает иммунную систему, защищает от ее воздействия микоорг.. Наличие перекрестных АГов способно блокировать системы, распознающие чужеродные структуры.

4.Патологическая. При различных патологических изменениях тканей происходят изменения хим. соед.-й, что может изменять нормальную АГную специфичность. Появляются “ожоговые”, “лучевые”, “раковые” АГы с измененной видовой специфичностью. Существует понятие аутоАГов - в-в.- орг., к которым могут возникать иммунные реакции ( так называемые аутоиммунные реакции), направленные против определенных тканей орг.. Чаще всего это относится к органам и тканям, в норме не подвергающихся воздействию иммунной системы в связи с наличием барьеров (мозг, хрусталик, паращитовидные железы и др.).

5.Стадиоспецифичность. Имеются АГы, характерные для определенных стадий развития, связанные с морфогенезом. Альфа- фетопротеин характерен для эмбрионального развития, синтез во взрослом состоянии резко увеличивается при раковых заболеваниях печени.

АГная специфичность и АГное строение бакт..

Для характеристики микоорг. выделяют родовую, видовую, групповую и типовую специфичность АГов. Наиболее точная дифф.-ция осущ.-яется с исп.-ованием моноклональных АТ (МКА), распознающих только одну АГную детерминанту.

Обладая сложным хим. строением, бак.-альная к. представляет целый комплекс АГов. АГными св-вами обладают жгутики, капс., кл. ст., цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплазмы, токсины, Ф.-ы.

Основными видами бак.-альных АГов являются:

- соматические или О- АГы (у «-» бакт. специфичность определяется дезоксисахарами ПСах.-ов ЛПС);

- жгутиковые или Н- АГы (белковые);

- поверхностные или капс.ьные К- АГы.

Выделяют протективные АГы, обеспечивающие защиту (протекцию) против соотв.-щих инфекций, что исп.-уется для создания вакцин.

СуперАГы (некоторые экзоток.-ы, например- стафилококковый) вызывают чрезмерно сильную иммунную реакцию, часто приводят к побочным реакциям, развитию иммунодефицита или аутоиммунных реакций.

АГы гистосовместимости.

При пересадках органов возникает проблема совместимости тканей, связанная со степенью их генет.-ческого родства, реакциями отторжения чужеродных аллогенных и ксеногенных трансплантатов, т.е. проблемами трансплантационного имм.а. Существует ряд тканевых АГов. Трансплантационные АГы во многом определяют индивидуальную АГную специфичность орг.. Сопокупность генов, определяющих синтез трансплантационных АГов, получила название главной системы гистосовместимости. У людей она часто называется системой HLA (Human leucocyte antigens), в связи с четким предст.ством на лейкоцитах трансплантационных АГов. Гены этой системы расположены на коротком плече хромосомы С6. Система HLA- это система сильных АГов. Спектр молекул МНС уникален для орг., что определяет его м/б.-ую индивидуальность и позволяет различать “чужое- несовместимое”.

Семь генет.-ческих локусов системы разделены на три класса.

Гены первого класса контролизуют синтез АГов класса 1, определяют тканевые АГы и контролируют гистосовместимость. АГы класса 1 определяют индивидуальную АГную специфичность, они представляют любые чужеродные АГы Т- цитотоксическим лимфоцитам. АГы класса 1 представлены на поверхности всех ядросод.их кл.-ок. Молекулы МНС класса 1 взаимод. с молекулой CD8, экспрессируемой на мембране предшественников цитотоксических лимфоцитов (CD- claster difference).

Гены МНС класса 2 контролируют АГы класса 2. Они контролируют ответ к тимусзависимым АГам. АГы класса 2 экспрессированы преимущественно на мембране иммунокомпетентных кл.-ок (прежде всего макрофагов и В- лимфоцитов, частично- активированных Т- лимфоцитов). К этой же группе генов (точнее- области HLA- D) относятся также гены Ir - силы иммунного ответа и гены Is - супрессии иммунного ответа. АГы МНС класса 2 обеспечивают взаимод. между макрофагами и В- лимфоцитами, участвуют во всех стадиях иммунного ответа- представлении АГа макрофагами Т- лимфоцитам, взаимод.-ии (кооперации) макрофагов, Т- и В- лимфоцитов, дифференцировке иммунокомпетентных кл.-ок. АГы класса 2 принимают участие в формировании противомикробного, противоопухолевого, трансплантационного и других видов имм.а.

Структуры, с помощью которых белки МНС классов 1 и 2 связывают АГы (так называемые активные центры) по уровню специфичности уступают только активным центрам АТ.

Гены МНС класса 3 кодируют отдельные компоненты системы комплемента.

Процессинг АГов- это их судьба в орг.. Одной из важнейших функций макрофагов является переработка АГа в иммуногенную форму (это собственно и есть процессинг АГа) и представление его иммунокомпетентным к.м. В процессинге, наряду с макрофагами, участвуют В- лимфоциты, дендритные к., Т- лимфоциты. Под процессингом понимают такую переработку АГа, в результате которой пептидные фрагменты АГа (эпитопы), необходимые для передачи (представления), отбираются и связываются с белками МНС класса 2 (или класса 1). В таком комплексном виде АГная информация передается лимфоцитам. Дендритные к. имеют значение в фиксации и длительном хранении (депонировании) переработанного АГа.

Экзогенные АГы подвергаются эндоцитозу и расщеплению в АГ- представляющих (презентирующих) к.х. Фрагмент АГа, сод.ий АГную детерминанту, в комплексе с молекулой класса 2 МНС транспортируется к плазматической мембране АГ- представляющей к., встраивается в нее и представляется CD4 Т- лимфоцитам.

Эндогенные АГы - продукты собственных кл.-ок орг.. Это могут быть вирные белки или аномальные белки опухолевых кл.-ок. Их АГные детерминанты представляются CD8 Т- лимфоцитам в комплексе с молекулой класса 1 МНС.

Лекция № 12. Гуморальный имм.. Иммуноглобулины. Роль АТ в иммунном ответе. Реакция АГ- АТо, ее применение.

Основными формами иммунного ответа на попадание АГа в орг. являются: биосинтез АТ, образование кл.-ок иммунной памяти, реакция гиперчувств.-ости немедленного типа, реакция гиперчувств.-ости замедленного типа, иммунол. толерантность, идиотип- антиидиотипические отношения.

Для гуморального имм.а характерна выработка специфических АТ (иммуноглобулинов).

АТ - специфические белки гамма- глобулиновой природы, образующиеся в орг. в ответ на АГную стимуляцию и способные специфически взаимод.-овать с АГом (in vivo, in vitro). В соответствии с международной классификацией совокупность сывороточных белков, обладающих св-вами АТ, называют иммуноглобулинами.

Уникальность АТ заключается в том, что они способны специфически взаимод.-овать только с тем АГом, который вызвал их образование.

Иммуноглобулины ( Ig ) разделены в зависимости от локализации на три группы:

- сывороточные (в крови);

- секреторные ( в секретах- содержимом желудочно- кишечного тракта, слезном секрете, слюне, особенно- в грудном молоке) обеспечивают местный имм. (имм. слизистых);

- поверхностные ( на поверхности иммунокомпетентных кл.-ок, особенно В- лимфоцитов).

Любая молекула АТ имеет сходное строение ( Y- образную форму) и состоит из двух тяжелых ( Н ) и двух легких ( L ) цепей, связанных дисульфидными мостиками. Каждая молекула АТ имеет два одинаковых АГсвязывающих фрагмента Fab ( fragment antigen binding ), определяющих АТьную специфичность, и один Fc ( fragment constant ) фрагмент, который не связывает АГ, но обладает эффекторными м/б.-ими функциями. Он взаимод. со “своим” рец.ом в мембране различных типов кл.-ок ( макрофаг, тучная к., нейтрофил).

Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина вариабельны по составу ( аминокислотным последовательностям ) и обозначаются как VL и VH области. В их составе выделяют гипервариабельные участки, которые определяют структуру активного центра АТ (АГсвязывающий центр или паратоп). Именно с ним взаимод. АГная детерминанта (эпитоп) АГа. АГсвязывающий центр АТ комплементарен эпитопу АГа по принципу “ключ - замок” и образован гипервариабельными областями L- и Н- цепей. АТо свяжется АГом (ключ попадет в замок) только в том случае, если детерминантная группа АГа полностью вместится в щель активного центра АТ.

Легкие и тяжелые цепи состоят из отдельных блоков- доменов. В легких ( L ) цепях - два домена- один вариабельный ( V ) и один константный ( C ), в тяжелых ( H ) цепях- один V и 3 или 4 ( в зависимости от класса иммуноглобулина ) C домена.

Существуют легкие цепи двух типов- каппа и лямбда, они встречаются в различных пропорциях в составе различных (всех) классов иммуноглобулинов.

Выявлено пять классов тяжелых цепей- альфа ( с двумя подклассами), гамма ( с четырьмя подклассами), эксилон, мю и дельта. Соответственно обозначению тяжелой цепи обозначается и класс молекул иммуноглобулинов- А, G, E, M и D.

Именно константные области тяжелых цепей, различаясь по аминокислотному составу у различных классов иммуноглобулинов, в конечном результате и определяют специфические св-ва иммуноглобулинов каждого класса.

Известно пять классов иммуноглобулинов, отличающихся по строению тяжелых цепей, молек.-ой массе, физико- хим. и м/б.-им хар-кам: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. В составе IgG выделяют 4 подкласса ( IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 ), в составе IgA- два подкласса (IgA1, IgA2 ).

Структурной единицей АТ является мономер, состоящий из двух легких и двух тяжелых цепей. Мономерами являются IgG, IgA ( сывороточный), IgD и IgE. IgM- пентамер (полимерный Ig). У полимерных иммуноглобулинов имеется доп.ая j ( joint) полипептидная цепь, которая объединяет ( полимеризует) отдельные субъединицы (в составе пентамера IgM, ди- и тримера секреторного IgA).

Основные м/б.-ие характеристики АТ.

1. Специфичность - способность взаимод.-ия с определенным (своим) АГом (соответствие эпитопа АГа и активного центра АТ).

2. Валентность- количество способных реагировать с АГом активных центров ( это связано с молек.-ой организацией- моно- или полимер). Иммуноглобулины могут быть двухвалентными ( IgG ) или поливалентными (пентамер IgM имеет 10 активных центров). Двух- и более валентные АТ навывают полными АТми. Неполные АТ имеют только один участвующий во взаимод.-ии с АГом активный центр ( блокирующий эффект на иммунол. реакции, например, на агглютинационные тесты). Их выявляют в антиглобулиновой пробе Кумбса, реакции угнетения связывания комплемента.

3. Афинность - прочность связи между эпитопом АГа и активным центром АТ, зависит от их пространственного соответствия.

4. Авидность - интегральная хар-ка силы связи между АГом и АТми, с учетом взаимод.-ия всех активных центров АТ с эпитопами. Поскольку АГы часто поливалентны, связь между отдельными молекулами АГа осущ.-яется с помощью нескольких АТ.

5. Гетерогенность - обусловлена АГными св-вами АТ, наличием у них трех видов АГных детерминант:

- изотипические - принадлежность АТ к определенному классу иммуноглобулинов;

- аллотипические- обусловлены аллельными различиями иммуноглобулинов, кодируемых соотв.-щими аллелями Ig гена;

- идиотипические- отражают индивидуальные особ. иммуноглобулина, определяемые хар-ками активных центров молекул АТ. Даже тогда, когда АТ к конкретному АГу относятся к одному классу, субклассу и даже аллотипу, они характеризуются специфическими отличиями друг от друга (идиотипом). Это зависит от особ. строения V- участков H- и L- цепей, множества различных вариантов их аминокислотных последовательностей.

Понятие о поликлональных и моноклональных АТх будет дано в следующих разделах.

Хар-ка основных классов иммуноглобулинов.

Ig G. Мономеры, включают четыре субкласса. Конц.-ия в крови- от 8 до 17 г/л, период полураспада- около 3- 4 недель. Это основной класс иммуноглобулинов, защищающих орг. от бакт., токсинов и виров. В наибольшем количестве IgG- АТ вырабатываются на стадии выздоровления после инф. заболевания (поздние или 7S АТ), при вторичном иммунном ответе. IgG1 и IgG4 специфически (через Fab- фрагменты) связывают возбудителей (опсонизация), благодаря Fc- фрагментам IgG взаимод. с Fc- рец. фагоцитов, способствуя фагоцитозу и лизису микоорг.. IgG способны нейтрализовать бак.-альные экзоток.-ы, связывать комплемент. Только IgG способны транспортироваться через плаценту от матери к плоду (проходить через плацентарный барьер) и обеспечивать защиту материнскими АТми плода и новорожденного. В отличие от IgM- АТ, IgG- АТ относятся к категории поздних- появляются позже и более длительно выявляются в крови.

IgM. Молекула этого иммуноглобулина представляет собой полимерный Ig из пяти субъединиц, соединенных дисульфидными связями и доп.й J- цепью, имеет 10 АГ- связывающих центров. Филогенет.-чески это наиболее древний иммуноглобулин. IgM- наиболее ранний класс АТ, образующихся при первичном попадании АГа в орг.. Наличие IgM- АТ к соотв.-щему возбудителю свидетельствует о свежем инфиц.-ии (текущем инфекционном процессе). АТ к АГам «-» бакт., жгутиковым АГам- преимущественно IgM- АТ. IgM- основной класс иммуноглобулинов, синтезируемых у новорожденных и младенцев. IgM у новорожденных- это показатель внутриутробного заражения (краснуха, ЦМВ, токсоплазмоз и другие внутриутробные инф.), поскольку материнские IgM через плаценту не проходят. Конц.-ия IgM в крови ниже, чем IgG- 0,5- 2,0 г/л, период полураспада- около недели. IgM способны агглютинировать бакт., нейтрализовать виры, активировать комплемент, активизировать фагоцитоз, связывать эндотоксины «-» бакт.. IgM обладают большей, чем IgG авидностью (10 активных центров), аффинность (сродство к АГу) меньше, чем у IgG.

IgA. Выделяют сывороточные IgA (мономер) и секреторные IgA (IgAs). Сывороточные IgA составляют 1,4- 4,2 г/л. Секреторные IgAs находятся в слюне, пищеварительных соках, секрете слизистой носа, в молозиве. Они являются первой линией защиты слизистых, обеспечивая их местный имм.. IgAs состоят из Ig мономера, J-цепи и гликопротеина (секреторного компонента). Выделяют два изотипа- IgA1 преобладает в сыворотке, субкласс IgA2 - в экстраваскулярных секретах.

Секреторный компонент вырабатывается эпителиальными к.ми слизистых оболочек и присоединяется к молекуле IgA в момент прохождения последней через эпителиальные к.. Секреторный компонент повышает устойчивость молекул IgAs к действию протеолитических Ф.-ов. Основная роль IgA- обеспечение местного имм.а слизистых. Они препятствуют прикреплению бакт. к слизистым, обеспечивают транспорт полимерных иммунных комплексов с IgA, нейтрализуют эндоток.-, активируют фагоцитоз и систему комплемента.

IgE. Представляет мономер, в сыворотке крови находится в низких конц.-иях. Основная роль- своими Fc- фрагментами прикрепляется к тучным к.м (мастоцитам) и базофилам и опосредует реакции гиперчувств.-ости немедленного типа. К IgE относятся “АТ аллергии”- реагины. Уровень IgE повышается при аллергических состояниях, гельминтозах. АГсвязывающие Fab- фрагменты молекулы IgE специфически взаимод. с АГом (аллергеном), сформировавшийся иммунный комплекс взаимод. с рец.и Fc- фрагментов IgE, встроенных в кл.-очную мембрану базофила или тучной к.. Это является сигналом для выделения гистамина, других БАВ и развертывания острой аллергической реакции.

IgD. Мономеры IgD обнаруживают на поверхности развивающихся В- лимфоцитов, в сыворотке находятся в крайне низких конц.-иях. Их м/б.-ая роль точно не установлена. Полагают, что IgD участвуют в дифф.-ции В-кл.-ок, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.

С целью определения конц.-ий иммуноглобулинов отдельных классов применяют несколько методов, чаще исп.-уют метод радиальной иммунодиффузии в геле (по Манчини)- разновидность реакции преципитации и ИФА.

Определение АТ различных классов имеет важное значение для диагностики инф. заболеваний. Обнаружение АТ к АГам микоорг. в сыворотках крови- важный критерий при постановке диагноза- серологический метод диагностики. АТ класса IgM появляются в остром периоде заболевания и относит.-о быстро исчезают, АТ класса IgG выявляются в более поздние сроки и более длительно (иногда- годами) сохраняются в сыворотках крови переболевших, их в этом случае называют анамнестическими АТми.

Выделяют понятия: титр АТ, диагност. титр, исследования парных сывороток. Наибольшее значение имеет выявление IgM- АТ и четырехкратное повышение титров АТ (или сероконверсия- АТ выявляют во второй пробе при отрицательных результатах с первой сывороткой крови) при исследовании парных- взятых в динамике инф. процесса с интервалом в несколько дней- недель проб.

Реакции взаимод.-ия АТ с возб. и их АГами (реакция “АГ- АТо”) проявляется в виде ряда феноменов- агглютинации, преципитации, нейтрализации, лизиса, связывания комплемента, опсонизации, цитотоксичности и могут быть выявлены различными серологическими реакциями.

Динамика выработки АТ. Первичный и вторичный иммунный ответ.

Первичный ответ- при первичном контакте с возб. (АГом), вторичный- при повторном контакте. Основные отличия:

- продолжительность скрытого периода (больше- при первичном);

- скорость нарастания АТ (быстрее- при вторичном);

- количество синтезируемых АТ (больше- при повторном контакте);

- последовательность синтеза АТ различных классов (при первичном более длительно преобладают IgM, при вторичном- быстро синтезируются и преобладают IgG- АТ).

Вторичный иммунный ответ обусловлен формированием кл.-ок иммунной памяти. Пример вторичного иммунного ответа- встреча с возб. после вакцинации.

Роль АТ в формировании имм.а.

АТ имеют важное значение в формировании приобретенного постинф. и поствакцинального имм.а.

1. Связываясь с токсинами, АТ нейтрализуют их, обеспечивая антитоксический имм..

2. Блокируя рец. виров, АТ препятствуют адсорбции виров на к.х, участвуют в противовирном имм.е.

3. Комплекс АГ- АТо запускает классический путь активации комплемента с его эффекторными функциями (лизис бакт., опсонизация, воспаление, стимуляция макрофагов).

4. АТ принимают участие в опсонизации бакт., способствуя более эффективному фагоцитозу.

5. АТ способствуют выведению из орг. (с мочой, желчью) растворимых АГов в виде циркулирующих иммунных комплексов.

IgG принадлежит наибольшая роль в антитоксическом имм.е, IgM- в антимикробном имм.е (фагоцитоз корпускулярных АГов), особенно в отношении «-» бакт., IgA- в противовирном имм.е (нейтрализация виров), IgAs- в местном имм.е слизистых оболочек, IgE- в реакциях гиперчувств.-ости немедленного типа.

Лекция № 13. Т- и В- лимфоциты. Рец., субпопуляции. Кооперация кл.-ок в иммунном ответе.

К к.м иммунной системы относят лимфоциты, макрофаги и другие АГ- представляющие к. (А- к., от англ. accessory- вспомогательный), а также так называемую третью популяцию кл.-ок (т.е. кл.-ок, не имеющих основных поверхностных маркеров Т- и В- лимфоцитов, А- кл.-ок).

По функциональным св-вам все иммунокомпетентные к. разделяют на эффекторные и регуляторные. Взаимод. кл.-ок в иммунном ответе осущ.-яется с помощью гуморальных медиаторов - цитокинов. Основные к. иммунной системы- Т- и В- лимфоциты.

Лимфоциты.

В орг. лимфоциты пост.-но рециркулируют между зонами скопления лимфоидной ткани. Расположение лимфоцитов в лимфоидных органах и их миграция по кровеносному и лимфатическому руслу строго упорядочены и связаны с функциями различных субпопуляций.

Лимфоциты имеют общую морфологическую характеристику, однако их функции, поверхностные CD ( от claster differenciation) маркеры, индивидуальное (клональное) происхождение, различны.

По наличию поверхностных CD маркеров лимфоциты разделяют на функционально различные популяции и субпопуляции, прежде всего на Т- (тимусзависимые, прошедшие первичную дифференцировку в тимусе) лимфоциты и В - (bursa- зависимые, прошедшие созревание в сумке Фабрициуса у птиц или его аналогах у млекопитающих) лимфоциты.

Т- лимфоциты.

Локализация.

Обычно локализуются в так называемых Т- зависимых зонах периферических лимфоидных органов (периартикулярно в белой пульпе селезенки и паракортикальных зонах лимфоузлов).

Функции.

Т- лимфоциты распознают процессированный и представленный на поверхности АГ- представляющих ( А ) кл.-ок АГ. Они отвечают за кл.-очный имм., иммунные реакции кл.-очного типа. Отдельные субпопуляции помогают В- лимфоцитам реагировать на Т- зависимые АГы выработкой АТ.

Происхождение и созревание.

Родоначальницей всех кл.-ок крови, в том числе лимфоцитов, является единая стволовая к. костного мозга. Она генерирует два типа кл.-ок- предшественников- лимфоидную стволовую кл.-ку и предшественника кл.-ок красной крови, от которой происходят и к.- предшественники лейкоцитов и макрофагов.

Образование и созревание иммунокомпетентных кл.-ок осущ.-яется в центральных органах имм.а (для Т- лимфоцитов- в тимусе). К.- предшественники Т- лимфоцитов попадают в тимус, где пре- Т- к. (тимоциты) созревают, пролиферируют и проходят дифференцировку на отдельные субклассы в результате взаимод.-ия с эпителиальными и дендритными к.ми стромы и воздействия гормоноподобных полипептидных факторов, секретируемых эпителиальными к.ми тимуса ( альфа1- тимозин, тимопоэтин, тимулин и др.).

При дифференцировке Т- лимфоциты приобретают определенный набор мембранных CD- маркеров. Т-к. разделяют на субпопуляции в соответствии с их функцией и профилем CD- маркеров.

Т- лимфоциты распознают АГы с помощью двух типов мембранных гликопротеинов- Т- кл.-очных рец. (семейство Ig- подобных молекул) и CD3, нековалентно связанных между собой. Их рец., в отличие от АТ и рец. В- лимфоцитов, не распознают свободно циркулирующие АГы. Они распознают пептидные фрагменты, представляемые им А- к.ми через комплекс чужеродных в-в.- с соотв.-щим белком главной системы гистосовместимости 1 и 2 класса.

Выделяют три основные группы Т- лимфоцитов- помощники (активаторы), эффекторы, регуляторы.

Первая группа- помощники (активаторы), в состав которых входят Т- хелперы1, Т- хелперы2, индукторы Т- хелперов, индукторы Т- супрессоров.

1. Т- хелперы1 несут рец. CD4 (как и Т- хелперы2) и CD44, отвечают за созревание Т- цитотоксических лимфоцитов (Т- киллеров), активируют Т- хелперы2 и цитотоксическую функцию макрофагов, секретируют ИЛ-2, ИЛ-3 и другие цитокины.

2. Т- хелперы2 имеют общий для хелперов CD4 и специфический CD28 рец., обеспечивают пролиферацию и дифференцировку В- лимфоцитов в АТпродуцирующие (плазматические) к., синтез АТ, тормозят функцию Т- хелперов1, секретируют ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-6.

3. Индукторы Т- хелперов несут CD29, отвечают за экспрессию АГов HLA класса 2 на макрофагах и других А- к.х.

4. Индукторы Т- супрессоров несут CD45 специфический рец., отвечают за секрецию ИЛ-1 макрофагами, активацию дифференцировки предшественников Т- супрессоров.

Вторая группа- Т- эффекторы. В нее входит только одна субпопуляция.

5. Т- цитотоксические лимфоциты (Т- киллеры). Имеют специфический рец. CD8, лизируют к.- мишени, несущие чужеродные АГы или измененные аутоАГы (трансплантант, опухоль, вир и др.). ЦТЛ распознают чужеродный эпитоп вирного или опухолевого АГа в комплексе с молекулой класса 1 HLA в плазматической мембране к.- мишени.

Третья группа- Т-к.- регуляторы. Представлена двумя основными субпопуляциями.

6. Т- супрессоры имеют важное значение в регуляции имм.а, обеспечивая подавление функций Т- хелперов 1 и 2, В- лимфоцитов. Имеют рец. CD11, CD8. Группа функционально разнородна. Их активация происходит в результате непосредственной стимуляции АГом без существенного участия главной системы гистосовместимости.

7. Т- контсупрессоры. Не имеют CD4, CD8, имеют рец. к особому лейкину. Способствуют подавлению функций Т- супрессоров, вырабатывают резистентность Т- хелперов к эффекту Т- супрессоров.

В- лимфоциты.

Существует несколько подтипов В- лимфоцитов. Основная функция В- кл.-ок- эффекторное участие в гуморальных иммунных реакциях, дифф.-ция в результате АГной стимуляции в плазматические к., продуцирующие АТ.

Образование В- кл.-ок у плода происходит в печени, в дальнейшем- в костном мозге. Процесс созревания В- кл.-ок осущ.-яется в две стадии- АГ - независимую и АГ - зависимую.

АГ -независимая фаза. В- лимфоцит в процессе созревания проходит стадию пре- В- лимфоцита- активно пролиферирующей к., имеющей цитоплазменные H- цепи типа C мю (т.е. IgM). Следующая стадия- незрелый В- лимфоцит характеризуется появлением мембранного (рец.ного) IgM на поверхности. Конечная стадия АГнезависимой дифференцировки- образование зрелого В- лимфоцита, который может иметь два мембранных рец.а с одинаковой АГной специфичностью (изотипа) - IgM и IgD. Зрелые В- лимфоциты покидают костный мозг и заселяют селезенку, лимфоузлы и другие скопления лимфоидной ткани, где их развитие задерживается до встречи со “своим” АГом, т.е. до осущ.-ения АГ- зависимой дифференцировки.

АГ- зависимая дифференцировка включает активацию, пролиферацию и дифференцировку В- кл.-ок в плазматические к. и В- к. памяти. Активация осущ.-яется различными путями, что зависит от свойств АГов и участия других кл.-ок ( макрофагов, Т- хелперов). Большинство АГов, индуцирующих синтез АТ, для индукции иммунного ответа требуют участия Т- кл.-ок- тимус- зависимые пнтигены. Тимус- независимые АГы (ЛПС, выс. молек.-ые синт.-еские полимеры) способны стимулировать синтез АТ без помощи Т- лимфоцитов.

В- лимфоцит с помощью своих иммуноглобулиновых рец. распознает и связывает АГ. Одновременно с В- к. АГ по представлению макрофага распознается Т- хелпером (Т- хелпером 2), который активируется и начинает синтезировать факторы роста и дифференцировки. Активированный этими факторами В- лимфоцит претерпевает ряд делений и одновременно дифференцируется в плазматические к., продуцирующие АТ.

Пути активации В- кл.-ок и кооперации кл.-ок в иммунном ответе на различные АГы и с участием популяций имеющих и не имеющих АГ Lyb5 популяций В- кл.-ок отличаются. Активация В- лимфоцитов может осущ.-яться:

- Т- зависимым АГом при участии белков МНС класса 2 Т- хелпера;

- Т- независимым АГом, имеющим в составе митогенные компоненты;

- поликлональным активатором (ЛПС);

- анти- мю иммуноглобулинами;

- Т- независимым АГом, не имеющим митогенного компонента.

Кооперация кл.-ок в иммунном ответе.

В формировании иммунного ответа включаются все звенья иммунной системы- системы макрофагов, Т- и В- лимфоцитов, комплемента, интерферонов и главная система гистосовместимости.

В кратком виде можно выделить следующие этапы.

1. Поглощение и процессинг АГа макрофагом.

2. Представление процессированного АГа макрофагом с помощью белка главной системы гистосовместимости класса 2 Т- хелперам.

3. Узнавание АГа Т- хелперами и их активация.

4. Узнавание АГа и активация В- лимфоцитов.

5. Дифф.-ция В- лимфоцитов в плазматические к., синтез АТ.

6. Взаимод. АТ с АГом, активация систем комплемента и макрофагов, интерферонов.

7. Представление при участии белков МНС класса 1 чужеродных АГов Т- киллерам, разрушение инфиц.-ных чужеродными АГами кл.-ок Т- киллерами.

8. Индукция Т- и В- кл.-ок иммунной памяти, способных специфически распознавать АГ и участвовать во вторичном иммунном ответе ( АГстимулированные лимфоциты).

К. иммунной памяти. Поддержание долгоживущих и мет.-чески малоактивных кл.-ок памяти, рециркулирующих в орг., является основой длительного сохранения приобретенного имм.а. Сост. иммунной памяти обусловлено не только длительностью жизни Т- и В- кл.-ок памяти, но и их АГной стимуляцией. Длительное сохранение АГов в орг. обеспечивается дендритными к.ми (депо АГов), сохраняющими их на своей поверхности.

Дендритные к. - популяции отросчатых кл.-ок лимфоидной ткани костномозгового (моноцитарного) генеза, представляющая АГные пептиды Т- лимфоцитам и сохраняющая АГы на своей поверхности. К ним относятся фолликулярные отросчатые к. лимфоузлов и селезенки, к. Лангерханса кожи и дыхательных путей, М- к. лимфатических фолликулов пищеварительного тракта, дендритные эпителиальные к. тимуса.

CD АГы.

Кластерная дифф.-ция поверхностных молекул (АГов) кл.-ок, прежде всего лейкоцитов, шагает далеко вперед. К настоящему времени CD АГы- не абстрактные маркеры, а функционально значимые для к. рец., домены и детерминанты, в том числе исходно не являющиеся специфическими для лейкоцитов.

Важнейшими дифференцировочными АГами Т- лимфоцитов человека являются следующие.

1. CD2 - АГ, характерный для Т- лимфоцитов, тимоцитов, NK кл.-ок. Он идентичен рец. эритроцитов барана и обеспечивает образование розеток с ними (методика определения Т- кл.-ок).

2. CD3 - необходимы для функционирования любых Т- кл.-очных рец. (ТКР). Молекулы CD3 имеют все субклассы Т- лимфоцитов. Взаимод. ТКР- CD3 (она состоит из 5 субъединиц) с представляющей АГ молекулой МНС класса 1 или 2 определяет характер и реализацию иммунного ответа.

3. CD4. Эти рец. имеют Т- хелперы 1 и 2 и Т- индукторы. Являются корец.ом (местом связывания) детерминант белковых молекул МНС класса 2. Является специфическим рец.ом для оболочечных белков вира иммунодефицита человека ВИЧ- 1 (gp120) и ВИЧ- 2.

4. CD8. Популяция CD8+ Т- лимфоцитов включает цитотоксические и супрессорные к.. При контакте с к.- мишенью CD8 выступает в роли корец.а для белков HLA класса 1.

Дифференцировочные рец. В- лимфоцитов.

На поверхности В- лимфоцитов может находиться до 150 тысяч рец., среди которых описано более 40 типов с различными функциями. Среди них - рец. к Fc- компоненту иммуноглобулинов, к С3 компоненту комплемента, АГспецифические Ig рец., рец. к различным факторам роста и дифференцировки.

Краткая хар-ка методов оценки Т- и В- лимфоцитов.

Для выявления В- лимфоцитов исп.-уют метод розеткообразования с эритроцитами, обработанными АТми и комплементом (EAC- РОК), спонтанного розеткообразования с эритроцитами мыши, метод флюоресцирующих АТ с моноклональными АТми (МКА) к рец. В- кл.-ок (CD78, CD79a,b, мембранные Ig).

Для количественной оценки Т- лимфоцитов исп.-уют метод спонтанного розеткообразования с эритроцитами барана ( Е- РОК), для выявления субпопуляций ( например, Т- хелперов и Т- супрессоров) - иммунофлюоресцентный метод с МКА к CD рец., для определения Т- киллеров- тесты цитотоксичности.

Функциональную активность Т- и В- кл.-ок можно оценить в реакции бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ) на различные Т- и В- митогены.

Сенсибилизированные Т- лимфоциты, участвующие в реакциях гиперчувств.-ости замедленного типа (ГЗТ) можно определить по выделению одного из цитокинов - MIF (миграцию ингибирующего фактора) в реакции торможения миграции лейкоцитов (лимфоцитов) - РТМЛ. Подробнее о методах оценки иммунной системы- в лекциях по клинической иммунол..

Одной из особ. иммунокомпетентных кл.-ок, особенно Т- лимфоцитов, является способность продуцировать большое количество растворимых в-в.- - цитокинов (интерлейкинов), осущ.-яющих регуляторные функции. Они обеспечивают согласованную работу всех систем и факторов иммунной системы, благодаря прямым и обратным связям между различными системами и субпопуляциями кл.-ок обеспечивают устойчивую саморегуляцию иммунной системы. Их определение дает доп. представление о состоянии иммунной системы.

В целом гомеостаз орг. обеспечивается согласованной работой (взаимод.м) иммунной, эндокринной и нервной систем.

Лекция № 14. Аллергия. ГНТ, ГЗТ. Особ. развития, методы диагностики. Иммунол. толерантность.

Аллергические заболевания широко распространены, что связано с рядом отягощающих факторов - ухудшением экологической обстановки и широким распространением аллергенов, усилением АГного давления на орг. (в том числе- вакцинация), искусственным вскармливанием, наследственной предрасположенностью.

Аллергия ( allos + ergon, в переводе- другое действие) - сост. патологически повышенной чувств.-ости орг. к повторному введению АГа. АГы, вызывающие аллергические состояния, называют аллергенами. Аллергическими св-вами обладают различные чужеродные растительные и животные белки, а также гаптены в комплексе с белковым носителем.

Аллергические реакции - иммунопатологические реакции, связанные с высокой активностью кл.-очных и гуморальных факторов иммунной системы (иммунологической гиперреактивностью). Иммунные мех.-ы, обеспечивающие защиту орг., могут приводить к повреждению тканей, реализуясь в виде реакций гиперчувств.-ости.

Классиф. Джелла и Кумбса выделяет 4 основных типа гиперчувств.-ости в зависимости от преобладающих мех.-ов, участвующих в их реализации.

По скорости проявления и мех.-у аллергические реакции можно разделить на две группы - аллергические реакции (или гиперчувств.-ость) немедленного типа (ГНТ) и замедленного типа (ГЗТ).

Аллергические реакции гуморального (немедленного) типа обусловлены главным образом функцией АТ классов IgG и особенно IgE (реагинов). В них принимают участие тучные к., эозинофилы, базофилы, тромбоциты. ГНТ делят на три типа. По классиф. Джелла и Кумбса к ГНТ относятся реакции гиперчувств.-ости 1, 2 и 3 типов, т.е. анафилактическая (атопическая), цитотоксическая и иммунных комплексов.

ГНТ характеризуется быстрым развитием после контакта с аллергеном (минуты), в ней участвуют АТ.

Тип 1. Анафилактические реакции - немедленного типа, атопические, реагиновые. Они вызываются взаимод.м поступающих извне аллергенов с АТми класса IgE, фиксированными на поверхности тучных кл.-ок и базофилов. Реакция сопровождается активацией и дегрануляцией кл.-ок- мишеней с высвобождением медиаторов аллергии (главным образом гистамина). Примеры реакций типа 1 - анафилактический шок, атопическая бронхиальная астма, поллиноз.

Тип 2. Цитотоксические реакции. В них участвуют цитотоксические АТ (IgM и IgG), которые связывают АГ на поверхности кл.-ок, активируют систему комплемента и фагоцитоз, приводят к развитию АТо- зависимого кл.-очно- опосредованного цитолиза и повреждения тканей. Пример- аутоиммунная гемолитическая анемия.

Тип 3. Реакции иммунных комплексов. Комплексы АГ- АТ откладываются в тканях (фиксированные иммунные комплексы), активируют систему комплемента, привлекают к месту фиксации иммунных комплексов полиморфноядерные лейкоциты, приводят к развитию воспалительной реакции. Примеры- острый гломерулонефрит, феномен Артюса.

Гиперчувств.-ость замедленного типа (ГЗТ) - кл.-очно- опосредованная гиперчувств.-ость или гиперчувств.-ость типа 4, связанная с наличием сенсибилизированных лимфоцитов. Эффекторными к.ми являются Т- к. ГЗТ, имеющие CD4 рец. в отличие от CD8+ цитотоксических лимфоцитов. Сенсибилизацию Т- кл.-ок ГЗТ могут вызывать агенты контактной аллергии (гаптены), АГы бакт., виров, грибов, простейших. Близкие мех.-ы в орг. вызывают АГы опухолей в противоопухолевом имм.е, генет.-чески чужеродные АГы донора- при трансплантационном имм.е.

Т- к. ГЗТ распознают чужеродные АГы и секретируют гамма- интерферон и различные лимфокины, стимулируя цитотоксичность макрофагов, усиливая Т- и В- иммунный ответ, вызывая возникновение воспалительного процесса.

Исторически ГЗТ выявлялась в кожных аллергических пробах (с туберкулином- туберкулиновая проба), выявляемых через 24 - 48 часов после внутрикожного введения АГа. Развитием ГЗТ на вводимый АГ отвечают только орг. с предшествующей сенсибилизацией этим АГом.

Классический пример инфекционной ГЗТ - образование инфекционной гранулемы (при бруцеллезе, туберкулезе, брюшном тифе и др.). Гистологически ГЗТ характеризуется инфильтрацией очага вначале нейтрофилами, затем лимфоцитами и макрофагами. Сенсибилизированные Т- к. ГЗТ распознают гомологичные эпитопы, представленные на мембране дендритных кл.-ок, а также секретируют медиаторы, активирующие макрофаги и привлекающие в очаг другие к. воспаления. Активированные макрофаги и другие участвующие в ГЗТ к. выделяют ряд БАВ, вызывающих воспаление и уничтожающих бакт., опухолевые и другие чужеродные к. - цитокины (ИЛ-1, ИЛ-6, альфа- фактор некроза опухолей), активные мет.-ты О2а, протеазы, лизоцим и лактоферрин.

Методы лабораторной диагностики аллергии : выявление уровня сывороточных IgE, фиксированных на базофилах и тучных к.х АТ класса Е (реагинов), циркулирующих и фиксированных (тканевых) иммунных комплесов, провокационные и кожные пробы с предполагаемыми аллергенами, выявление сенсибилизированных кл.-ок тестами in vitro - реакция бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ), реакция торможения миграции лейкоцитов (РТМЛ), цитотоксические тесты.

Иммунол. толерантность.

Иммунол. толерантность- специфическое подавление иммунного ответа, вызванное предварительным введением АГа. Иммунол. толерантность как форма иммунного ответа специфична.

Толерантность может проявляться в подавлении синтеза АТ и гиперчувств.-ости замедленного типа (специфического гуморального и кл.-очного ответа) или отдельных видов и типов иммунного ответа. Толерантность может быть полной (нет иммунного ответа) или частичной (существенное снижение ответа).

Если на введение АГа орг. отвечает подавлением только отдельных компонентов иммунного ответа, то это - иммунол. отклонение (расщепленная толерантность). Наиболее часто выявляется специфическая ареактивность Т- кл.-ок (обычно Т- хелперов) при сохранении функциональной активности В- кл.-ок.

Естественная иммунол. толерантность - иммунол. ареактивность к собственным АГам (аутоиммунная толерантность) возникает в эмбриональном периоде. Она предотвращает выработку АТ и Т- лимфоцитов, способных разрушать собственные ткани.

Приобретенная иммунол. толерантность - отсутствие специфической иммунной реакции к чужеродному АГу.

Иммунол. толерантность представляет особую форму иммунного ответа, характеризующуюся запретом, налагаемым Т- и В- супрессорами на образование кл.-ок- эффекторов против данного, в том числе собственного, АГа (А.И.Коротяев, С.А.Бабичев, 1998).

В основе индуцированной иммунологической толерантности лежат различные мех.-ы, среди которых принято выделять центральные и периферические.

Центральные мех.-ы связаны с непосредственным воздействием на иммунокомпетентные к.. Основные мех.-ы:

- элиминация АГом иммунокомпетентных кл.-ок в тимусе и костном мозге (Т- и В- кл.-ок соответственно);

- повышение активности супрессорных Т- и В- кл.-ок, недостаточность контрсупрессоров;

- блокада эффекторных кл.-ок;

- дефектность презентации АГов, дисбаланс процессов пролиферации и дифф.-ции, кооперации кл.-ок в иммунном ответе.

Периферические мех.-ы связаны с перегрузкой (истощением) иммунной системы АГом, пассивным введением высокоаффинных АТ, действием антиидиотипических АТ, блокадой рец. АГом, комплексом “АГ- АТ”, антиидиопатическими АТми.

Исторически иммунологическую толерантность рассматривают как защиту против аутоиммунных заболеваний. При нарушении толерантности к собственным АГам могут развиваться аутоиммунные реакции, в том числе возникать такие аутоиммунные заболевания как ревматоидный артрит, системная красная волчанка и другие.

Основные мех.-ы отмены толерантности и развития аутоиммунных реакций

1. Изменения хим. структуры аутоАГов (например- изменение нормальной структуры АГов кл.-очных мембран при вирных инф.х, появление ожоговых АГов).

2. Отмена толерантности на перекрестно- реагирующие АГы микоорг. и эпитопы аутоАГа.

3. Появление новых АГных детерминант в результате связывания чужеродных АГных детерминант с к.ми хозяина.

4. Нарушение гисто- гематических барьеров.

5. Действие суперАГов.

6. Нарушения регуляции иммунной системы ( уменьшение количества или функциональная недостаточность супрессирующих лимфоцитов, экспрессия молекул МНС класса 2 на к.х, в норме их не экспрессирующих- тиреоциты при аутоиммунном тиреоидите).

Лекция № 15. Иммунный статус макр.-а. Методы оценки.

Сост. иммунной системы имеет важнейшее значение в обеспечении гомеостаза орг., защите от всего генет.-чески чужеродного.

Иммунный статус определяет эффективность и согласованность работы всех систем и звеньев имм.а - макрофагов, комплемента, интерферонов, Т- и В- лимфоцитов, главной системы гистосовместимости. Раздел медицины, изучающий патологию человека в аспекте нарушений функций иммунной системы, называется клинической иммунологией.

Для постановки диагноза иммунопатологического состояния проводят сбор иммунологического анамнеза и постановку иммунол. тестов. Могут также осущ.-яться тесты in vivo (кожные тесты), ретгенологическое исследование лимфоидных органов (тимуса).

При опросе определяют наиболее вероятный иммунопатологический синдром, среди которых основными являются шесть:

-инф. синдром;

- аллергический синдром;

- аутоиммунный синдром;

- первичный иммунодефицит;

- вторичный иммунодефицит;

-иммунопролиферативный синдром.

Для оценки общего иммунного статуса исп.-уют наиболее простые и достоверные показатели, отражающие суммарную эффективность работы всех систем имм.а, для изучения уязвимого звена - специфичные для каждой системы дифф.-льные тесты. Следовательно, изучение иммунного статуса проводится не менее чем в два этапа. Р.П.Петров с соавторами в 1984г. создали двухэтапный подход к оценке иммунного статуса, в соответствии с которым лаб. иммунол. тесты разделены на тесты первого и второго уровня.

На первом этапе с помощью простых ориентировочных методов выявляют “грубые” дефекты фагоцитоза, кл.-очного и гуморального имм.а. К тестам первого уровня относят :

- определение абсолютного и относит.-ого сод.я лимфоцитов в периферической крови;

- определение количества Т- и В- лимфоцитов;

- определение уровня иммуноглобулинов основных классов (IgG, IgM, IgA);

- определение фагоцитарной активности лейкоцитов;

- определение титра комплемента (не обязательно).

С учетом анализа результатов тестов 1 уровня определяют дальнейшую тактику иммунологического исследования.

Более тщательный и глубокий анализ состояния иммунной системы проводят с помощью тестов второго уровня - аналитических методов. К ним можно отнести методы оценки функциональной активности Т- и В- лимфоцитов, фагоцитов, вспомогательных кл.-ок, естественных киллеров, компонентов системы комплемента и многих других.

Методы исследования главных компонентов иммунной системы принято делить также на скрининговые и развернутые.

При оценке В- системы имм.а к скрининговым тестам относятся : определение количества CD19+ и CD20+ кл.-ок, IgG, IgM и IgA, а также IgG1,2,3,4, к развернутым- бласттрансформацию на митоген лаконоса и S.aureus, пповерхностных маркеров В- лимфоцитов.

При оценке Т- системы имм.а к скрининговым методам можно отнести кожные тесты на бак.-альные АГы, определение поверхностных маркеров Т- лимфоцитов CD3, CD4, CD8, бласттрансформацию на фитогемагглютинин, к развернутым- изучение продукции цитокинов, активационных маркеров, Т- кл.-очных рец..

При оценке фагоцитоза к скрининговым тестам относят определение количества нейтрофилов, изучение их морфологии и образования активных форм О2а, к развернутым- определение киллинга микробов, лизосомальных Ф.-ов, цитокинов.

Существующие методы оценки иммунного статуса пост.-но совершенствуются, однако есть ряд общих правил, которых необходимо придерживаться при оценке иммунограмм :

- комплексный анализ, а не оценка одного показателя;

- анализ в комплексе с клиническими и анамнестическими данными;

- оценка резких сдвигов показателей (не менее 20% от нормы);

- анализ в динамике;

- анализ не только (и не столько) абсолютных данных, а соотношений показателей (особо- индекс Th/Ts);

- учет возможных индивидуальных особ. (возраст, сопутствующие заболевания) и колебаний показателей (физиологических и патологических- прием пищи, физические нагрузки, время суток, действие стрессоров и т.д.);

- учет региональных норм;

- учет материально- технической базы лаборатории. На вооружении современной лаборатории- проточные цитометры и другое оборудование, которое позволяет наиболее точно и подробно определить иммунный статус (лазерная проточная цитофлюориметрия).

Методы исследования лимфоцитов можно разделить на изучение поверхностных маркеров и функциональные тесты.

Изучение поверхностных СД АГов основывается на :

- методах розеткообразования;

-методах иммунофлюоресценции;

- иммуноФ.-ном анализе.

Для определения количества Т- кл.-ок чаще исп.-уют метод розеткообразования с эритроцитами барана. Метод основан на родстве рец.а CD2 с белками мембраны эритроцитов барана. При смешивании лимфоцитов с эритроцитами барана образуются фигуры в виде розеток. Количество розеткообразующих кл.-ок (Е- РОК) соответствует количеству Т- лимфоцитов (CD2+ кл.-ок).

Для определения количества В- кл.-ок исп.-уют EAC- розетки. Лимфоциты смешивают с эритроцитами быка, обработанными комплементом и АТми к эритроцитам.

Важнейшее значение имеет вычисление индекса CD4/CD8 (хелперно- супрессорного отношения). Необходимо учитывать, что нет единого метода для оценки Т- хелперов и Т- супрессоров.

CD8+ несут Т- супрессоры и Т- киллеры, часть NK- кл.-ок.

CD4+ несут Т- хелперы и Т- индукторы, моноциты, эффекторы- Т- к. ГЗТ.

Поэтому оценку Ts и Th осущ.-яют также в теофиллиновом тесте. Т- супрессоры в присутствии теофиллина теряют способность к Е- розеткообразованию (теофиллин- чувств.-ые Т- лимфоциты), Т- хелперы теофиллин- резистентны. Оценивают также субпопуляции Т- лимфоцитов с рец.и для Fc фрагмента : IgM (Т мю) и IgG (Т гамма). Т- гамма это преимущественно хелперы, Т мю - супрессоры.

К функциональным тестам относят методы оценки пролиферативной активности лимфоцитов на Т- и В- митогены (РБТЛ- реакция бластной трансформации лимфоцитов), продукции АТ, синтеза мононуклеарами цитокинов (особо!).

Лекция № 16. Иммунодефициты.

Иммунная система обладает особыми физиологическими мех.-ами функционирования (распознавание АГа, активация иммунокомпетентных кл.-ок, их пролиферация, дифференцировка и иммунорегуляция). Если в одном или нескольких звеньях иммунной системы возникают дефекты, это приводит к иммунодефицитным сост..

По происхождению различают первичные (генет.-чески обусловленные) и вторичные (возникающие в связи с инф.ми, инвазиями, опухолями, старением, ожогами, травмами и др.) иммунодефициты.

В зависимости от уровня дефекта выделяют :

-иммунодефициты, обусловленные преимущественным поражением В- звена;

-иммунодефициты, обусловленные преимущественным поражением Т- звена;

-комбинированные иммунодефициты.

Различают также гуморальные (самые частые), кл.-очные и кл.-очно- гуморальные иммунодефициты.

Дефицит лимфоцитов, макрофагов, плазмацитов, гранулоцитов - это кл. форма иммунодефицита. Дефицит иммуноглобулинов (АТ) - это гуморальный иммунодефицит.

Первичные (врожденные) иммунодефициты.

В основе первичных (врожденных) иммунодефицитов - генет.-ческий дефект, который может реализоваться на разных стадиях развития иммунокомпетентных кл.-ок - стволовой к., этапах дифф.-ции Т- и В- кл.-ок, при созревании плазматических кл.-ок. Спектр хромосомных дефектов имм.а достаточно широк - мутации, нарушения транскрипции и трансляции, генет.-чески детерминированные дефекты мембран кл.-ок. Особое значение придается аномалиям короткого плеча X - хромосомы, с которыми связан мех.- иммунорегуляции. С областью HLA-D сцеплены гены Ir (силы иммунного ответа) и Is (супрессии иммунного ответа). Около трети первичных иммунодефицитов сцеплены с полом и передаются по наследству.

Проблема врожденных иммунодефицитов- это преимущественно проблема педиатрии, только в последние десятилетия после разработки методов диагностики и лечения первичных иммунодефицитов стало возможным продлевать жизнь этим больным (проблема оппортунистических инфекций, опухолей и т.д.). Иммунодефициты могут быть связаны с нарушением любого из звеньев имм.а (т.е. не только Т- и В- лимфоцитов, но и макрофагов, комплемента, главной системы гистосовместимости, интерлейкинов и др. Наиболее часто выделяют иммунодефициты, обусловленные:

- нарушениями гуморального звена имм.а (гипо- и агаммаглобулинемии и др.;

- нарушениями функций тимуса и кл.-очного имм.а;

- нарушениями в системе фагоцитоза;

- дефектами системы комплемента;

- тяжелыми комбинированными нарушениями.

Из числа первичных иммунодефицитов приведем наиболее яркие примеры.

1. Болезнь Брутона - наследственная , сцепленная с полом гипогаммаглобулинемия, обусловленная дефектом В- кл.-ок. Болеют мальчики от клинически здоровой матери ( рецессивный тип наследственности, сцепленный с полом). Не вырабатываются АТ против бак.-альных инфекций, необходима защита иммуноглобулинами и а/бами.

2. Швейцарская агаммаглобулинемия - тяжелый комбинированный Т- и В- иммунодефицит, связанный с нарушениями на уровне стволовой к.. Снижено количество Т- кл.-ок и иммуноглобулинов основных классов. Наследование аутосомно- рецессивное (болеют и мальчики и девочки) или рецессивное, сцепленное с полом. Отмечается гипоплазия тимуса и лимфоузлов, экзантемы, желудочно- кишечные расстройства и пневмонии. Дети редко доживают до трех лет, лечение- пересадкой костного мозга.

3. Синдром Луи- Бар (атаксия- телеангиэктазия). Связан с дефектом тимуса и мутациями в 7 и 14 хромосомах. Уменьшено количество Т- кл.-ок (преимущественно Т- хелперов) и В- кл.-ок. Клинически- нарушение координации движений, дебильность, телеангиэктазии, инф. дыхательных путей (отсутствие IgA), опухоли лимфоидной ткани.

4. Синдром третьего и четвертого глоточных мешков (синдром Ди Джорджи). Наблюдается аплазия тимуса и паращитовидных желез. Синтез иммуноглобулинов осущ.-яется нормально. Кл.-очный имм. отсутствует, что делает таких больных восприимчивыми к вирным инф.м и грибковым поражениям. Ранний признак болезни - тетания, обусловленная дефицитом кальция.

5. Хронический гранулематоз - заболевание, связанное с нарушениями лизосомальных Ф.-ов. Фагоцитоз осущ.-яется, однако киллинг и переваривание микоорг. не происходит, отсутствует способность восстанавливать нитросиний тетразолий (НСТ). У больных выявляют рецидивирующие стафилококковые абсцессы, отиты и другие гнойно- воспалительные заболевания. Болезнь обусловлена наследственным X - сцепленным аутосомным дефектом О2ного взрыва в нейтрофилах и моноцитах (макрофагах).

При всех формах первичных иммунодефицитов повышена частота злокачественных новообразований, особенно лимфоретикулярной системы. Опухоли иммунной системы подразделяются на В- кл.-очные, Т- кл.-очные и связанные с усиленной пролиферацией “нулевых” лимфоцитов (третьей популяции). Возникая в результате нарушения “надзорной” функции имм.а, злокачественные опухоли сами становятся основой развития тяжелого вторичного иммунодефицита.

К общим проявлениям иммунодефицитов относятся:

- инф. синдром (гнойно- септические процессы связаны с нарушениями преимущественно гуморального имм.а, оппортунистические вирные, грибковые и протозойные заболевания - с дефектами кл.-очного имм.а);

- желудочно- кишечные расстройства (нарушения всасывания, дефицит IgA, инф. желудочно- кишечного тракта);

- опухоли иммунной системы;

- аллергический и аутоиммунный синдромы (атопии, аутоиммунные гемолитические анемии);

- частое сочетание с пороками развития (при врожденных иммунодефицитах);

- гематологические изменения (снижение количества лимфоцитов и нейтрофилов, эозинофилия, анемия, тромбоцитопения).

Вторичные (приобретенные) иммунодефициты.

Вторичные или приобретенные иммунодефициты возникают вследствие какого- либо тяжелого заболевания (т.е. как правило при ранее нормальном иммунном статусе). К основным причинам возникновения вторичных иммунодефицитов можно отнести следующие.

1. Паразитарные и протозойные болезни (описторхоз, малярия, шисто- и трипаносомозы, трихинеллез и др.).

2. Вирные инф. - наиболее крупная группа инф. агентов, вызывающих иммунодефициты:

- внутриутробные инф. (цитомегаловирная инф., краснуха);

- острые инф. (корь, грипп, краснуха, паротит, ветряная оспа, вирные гепатиты);

- персистирующие (гепатит В и С, герпес);

- инф. иммунной системы (ВИЧ, ЦМВ, вир Эпштейн - Барр).

3. Бак.-альные инф. (туберкулез, сифилис, лепра).

4. Хирургические вмешательства, травмы.

5. Ожоги.

6. Нарушения обмена в-в.- (сахарный диабет) и истощение (голодание).

7. Заболевания органов выделения (уремия).

8. Опухоли.

9. Хронические соматические заболевания.

10. Действие лекарств, экологических и производственных факторов, радиации.

Кратко дадим характеристику основных видов вторичных иммунодефицитов.

Дефекты иммунного статуса при паразитарных и протозойных заболеваниях связаны с рядом мех.-ов :

-угнетением функции макрофагов (малярия);

-выработкой лимфоцитотоксинов (описторхоз, трихинеллез);

-выработкой супрессивно действующих факторов (трипано- и шистосомозы);

- различными нарушениями иммунорегуляции.

Иммунодефициты при бак.-альных инф.х. Часто наблюдается снижение Т- лимфоцитов и митогенной активности на фитогемагглютинин (ФГА)- лепра, туберкулез, сифилис, пневмококковые инф., коклюш, бруцеллез, скарлатина). При стрепто- и стафилококковых инф.х подавление Т- звена имм.а часто сочетается с повышением функции В- системы и формированием инфекционно- аллергических и аутоиммунных осложнений (заболеваний).

Иммунодефициты при вирных инф.х. Многие виры вызывают резкое угнетение Т- звена имм.а ( виры кори, краснухи, гриппа, паротита). При кори и гриппе это нарушение сочетается с дефектами фагоцитоза, что еще более угнетает противомикробную защиту и способствует присоед.-ю бак.-альных осложнений. Однако наиболее существенные нарушения иммунной системы вызывают виры, непосредственно поражающие иммунную систему.

1. Вир иммунодефицита человека (ВИЧ) вызывает заболевание, которое называют “синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД)”. Этот вир относится к ретровирам и имеет тропизм к к.м иммунной системы и некоторым другим к.м, несущим CD4+ рец.. CD4 является фактически рец.ом для ВИЧ, благодаря которому РНК вира попадает (инфицирует) к., формирует ДНК- копию, которая встраивается в ДНК (геном) к. хозяина и получает возможность реплицироваться. Вир оказывает на к. цитопатический эффект, вызывая поражение Т- хелперов и других СД4+ кл.-ок, снижение индекса CD4/CD8, глобальный дефект гуморального и кл.-очного имм.а в сочетании с поликлональной активацией В- лимфоцитов, резкое ослабление противоинфекционной и противоопухолевой защиты. Парадокс- прогрессирование болезни (иммунодефицита) на фоне активного АТьного ответа и ГЗТ на ВИЧ. На этом фоне присоединяются оппортунистические (СПИД- ассоциированные) вторичные инф. и инвазии (ЦМВ, гепрес, пневмоцистоз, токсоплазмоз, микоплазмоз и др.).

2. Цитомегаловир. ЦМВ инф. приводит к резкому снижению CD4+ Т- лимфоцитов и гиперактивности CD8+ Т- кл.-ок, угнетению кл.-очного имм.а. ЦМВ относится к семейству герпес- виров , часто вызывающих персистентные инф. и развитие вторичных иммунодефицитов.

3. Вир Эпштейн- Барр вызывает инф. мононуклеоз. Рец.ом для этого вира является CD21- рец., поэтому поражаются преимущественно В- к.. Эти же рец. имеются на дендритных к.х лимфоидных фолликулов, цервикальном эпителии. СД21 рец. является местом присоед.-я С3d- компонента комплемента. Присоед.-е к рец. вира Эпштейн- Барр вызывает экспрессию на мембране В- лимфоцитов особого АГа, распознаваемого СД8+ лимфоцитами как чужеродного. В результате В- к. становятся мишенью для собственных Т- кл.-ок. В крови определяется атипичный Т- лимфоцитоз, бласттрансформация В- кл.-ок, выработка гетерофильных АТ. Формируется сложный иммунодефицит с элементами аутоагрессии.

Иммунодефициты при ожогах усугубляют опасность инф. осложнений. В первые дни преобладает снижение иммуноглобулинов основных классов (особенно IgG). В дальнейшем действие ожоговых АГов приводит к В- кл. стимуляции. Отмечено снижение ряда показателей Т- кл.-очного имм.а в результате действия ожоговых токсинов- CD3+ и CD4+ кл.-ок, ингибируется фагоцитоз, снижается активность комплемента. Прогностически неблагоприятен дисбаланс соотношения CD4/CD8.

Иммунодефициты, связанные с недостаточностью питания, голоданием, нарушениями обмена в-в.-.

При сахарном диабете возникает предрасположенность к бак.-альным инф.м, связанная с нарушением функций лейкоцитов- хемотаксиса, адгезивных и бак.-цидных свойств.

Дефицит белка в орг. также повышает восприимчивость к инф.м. Угнетается первичный иммунный ответ (синтез IgM), фагоцитарная активность кл.-ок, митогенная активность (по данным РБТЛ с ФГА).

Дефицит микроэлементов существенно сказывается на иммунной системе. Дефицит железа ведет к снижению активности железосод.их Ф.-ов, Т- звена, уровня миелопероксидазы и АФК. Дефицит цинка ведет к гипофункции тимуса со снижением CD4+ Т- лимфоцитов, ответа на митогены, активности NK кл.-ок, фагоцитарного звена. Дефицит лития ведет к недостаточности Т- лимфоцитов, особенно CD8+ кл.-ок. Существенно сказывается на иммунную систему дефицит меди, селена, кальция, магния. С дефицитом магния связаны нарушения синтеза АТ, активации системы комплемента.

Лек. иммунодефициты связаны преимущественно с их иммунотоксическим действием. Достаточно часто отмечается активация Т- супрессоров, уменьшение количества В- кл.-ок, снижение IgA. Существенное влияние на иммунный статус оказывают а/би, даже при коротких циклах применения, прежде всего - пенициллины, тетрациклины, стрептомицин, противотуберкулезные и антигрибковые преп.ы. Они вызывают :

- дефекты формирования первичного иммунного ответа (скорости образования клона плазматических кл.-ок и АТообразования);

- снижение противовирной защиты;

- снижение цитотоксической активности Т- лимфоцитов;

- уменьшение фагоцитарной активности нейтрофилов и макрофагов.

Около 70 тысяч хим. соед.-й, связанных с производственной деятельностью и нарушениями экологической обстановки относятся к разряду токсических и оказывают разнообразное действие на иммунную систему.

Существенное влияние на иммунную систему оказывает стресс. Начальный период острого стресса характеризуется снижением противоопухолевого и противоинф. имм.а, в дальнейшем могут присоединяться аутоиммунные и аллергические реакции. Хронический стресс неизбежно приводит к формированию вторичного иммунодефицита.

Существенное меняется иммунный статус при старении. Отмечается инволюция тимуса, снижается уровень тимического фактора. С возрастом снижается активность кл.-очного имм.а, страдают этапы распознавания АГа, пролиферативная активность Т- кл.-ок, изменяется CD4/CD8 индекс в сторону супрессорной активности, страдают надзорные функции противоопухолевой защиты.

В отличии от первичных иммунодефицитов, вторичные иммунодефициты в большинстве случаев не носят необратимого характера и функции иммунной системы могут восстанавливаться, если прекращается действие факторов, обословивших иммунодефицит.

Лекция № 17. Основы иммунотерапии и иммунопрофил.-ки.

Иммунотерапия- метод лечения, при котором осущ.-яется воздействие на иммунную систему : подавление иммунного ответа (иммуносупрессия), стимуляция ответа (иммуностимуляция), восстановление иммунодефицитов (иммунокоррекция). В прикладном, более узком смысле иммунотерапия исп.-ует специфические методы серотерапии (применение иммунных сывороток, иммуноглобулинов), вакцинотерапии (лечебные вакцины), иммунокоррекции (десенсибилизация и др.).

Иммунопрофил.-ка - способ предупреждения инф. заболеваний путем создания искусственного специфического имм.а. Выделяют вакцинопрофил.-ку (создание активного имм.а за счет вакцин, АГов) и серопрофил.-ку (пассивный имм. за счет введения в орг. специфических АТ - иммуноглобулинов).

Основную роль в специфической профил.-ке инф. заболеваний имеет вакцинопрофил.-ка.

Вариоляция - ранее применявшийся способ защиты от натуральной оспы с помощью втирания в кожу небольшого количества заразного материала от выздоравливающих от оспы людей известен с незапамятных времен. В России одной из первых этой процедуре подверглась Екатерина II. Однако способ вариоляции был очень опасным.

Вакцинация. Вакцинацией человечество обязано Э.Дженнеру, который в 1796г. показал, что прививка коровьей оспы - вакцинация (vaccinum - с лат. коровий) эффективна для профил.-ки натуральной оспы. С тех пор преп.ы, исп.-уемые для создания специфического активного имм.а, называют вакцинами.

Существует ряд типов вакцин - живые, убитые, компонентные и субъединичные, рекомбинантные, синт.-еские олигопептидные, антиидиотипические и др.

1. Убитые (инактивированные ) вакцины - это вакцинные преп.ы, не сод.ие живых микоорг.. Вакцины могут сод.ь цельные микробы (корпускулы) - вакцины против чумы, гриппа, полиомиелитная вакцина Солка, а также отдельные компоненты (ПСах.-ная пневмококковая вакцина) или иммунологически активные фракции (вакцина против вира гепатита В).

Различают вакцины, сод.ие АГы одного возб. (моновалентные) или нескольких возбудителей (поливалентные).Убитые вакцины как правило менее иммуногенны, чем живые, реактогенны, могут вызывать сенсибилизацию орг..

2. Ослабленные (аттенуированные) вакцины. Эти вакцины имеют некоторые преимущества перед убитыми. Они полностью сохраняют АГный набор микоорг. и обеспечивают более длительное сост. специфической невосприимчивости. Живые вакцины применяют для профил.-ки полиомиелита, туляремии, бруцеллеза, кори, желтой лихорадки, эпидемического паротита. Недостатки - наличие не только нужных (протективных), но и вредных для орг. АГных комплексов ( в том числе перекрестно реагирующих с тканями человека), сенсибилизация орг., большая АГная нагрузка на иммунную систему и др.

3. Компонентные (субъединичные) вакцины состоят из главных (мажорных) АГных компонентов, способных обеспечить протективный имм.. Ими могут быть :

- компоненты структур к. ( АГы кл. ст., Н - и Vi - АГы, рибосомальные АГы);

- анатоксины - преп.ы, сод.ие модифицированные хим. путем экзоток.-ы, лишенные токсических свойств, но сохранившие высокую АГность и иммуногенность. Эти преп.ы обеспечивают выработку антитоксического имм.а (антитоксических АТ - антитоксинов). Наиболее широко исп.-уются дифтерийный и столбнячный анатоксины. АКДС - ассоциированная коклюшно- дифтерийно- столбнячная вакцина. Получ.-ные хим. путем вакцинные преп.ы (пример- анатоксины, получаемые обработкой экзоток.-ов формалином) называют хим.и вакцинами;

- конъюгированные вакцины- комплекс малоиммуногенных ПСах.-ов и высокоиммуногенных анатоксинов- например, сочетание АГов Haemophilus influenzae и обеспечивающего иммуногенность вакцины дифтерийного анатоксина;

- субъединичные вакцины. Вакцину против вира гепатита В готовят из поверхностных белков (субъединиц) вирных частиц (HBs АГ). В настоящее время эту вакцину получают на рекомбинантной основе- с помощью дрожжевых кл.-ок с плазмидой, кодирующей HBs АГ.

4. Рекомбинантные вакцины. С помощью методов генной инженерии гены, контролирующие синтез наиболее значимых иммуногенных детерминант, встраивают в самореплицирующиеся генет.-ческие структуры (плазмиды, виры). Если носителем (вектором) является вир осповакцины, то данная вакцина будет в орг. индуцировать имм. не только против оспы, но и против того возб., чей ген был встроен в его геном (если ген HBs АГа - против вира гепатита В).

Если вектором является плазмида, то при размн.-и рекомбинантного клона микоорг. (дрожжей, например) нарабатывается необходимый АГ, который и исп.-уется в дальнейшем для производства вакцин.

5. Синт.-еские олигопептидные вакцины. Принципы их конструирования включают синтез пептидных последовательностей, образующих эпитопы, распознаваемые нейтрализующими АТми.

6. Кассетные или экспозиционные вакцины. В качестве носителя исп.-уют белковую структуру, на поверхности которой экспонируют (располагают) введенные хим. или генно- инженерным путем соотв.-щие определенные АГные детерминанты. В качестве носителей при создании искусственных вакцин могут исп.-овать синт.-еские полимеры- полиэлектролиты.

7. Липосомальные вакцины. Они представляют собой комплексы, состоящие из АГов и липофильных носителей (пример- фосфолипиды). Иммуногенные липосомы более эффективно стимулируют выработку АТ, пролиферацию Т- лимфоцитов и секрецию ими ИЛ- 2.

8. Антиидиопатические вакцины. Антиидиотипические АТ сод. “внутренний” специфический портрет АГной детерминанты. Получают моноклональные антиидиотипические АТ, сод.ие “внутренний образ” протективного АГа. Для оптимальных результатов (защиты в отношении возб.) необходимо иметь набор МКА против различных АГных детерминант возб..

В настоящее время в нашей стране производится 7 анатоксинов, около 20 противовирных и более 20 антибак.-альных вакцин. Часть из них является ассоциированными - т.е. сод.ими АГы различных возбудителей, или одного, но в различных вариантах (корпускулярные и хим.).

Иммуномодулирующая терапия.

Способы иммуномодуляции условно можно разделить на методы иммуностимуляции и иммунодепрессии.

Большинство иммунотропных преп.ов подробно описано в фармацевтических справочниках. Однако при их применении необходимо придерживаться некоторых общих правил.

1. Решение о применении преп.ов должно базироваться как на клинических проявлениях иммунодефицита, так и на данных лаб. исследований.

2. Даже при положительном клиническом эффекте обязательно должно проводиться оценка иммунного статуса в динамике.

3. Необходимо строго придерживаться принятых схем и дозировок.

4. Результат действия может зависить как от исходного состояния, так и от дозы преп., т.е. на один и тот же преп. может быть как стимуляция, так и супрессия.

Иммуностимуляторы. Иммуностимулирующей активностью обладают преп.ы тимуса и их синт.-еские аналоги, левамизол (декарис), цитокины, преп.ы адамантанового ряда, некоторые соли, природные соед.-я, полиэлектролиты.

К стимуляторам Т- лимфоцитов относятся тактивин, тималин, тимоген, тимоптин, вилозен, декарис, диуцифон, нуклеинат натрия, цинка ацетат, спленин, к стимуляторам В- лимфоцитов - лиелопид, продигиозан, пирогенал. Стимуляторами фагоцитоза являются нуклеинат натрия, метилурацил (последний стимулирует также Т- и В- лимфоциты). К стимуляторам эндогенного интерферона относят дибазол и арбинол. Для заместительной терапии применяют иммуноглобулин для внутривенного введения, пентаглобулин (преп. IgM).

Синтезирован ряд новых преп.ов - различные цитокины, иммунофан, полиоксидоний.

Определенным иммуностимулирующим действием обладают биогенные стимуляторы (адаптогены)- экстракт алоэ, ФИБС, стекловидное тело, сок каланхоэ, преп.ы женьшеня, пантокрина, радиолы розовой, элеуторококка, чабреца, чаги.

Иммунодепресанты.

К преп. с противовоспалительным и иммунодепрессивным действием относятся глюкокортикоидные гормоны.

Большинство иммунодепрессантов является цитостатиками и часто применяются для химиотерапии злокачественных новообразований. Среди них выделяют антимет.-ты, алкилирующие преп.ы, а/би, алкалоиды и ингибиторы Ф.-ов.

Антимет.-ты чаще всего влияют на обмен НК. К антогонистам пурина относятся меркаптопурин и азатиоприн (имуран).

К алкилирующим преп. относят циклофосфамид, хлорбутин. Основной их мишенью являются белки и НК, с которыми они ковалентно связываются. Нарушаются процессы репликации и трансляции, нарушаются процессы митоза кл.-ок.

А/би. Многие а/би оказывают влияние на обмен ДНК и РНК. В наибольшей степени это относится к продуктам деятельности актиномицет- актиномицинам С и Д , а также продукту жизнедеятельности грибов Trihoderma polysporium - циклоспорину. Актиномицин Д тормозит деление кл.-ок и ДНК- зависимый синтез РНК. Актиномицин С является алкилирующим преп.ом. Циклоспорин является активным иммунодепресантом, подавляющим кл.-очные иммунные реакции, в т.ч. реакции трансплантационного имм.а, ГЗТ, Т- зависимое АТообразование. Мех.- его действия связан с подавлением продукции Т- хелперами ИЛ- 2.

Применение иммунодепресантов, особенно цитостатиков, вызывает много осложнений, в том числе угнетение гемопоэза, снижение противоинфекционной и противоопухолевой защиты.

Несмотря на обширный спектр иммуномодуляторов (особенно иммуностимуляторов), подавляющее число из них на практике исп.-уется редко. Причины- недостаточная эффективность, побочные эффекты, токсичность, высокая стоимость, недостаточная изученность и др.

22