Инфекционный иммунитет
Иммунная система · 10.04.2012
Инфекционный или как его по-другому называют нестерильный иммунитет – это невосприимчивость человеческого организма к повторному заражению, из-за того, что в организме уже находится данный возбудитель. Он существует при сифилисе, малярии, туберкулезе и прочих подобных заболеваниях.
Особую роль в его развитии имеет активация фагоцитоза, а также неспецифические факторы защиты.
Развиваться он начинает тогда, когда в организме происходит период размножения возбудителей.
Форма устойчивости иммунитета, зависит от наличия самой инфекции.
Инфекционный иммунитет обладает основными механизмами: гуморальным (продукция эффекторных молекул – антител) и клеточным (образование клеток-эффекторов).
Он классифицируется на несколько видов: на антимикробный, который по-другому называют антибактериальный, противовирусный и антитоксический.
При противовирусном иммунитете (при гриппе и прочих вирусных болезнях) разрушаются вирусные частицы.
При антимикробном (при дизентерии) обезвреживаются бактериальные возбудители, а в случае антитоксического (при столбняке, ботулизме) происходит разрушение токсина, который производится микробами в организме.
Инфекционный иммунитет делится на два типа: врожденный и приобретенный.
Врожденным считается, естественно, возникший иммунитет, в ходе развития организма, а также переданный по наследству от одного поколения другому. К примеру, куры не могут заболеть сибирской язвой. Кстати, необходимо отметить, что такого рода «невозможность», то есть невосприимчивость организма им передается именно по наследству.
Приобретенный – это иммунитет, который мы приобретаем организмом на протяжении всей нашей жизни. Он делится еще на два вида: активный и пассивный.
Активный иммунитет возникает в организме, после того, как человек переносит какое-то заболевание, либо же после введения в организм вакцины.
Пассивный иммунитет возникает после того, как в организм вводится сыворотка, содержащая готовые антитела.
Существует такой иммунитет до того, пока в человеческом организме есть тот же возбудитель, то есть до того периода, пока в нем присутствуют антиген. Как только он пропадает, то есть организм от него освобождается, человек теряет инфекционный иммунитет и снова становится восприимчив к тому же заболеванию, что и переболел ранее.
Он может быть кратковременный (при ОРВИ и гриппе), длительный (при брюшном тифе), а также существует пожизненный, к примеру, при мононуклеозе или кори.
Для того, чтобы создать устойчивый иммунитета против основных патогенных микроорганизмов необходимо провести вакцинацию.
Инфекционный (Л. Пастер и др.), когда началось изучение иммунитета к инфекциям. Неинфекционный, после открытия К. Ландштейнером групп крови и феномена анафилаксии Ш. Рише и П. Портье. Клеточно-гуморальный, который связан с открытиями, сделанными лауреатами Нобелевской премии: И. И. Мечников – разработал клеточную теорию иммунитета (фагоцитоз), П. Эрлих–разработал гуморальную теорию иммунитета (1908 год). Ф. Бернет и Н. Иерне – создали современную клонально-селективную теорию иммунитета (1960). П. Медавар – открыл иммунологическую природу отторжения аллотрансплантантов (1960). Молекулярно-генетический, характеризующийся выдающимися открытиями, которые были удостоены Нобелевской премии: Р. Портер и Д. Эдельман – расшифровали структуру антител (1972). Ц. Мельштейн и Г. Келер – разработали способ получения моноклональных антител на основе созданных ими гибридов (1984). С. Тонегава – раскрыл генетические механизмы соматической рекомбинации генов иммуноглобулинов как основы формирования разнообразия антигенраспознающих рецепторов лимфоцитов (1987). Р. Цинкернагель и П. Догерти – раскрыли роль молекул МНС (большой комплекс гистосовместимости) (1996). Жан Доссе с сотрудниками открыли систему антигенов и лейкоцитов человека (антигенов гистосовместимости) – HLA, что позволило производить типирование тканей (1980). В развитии иммунологии значительный вклад внесли русские ученые: И. И. Мечников (теория фагоцитоза), Н. Ф. Гамалея (вакцины и иммунитет), А. А. Богомолец (иммунитет и аллергия), В. И. Иоффе (противоинфекционный иммунитет), П. М. Косяков и Е. А. Зотиков (изосеро-логия и изоантигены), А. Д. Адо и И. С. Гущин (аллергия и аллергические болезни), Р. В. Петров и Р. М. Халтов (иммуногенетика, взаимодействие клеток, искусственные антигены и вакцины, новые иммуномодуляторы), А. А. Воробьев (анатоксины и иммунитет при инфекциях), Б. Ф. Семенов (противоинфекционный иммунитет), Л. В. Ковальчук, Б. В.Пинечин, А. Н. Чередеев (оценка иммунного статуса), Н. В. Медуницын (вакцины и цитотоксины), В. Я. Арлон, А. А. Ярилин (гормоны и функция тимуса) и многие другие. В Беларуси первая докторская диссертация по иммунологии «Реакции трансплантационного иммунитета in vivo и in vitro в различных иммуногенетических системах» защищена в 1974 г. Д. К. Новиковым. Белорусские ученые вносят определенный вклад в развитие иммунологии: И. И. Генералов (абзимы и их клиническое значение), Н. Н. Войтенюк (цитокины), Э. А. Доценко (экология бронхиальная астма), В. М. Козин (иммунопатология и иммунотерапия псориаза), Д. К. Новиков (иммунодефициты и аллергия), В. И. Новикова (иммунотерапия и оценка иммунного статуса у детей), Н. А. Скепьян (аллергические заболевания), Л. П. Титов (патология системы комплемента), М. П. Потакнев (цитокины и патология), С. В. Федорович (профессиональная аллергия).
Врожденный иммунитет - это выработанная в процессе филогенеза, передающаяся по наследству, присущая всем особям одного вида устойчивость к инфекционным агентам (или антигенам).
Основной особенностью биологических факторов и механизмов, обеспечивающих такую устойчивость, является наличие в организме готовых (преформированных) эффекторов, которые способны обеспечить деструкцию патогена быстро, без длительных подготовительных реакций. Они составляют первую линию защиты организма от внешней микробной или антигенной агрессии.
Факторы врожденного иммунитета
Если рассматривать траекторию движения патогенного микроба в динамике инфекционного процесса, то легко заметить, что организм на этом пути выстраивает различные линии защиты (табл. 9.1). Прежде всего это покровный эпителий кожи и слизистых оболочек, обладающий колонизационной резистентностью. Если возбудитель вооружен соответствующими инвазивными факторами, то он проникает в субэпителиальную ткань, где развивается острая воспалительная реакция, ограничивающая возбудителя во входных воротах. Следующая станция на пути патогена - регионарные лимфатические узлы, куда он транспортируется лимфой по лимфатическим сосудам, дренирующим соединительную ткань. Лимфатические сосуды и узлы отвечают на внедрение развитием лимфангита и лимфаденита. После преодоления этого барьера микробы по эфферентным лимфатическим сосудам проникают в кровь - в ответ может развиться системный воспалительный от-
вет. Если микроб не гибнет в крови, то он гематогенно разносится во внутренние органы - развиваются генерализованные формы инфекции.
Таблица 9.1. Факторы и механизмы антиинфекционного иммунитета (принцип эшелонированности антимикробной защиты по Маянскому А.Н., 2003)
К факторам врожденного иммунитета относят:
• кожу и слизистые оболочки;
• клеточные факторы: нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки, эозинофилы, базофилы, естественные киллеры;
• гуморальные факторы: система комплемента, растворимые рецепторы к поверхностным структурам микроорганизмов (pattern-структуры), антимикробные пептиды, интерфероны.
Кожа и слизистые оболочки. Тонкий слой эпителиальных клеток, выстилающий поверхность кожи и слизистых оболочек, является тем барьером, который практически непроницаем для микроорганизмов. Он отделяет стерильные ткани организма от заселенного микробами внешнего мира.
Кожа покрыта многослойным плоским эпителием, в котором различают два слоя: роговой и базальный.
Кератиноциты рогового слоя - это погибшие клетки, устойчивые к агрессивным химическим соединениям. На их поверхности отсутствуют рецепторы для адгезивных молекул микроорганизмов, поэтому они обладают значительной устойчивостью к колонизации и являются самым надежным барьером на пути большинства бактерий, грибов, вирусов, простейших. Исключение составляют S. aureus, Pr. acnae, I. pestis, да и они скорее всего проникают либо через микротрещины, либо с помощью кровососущих насекомых, либо через устья потовых и сальных желез. Устье сальных и потовых желез, волосяных фоликулов в коже наиболее уязвимы, поскольку здесь слой ороговевшего эпителия истончается. В защите этих участков важную роль играют продукты потовых и сальных желез, содержащих молочную, жирные кислоты, ферменты, антибактериальные пептиды, оказывающие антимикробное действие. Именно в устьях придатков кожи располагается глубокая резидентная микрофлора, образующая микроколонии и продуцирующая защитные факторы (см. главу 4).
В эпидермисе, помимо кератиноцитов, содержатся еще два типа клеток - клетки Лангерганса и клетки Гринстейна (отростчатые эпидермоциты, составляющие 1-3% кариоцитов базального слоя). Клетки Лангерганса и Гринстейна имеют миелоидное происхождение и относятся к дендритным. Предполагается, что по функции эти клетки являются оппозитными. Клетки Лангерганса участвуют в презентации антигена, индуцируют иммунный ответ, а клетки Гринстейна продуцируют цитокины, подавляющие им-
мунные реакции в коже. Типичные кератиноциты и дендритные клетки эпидермиса в совокупности с лимфоидными структурами дермы принимают активное участие в реакциях приобретенного иммунитета (см. ниже).
Здоровая кожа обладает высокой способностью к самоочищению. Это легко доказать, если нанести на ее поверхность нетипичные для кожи бактерии - через некоторое время такие микробы исчезают. На этом принципе основаны методы оценки бактерицидной функции кожи.
Слизистые оболочки. Большинство инфекций начинается не с кожи, а со слизистых оболочек. Это связано, во-первых, с большей площадью их поверхности (слизистые оболочки около 400 м2, кожа около 2 м2), во-вторых, с меньшей защищенностью.
Слизистые оболочки не имеют многослойного плоского эпителия. На их поверхности располагается лишь один слой эпителиоцитов. В кишечнике это однослойный цилиндрический эпителий, бокаловидные секреторные клетки и М-клетки (мембранные эпителиальные клетки), располагающиеся в слое эпителиоцитов, покрывающие лимфоидные скопления. М-клетки наиболее уязвимы для проникновения многих патогенных микроорганизмов изза целого ряда особенностей: наличия специфических рецепторов для некоторых микроорганизмов (сальмонелл, шигелл, патогенных эшерихий и др.), которые не обнаружены на соседних энтероцитах; истонченного слизистого слоя; способности к эндоцитозу и пипоцитозу, благодаря чему обеспечивается облегченный транспорт антигенов и микроорганизмов из кишечной трубки в мукозоассоциированную лимфоидную ткань (см. главу 12); отсутствия мощного лизосомального аппарата, характерного для макрофагов и нейтрофилов, благодаря чему бактерии и вирусы перемещаются в субэпителиальное пространство без разрушения.
М-клетки относятся к эволюционно сформировавшейся системе облегченного транспорта антигенов к иммунокомпетентным клеткам, а бактерии и вирусы используют этот путь для своей транслокации через эпителиальный барьер.
Аналогичные М-клеткам кишечника эпителиоциты, ассоциированные с лимфоидной тканью, имеются у слизистых оболочек бронхоальвеолярного дерева, носоглотки, половой системы.
Иммунодиагностика
Иммунодиагностика – это использование реакций иммунитета для диагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний.
Реакции иммунитета – это взаимодействие антигена с продуктами иммунного ответа. В любой реакции иммунитета выделяют две фазы:
1) специфическую – обусловлена взаимодействием антигена с антителом и образованием комплекса АГ – АТ;
2) неспецифическую.
Все реакции иммунитета делятся на:
1) простые; участвуют два компонента (антиген и антитело);
2) сложные; участвуют три компонента и более (антиген, антитело, комплемент и т. д.).
Выделяют также:
1) прямые; результат учитывается визуально без специальных индикаторных систем;
2) непрямые; для учета требуются специальные системы индикации.
Для иммунодиагностики используются следующие реакции иммунитета.
1. Реакция агглютинации – это склеивание и осаждение корпускулярного антигена под действием антитела в присутствии электролита.
Различают следующие модификации реакции агглютинации:
1) реакцию пассивной гемагглютинации (РПГА);
2) латекс-агглютинацию;
3) ко-агглютинацию;
4) антиглобулиновый тест (реакция Кумбса).
Самая распространенная реакция – РПГА. В ней один из компонентов (антиген или антитело) адсорбирован на эритроцитах, которые при образовании комплекса АТ – АГ склеиваются и выпадают в осадок. В латекс-агглютинации в качестве сорбента используют частицы латекса, а в ко-агглютинации – клетки золотистых стафилококков. Реакция Кумбса используется для выявления неполных антител.
2. Реакция преципитации – это осаждение антигена из раствора под действием антитела преципитирующей сыворотки в присутствии электролита. В реакции участвует растворимый антиген.
3. Реакция связывания комплемента (РСК) – сложная, многокомпонентная непрямая реакция иммунитета. Включает в себя две системы:
1) исследуемую, состоящую из антигена и антитела (один из них неизвестен), в которую вносится также комплемент;
2) индикаторную, состоящую из эритроцитов барана и гемолитической сыворотки, содержащей антитела к ним.
Если в исследуемой системе антиген и антитело соответствуют друг другу, то они образуют комплекс, связывающий комплемент. В этом случае в индикаторной системе не произойдет изменений. Если же в исследуемой системе антиген и антитело не соответствуют друг другу, то комплекс АГ – АТ не образуется, комплемент остается свободным. Он связывается комплексом АГ – АТ индикаторной системы и тем самым обуславливает гемолиз эритроцитов.
4. Реакции с участием меченых антигенов или антител:
1) радиоиммунный анализ (РИА); основан на использовании меченных радиоактивным йодом или водородом антител. Образующийся комплекс АГ – АТ с радиоактивной меткой обнаруживается с помощью радиометров;
2) реакция иммунофлюоресценции; основана на том, что антитела иммунной сыворотки метят флюорохромами. Комплекс АГ – АТ обнаруживают при флюоресцентной микроскопии;
3) иммуноферментный анализ (ИФА); компонент реакции метят ферментом, который при положительном результате включается в комплекс АГ – АТ. При добавлении соответствующего субстрата происходит изменение окраски.
5. Реакция токсиннейтрализации (для определения типа токсина возбудителя). Смесь токсина и антитоксической сыворотки вводят белым мышам, и, если они соответствуют друг другу, т. е. нейтрализуются, мыши не погибают.
Иммунопрофилактика
Иммунопрофилактика – это использование иммунологических закономерностей для создания искусственного приобретенного иммунитета (активного или пассивного).
Для иммунопрофилактики используют:
1) антительные препараты (вакцины, анатоксины), при введении которых у человека формируется искусственный активный иммунитет;
2) антительные препараты (иммунные сыворотки), с помощью которых создается искусственный пассивный иммунитет.
Вакцинами называют антигенные препараты, полученные из возбудителей или их структурных аналогов, которые используют для создания искусственного активного приобретенного иммунитета.
По способу приготовления различают:
1) живые вакцины. Готовятся из авирулентных штаммов возбудителя. По сути дела, они воспроизводят в организме человека легко протекающую инфекцию, но не инфекционную болезнь, в ходе которой формируются и активируются те же механизмы защиты, что и при развитии инфекционного иммунитета. Они создают напряженный и длительный иммунитет;
2) убитые вакцины. Их готовят из микроорганизмов, инактивированных прогреванием, УФ-лучами, химическими веществами, в условиях, исключающих денатурацию антигенов;
3) химические вакцины. Содержат химически чистые антигены возбудителей. Обладают слабой иммуногенностью;
4) генно-инженерные вакцины. Разрабатываются в вирусологии, при этом создаются гибридные вакцинные штаммы. В геном известного вакцинного штамма вводятся гены, отвечающие за его главные антигенные маркеры;
5) комбинированные вакцины. Представляют собой препараты, состоящие из микробного антигенного компонента и синтетических полиионов – мощных стимуляторов иммунного ответа;
6) ассоциированные вакцины. Представляют собой комплекс убитой вакцины и анатоксина.
Анатоксины – это антигенные препараты, полученные из экзотоксинов при их стерилизационной обработке. При этом анатоксин лишен токсичности исходного экзотоксина, но сохраняет его антигенные свойства. При введении анатоксинов формируется антитоксический иммунитет, так как они индуцируют синтез антитоксических антител – антитоксинов.
Пассивная иммунопрофилактика проводится как экстренная профилактика контактным лицам, когда необходимо быстро создать пассивный искусственный иммунитет. Проводится готовыми антительные препаратами – антимикробными и антитоксическими иммунными сыворотками.
Антибактериальные сыворотки одержат антитела к целлюлярным антигенам бактерий. Антитоксические сыворотки содержат антитела к экзотоксинам белков. Их получают путем иммунизации лошадей анатоксинами. В организм человека эти сыворотки вводят дробно по методу Безредка во избежание анафилактического шока.
Единица действия антитоксической сыворотки – 1 МЕ.
1 МЕ – это минимальное количество антитоксической сыворотки, которое способно нейтрализовать 100 летальных доз соответствующего экзотоксина.
Иммунотерапия
Иммунотерапия – это использование иммунологических закономерностей для лечения больных. Цель иммунотерапии – повышение специальных механизмов защиты в отношении микробных агентов.
Иммунотерапия может быть использована при хронических вялотекущих заболеваниях. При этом вводят антигенные препараты для стимуляции защитных свойств организма – лечебные вакцины (всегда убитые).
Для иммунотерапии хронических форм инфекций используют аутовакцины. Их готовят непосредственно из выделенных от данного больного возбудителей. Это убитые вакцины. Аутовакцины имеют преимущество: индуцируют в макроорганизме иммунный ответ на антигены конкретного возбудителя, учитывая его штаммовые особенности.
При лечении острых тяжелых генерализованных форм инфекционных заболеваний возникает необходимость экстренного создания пассивного искусственного приобретенного иммунитета. Для этих целей используют антительные препараты – антитоксические и антибактериальные иммунные сыворотки, иммуноглобулины, плазму.
Введение антитоксических сывороток эффективно только до адсорбции токсина клетками организма, поэтому лечение ими должно быть начато как можно раньше.
Препараты иммуноглобулинов получают из нормальной или иммунной сыворотки и плазмы крови человека.
Иммунокоррекция – современное направление в терапии инфекционных и неинфекционных заболеваний. Для этого используют:
1) иммуносупрессоры (подавляют иммунитет);
2) иммуностимуляторы (стимулируют иммунитет);
3) иммуномодуляторы (могут оказывать разнонаправленное действие на иммунную систему в зависимости от ее исходного состояния).
Эти препараты могут быть:
1) экзогенного происхождения;
2) эндогенного происхождения;
3) синтетическими.
Препараты экзогенного (микробного) происхождения чаще всего используют при хронических инфекциях, длительном незаживании ран. Они стимулируют иммунную систему. Их получают из компонентов бактерий – липополисахаридов и пептидогликанов клеточной стенки. Препараты: пирогенал, рибомуним, нуклеинат натрия.
Препараты экзогенного происхождения представляют собой иммунорегуляторные пептиды. Могут быть:
1) тимусового происхождения (Т-активин, тималин); используются при поражениях тимуса и Т-системы, аллергических состояниях;
2) костномозгового происхождения (миелопептиды); используются при поражениях В-системы.
Для лечения вирусных инфекций, опухолевых процессов, лейкопений используют интерферон.
Синтетические препараты представляют собой функциональные аналоги препаратов эндогенного (ликопид) и экзогенного происхождения (тимоген), иммуномодуляторов (макадин, левомизол).