Взаимосвязь между реактивностью и резистентностью.
· Увеличение реактивности вызывает повышение активной резистентности. Например повышение температуры тела при лихорадке способствует увеличению образования антител, что приводит к повышению иммунитета.
· Увеличение реактивности уменьшение активной резистентности. Например, увеличение выработки антител при аллергии приводит к понижению устойчивости организма к действию веществ антигенной природы.
· Уменьшение реактивности приводит к уменьшению резистентности. Уменьшение образования антител приводит к понижению иммунитета.
· Уменьшение реактивности приводит к повышению резистентности. Например при гипотермии увеличивается устойчивость организма к инфекции, интоксикации и т.д. (зимняя спячка).
Барьерные свойства (факторы защиты) ротовой полости обеспечиваются неспецифическими и специфическими (иммунологическими) механизмами. Неспецифические факторы защиты связаны со структурными особенностями слизистой оболочки ротовой полости, защитными свойствами слюны (ротовой жидкости), а также с нормальной микрофлорой полости рта. Специфические факторы обеспечиваются функционированием Т-, В-лимфоцитов и иммуноглобулинами (антителами). Специфические и неспецифические факторы защиты взаимосвязаны и находятся в динамическом равновесии. Механизмы местного иммунитета чрезвычайно чувствительны к воздействию различных внешних (экзогенных) и внутренних (эндогенных) факторов. При нарушении местного или общего иммунитета происходит активация микрофлоры в ротовой полости и развитие патологических процессов. Важное значение имеют экологическая обстановка, характер профессиональной деятельности, питание и вредные привычки человека. Ухудшение экологической ситуации, влияние на организм неблагоприятных факторов окружающей среды привели к росту заболеваемости населения, увеличению инфекционных, аллергических, аутоиммунных и других патологий. Изменилось и клиническое течение различных заболеваний человека, увеличился процент атипичных и стертых форм, резистентных к общепринятым методам терапии, чаще отмечается хронизация процесса. Нередко условно-патогенные микробы становятся патогенными для человека. Одновременно с этим по мере развития иммунологии становится ясно, что течение и исход практически всех заболеваний и патологических процессов в организме в той или иной степени зависят от функционирования иммунной системы.
Неспецифические факторы резистентности:
1. естественные барьеры: кожа и слизистые оболочки
2. система фагоцитов (нейтрофилы и макрофаги)
3. система комплемента
4. интерфероны
5. бактерицидные гуморальные факторы
6. система естественных (нормальных) киллеров, не обладающих антигенной
специфичностью (Т-киллеры, N К-клетки).
1 .Кожа и слизистые оболочки . Способность кожи к десквамации клеток обеспечивает механическое удаление патогенной инфекции, а воздействие молочной кислоты и жирных кислот, содержащихся в поте и секрете сальных желез и обусловливающих низкое значение рН, оказывается губительным для большинства бактерий за исключение Staphylococcus aureus.
Секрет, выделяемый мукоцеллюлярным аппаратом слюнных желез, бронхов, желудка, кишечника и других внутренних органов, действует как защитный барьер, препятствуя прикреплению бактерий к эпителиальным клеткам и механически удаляя их за счет движения ресничек эпителия (при кашле, чихании). Вымывающее действие слюны, слез, мочи способствует защите поверхности от повреждения, вызванного патогенными агентами. Во многих биологических жидкостях, выделяемых организмом, содержатся вещества, обладающие бактерицидными свойствами (например, лизоцим в слюне, слезах, носовых выделениях; соляная кислота в желудочном соке; лактопероксидаза в грудном молоке и т.д.). По мнению многих исследователей, собственная микрофлора ротовой полости также подавляет рост патогенной флоры за счет конкурентного потребления веществ, необходимых для роста, и выделяют такие факторы, как перекись водорода, молочная кислота, нуклеазы и даже лизоцим.
2. Система фагоцитов , как неспецифических факторов резистентности, представлена двумя типами клеток: микрофагами (полиморфноядерные нейтрофилы) и макрофагами, трансформирующимися из моноцитов, которые задерживаются в тканях, образуя систему мононуклеарных фагоцитов. Ряд компонентов слюны (оксидаза, калликреин, кинины и др.) обладают выраженной хемотаксической активностью, благодаря чему регулируют миграцию лейкоцитов в полость рта.
Всем фагоцитам присущи следующие функции:
1. миграция – способность к беспорядочному перемещению в пространстве.
2. хемотаксис – способность к направленному перемещению в пространстве.
3. адгезия – способность фагоцитов прилипать к определенным субстратам и задерживаться на них.
4. эндоцитоз – способность захватывать и поглощать твердые частицы и капли жидкости.
5. бактерицидность – способность убивать и переваривать бактерии.
6. секреция – способность выделять гидролазы и другие биологически активные вещества.
Фагоцитоз – это активное поглощение клетками твердого материала. Стадии фагоцитоза: 1. Стадия сближения 2. Стадия прилипания 3. Стадия поглощения 4. Стадия переваривания
На поверхности фагоцитов есть специальные рецепторы к веществам опсонинам. Опсонины – это вещества, которые способствуют прилипанию бактерий и антигенов к фагоцитам и стимулируют фагоцитоз. Адсорбция опсонинов на поверхности бактериальных клеток и антигенов называется опсонизацией. Среди опсонинов наибольшее значение имеют антитела – Ig G и промежуточные продукты активации комплемента С 3б, С-реактивный белок, фибронектин.
Механизмы разрушения микроорганизмов в фагоците.
· кислородная система (перекись водорода и свободные радикалы)
· лизоцим
· лактоферрин (конкурирует с микробами за ионы железа)
· катионные белки
· лизосомальные ферменты
Фагоцитоз легче протекает в присутствии ионов кальция и магния и при хорошей оксигенации. Гранулы нейтрофилов содержат низкомолекулярные катионные полипептиды и катионные белки, лизоцим, лактоферрин и широкий спектр гидролаз, достаточный для деградации всех или многих липидов, полисахаридов и белков бактерий, что приводит к их значительной деструкции в считанные часы. Однако при высокой плотности нейтрофилов на единицу объема ткани наступает их самоактивация и образование очагов инфильтрированной ткани (абсцессы, фурункулы). Активированные нейтрофилы потенциально цитотоксичны для окружающих клеток. К неспецифическим факторам резистентности относятся также моноциты и макрофаги. Макрофаги продуцируют растворимые белки монокины: интерлейкин-1, лейкоцитарный пироген, интерфероны, простагландины, тромбоксан А 2 , лейкотриены В и С, фибронектин, который участвует в клеточной адгезии, распластывании и движении клеток.
Дефекты фагоцитарной системы существенно снижают естественную резистентность организма. Они проявляются в сочетании с иммунными нарушениями. Выделяют несколько вариантов этих дефектов.
1. Снижение продукции или ускоренный распад гранулоцитов , что характерно для детского хронического агранулоцитоза с аутосомно-рецессивным типом наследования, гиперспленизма, сцепленной с полом гипогаммаглобулинемии, лекарственной аллергии. Это проявляется периодическими нейтропениями и моноцитопениями, при которых отмечается повышение температуры тела, общее недомогание, головная боль, пиогенные инфекции, изъязвление слизистой оболочки полости рта и другие осложнения, представляющие угрозу для жизни больного.
2. Нарушение подвижности и хемотаксиса гранулоцитов , что наблюдается при циррозе печени, ревматоидном артрите (хемотаксис тормозят иммунные комплексы), сахарном диабете, кандидозе слизистых и кожи (нарушение полимеризациии актина и метаболизма АТФ). В некоторых случаях нарушение хемотаксиса и фагоцитоза связано с наследственным дефектом особого вида белка (GP110), из-за чего больные становятся чувствительными главным образом к бактериальным инфекциям.
3. Нарушение адгезивных свойств (опсонизации), что может быть связано с отсутствием мембранного гликопротеина (GP110), влияющего на адгезию нейтрофилов, дефектом системы пропердина и дефицитом потребления комплемента. Это проявляется частыми инфекциями: отитами, периодонтитами, пневмониями.
4. Нарушение внутриклеточного процесса переработки антигена может быть обусловлено замедленным образованием или отсутствием специфических гранул в нейтрофилах, что сопровождается подавлением их бактерицидных свойств. Причинами подавления бактерицидности могут быть врожденный дефицит миелопероксидазы в первичных гранулах нейтрофилов и макрофагов, а также отсутствие лизоцима, что может проявляться кандидозом.
5. Незавершенность фагоцитоза. Необходимое условие процесса внутриклеточной бактерицидности - это постоянная продукция гранулоцитами и моноцитами перекиси водорода. В противном случае фагоцитоз происходит, как правило, нормально, но возбудители не перевариваются и сохраняют свои свойства. В результате возникают тяжелые рецидивирующие инфекции, дерматит, стоматит, деструктивные процессы в легких, гепатоспленомегалия. В пораженных органах и тканях обнаруживаются гранулематозные изменения, иногда с абсцедированием.
3. Система комплемента - сложный комплекс сывороточных белков {около 20 белков). Комплемент представляет собой систему высокоэффективных протеаз, последовательная активация которых вызывает бактериолизис или цитолиз. Из общего количества сывороточных белков на систему комплемента приходится 10 %. Она является основой защитных сил организма. Комплемент активирует фагоцитоз, осуществляя непосредственно или опосредованно через антитела опсонизацию микробов. Компоненты комплемента обладают хемотаксической активностью, участвуют в регуляции гуморального звена иммунитета.
Основные функции активированного комплемента:
1. опсонизация бактерий, вирусов и усиление фагоцитоза
2. лизис микробов и других клеток
3. хемотаксис
Нарушения в системе комплемента:
1. Дефицит компонентов комплемента. Наследственно обусловленный дефицит С 1, С 2, С 3 и других компонентов этой системы. Например, дефицит С1 – сыворотка утрачивает бактерицидность, повторные инфекции верхних дыхательных путей, отит, поражение суставов и хр. гломерулонефрит. Компонент С3 является ключевым в формировании ферментных и регуляторных свойств комплемента и при его дефиците - высокая смертность. Приобретенная недостаточность комплемента наблюдается при эндокардите, сепсисе, малярии, некоторых вирусных инфекциях, красной волчанке, ревматоидном артрите. При всех этих заболеваниях может развиваться гломерулонефрит, вероятно, вследствие накопления неразрушенных в отсутствие комплемента комплексов АГ+АТ.
2. Дефицит ингибиторов и инактиваторов компонентов комплемента. Дефицит ингибитора С 1 ведет к избыточной активации комплемента и развитию отека Квинке.
Выраженные нарушения системы комплемента характерны для острых бактериальных и вирусных инфекций, аутоиммунной гемолитической анемии, иммунной тромбоцитопении, гломерулонефрита, красной волчанки, сывороточной болезни и т.д. Функциональные дефекты системы комплемента приводят к тяжелым рецидивирующим инфекциям (пневмонии, стоматиты) и патологическим состояниям, обусловленным иммунными комплексами.
4. Бактерицидные гуморальные факторы. Среди растворимых бактерицидных соединений, вырабатываемых организмом, наиболее распространен фермент лизоцим (муромидаза). Он расщепляет муроминовую кислоту, входящую в состав оболочки грамотрицательных бактерий, что ведет к лизису клеточных стенок микроорганизмов. Лизоцим синтезируется и выделяется гранулоцитами, моноцитами и макрофагами, содержится во всех жидкостях организма: слюне, слезной жидкости, ликворе, сыворотке крови - и является важным фактором бактерицидности.
Лактоферрин т акже относится к бактерицидным гуморальным факторам. Это белок, содержащийся в специфических гранулах нейтрофилов. Он играет важную роль в образовании гидроксильных радикалов из молекулярного кислорода и пероксида водорода и продукции через интерлейкин-1 острофазных белков: С-реактивного белка, фибриногена и компонентов комплемента (СЗ и С9).
5. Интерфероны - низкомолекулярные белки, синтезируемые лимфоцитами (14 разновидностей a-интерферона) и фибробластами (b-интерферон). При вирусной инфекции под действием интерферонов в незараженной клетке стимулируется образование белков-ингибиторов, которые нарушают репродукцию вирусов.
6. Система нормальных киллеров (NK-клеток). Это естественные, натуральные, природные киллеры. Они представляют собой большие гранулярные лимфоциты - низкодифференцированные потомки стволовой кроветворной клетки и оказывают неспецифическое токсическое действие на клетки некоторых опухолей и нормальных тканей. Они функционируют как эффекторы противовирусного иммунитета. В качестве NК-клеток могут функционировать полиморфноядерные гранулоциты, макрофаги, моноциты, тромбоциты, а также Т-лимфоциты.
Устойчивое сохранение высокой продуктивности сельскохозяйственных животных во многом зависит от умелого использования человеком адаптационных и защитных свойств их организма. Становится необходимым систематическое и всестороннее изучение естественной резистентности животных. В условиях хозяйств только те животные могут давать ожидаемый эффект, которые обладают высокой естественной резистентностью к неблагоприятным условиям среды.
Технологию производства продукции в животноводстве необходимо сочетать с физиологической потребностью и возможностями животного.
Известно, что у высокопродуктивных животных и птицы направленность биохимических процессов на синтез веществ, составляющих продукцию, очень напряженная. Эта напряженность обменных процессов у животных усугубляется еще и совпадением продуктивного периода в значительной своей части с периодом вынашивания плода. С иммунобиологических позиций состояние живых организмов в современных условиях характеризуется снижением иммунологической реактивности и неспецифического иммунитета.
Проблеме изучения естественной резистентности животных уделялось внимание многих исследователей: А.Д. Адо; С.И. Плященко; Л.К. Бурая, Д.И. Барсукова; И.Ф. Храбустовский.
Защитную функцию крови профессор А.Я. Ярошев характеризовал следующим образом: «Кровь является местом, где находятся различного рода антитела, как образующиеся в ответ на поступление микроорганизмов, веществ, токсинов, так и видовые, обеспечивающие приобретенный и врожденный иммунитет».
Естественная резистентность и иммунитет являются защитными приспособлениями. Вопрос о преимуществе одного из этих защитных приспособлений являются дискуссионным. Неоспоримо то, что в инкубационный период перед выработкой иммунитета, организм оказывает решающее сопротивление заразному агенту и нередко выходит победителем. Вот эту первоначальную сопротивляемость заразному агенту и осуществляют факторы неспецифической защиты. При этом особенность естественной резистентности в отличие от иммунитета является способность организма наследовать неспецифические факторы защиты.
Естественная, или физиологическая резистентность организма является общебиологическим свойством как растений, так и животных. От ее уровня зависит устойчивость организма к вредным факторам внешней среды, в том числе и к микроорганизмам.
В области изучения естественного иммунитета разработки теоретических положений и применения полученных достижений в практике сельскохозяйственных производств много сделали отечественные и зарубежные селекционеры - растениеводы. Что касается животноводства, то по этой труднейшей и весьма важной проблеме исследования довольно разрозненные, отдельные, не объединенные общей направленностью.
Нельзя отрицать, что искусственная иммунизация сельскохозяйственных животных сыграла и продолжает играть неоценимую роль в борьбе со многими инфекционными болезнями, наносившими огромный урон животноводству, но и нельзя думать, что только таким путем можно бесконечно долго сохранять благополучие животных.
Медицине и ветеринарии известно более тысячи инфекционных болезней, вызываемых микроорганизмами. Если бы даже против всех этих болезней были созданы вакцины и сыворотки, трудно представить себе повсеместное практическое их применение в массовых масштабах.
Как известно, в животноводстве проводят иммунизацию только против наиболее опасных инфекций в угрожающих зонах.
В то же время постепенный, несомненно, весьма длительный отбор и подбор животных, обладающих высокой резистентностью, приведет к созданию особей, если не полностью, то в значительной части устойчивых к большинству вредных факторов.
Опыт отечественного и зарубежного животноводства показывает, что более широкое распространение на фермах и птицефабриках имеют не острозаразные заболевания, а такие инфекционные и неинфекционные заболевания, которые могут возникать на фоне снижения уровня естественной резистентности стада.
Важным резервом увеличения производства продуктов и улучшения их качества является снижение заболеваемости и отхода. Это возможно при повышении общей резистентности организма путем отбора особей, отличающихся невосприимчивостью к различным заболеваниям.
Проблема повышения естественной резистентности тесно связана с использованием генетических задатков, представляет большой научный интерес и имеет важное народнохозяйственное значение. Иммунизация животных и их генетическая устойчивость должны взаимно дополнять друг друга.
Селекция на устойчивость к некоторым заболеваниям в отдельности может быть эффективной, но селекция на устойчивость сразу к нескольким заболеваниям параллельно с селекцией по признакам продуктивности практически невозможна. Исходя из этого необходима селекция на повышение общего уровня естественной резистентности организма. Можно привести много примеров, когда односторонняя селекция на продуктивность без учета естественной резистентности приводила к преждевременной выбраковке и утрате ценных линий и семейств.
Создание животных и птицы с высоким уровнем естественной резистентности требует специальных селекционно-генетических программ, большое внимание в которых должно быть уделено таким вопросам, как установление фенотипа и генотипа птицы, отличающейся повышенной естественной резистентностью, изучение наследуемости признака резистентности, установление связи между признаками естественной резистентности и хозяйственно полезными признаками, использование признаков естественной резистентности при селекции. При этом уровень естественной резистентности должен прежде всего отображать способность организма противостоять неблагоприятным факторам внешней среды и указывать на запас защитных сил организма.
Контроль за уровнем естественной резистентности может быть плановотекущим по периодам роста и продуктивности, с учетом принятой в хозяйстве технологии или вынужденным перед проведением технологических приемов: внедрения нового оборудования, перевода животных и птицы из одних условий содержания в другие, вакцинации, ограниченном кормлении, использования новых кормовых добавок и т. д. Это позволит своевремено выявить отрицательные стороны проводимых мероприятий и предотвратить снижение продуктивности, уменьшить процент выбраковки и падежа.
Все данные по определению естественной резистентности животных и птицы должны быть сопоставлены с другими показателями по контролю за ростом и развитием, которые получают в зооветлаборатории.
Контроль за уровнем естественной резистентности должен помочь в определении плановых цифр сохранности поголовья и своевременно наметить мероприятия по имеющимся нарушениям.
Исследования уровня естественной резистентности позволяют в период селекции отбирать высокопродуктивных особей, обладающих одновременно высокой резистентностью при нормальных функциях физиологических систем.
Плановые исследования уровня естественной резистентности необходимо проводить на одной и той же группе в определенные календарные сроки, связанные с напряжением обменных процессов в определенные периоды продуктивности (различные периоды продуктивности, периоды роста).
Естественная резистентность представляет собой реакцию целостного организма, которая регулируется центральной нервной системой. Поэтому для суждения о степени естественной резистентности следует использовать критерии и тесты, отражающие состояние реактивности организма как целого.
Специфику функций иммунной системы определяют процессы, индуцируемые чужеродными субстанциями, антигенами, и основанные на распознавании последних. Однако базой для развертывания специфических иммунных процессов являются более древние реакции, связанные с воспалением. Поскольку они предсуществуют в любом организме до начала любой агрессии и для их развития не требуется развертывания иммунного ответа, эти защитные механизмы называют естественными, или врожденными. Они обеспечивают первую линию защиты от биологической агрессии. Вторая линия защиты - это реакции адаптивного иммунитета - антигенепецифический иммунный ответ. Факторы естественного иммунитета сами по себе обладают достаточно высокой эффективностью в предотвращении биологической агрессии и борьбе с ней, однако у высших животных эти механизмы, как правило, обогащаются специфическими компонентами, которые как бы наслаиваются на них. Система естественных факторов иммунитета является пограничной между собственно иммунной системой и областью, относимой к компетенции патофизиологии, которая также рассматривает механизмы и биологическую значимость ряда проявлений естественного иммунитета, служащих составными компонентами воспалительной реакции.
То есть, наряду с иммунологической реактивностью в организме существует система неспецифической защиты, или неспецифической резистентности. Несмотря на то, что неспецифическая резистентность животных и птицы к различным неблагоприятным воздействиям внешней среды в большей степени обеспечивается лейкоцитарной системой организма, однако она зависит не столько от количества лейкоцитов, сколько от их неспецифических факторов защиты, которые имеются в организме с первого дня жизни и сохраняются до самой гибели. Она включает следующие компоненты: непроницаемость кожных и слизистых покровов; кислотность содержимого желудка; наличие в сыворотке крови и жидкостях организма бактерицидных субстанций - лизоцима, пропердина (комплекса сывороточного белка, ионов М+ и комплемента), а также ферментов и противовирусных веществ (интерферона, термоустойчивых ингибиторов).
Факторы неспецифической защиты первыми включаются в борьбу при поступлении в организм чужеродных антигенов. Они как бы подготавливают почву для дальнейшего развертывания иммунных реакций, которые определяют исход борьбы.
Естественная резистентность животных к различным неблагоприятным воздействиям внешней среды обеспечивается неспецифическими факторами защиты, которые имеются в организме с первого дня жизни и сохраняются до самой гибели. Среди них решающую роль играют фагоцитоз с его защитными клеточными механизмами и гуморальные факторы резистентности, важнейшие из которых лизоцим, бактерицидные факторы. То есть особое положение среди факторов защиты занимают фагоциты (макрофаги и полиморфноядерные лейкоциты) и система белков крови, называемая комплементом. Их можно отнести как к неспецифическим, так, и к иммунореактивным факторам защиты.
Изменения факторов неспецифического иммунитета у животных и птицы имеют возрастные особенности, в частности, с возрастом увеличиваются гуморальные и снижаются клеточные.
Гуморальные факторы неспецифической резистентности как раз и обеспечивают бактерицидные и бактериостатические действия тканей и соков организма и вызывают лизис некоторых видов микроорганизмов. Степень проявления защитных свойств живого организма к микробному агенту хорошо иллюстрирует суммарная бактерицидная активность сыворотки крови. Бактерицидная активность сыворотки крови представляет собой интегральный показатель антимикробной активности всех присутствующих антимикробных веществ, как термолабильных (комплемент, пропердин, нормальные антитела), так и термостабильных (лизоцим, бета-лизин) начал.
К числу факторов естественного иммунитета организма относится лизоцим - универсальный, древнейший защитный фермент, широко распространенный в растительном и животном мире. Особенно широко распространен лизоцим в организме животных и человека: в сыворотке крови, секретах пищеварительных желез и дыхательных путей, молоке, слезной жидкости, шейке матки, печени, селезенке, яйце птиц.
Лизоцим представляет собой основной белок с молекулярной массой 14-15 тыс. Д. Его молекула представлена одной полипептидной цепью, состоящей из 129 аминокислотных остатков и имеющей 4 дисульфидные связи. Лизоцим у животных синтезируется и секретируется гранулоцитами, моноцитами и макрофагами.
Лизоцим в сыворотке крови играет, по крайней мере, двоякую роль. Во-первых, он оказывает антимикробное действие на широкий круг микробов-сапрофитов, разрушая в клеточных стенках мукопротеидные вещества. Во-вторых, не исключено его участие в реакциях приобретенного иммунитета. Бета-лизин обладает свойством разрушения бактериальных клеток при активаторе-комплементе.
Этот фермент обладает основными свойствами белка, вызывает быстрый лизис живых клеток некоторых видов бактерий. Его действие выражается в растворении специфических мукополисахаридных оболочек чувствительных к нему микроорганизмов или задержании их роста. Кроме того, лизоцим убивает бактерии, принадлежащие ко многим другим видам, но не вызывает их лизис.
Лизоцим содержится в гранулоцитах и в активной форме выделяется в результате даже минимального повреждения клеток в окружающую лейкоциты жидкую среду. В связи с этим не случайно этот фермент причисляют к веществам, определяющим естественную и приобретенную невосприимчивость организма к инфекции.
Система комплемента - сложный комплекс белков, представленных главным образом во фракции β-глобулинов, насчитывающий, включая регуляторные, около 20 компонентов, на долю которых приходится 10% белков сыворотки крови и представляющий собой систему каскадно действующих пептидгидролаз. Катаболизм компонентов комплемента самый высокий по сравнению с другими белками сыворотки крови, с обновлением в течение суток до 50% белков системы.
Если учитывать, какую сложную совокупность представляют собой белки сыворотки в системе комплемента, то не приходится удивляться тому, что около 70 лет потребовалось для установления того факта, что комплемент состоит из 9 компонентов, а их в свою очередь можно подразделить на 11 самостоятельных белков.
Комплемент впервые описал Бухнер в 1889 г. Под названием «алексин» - термолабильный фактор, в присутствии которого наблюдается лизис микробов. Свое название комплемент получил благодаря тому, что он комплементирует (дополняет) и усиливает действие антител и фагоцитов, защищая организм человека и животных от большинства бактериальных инфекций. В 1896 г. Borde первый определил комплемент как фактор, присутствующий в свежей сыворотке, который необходим для лизиса бактерий и эритроцитов. Фактор этот не изменялся после предварительной иммунизации животного, что позволило отчетливо дифференцировать комплемент от антител. Поскольку довольно быстро поняли, что комплемент - не единственное функциональное вещество в сыворотке, все внимание было направлено на его способность стимулировать лизис интактных клеток; комплемент стали рассматривать почти исключительно в свете его способности воздействовать на лизис клеток.
Исследование комплемента в аспекте кинетического анализа этапов, ведущих к лизису клетки, позволило получить точные данные о последовательном взаимодействии компонентов комплемента и важные свидетельства многокомпонентности системы комплемента. Идентификация этих факторов показала, что комплемент является важным медиатором в воспалительном процессе.
Комплемент является важнейшим активатором всей системы приобретенных и нормальных антител, которые в его отсутствие недейственны в иммунных реакциях (гемолиз, бактериолиз, отчасти - реакция агглютинации). Комплемент представляет собой систему каскадно-действующих пептидгидролаз, получивших обозначение от С1 до С9. Установлено, что большая часть компонента синтезируется гепатоцитами и другими клетками печени (около 90%, СЗ, С6, С8, фактор В и др.), а также моноцитами - макрофагами (С1, С2, СЗ, С4, С5).
Различные компоненты комплемента и их фрагменты, образующиеся в процессе активации, способны вызывать воспалительные процессы, лизис клеток, стимулировать фагоцитоз. Конечным результатом может быть сборка комплекса из С5-, С6-, С7-, С8-, и С9- компонентов, атакующего мембрану с образованием в ней каналов и повышением проницаемости мембраны для воды и ионов, что обуславливает гибель клеток.
Активация комплемента может происходить двумя основными путями: альтернативным - без участия антител и классическим - с участием антител.
Бактерицидные факторы тесно связаны между собой, и лишение сыворотки одного из них вызывает изменения в содержании других.
Так, комплемент совместно с антителами или другими сенсибилизирующими агентами может убивать некоторые бактерии (например, Vibrio, Salmonella, Shigella, Esherichia) путем повреждения клеточной стенки. Muschel и Treffers показали, что бактерицидная реакция в системе «S. Typhi - С’ морской свинки - антитела кролика или человека» напоминает в некоторых отношениях гемолитическую реакционную систему: Мд++ усиливает бактерицидную активность; кривые бактерицидного действия похожи на кривые гемолитической реакции; между бактерицидной активностью антител и комплементом имеется обратная зависимость; для того, чтобы убить одну бактериальную клетку, необходимо очень малое количество антител.
Для того, чтобы произошло повреждение или изменение клеточной стенки бактерий, необходим лизоцим, причем этот энзим действует на бактерии лишь после обработки их антителами и комплементом. Нормальная сыворотка содержит достаточное количество лизоцима для повреждения бактерий, но если лизоцим удалить, то повреждений не наблюдается. Добавление кристаллического лизоцима яичного белка восстанавливает бактериолитическую активность системы антитело -комплемент.
Кроме того, лизоцим ускоряет и усиливает бактерицидное действие. Эти наблюдения можно объяснить, исходя из предположения, что антитело и комплемент, контактируя с оболочкой бактериальной клетки, обнажают тот субстрат, на который действует лизоцим.
В ответ на попадание в кровь болезнетворных микробов возрастает число лейкоцитов, что называют лейкоцитозом. Основная функция лейкоцитов состоит в уничтожении болезнетворных микробов. Нейтрофилы, которые составляют большинство лейкоцитов, обладая амебоидными движениями, способны передвигаться. Придя в соприкосновение с микробами, эти большие клетки захватывают их, засасывая внутрь протоплазмы, переваривают и уничтожают. Нейтрофилы захватывают не только живые, но и погибшие бактерии, остатки разрушенных тканей и инородные тела. Лимфоциты, кроме того, участвуют в восстановительных процессах после воспаления тканей. Один лейкоцит может уничтожить более 15 бактерий и иногда погибает при этом. То есть, необходимость определения фагоцитарной активности лейкоцитов как показателя сопротивляемости организма очевидна и обоснования не требует.
Фагоцитозом называется специальная форма эндоцитоза, при которой поглощаются крупные частицы. Фагоцитоз осуществляется только специфическими клетками (нейтрофилами и макрофагами). Фагоцитоз является одним из наиболее ранних механизмов защиты человека и различных видов животных от многих внешних воздействий. В отличие от изучения других эффективных функций нейтрофилов, исследования фагоцитоза стало уже традиционным. Как известно, фагоцитоз - многофакторный и многоэтапный процесс, и каждый из его этапов характеризуется развитием каскада сложнейших биохимических процессов.
Процесс фагоцитоза делится на 4 стадии: приближение к фагоцитируемому объекту, контакт и прилипание частиц к поверхности лейкоцита, поглощение частиц и их переваривание.
Первая стадия: Способность лейкоцитов мигрировать в сторону фагоцитируемого объекта зависит как от хемотаксических свойств самого объекта, так и от хемотаксических свойств плазмы крови. Хемотаксис - движение в заданном направлении. Поэтому именно хемотаксис - определенная гарантия включения нейтрофила в поддержание иммунного гомеостаза. Хемотаксис включает в себя как минимум две фазы:
1. Фаза ориентации, во время которой клетки либо вытягиваются, либо образуют псевдоподии. Около 90% клеток уже в течении нескольких секунд ориентируются на заданное направление.
2. Фаза поляризации, в течение которой осуществляется взаимодействие между лигандом и рецептором. Причем однотипность реагирования на хемотаксические факторы различной природы дает основание предполагать универсальность указанных способностей, которые, по видимому, лежат в основе взаимодействия нейтрофила с внешней средой.
Вторая стадия: прилипание частиц к поверхности лейкоцита. На прилипание и захват частиц лейкоцит отвечает повышением уровня метаболической активности. Происходит троекратное увеличение поглощения О2 и глюкозы, усиливается интенсивность аэробного и анаэробного гликолизов. Это состояние обмена веществ при фагоцитозе получило название «метаболического взрыва». Ему сопутствует дегрануляция нейтрофилов. Содержание гранул выделяется во внеклеточную среду путем экзоциноза. Однако дегрануляция нейтрофилов при фагоцитозе - процесс вполне упорядоченный: с наружной клеточной мембраной сливаются сначала специфические гранулы, и лишь затем азурофильные. Итак, фагоцитоз начинается с экзоцитоза - экстренного выброса во внешнюю среду бактерицидных белков и кислых гидролаз, участвующих в резорбции иммунных комплексов и обезвреживании внеклеточно расположенных бактерий.
Третья стадия: вслед за контактом и прилипанием частиц к поверхности фагоцита следует их поглощение. Фагоцитируемая частица попадает в цитоплазму нейтрофила в результате инвагинации наружной клеточной мембраны. Инвагинированная часть мембраны с заключенной частицей отщепляется, вследствие чего образуется вакуоль или фагосома. Этот процесс может происходить одновременно в нескольких участках клеточной поверхности лейкоцита. Контактный лизис и слияние мембран лизосомальных гранул и фагоцитарной вакуоли приводят к образованию фаголизосомы и поступлению в вакуоль бактерицидных белков и ферментов.
Четвертая стадия: внутриклеточное расщепление (переваривание). Образовавшиеся при выпячивании и отшнуровки клеточной мембраны фагоцитарные вакуоли сливаются с находящимися в цитоплазме гранулами. В результате этого возникают пищеварительные вакуоли, заполненные содержимым гранул и фагоцитируемыми частицами. В первые три минуты после фагоцитоза в вакуолях, заполненных бактериями, поддерживается нейтральная pH, оптимальная для действия ферментов, специфических гранул - лизоцима, лактоферина и щелочной фасфотазы. Затем значение pH падает до 4, в результате чего создается оптимум для действия ферментов азурофильных гранул -миелопероксидазы и водорастворимых кислых гидролаз.
Уничтожение живых объектов, или завершенный фагоцитоз, следует рассматривать как итоговый феномен, в котором сфокусировались многие звенья эффекторного потенциала клетки. Принципиальным этапом в учении об антимикробных свойствах фагоцитов явилось развитие представлений о том, что умервщление бактерий (киллер - эффект) не имеет отношения к деградации (перевариванию) мертвых объектов - убитых микробов, обломков собственных тканей, клеток и др. Этому способствует открытие новых бактерицидных факторов и систем, механизмов их цитотоксичности и способов подключения к фагоцитарным реакциям. С точки зрения реактивности, все бактерицидные факторы нейтрофилов можно разделить на 2 группы.
К первой относятся компоненты, преформированные в зрелом нейтрофиле. Их уровень не зависит от стимуляции клетки, а целиком определяется количеством вещества, синтезированного в процессе гранулопоэза. К ним принадлежат лизоцим, некоторые протеолитические ферменты, лактоферрин, катионные белки и низкомолекулярные пептиды, получившие название «дефенсины» (от английского defincе - защита). Они лизируют (лизоцим), убивают (катионные белки) или задерживают рост бактерий (лактоферрин). Их роль в противомикробной защите подтверждают наблюдения, сделанные в анаэробном режиме: нейтрофилы, лишенные возможности использовать бактерицидные свойства активированного кислорода, нормально убивали микроорганизмы.
Факторы второй группы образуются или резко активируются при стимуляции нейтрофила. Их содержание тем выше, чем интенсивнее реакция клеток. Усиление окислительного метаболизма ведет к образованию кислородных радикалов, которые вместе с перекисью водорода, миелопероксидазой и галогенами составляют эффекторное звено кислородозависимого аппарата цитотоксичности. Было бы неверным противопоставлять друг другу различные антимикробные факторы. Их эффективность во многом зависит от взаимной сбалансированности, условий, в которых протекает фагоцитоз, вид микроба. Ясно, например, что в анаэробной среде на первый план выступают биоцидные моменты, независимые от кислорода. Они уничтожают многие бактерии, но даже один устойчивый вирулентный штамм может вскрыть несостоятельность подобной системы. Антимикробный потенциал складывается из суммы взаимно дополняющих, нередко взаимно компенсирующих взаимодействий, которые обеспечивают максимальную эффективность бактерицидных реакций. Повреждение его отдельных звеньев ослабляет нейтрофил, но не означает полной беспомощности в защите от инфицирующих агентов.
Следовательно, трансформация наших представлений о гранулоцитах, в частности о нейтрофилах, за последние годы претерпела чрезвычайно большие изменения, и сегодня гетерогенность функциональных возможностей нейтрофилов вряд ли дает основание причислять их к каким-либо известным клеткам, участвующим в различных формах иммунологического ответа. Это подтверждается как огромным спектром функциональных возможностей нейтрофилов, так и сферой их влияний.
Большой интерес вызывают изменения естественной резистентности в зависимости от различных факторов.
Одной из важнейших сторон проблемы естественной устойчивости организма является изучение ее возрастных особенностей. Реактивные свойства в растущем организме складываются постепенно и окончательно сформировываются лишь на определенном уровне общефизиологического созревания. Поэтому молодой и взрослый организм обладают неодинаковой восприимчивостью к заболеваниям, по-разному реагируют на воздействие болезнетворных агентов.
Постнатальный период развития большинства млекопитающих животных характеризуется состоянием пониженной реактивности организма, выражающейся полным отсутствием или слабым проявлением неспецифических гуморальных факторов. Этот период характеризуется также неполноценной воспалительной реакцией и ограниченным проявлением специфических гуморальных факторов защиты. По мере развития реактивность организма животных постепенно усложняется и совершенствуется, что связано с развитием желез внутренней секреции, формированием определенного уровня обмена веществ, совершенствованием защитных приспособлений против инфекций, интоксикаций и так далее.
Клеточные факторы защиты в организме животных возникают раньше, чем гуморальные. У телят клеточная защитная функция организма, наиболее выраженная в первые дни после рождения. В более старшем возрасте степень фагоцитоза постепенно увеличивается с колебаниями опсоно-фагоцитарного показателя в сторону повышения или понижения в зависимости от условий содержания. Переход от молочных кормов на растительные снижает фагоцитарную активность лейкоцитов. Вакцинация телят в первые дни жизни способствует повышению активности фагоцитоза.
При этом у телят, родившихся от неиммунизированных коров, фагоцитарная активность лейкоцитов в 5 раз ниже, чем у телят, родившихся от коров, иммунизированных паратифозным антигеном. Кормление молозивом также способствовало повышению активности лейкоцитов.
Фагоцитарные реакции у телят повышаются до 5-дневного возраста, затем в возрасте 10 дней начинают резко снижаться. Наиболее низкие показатели фагоцитоза отмечаются в 20-дневном возрасте. Фагоцитарная активность лейкоцитов в этот период еще ниже, чем у однодневных телят. Начиная с 30-дневного возраста, наблюдается постепенное увеличение фагоцитарной активности лейкоцитов и интенсивности поглощения ими микроорганизмов. Максимальных величин эти показатели достигают в возрасте 6 месяцев. В дальнейшем показатели фагоцитоза изменяются, однако величины их остаются практически на уровне 6-месячного возраста. Следовательно, клеточные факторы защиты к этому возрасту в организме телят уже полностью сформированы.
У новорожденных телят нормальные агглютинины к гертнеровскому антигену отсутствуют и появляются лишь в 2...2,5-месячном возрасте. Телята, вакцинированные в первые дни жизни паратифозной вакциной, не вырабатывают антитела. Агглютинины к этому антигену появляются только в 10...12-дневном возрасте и до 1,5 месяцев образуются в низком титре. В первые 3...7 дней жизни телят они выражены слабо и достигают уровня взрослых животных лишь к 2-месячному возрасту.
Наименьший уровень бактерицидной активности сыворотки крови телят отмечается у новорожденных до приема молозива. На 3-й день после рождения бактерицидная активность сыворотки крови повышается, а к 2-месячному возрасту она практически достигает уровня взрослых животных.
У новорожденных телят до кормления молозивом не обнаруживается лизоцим. После выпойки молозива появляется лизоцим, однако уже к 10-му дню снижается почти в два раза. Однако к месячному возрасту титр лизоцима снова постепенно повышается. К этому времени телята уже способны самостоятельно вырабатывать лизоцим. В 2-месячном возрасте титр лизоцима достигает максимальной величины, затем до 6-месячного возраста количество его поддерживается примерно на одном уровне, после чего вновь в возрасте 12 месяцев титр снижается.
Как видно, в первые 10 дней жизни телят высокая способность лейкоцитов к фагоцитозу компенсирует недостаточность бактерицидной активности сыворотки крови. В более поздние сроки изменения бактерицидной активности сыворотки крови носят волнообразный характер, что, по-видимому, связано с условиями содержания и сезонами года.
Ягнята в первый день жизни имеют относительно высокий фагоцитарный показатель, который к 15-дневному возрасту резко снижается, затем вновь возрастает и достигает своего максимума к 2-месячному возрасту или несколько позже.
Довольно подробно изучена также возрастная динамика гуморальных факторов естественной резистентности организма у ягнят. Так, в первые дни жизни у них отмечаются пониженные показатели естественной резистентности. Способность к продуцированию антител у них появляется в 14...16-дневном возрасте и достигает к 40...60 дням уровня иммунологической реактивности взрослых животных. В первые дни жизни ягнят угнетение микробов при контакте с кровяной сывороткой выражено слабо, в 10...15-дневном возрасте бактерицидная активность сыворотки несколько повышается и к 40...60 дням достигает уровня, свойственного взрослым овцам.
У поросят от рождения до 6-месячного возраста также отмечается определенная закономерность изменений показателей клеточных и гуморальных факторов защиты.
У поросят наиболее низкие показатели фагоцитоза отмечаются в 10-дневном возрасте, в последующем до 6-месячного возраста наблюдается постепенное их повышение. То есть, к 10-дневному возрасту у поросят наблюдается резкое падение всех показателей фагоцитоза. Наиболее выраженное проявление фагоцитоза отмечается у поросят в 15-дневном возрасте. Поросята раннего отъема и искусственно вскормленные имеют более низкие показатели фагоцитарного индекса по сравнению с поросятами, вскормленными под свиноматкой, хотя на их росте ранний отъем от матки не отразился.
Наименьшие показатели опсоно-фагоцитарной реакции отмечаются в 20-дневном возрасте. В этот период снижается не только фагоцитарная активность лейкоцитов, но и уменьшается их количество в 1 мм3 крови (фагоцитарная емкость). Резкое снижение показателей фагоцитоза, по-видимому, связано с прекращением поступления с молозивом антител, способствующих фагоцитозу. С 20-дневного возраста фагоцитарная активность лейкоцитов постепенно возрастает и достигает максимума в 4-месячном возрасте.
Комплементарная активность у поросят начинает обнаруживаться лишь в 5-дневном возрасте и, постепенно нарастая, ко 2...3-му месяцу жизни достигает уровня взрослых животных.
Формирование высокого титра сывороточных белков у поросят происходит независимо от вакцинации свиноматок, к концу четвертой недели жизни. Бактерицидные свойства крови у поросят наиболее выражены к третьей неделе жизни.
В 2-дневном возрасте у поросят хорошо выражена способность сыворотки крови угнетать рост тест-микробов.
К 10-дневному возрасту происходит резкое снижение бактерицидной способности сыворотки. При этом уменьшается не только интенсивность подавления роста микробов сывороткой, но и продолжительность действия ее. В дальнейшем с увеличением возраста животных идет усиление бактерицидной активности сыворотки крови.
Следовательно, молодняк первых 3...4 дней жизни характеризуется слабой иммунологической зрелостью, его естественная резистентность к неблагоприятному воздействию факторов внешней среды низка, с чем связаны высокая заболеваемость и отход в этот период.
У птицы раннему периоду развития (60 дней) присуще слабое проявление гуморальных факторов неспецифического иммунитета организма. В противовес этим показателям в организме птицы на раннем этапе онтогенеза содержится высокое количество лизоцима. Что касается клеточных защитных факторов, то эти показатели достаточно высокие.
В период завершения ювенальной линьки и полового созревания организма каждый определенный показатель естественной резистентности организма имеет свою индивидуальную динамику изменения. Так, окислительно-восстановительная функция крови продолжает постоянно наращиваться. В 150-дневном возрасте комплементарная активность сыворотки крови у ремонтного молодняка достоверно увеличивается. Содержание лизоцима в сыворотке крови имеет четкую тенденцию к снижению. Бактерицидная активность сыворотки крови на этом этапе постэмбрионального развития птицы достоверно повышается и превосходит уровень 60-дневных цыплят. Период полового созревания птицы характеризовался некоторым снижением фагоцитарной интенсивности псевдоэозинофильных гранулоцитов и повышением процента фагоцитирующих псевдоэозинофильных гранулоцитов.
Третий период исследования по сравнению с первым и вторым в большей степени обуславливается яйценоскостью птицы. С началом яйцекладки и последующим ее повышением происходит более существенное снижение окислительно-восстановительной функции крови. Комплементарная активность сыворотки крови увеличивается с повышением яйценоскости и максимальное его количество зарегистрировано в 210-300-дневном возрасте, что соответствовало пику яйцекладки. Бактерицидная активность имеет закономерность к увеличению к началу яйцекладки до ее пика, а в дальнейшем снижается. Это, видимо, сопряжено с более интенсивной деятельностью органов яйцеобразования. С увеличением уровня яйцекладки фагоцитарная интенсивность и процент фагоцитирующих псевдоэозинофильных гранулоцитов у взрослой птицы по сравнению с молодками увеличивается. Таким образом, можно сказать, что на показатели естественной резистентности у птицы большое влияние оказывает уровень их продуктивности; чем выше продуктивность, тем напряженнее неспецифические защитные факторы организма.
Неспецифическая резистентность осуществляется клеточными и гуморальными факторами, тесно взаимодействующими в достижении конечного эффекта - катаболизма чужеродной субстанции: макрофагами, нейтрофилами, комплементом и другими клетками и растворимыми факторами.
К гуморальным факторам неспецифической резистентности принадлежат лейкины - вещества, полученные из нейтрофилов, проявляющие бактерицидное действие в отношении ряда бактерий; эритрин - вещество, полученное из эритроцитов, бактерицидное в отношении дифтерийной палочки; лизоцим - фермент, продуцируемый моноцитами, макрофагами, лизирует бактерии; пропердин - белок, обеспечивающий бактерицидные, вируснейтрализующие свойства сыворотки крови; бетта-лизины - бактерицидные факторы сыворотки крови, выделяемые тромбоцитами.
Факторами неспецифической резистентности также являются кожа и слизистые оболочки организма - первая линия защиты, где вырабатываются вещества, оказывающие бактерицидное действие. Также подавляют рост и размножение микробов слюна, желудочный сок, пищеварительные ферменты.
В 1957 году английский вирусолог Айзекс и швейцарский вирусолог Лин-денманн, изучая явление взаимного подавления (интерференции) вирусов в куриных эмбрионах, опровергли связь процесса интерференции с конкуренцией между вирусами. Оказалось, что интерференция обусловлена формированием в клетках конкретного низкомолекулярного белкового вещества, которое удалось выделить в чистом виде. Ученые назвали этот белок интерфероном (ИФН), поскольку он подавлял репродукцию вирусов, создавая в клетках состояние резистентности к их последующему реинфицированию.
Интерферон образуется в клетках в ходе вирусной инфекции и обладает хорошо выраженной видовой специфичностью, то есть проявляет свое действие только в том организме, в клетках которого образовался.
При встрече организма с вирусной инфекцией именно продукция интерферона является наиболее быстрой ответной реакцией на заражение. Интерферон формирует защитный барьер на пути вирусов намного раньше специфических защитных реакций иммунитета, стимулируя клеточную резистентность, делает клетки непригодными для размножения вирусов.
В 1980 году Комитетом экспертов ВОЗ была принята и рекомендована новая классификация, согласно которой все интерфероны человека разделяются на три класса:
- альфа-интерферон (лейкоцитарный) - основной препарат для лечения вирусных и раковых заболеваний. Получают его в культуре лейкоцитов крови доноров, используя в качестве интерфероногенов вирусы, не представляющие опасности для людей (вирус Сендай);
- бета-интерферон - фибробластный, продуцируется фибробластами, у этого типа интерферона противоопухолевая активность превалирует над противовирусной;
- гамма-интерферон - иммунный, вырабатывается сенсибилизированными лимфоцитами Т-типа при повторной встрече с "известным" им антигеном, а также при стимуляции лейкоцитов (лимфоцитов) митогенами - ФГА и другими лек-тинами. Обладает выраженным иммуномодулирующим действием.
Все интерфероны отличаются друг от друга по набору аминокислот и антигенным свойствам, а также по выраженности тех или иных форм биологической активности. Описаны следующие свойства интерферонов: антивирусные, имму-номодулирующие, противоопухолевые; помимо этого интерфероны подавляют рост клеток, изменяют проницаемость клеточных мембран, активируют макрофаги, усиливают цитотоксичность лимфоцитов, активируют последующий синтез интерферона, а также обладают "гормоноподобной" активацией жизнедеятельности клеток.
Во всех звеньях взаимодействия компонентов иммунной системы как на уровне образования, активации и проявления их функций остается много белых пятен для того, чтобы создать рабочую схему действия иммунной системы и на этой основе прогнозировать развитие дальнейших событий в организме.
Активные неспецифические механизмы поддержания антигенно-структурного гомеостаза вместе с пассивными являются первым рубежом обороны внутренней среды организма от чужеродных антигенов. Эти механизмы представлены сложным комплексом факторов - морфологических, биохимических, общефизиологических. Способность к их функционированию передастся по наследству от родителей, однако потенциальный максимум этих функций - показатель индивидуальный. Это и определяет неодинаковую степень у различных индивидуумов.
К неспецифической резистентности относят гуморальные и клеточные факторы защиты. Неспецифическая резистентность стереотипна. Она не дифференцирует антигены, имеет фазный характер, что связано с регуляцией ее со стороны нервной и эндокринной систем.
К гуморальным факторам относят: комплемент, интерфероны, лизоцим, бета-лизины и клеточные факторы: нейтрофильные лейкоциты (микрофаги).
Основным гуморальным фактором песпецифической резистентности является комплемент - сложный комплекс белков сыворотки крови (около 20), которые участвуют в уничтожении чужеродных антигенов, активации свертывания, образовании кининов. Для комплемента характерно формирование быстрого, многократно усиливающегося ответа на первичный сигнал за счет каскадного процесса. Активироваться комплемент может двумя путями: классическим и альтернативным. В первом случае активация происходит за счет присоединения к иммунному комплексу (антиген-антитело), а во втором - за счет присоединения к липополисахаридам клеточной стенки микроорганимов, а также эндотоксину. Независимо от путей активации происходит образование мембранатакующего комплекса белков комплемента, разрушающего антиген.
Вторым и не менее важным фактором, является интерферон . Он бывает альфа-лейкоцитарный, бета-фиброластный и гамма-интерферониммунный. Вырабатываются они соответственно лейкоцитами, фибробластами и лимфоцитами. Первые два вырабатываются постоянно, а гамма-интерферон - только в случае попадания вируса в организм.
Кроме комплемента и интерферонов, к гуморальным факторам относятся лизоцим и бета-лизины . Суть действия данных веществ заключается в том, что, являясь ферментами, они специфически разрушают липополисахаридные последовательности в составе клеточной стенки микроорганизмов. Отличие бета-лизинов от лизоцима заключается в том, что они вырабатываются в стрессорных ситуациях. Кроме указанных веществ, к этой группе относятся: С-реактивный белок, белки острой фазы, лактоферрин, пропердин и др.
Неспецифическая клеточная резистентность обеспечивается фагоцитами: макрофагами - моноцитами и микрофагами - нейтрофилами.
Для обеспечения фагоцитоза эти клетки наделены тремя свойствами:
- Хемотаксисом - направленным движением к объекту фагоцитоза;
- Адгезивностью - способностью фиксироваться на объекте фагоцитоза;
- Биоцидностью - способностью переваривать объект фагоцитоза.
Последнее свойство обеспечивается двумя механизмами - кислородзависимым и кислороднезависимым. Кисло-родзависимый механизм связан с активацией мембранных ферментов (НАД-оксидазы и др.) и выработкой биоцидных свободных радикалов, которые возникают из глюкозы и кислорода на специальном цитохроме В-245. Кислороднезависимый механизм связан с белками лизосом, закладывающихся в костном мозге. Только сочетание обоих механизмов обеспечивает полное переваривание объекта фагоцитоза.
Неспецифические факторы защиты - механические, физические и гуморальные факторы неспецифической резистентности организма.
Главными механическими барьерами зашиты являются кожа и слизистые оболочки. Здоровая кожа наряду с механической барьерной функцией обладает выраженными бактерицидными свойствами, обусловленными наличием нормальной микрофлоры на её поверхности. Определение степени бактерицидности кожи широко применяется в гигиенических и клинических исследованиях.
Неспецифические факторы защиты слизистых оболочек те же, что и у кожи, например кислая реакция (рН) желудочного сока (ниже 3), влагалища (4-4,5). Кроме того, клетки слизистых оболочек содержат лизоцим и секреторный иммуноглобулин класса А (SIgA), играющие важную роль в устойчивости кишечника, респираторных и мочеполовых путей к повреждающим агентам.
К механическим факторам относятся физиологические и патологические процессы, обеспечивающие удаление патогенных микроорганизмов, кашель, повышенное слизеотделение, чихание, рвота, потоотделение и др. Физическими фактором саногенеза, мобилизующим защитные реакции организма, является повышение температуры тела, наблюдаемое при многих заболеваниях.
Особое место среди неспецифических факторов защиты принадлежит фагоцитозу. К гуморальным неспецифическим факторам защиты относятся естественные антитела, комплемент, лизоцим, пропердин, бета-лизины, лейкины, интерферон, ингибиторы вирусов и другие вещества, постоянно присутствующие в сыворотке крови, секретах слизистых оболочек и тканях организма.
Значительную роль в обеспечении неспецифической резистентности организма играют также гормоны коры надпочечников (глюко- и минералокортикоиды).
Фагоцитоз - процесс поглощения, разрушения и выделения из организма патогенов.
В человеческом организме ответственными за него являются моноциты и нейтрофилы.
Процесс фагоцитоза бывает завершенным и незавершенным.
Завершенный фагоцито
з состоит из следующих стадий:
активация фагоцитирующей клетки;
хемотаксис или движение к фагоцитируемому объекту;
прикрепление к данному объекту (адгезия);
поглощение этого объекта;
переваривание поглощенного объекта.
Незавершенный фагоцитоз прерывается на стадии поглощения, при этом патоген остается живым.
Стадии фагоцитоза
В процессе фагоцитоза образуются следующие структуры:
· фагосома – образуется после прикрепления фагоцита к объекту путем замыкания его мембраны вокруг патогена;
· фаголизосома – образуется в результате слияния фагосомы с лизосомой фагоцитирующей клетки. После ее образования начинается процесс переваривания.
Вещества из лизосомальных гранул (гидролитические ферменты, щелочная
фосфатаза, миелопероксидаза, лизоцим) могут разрушать чужеродные вещества двумя механизмами:
· кислороднезависимый механизм -осуществляется гидролитическими ферментами;
· кислородзависимый механизм - осуществляется при участии миелопероксидазы, перекиси водорода, супероксидного аниона, активного кислорода и гидроксильных радикалов.
Комплемент: краткое определение
Комплементом называют сложный комплекс белков, действующий совместно для удаления внеклеточных форм патогена; система активируется спонтанно определенными патогенами или комплексом антиген:антитело. Активированные белки либо непосредственно разрушают патоген (киллерное действие), либо обеспечивают лучшее их поглощение фагоцитами (опсонизирующее действие); либо выполняют функцию хемотаксических факторов, привлекая в зону проникновения патогена клетки воспаления.
Комплекс белков комплемента формирует каскадные системы, обнаруженные в плазме крови. Для этих систем характерно формирование быстрого, многократно усиленного ответа на первичный сигнал за счет каскадного процесса. В этом случае продукт одной реакции служит катализатором последующей, что в конечном итоге приводит к лизису клетки или микроорганизма.
Существует два главных пути (механизма) активации комплемента - классический и альтернативный.
Классический путь активации комплемента инициируется взаимодействием компонента комплемента С1q с иммунными комплексами (антителами, связанными с поверхностными антигенами бактериальной клетки); в результате последующего развития каскада реакций образуются белки с цитолитической (киллерной) активностью, опсонины, хемоаттрактанты. Такой механизм соединяет приобретенный иммунитет (антитела) с врожденным иммунитетом (комплемент).
Альтернативный путь активации комплемента инициируется взаимодействием компонента комплемента С3b с поверхностью бактериальной клетки; активация происходит без участия антител. Данный путь активации комплемента относится к факторам врожденного иммунитета.
В целом система комплемента относится к основным системам врожденного иммунитета, функция которых состоит в том, чтобы отличить "свое" от "не своего". Эта дифференциация в системе комплемента осуществляется благодаря присутствию на собственных клетках организма регуляторных молекул, подавляющих активацию комплемента.
Факторы неспецифической резистентности (защиты), которые обеспечивают неселективный характер ответа на антиген и являются наиболее стабильной формой невосприимчивости, обусловлены врожденными биологическими особенностями вида. Они реагируют на чужеродный агент стереотипно и независимо от его природы. Основные механизмы неспецифической защиты формируются под контролем генома в процессе развития организма и связаны с естественно-физиологическими реакциями широкого спектра - механическими, химическими и биологическими.
Среди факторов неспецифической резистентности выделяют:
ареактивность клеток макроорганизма к патогенным микроорганизмам и токсинам, обусловленную генотипом и связанную с отсутствием на поверхности таких клеток рецепторов для адгезии патогенного агента;
барьерную функцию кожи и слизистых оболочек, которая обеспечивается отторжением клеток эпителия кожи и активными движениями ресничек мерцательного эпителия слизистых оболочек. Кроме того, она обусловлена выделением экзосекретов потовых и сальных желез кожи, специфических ингибиторов, лизоцима, кислой средой желудочного содержимого и другими агентами. Биологические факторы защиты на этом уровне обусловлены губительным воздействием нормальной микрофлоры кожи и слизистых покровов на патогенные микроорганизмы;
температурную реакцию, при которой прекращается размножение большинства патогенных бактерий. Так, например, устойчивость кур к возбудителю сибирской язвы (В. anthracis) обусловлена тем, что температура их тела находится в пределах 41-42 °С, при которой бактерии не способны к самовоспроизводству;
клеточные и гуморальные факторы организма.
В случае проникновения патогенов в организм включаются гуморальные факторы, к которым относятся белки системы комплемента, пропердин, лизины, фибронектин, система цитокинов (интерлейкины, интерфероны и др.). Развиваются сосудистые реакции в виде быстрого локального отека в очаге повреждения, что задерживает микроорганизмы и не пропускает их во внутреннюю среду. В крови появляются белки острой фазы - С-реактивный протеин и маннансвязывающий лектин, которые обладают способностью взаимодействовать с бактериями и другими возбудителями. В этом случае усиливаются их захват и поглощение фагоцитирующими клетками, т. е. происходит опсонизация патогенов, а эти гуморальные факторы играют роль опсонинов.
К клеточным факторам неспецифической защиты относятся тучные клетки, лейкоциты, макрофаги, естественные (натуральные) киллерные клетки (NK-клетки, от англ. «natural killer»).
Тучные клетки - это большие тканевые клетки, в которых находятся цитоплазматические гранулы, содержащие гепарин и биологически активные вещества типа гистамина, серотонина. При дегрануляции тучные клетки выделяют особые вещества, являющиеся медиаторами воспалительных процессов (лейкотриены и ряд цитокинов). Медиаторы повышают проницаемость сосудистых стенок, что позволяет комплементу и клеткам выходить в ткани очага поражения. Все это сдерживает проникновение патогенов во внутреннюю среду организма. NK-клетки представляют собой крупные лимфоциты, не имеющие маркеров Т- или В-клеток и способные спонтанно, без предварительного контакта убивать опухолевые и вирусинфицированные клетки. В периферической крови на их долю приходится до 10 % от всех мононуклеарных клеток. NK-клетки локализованы главным образом в печени, красной пульпе селезенки, слизистых оболочках.
Фагоцитоз - биологическое явление, основанное на узнавании, захвате, поглощении и переработке чужеродных веществ эукариотической клеткой. Объектами для фагоцитоза являются микроорганизмы, собственные отмирающие клетки организма, синтетические частицы и др. Фагоцитами являются полиморфно-ядерные лейкоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), моноциты и фиксированные макрофаги - альвеолярные, перитонеальные, купферовские клетки, дендритные клетки селезенки и лимфатических узлов, клетки Лангерганса и др.
В процессе фагоцитоза (от греч. phago - пожираю, cytos - клетки) различают несколько стадий (рис. 15.1):
Приближение фагоцита к чужеродному корпускулярному объекту (клетке);
Адсорбция объекта на поверхности фагоцита;
Поглощение объекта;
Разрушение фагоцитированного объекта.
Первая фаза фагоцитоза осуществляется за счет положительного хемотаксиса.
Адсорбция происходит путем связывания чужеродного объекта рецепторами фагоцита.
Третья фаза осуществляется следующим образом.
Фагоцит обхватывает адсорбированный объект своей наружной мембраной и втягивает (инвагинирует) его внутрь клетки. Здесь образуется фагосома, которая затем сливается с лизосомами фагоцита. Формируется фаголизосома. Лизосомы представляют собой специфические гранулы, содержащие бактерицидные ферменты (лизоцим, кислые гидролазы и др.).
Специальные ферменты участвуют в образовании активных свободных радикалов О 2 и Н 2 О 2 .
На заключительном этапе фагоцитоза происходит лизис поглощенных объектов до низкомолекулярных соединений.
Такой фагоцитоз протекает без участия специфических гуморальных факторов защиты и получил название доиммунного (первичного) фагоцитоза. Именно этот вариант фагоцитоза впервые описан И. И. Мечниковым (1883) как фактор неспецифической защиты организма.
Результатом фагоцитоза является либо гибель чужеродных клеток (завершенный фагоцитоз), либо выживание и размножение захваченных клеток (незавершенный фагоцитоз). Незавершенный фагоцитоз представляет собой один из механизмов длительной персистенции (переживания) патогенных агентов в макроорганизме и хронизации инфекционных процессов. Такой фагоцитоз чаще протекает в нейтрофилах и завершается их гибелью. Незавершенный фагоцитоз выявлен при туберкулезе, бруцеллезе, гонорее, иерсиниозах и других инфекционных процессах.
Повышение скорости и эффективности фагоцитарной реакции возможно при участии неспецифических и специфических гуморальных белков, которые получили название опсонинов. К ним относят белки системы комплемента СЗb и С4b, белки острой фазы, IgG, IgM и др. Опсонины имеют химическое сродство к некоторым компонентам клеточной стенки микроорганизмов, связываются с ними, а затем такие комплексы легко фагоцитируются потому, что фагоциты имеют специальные рецепторы для молекул опсонинов. Кооперация различных опсонинов сыворотки крови и фагоцитов составляет опсонофагоцитарную систему организма. Оценку опсонической активности сыворотки крови проводят путем определения опсонического индекса или опсонофагоцитарного индекса, которые характеризуют влияние опсонинов на поглощение или лизис микроорганизмов фагоцитами. Фагоцитоз, в котором принимают участие специфические (IgG, IgM) белки-опсонины, называют иммунным.
Система комплемента (лат. complementum - дополнение, средство пополнения) - это группа белков сыворотки крови, которые принимают участие в реакциях неспецифической защиты: лизиса клеток, хемотаксиса, фагоцитоза, активации тучных клеток и др. Белки комплемента относятся к глобулинам или гликопротеинам. Они вырабатываются макрофагами, лейкоцитами, гепатоцитами и составляют 5-10% всех белков крови.
Система комплемента представлена 20-26 белками сыворотки крови, которые циркулируют в виде отдельных фракций (комплексов), различаются по физико-химическим свойствам и обозначаются символами С1, С2, С3 ... С9 и др. Хорошо изучены свойства и функция основных 9 компонентов комплемента.
В крови все компоненты циркулируют в неактивной форме, в виде коэнзимов. Активация белков комплемента (т. е. сборка фракций в единое целое) осуществляется специфическими иммунными и неспецифическими факторами в процессе многоступенчатых превращений. При этом каждый компонент комплемента катализирует активность следующего. Этим обеспечиваются последовательность, каскадность вступления компонентов комплемента в реакции.
Белки системы комплемента участвуют в активации лейкоцитов, развитии воспалительных процессов, лизисе клеток-мишеней и, прикрепляясь к поверхности клеточных мембран бактерий, способны опсонизировать («одевать») их, стимулируя фагоцитоз.
Известно 3 пути активации системы комплемента: альтернативный, классический и лектиновый.
Наиболее важным компонентом комплемента является СЗ, который расщепляется конвертазой, образующейся при любом пути активации, на фрагменты СЗа и СЗb. Фрагмент СЗb участвует в образовании С5-конвертазы. Это является начальным этапом формирования мембранолитического комплекса.
При альтернативном пути комплемент может активироваться полисахаридами, липиполисахаридами бактерий, вирусами и другими антигенами без участия антител. Инициатором процесса является компонент СЗb, который связывается с поверхностными молекулами микроорганизмов. Далее при участии ряда ферментов и белка пропердина этот комплекс активирует компонент С5, который прикрепляется к мембране клетки-мишени. Затем на нем образуется мембраноатакующий комплекс (МАК) из компонентов С6-С9. Процесс завершается перфорацией мембраны и лизисом микробных клеток. Именно этот путь запуска каскада комплементарных белков имеет место на ранних стадиях инфекционного процесса, когда специфические факторы иммунитета (антитела) еще не выработаны. Кроме того, компонент СЗb, связываясь с поверхностью бактерий, может выполнять роль опсонина, усиливая фагоцитоз.
Классический путь активации комплемента запускается и протекает с участием комплекса антиген-антитело. Молекулы IgM и некоторые фракции IgG в комплексе антиген-антитело имеют специальные места, которые способны связать компонент С1 комплемента. Молекула С1 состоит из 8 субъединиц, одна из которых является активной протеазой. Она участвует в расщеплении компонентов С2 и С4 с образованием СЗ-конвертазы классического пути, которая активирует компонент С5 и обеспечивает формирование мембраноатакующего комплекса С6-С9, как при альтернативном пути.
Лектиновый путь активации комплемента обусловлен присутствием в крови особого кальцийзависимого сахаросвязывающего протеина - маннансвязывающего лектина (МСЛ). Этот протеин способен связывать остатки маннозы на поверхности микробных клеток, что приводит к активации протеазы, расщепляющей компоненты С2 и С4. Это запускает процесс формирования лизирующего мембрану комплекса, как при классическом пути активации комплемента. Некоторые исследователи рассматривают этот путь как вариант классического пути.
В процессе расщепления компонентов С5 и СЗ образуются малые фрагменты С5а и С3а, которые служат медиаторами воспалительной реакции и инициируют развитие анафилактических реакций с участием тучных клеток, нейтрофилов и моноцитов. Эти компоненты получили название анафилатоксинов комплемента.
Активность комплемента и концентрация отдельных его компонентов в организме человека могут увеличиваться или уменьшаться при различных патологических состояниях. Могут быть и наследственные дефициты. Содержание комплемента в сыворотках животных зависит от вида, возраста, сезона и даже времени суток.
Наиболее высокий и стабильный уровень комплемента отмечен у морских свинок, поэтому в качестве источника комплемента используют нативную или лиофилизированную сыворотку крови этих животных. Белки системы комплемента очень лабильны. Они быстро разрушаются при хранении при комнатной температуре, действии света, ультрафиолетовых лучей, протеаз, растворов кислот или щелочей, удалении ионов Са++ и Mg++. Прогревание сыворотки при 56 °С в течение 30 мин приводит к разрушению комплемента, и такая сыворотка называется инактивированной.
Количественное содержание компонентов комплемента в периферической крови определяют как один из показателей активности гуморального иммунитета. У здоровых лиц содержание компонента С1 составляет 180 мкг/мл, С2 - 20 мкг/мл, С4 - 600 мкг/мл, СЗ - 13 001 мкг/мл.
Воспаление как важнейшее проявление иммунитета развивается в ответ на повреждение тканей (прежде всего покровных) и направлено на локализацию и уничтожение микроорганизмов, которые проникли в организм. В основе воспалительной реакции лежит комплекс гуморальных и клеточных факторов неспецифической резистентности. Клинически воспаление проявляется покраснением, отеком, болью, локальным повышением температуры, нарушением функции поврежденного органа или ткани.
Центральную роль в развитии воспаления играют сосудистые реакции и клетки системы мононуклеарных фагоцитов: нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, моноциты, макрофаги и тучные клетки. При повреждении клеток и тканей, кроме того, высвобождаются различные медиаторы: гистамин, серотонин, простагландины и лейкотриены, кинины, белки острой фазы, в том числе С-реактивный белок, и др., которые играют важную роль в развитии воспалительных реакций.
Бактерии, проникшие в организм при повреждении, и продукты их жизнедеятельности активируют свертывающую систему крови, систему комплемента и клетки макрофагально-мононуклеарной системы. Происходит образование сгустков крови, что предупреждает распространение возбудителей с кровью и лимфой и препятствует генерализации процесса. При активации системы комплемента образуется мембрано-атакующий комплекс (МАК), который лизирует микроорганизмы или опсонизирует их. Последнее усиливает способность фагоцитирующих клеток поглощать и переваривать микроорганизмы.
Характер течения и исход воспалительного процесса зависят от многих факторов: природы и интенсивности действия чужеродного агента, формы воспалительного процесса (альтеративное, экссудативное, пролиферативное), его локализации, состояния иммунной системы и др. Если воспаление не завершается в течение нескольких дней, оно становится хроническим и тогда развивается иммунное воспаление с участием макрофагов и Т-лимфоцитов.
Билет №1
Цели и задачи микробиологии, вирусологии.
Микробиология – это наука, изучающая микроорганизмы, их биологические признаки, систематику, экологию и взаимоотношение с др организмами.
Цель: глубокое изучение структуры и важнейших св-в патогенных микроорганизмов; взаимоотношение их с организмом человека в опр условиях природной и социальной среды; совершенствование методов микробиологической диагностики; разработка новых, более эффективных леч-ых и прф-их препаратов; решение такой важной проблемы,как ликвидация и предупреждение инф болезней.
Установление этиологической роли различных микроорганизмов в патологии человека. На этом строится диагностика инфекционных заболеваний.
Разработка методов диагностики и профилактики инфекционных заболеваний.
Изучение болезнетворных свойств патогенных микроорганизмов с целью определения клинической и эпидемиологической значимости того или иного микроорганизма.
Контроль за эффективностью лечебных и профилактических мероприятий.
Изучение асептики, антисептики, дезинфекции, стерилизации.
Изучение механизмов распространения микроорганизмов во внешней среде, в основном в питьевой воде, пище, воздухе.
Изучение вопросов охраны внешней среды.
Главная задача медицинской микробиологии – ликвидация инфекционных болезней.
Понятие об иммунитете. Виды и формы иммунитета.
Иммунитет – невосприимчивость ор-ма к болезнетворным микробам и в-вам неинф природы.
I. Естественный: врожденный, приобретенный, пассивный иммунитет новорожденных
II. Искусственный: пасивный, активный
Врожденный – самая прочная форма иммунитета, которая обусловлена врожденными биологическими особенностями данного вида.
Приобретенный иммунитет возникает после того, ка человек перенес инф болезнь, поэтому его также называют постинф-ым.
Приобретенный иммунитет индывидуален и потомству не передается, он спецефичен т к предохраняет организм только от перенесенных зб
Длительный ПИ возникает после: БТ, холеры, ветр оспы, дифтерии, сыпном тифе,сиб язвы.
При большинстве ИЗ р-тие иммунитета к данному в-лю идет паралельно освобождению ор-ма от микробов и после выздоровления человек освобождается от в-ля. Такой иммунитет назыв стерильным.
Существует также нестерильный иммунитет. Он закл-ся в том, что невосприимчивость ор-ма к повторному заражению микробом связано с наличием в ор-ме того же в-ля. Как только ор-м от него осв-ся человексново становится восприимчивым к данному зб
Пассивный иммунитет новорожденного обусловлен передачей антител из ор-ма матери плоду через плаценту или через молоко матери новорожденномую.
Активный ИИ создают для человека при введении ему прпаратов, которые получаю из убитых или ослабленных микробов(вакцины) либо обезвреженных токсинов в-ля (анатоксин).
Пасивный Ии возникает при введении в ор-м человека спец защитных в-в, которые получили название иммунных антител. Они создаются в сыворотках переболевших людей. антитела можно получить специально иммунизируя животных определенными видами в-лей.
Вирусы гепатита А. Эпидемиология гепатита А (источник заражения, механизм и пути передачи инфекции). Лабораторная диагностика гепатита. Лечение и профилактика гепатита А.
Мелкий РНК содержащие с кубическим типом симметрии. Не имеет суперкапсид мой оболочки
Эпидемиология
Источник инфекции больной человек
Механизм заражения:
Алиментарный
Путь передачи
Микробиологическая диагностика
Серологический метод :
1)ИФА Для определения в сыворотке иммуноглобулина м к вирусу гепатита А на ранних стадиях болезни
2) ИФА- Для определения иммуноглобулина G в парных пробах сыворотки крови к HAV. Диагностическим является четырехкратная нарастание титра антител
Специфическая профилактика и лечение
Активная : инактивированная культуральная вакцина
Пассивная: иммуноглобулин нормальный человеческий
Билет №2
Значение микробиологии в деятельности медицинской сестры.
Медицинская микробиология изучает микроорганизмы, патогенные для человека, их морфологию и физиологию, устойчивость к различным химическим веществам, процессы взаимодействия микробов и макроорганизма, те инфекцию и иммунитет. Микроорганизмы являются возбудителями инфекционнных болезней, которые часто встречаются в практике. Для того чтобы правильно поставить диагноз инфекционного заболевания, необходимо хорошо знать морфологию микробов, их основные формы, уметь различать их под микроскопом. Каждый медперсонал должен владеть методом микроскопии, для чего необходимо знать устройство микроскопа и правила работы с ним.
Факторы неспецифической резистентности организма.
Неспецифическая резистентность осуществляется клеточными и гуморальными факторами, тесно взаимодействующими в достижении кончного эффекта – катаболизма чужеродной субстанции: макрофагами, нейтрофилами, комплементом и другими клетками и растворимыми факторами. К гуморальныи факторам неспец резистентности принадлежат лейкины – вещества, полученные из нейтрофилов, проявляющие бактериоцидное действие в отношении ряда бактерий; эритрин- вещество, полученное из эритроцитов, бактериоцидное в отношении дифтерийной палочки. Факторами неспец резистентности также являются кожа и слизистые оболочки организма-первая линия защиты, где вырабатваются в-ва оказывающие бактериоцидное действие.
