Под видовым иммунитетом понимают невосприимчивость, обусловленную врожденными биологическими особенностями, присущими данному виду животных или человеку. По сути дела, это видовой признак, передающийся по наследству, подобно любому другому признаку вида. Примером подобной формы невосприимчивости может служить иммунитет человека к чуме рогатого скота, животных – к брюшному тифу, дизентерии и т. д. Видовой иммунитет может проявляться у животных одного и того же вида ко многим инфекционным агентам и у разных видов к одному и тому же возбудителю, например, к полиомиелиту невосприимчивы все млекопитающие, кроме обезьян, человека и некоторых видов грызунов. В основе видового иммунитета лежат различные механизмы естественной неспецифической резистентности. В связи с этим многие ученые предполагают, что данную форму невосприимчивости правильней называть не иммунитетом, а естественной неспецифической резистентностью. Характерными особенностями ее являются наследственная передача и отсутствие специфичности.

Биологические факторы, обусловливающие видовую резистентность, не имеют какой-либо избирательной направленности в отношении только одного какого-то возбудителя, их защитная роль проявляется независимо от природы вредного агента. По отношению ко многим возбудителям видовой иммунитет бывает весьма стойким, но не абсолютным. При изменении условий внешней среды в ряде случаев видовой иммунитет может быть преодолен. Например, в обычных условиях лягушка невосприимчива к столбняку, но если после введения возбудителя столбняка лягушку поместить в термостат при температуре 37 °C, она заболевает типичной формой столбняка. Резистентность человеческого организма к инфекционным болезням зависит от пола, возраста, климатических условий, времени года и в значительной степени от социально-экономических условий жизни. Как правило, резистентность наиболее высока, когда организм функционирует нормально во всех отношениях, и снижается под влиянием различных факторов, которые нарушают нормальное физиологическое состояние. В ряде случаев перенесенное заболевание до такой степени снижает резистентность организма, что менее вирулентные бактерии могут стать причиной вторичной инфекции.

Механизмы видового иммунитета

Неспецифическая видовая резистентность обусловлена целым рядом анатомофизиологических механизмов. Схематически их можно разделить на следующие группы факторов: защитная роль кожных и слизистых покровов; нормальная микрофлора макроорганизма; воспаление; лихорадка; барьерная функция лимфатических узлов; гуморальные антимикробные вещества, содержащиеся в тканях и жидкостях организма; функции выделительной системы; фагоцитоз и др.

Кожа. Неповрежденная кожа представляет собой обычно непроницаемый барьер для микроорганизмов. Лишь при некоторых инфекционных болезнях, например лептоспирозах, прямое проникновение возбудителя через неповрежденную кожу, возможно, является первичным путем заражения. Кожа представляет собой не просто инертную механическую преграду для проникновения микроорганизмов. Напротив, здоровая неповрежденная кожа обладает отчетливой бактерицидной активностью в отношении тех микроорганизмов, которые не являются представителями ее нормальной микрофлоры. Так, если нанести на кожу взвесь стрептококков, то количество их через 30 мин уменьшается в 3 раза, через 1 ч – в 20 раз, а через 2 – 3 ч их останется лишь очень немного. Более эффективное действие проявляет чистая кожа. Гибель микроорганизмов значительно замедляется на загрязненной коже. Бактерицидные свойства кожи обусловлены, как полагают, наличием в секрете сальных и потовых желез ненасыщенных жирных кислот, особенно олеиновой. Свободные насыщенные алифатические кислоты, содержащиеся в секрете сальных желез, обладают определенным фунгистатическим действием. Бактерицидное и бактериостатическое действие оказывают также содержащиеся в секрете потовых желез перекись водорода, уксусная кислота, аммиак, мочевина, желчные пигменты и др. Нарушения целостности кожи, ранения – частая причина проникновения в организм возбудителей, в особенности гнойно-воспалительных болезней.

Слизистые оболочки. Слизистые оболочки также выполняют роль не только факторов механической защиты. Они обладают некоторыми приспособлениями и свойствами, которые уменьшают возможность проникновения возбудителя в организм. Так, например, покрытые слизью реснички мерцательного эпителия адсорбируют на себе микроорганизмы, содержащиеся во вдыхаемом воздухе, и способствуют его очищению. Слизь, выделяемая оболочками, наряду с другими физиологическими функциями используется организмом для адсорбции, вымывания и удаления различных раздражителей, в том числе и микробов. Бактерии, попавшие на слизистую глаза, относительно быстро удаляются путем вымывания слезной жидкостью. Наконец, слизистые оболочки вырабатывают различные ферменты и другие продукты жизнедеятельности, которые обладают антимикробным действием. В слюне, в слезной жидкости, в носовом секрете и в различных тканевых соках содержится фермент лизоцим. Идентичный фермент обнаружен и в яичном белке. Лизоцим разрушает клеточную стенку бактерий, разрывая β-гликозидные связи между аминосахарами пептидогликана. В результате этого образуются протопласты, которые оказываются нестойкими и подвергаются лизису. Особенно чувствителен к действию лизоцима Micrococcus lysodeikticus, который разрушается слезной жидкостью, разведенной 1: 40 000. Помимо лизоцима, в носовом секрете присутствует вирусинактивирующий агент, который по своим свойствам отличается от лизоцима. Этот агент действует на вирус гриппа и на ряд других вирусов, чувствительных к дезоксихолату. Механизм действия его пока не установлен. Мощным антимикробным действием обладает нормальный желудочный сок с его кислой реакцией. Большинство бактерий, попадающих в желудок, разрушаются здесь. Поэтому в желудке очень немного живых бактерий. Через желудок в кишечник бактерии могут проникать, очевидно, в том случае, когда они заключены в твердые частицы пищи и, таким образом, на какой-то срок защищены от бактерицидного действия желудочного секрета. Вещества, подавляющие рост микроорганизмов, обнаружены в секретах различных слизистых оболочек.

Нормальная микрофлора организма. Микроорганизмы, которые населяют кожу и слизистые оболочки, сообщающиеся с внешней средой, составляют нормальную микрофлору организма. Эти микроорганизмы способны лучше противостоять защитным механизмам организма, но не способны, за исключением тех случаев, когда резистентность сильно снижена, проникать в ткани.

В соответствии с физиологическими функциями и особенностями свойств секрета (рН среды, наличие питательных веществ, антимикробных факторов и т. п.) в различных участках слизистых оболочек верхних дыхательных путей, желудочно-кишечного и мочеполового трактов сформировались свои характерные сообщества микроорганизмов, составляющих нормальную микрофлору. Помимо прочих функций (снабжение организма дефицитными витаминами, аминокислотами, участие в переваривании ряда питательных веществ), нормальная микрофлора функционирует также как важная составная часть всего комплекса защитных механизмов, лежащих в основе резистентности организма. Защитный эффект нормальной микрофлоры заключается в том, что между ее представителями и патогенными микроорганизмами, которые попадают в данную область, неизбежно возникают сложные формы взаимоотношений, от конкуренции до прямого антагонизма, природа которых может быть самой различной (конкуренция за питательные вещества, обусловленная различной скоростью размножения, выделение антибиотических веществ, изменение рН среды в сторону, неблагоприятную для конкурента, и т. п.). Например, нормальная микрофлора слизистой влагалища у женщин представлена молочнокислыми бактериями. Кислая среда, создаваемая ими, препятствует размножению других, в том числе патогенных, бактерий.

Изменение нормальной микрофлоры – дисбактериоз – наступает или вследствие перенесенного заболевания, или в результате применения веществ, угнетающих нормальную микрофлору.

Воспаление. Как защитная реакция целостного организма на чрезмерное раздражение и повреждение ткани физическими, химическими и биологическими агентами воспаление возникло на более высокой ступени эволюции, чем фагоцитоз, а именно – у организмов, обладающих кровеносной и нервной системами. Помимо фагоцитоза, который является обязательным компонентом воспалительной реакции, в ней действуют и другие механизмы защиты, благодаря которым в очаге воспаления происходят фиксация и аккумуляция микроорганизмов или других инородных веществ и их уничтожение. Существенную роль в механизме воспаления играют гистамин, серотонин и другие биологически активные вещества, которые освобождаются главным образом из тучных клеток (мастоцитов). Они повышают проницаемость стенок капилляров, в результате чего в зоне воспаления появляются макрофаги и экссудат, содержащий комплемент, лейкотаксин, фибриноген и антитела; развивается отек. Лейкотаксин также увеличивает проницаемость капилляров и стимулирует миграцию полиморфноядерных лейкоцитов сквозь стенки сосудов. Фагоциты, скапливающиеся в изобилии в очаге воспаления, создают своеобразный вал, препятствующий дальнейшему распространению микроорганизмов. Коагуляция фибриногена приводит к закупорке межклеточных пространств фибрином. Тромбируются мелкие кровеносные и лимфатические сосуды, что препятствует диссеминации возбудителя гематогенным и лимфогенным путем. Такая «лимфатическая» блокада способствует задержке возбудителя в очаге воспаления. Для последующего размножения возбудителя неблагоприятные условия создаются также за счет развивающегося местного ацидоза, гипоксии и гипертермии, плохо сказывающихся на метаболизме микроорганизма. В результате кооперативного взаимодействия макрофагов, антител и комплемента происходит уничтожение возбудителя, вызвавшего воспаление.

Лихорадка. Повышение температуры тела в той или иной мере наблюдается, как правило, при всех инфекционных болезнях. Оно также является защитной реакцией организма. Повышение температуры тела способствует ускорению кровотока и усилению обменных процессов в организме. Температура 38 – 40 °C является оптимальной для активации макрофагов, дальнейшее ее повышение уже подавляет фагоцитоз. Вместе с тем повышение температуры оказывает мутагенное действие на микроорганизмы, а у возникающих температурочувствительных мутантов при 38 – 40 °C утрачивается или сильно угнетается способность размножаться. Высокая температура оказывает неблагоприятное действие и на внутриклеточное размножение различных вирусов.

Барьерные функции лимфатических узлов. По образному выражению П. Ф. Здродовского (1969), лимфатические узлы являются «своеобразным биологическим фильтром для возбудителей, переносимых с лимфой». У человека имеется около 1000 лимфатических узлов, размер которых варьирует от булавочной головки до зерна фасоли. Лимфа доставляется к ним по лимфатическим сосудам, которые начинаются межклеточными капиллярами в тканях. Особенно богаты лимфатическими сосудами кожа, а также слизистые оболочки желудочно-кишечного и дыхательного трактов. В случае проникновения через кожу или слизистые оболочки микроорганизмы, как и иные чужеродные частицы, током лимфы заносятся в лимфатические узлы, задерживаются в них и становятся объектом действия макрофагов. Таким образом, лимфатические узлы не просто «фильтруют» лимфу, но и активно удаляют из нее микробов, выполняя важнейшую неспецифическую защитную функцию. Именно в них при некоторых инфекционных болезнях, когда фагоцитоз носит незавершенный характер, раньше всего развивается воспалительный процесс (лимфадениты при туберкулезе, бруцеллезе, брюшном тифе, туляремии, чуме).

Лимфатические узлы в мозговом и особенно в корковом слое содержат большое количество лимфоцитов различной степени зрелости, которые играют важную роль в выработке специфического иммунитета. В этом случае барьерно-фиксирующая роль лимфатических узлов заметно возрастает.

Лимфатические узлы не только захватывают чужеродный материал, они являются местом, где происходит избирательное накопление активированных данным чужеродным веществом клеток, которые участвуют в иммунных реакциях против него. Клетки лимфатических узлов уже на самых ранних стадиях развития иммунной реакции вырабатывают особые медиаторы – факторы иммунных лимфатических узлов. Из костного мозга в периферические лимфатические органы постоянно поступают незрелые клетки мононуклеарной системы макрофагов, где они и осуществляют свои иммунорегулирующие функции с помощью синтезируемых ими особых миелопептидов.

Противомикробные вещества, содержащиеся в тканях и жидкостях организма. Давно установлено, что из тканей и жидкостей организма можно выделить много различных веществ с противомикробной активностью. Нередко эти вещества действуют избирательно. Например, из сыворотки непастеризованного коровьего молока выделен белок лактенин, который оказывает сильное бактерицидное действие на стрептококки группы А, но менее активен в отношении других микроорганизмов.

Лактенин обнаружен в молоке матери. Антимикробным действием обладают также пептиды, выделяемые из тканей. Один из них, с большим содержанием лизина, действует на стафилококки, стрептококки, сибиреязвенную палочку, а некоторые пептиды с большим содержанием аргинина активны против туберкулезной палочки.

Эффективным противомикробным действием обладает тромбоцитарный катионный белок (бетализин). Это пептид, бактерицидная активность которого проявляется путем стимуляции фагоцитоза, опсонизации патогенов, торможения колонизации и снижения персистентных свойств за счет предупреждения адгезии, торможения бактериальной пероксидазы и каталазы (О. В. Бухарин).

Установлено, что жирные кислоты с длинными цепями, накапливающиеся в большом количестве в уплотненной ткани легкого, способствуют быстрому исчезновению пневмококков из очагов поражения. Бактерицидное действие полиаминов спермина и спермидина на туберкулезную палочку проявляется после их активирования спермидиноксидазой.

Не подлежит никакому сомнению, что такие факторы, как доступ О2, содержание СО2, уровень активной реакции среды, наличие и концентрация различных органических кислот и других метаболитов, наличие или отсутствие у клеток рецепторов, с которыми взаимодействуют бактерии и вирусы, создают своеобразные условия и таким образом оказывают существенное влияние на выживаемость различных возбудителей в тканях организма. Например, вирус гриппа может взаимодействовать лишь с теми клетками, которые имеют на своей поверхности мукопептидные рецепторы. В свою очередь вещества мукоидной природы, содержащиеся в сыворотке крови, связывают вирус гриппа и являются его неспецифическими ингибиторами.

Функции выделительной системы. К числу неспецифических защитных механизмов организма следует отнести также и функции выделительных систем. Освобождение организма от микробов, продуктов их жизнедеятельности и токсинов происходит с помощью желудочно-кишечного тракта, мочевыводящих путей, потовых желез, дыхательной и других систем. Типичным примером такого рода неспецифической защитной реакции является рвота, часто наблюдаемая как при бактериальных, так и небактериальных кишечных отравлениях.

При попадании в организм достаточно больших доз микробов или их токсинов нормальная физиологическая деятельность, т. е. реактивность многих органов, в том числе выделительных систем, в результате воздействия микробных антигенов на рецепторы тканей изменяется. Учащается дыхание, изменяется кровообращение, расширяются кровеносные сосуды и реализуется ряд других реакций, направленных на освобождение организма от возбудителей и нейтрализацию их вредного воздействия.

Из всего вышеизложенного следует, что в организме имеется большое количество неспецифических приспособлений, которые обеспечивают определенную степень его резистентности к различным микроорганизмам. Однако главными биологическими высокоспециализированными системами, обеспечивающими видовой иммунитет, являются системы макрофагов, комплемента, интерферонов, Т-цитотоксических лимфоцитов и главная система гистосовместимости. Поэтому неспецифическую резистентность правильнее определять как видовой иммунитет, поскольку эта резистентность определяется в первую очередь специализированными иммунологическими системами.

Система интерферонов

Давно было подмечено, что если ввести в организм два вируса одновременно или с интервалом не более 24 ч, между ними наблюдается какое-то взаимодействие, проявляющееся во взаимном угнетении (интерференция). В 1957 г. Л. Айзекс и Дж. Линдеман обнаружили, что явление интерференции связано с образованием в клетках, которые были заражены вирусом, особого белка – интерферона. Установлено, что существует не один интерферон, а целая система их, в которой выделены три основных типа. Интерфероны, синтезируемые в клетках человека, различаются по своим физико-химическим свойствам; рецепторам, с помощью которых они взаимодействуют с клетками; кислоточувствительности; антигенной специфичности. Современная номенклатура интерферонов такова.

Номенклатура интерферонов

(разработана специальной комиссией ВОЗ в 1980 г.):

• Новое обозначение:

1) IFN-α; 2) IFN-β; 3) IFN-γ.

• Старое обозначение:

1) тип I (лейкоцитарный), pH 2,0 – стабильный, индуцируемый чужеродными клетками;

2) тип II (фибробластный), pH 2,0 – стабильный;

3) тип III (иммунный), pH 2,0 – лабильный, индуцируемый антигенами и митогенами.

По своей химической природе интерфероны являются гликопротеидами. Каждый из трех типов интерферонов (α, β, γ) разделяют на подтипы. Например, тип (семейство) α-интерферона включает около 20 подтипов, различающихся по биологическим свойствам и структуре. Среди них обнаружены и такие подтипы, которые утрачивают свою активность при рН 2,0, т. е. кислотолабильные. Множественность и структурная гетерогенность интерферонов, очевидно, отражают их функциональную гетерогенность, а также способность синтезироваться под влиянием различных индукторов. Молекулярная масса интерферонов варьирует от 17 до 45 кД у α– и β-интерферонов и от 20 до 80 кД у γ-интерферона; γ-интерферон продуцируют Т-лимфоциты, натуральные, или природные, киллеры, активированные макрофаги. В свою очередь он стимулирует образование молекул МНС класса II, является кофактором дифференцировки и активации В-лимфоцитов и антагонистом действия на них интерлейкина-4. Гены, контролирующие синтез интерферонов у человека, локализованы на 2, 5 и 9-й хромосомах.

В соответствии с гипотезой об индукции интерферона предполагается, что в клетках его синтез блокирован репрессором. При контакте клетки с индуктором, например вирусом, репрессор связывается, что приводит к активации оперона, контролирующего образование интерферона. Затем происходит транскрипция мРНК для интерферона и ее трансляция. Оперон для α-интерферона содержит до 12 структурных генов. Противовирусное действие интерферонов проявляется в их способности подавлять внутриклеточное размножение широкого круга ДНК– и РНК-вирусов. Интерферон не взаимодействует непосредственно с вирусом, он не препятствует адсорбции вируса на клетке и его проникновению в клетку. Антивирусное действие интерферонов не связано с синтезом какого-то нового белка, а проявляется в повышении активности ряда ключевых ферментов клеточного обмена веществ (рис. 62). Один из возможных механизмов антивирусной активности интерферона заключается в том, что он увеличивает продукцию протеинкиназы, которая фосфорилирует один из факторов инициации трансляции и ингибирует синтез белка. Другой механизм сводится к тому, что под влиянием интерферона накапливается олигоаденилатсинтетаза, приводящая к образованию 2,5-олигоадениловой кислоты. Последняя активирует клеточную эндонуклеазу, которая разрушает молекулы РНК, в том числе и мРНК. Так или иначе, под влиянием интерферона блокируется синтез вирусных макромолекул. Повидимому, в зависимости от типа рецепторов клетки, особенностей самих клеток и типов интерферонов, последние реализуют свое воздействие через активацию синтеза разных ферментных систем. Индукция синтеза интерферона происходит под воздействием самых различных факторов: ДНК– и РНК-содержащих вирусов, бактерий, риккетсий, простейших, различных микробных антигенов, а также различных синтетических соединений. Наиболее характерные черты биологического действия интерферона следующие:

Рис. 62. Механизм действия интерферона (по А. Г. Букринской, 1986):

1 – интерферон; 2 – клеточный рецептор

1) универсальность – интерферон активен против широкого круга вирусов;

2) выраженная тканевая специфичность – он активен в гомологичных системах и практически не активен в гетерогенных тканях (поэтому для лечения человека можно использовать только интерферон человеческого происхождения), биологическая активность интерферона определяется его полипептидом, а тканеспецифичность – углеводным компонентом;

3) наличие эффекта последействия – даже после отмывания интерферона в клетках длительное время сохраняется способность подавлять размножение вирусов;

4) отсутствие какого-либо токсического эффекта – обработка интерфероном клеток не нарушает их нормальной жизнедеятельности;

5) высокая эффективность действия – даже небольшое количество интерферона (несколько десятков молекул) обладает противовирусной активностью.

Интерфероны обладают не только противовирусным, но и противобактериальным (более сильным против грамположительных бактерий и хламидий и менее сильным против других грамотрицательных бактерий) и противоопухолевым действием. Такое их действие связано прежде всего с тем, что интерфероны – мощные иммуномодуляторы. Они стимулируют гуморальный иммунитет, усиливая антителообразование, восстанавливают соотношение T-хелперы/T-супрессоры, уменьшают степень иммунодепрессии, стимулируют фагоцитоз, активность цитокинов, всех киллерных клеток и T-цитотоксических лимфоцитов и т. д. В основе такой широкой активности интерферонов лежит их способность включаться в различные метаболические процессы и регулировать их, поэтому систему интерферонов следует рассматривать как неотъемлемую составную часть общей иммунной системы. Синтез молекул интерферонов – первый ответ на получение клетками неспецифического сигнала о появлении чужеродных антигенов. Включаясь в регуляцию метаболических процессов в клетках, тканях и органах, интерфероны обеспечивают поддержание гомеостаза на всех уровнях организации от клетки до целостного организма. В связи с этим для стимуляции синтеза эндогенных интерферонов и усиления их иммуномодулирующего действия в практику лечения и профилактики вирусных и других инфекционных заболеваний, особенно таких, при которых возбудитель оказывает негативное действие на систему интерферонов, помимо собственно интерферонов все шире внедряются различные синтетические стимуляторы интерферонообразования.

Два таких препарата успешно используются: амиксин и арбидол. Амиксин – первый пероральный синтетический низкомолекулярный индуктор эндогенного интерферона. Его применяют по специальным схемам для профилактики и лечения гриппа и других острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ), герпетических, цитомегаловирусных и нейровирусных заболеваний, энтеральных (A, E) и парентеральных вирусных гепатитов (B, C, D, E, G, TTV) и хламидиозов. Амиксин нетоксичен и хорошо совместим с антибиотиками и средствами традиционного лечения вирусных и бактериальных болезней. Арбидол помимо интерферониндуцирующего и иммуномодулирующего обладает и прямым антивирусным действием. Он применяется для профилактики и лечения гриппа и ОРВИ у взрослых и детей по специальным схемам.

Киллерные клетки

Приобретенный иммунитет отличается от видового следующими особенностями. Во-первых, он не передается по наследству. По наследству передается лишь информация об органе иммунитета, а сам иммунитет формируется в процессе индивидуальной жизни в результате взаимодействия с соответствующими возбудителями или их антигенами.

Во-вторых, приобретенный иммунитет является строго специфическим, т. е. всегда направлен против конкретного возбудителя или антигена. Один и тот же организм в течение своей жизни может приобретать невосприимчивость ко многим болезням, но в каждом случае формирование иммунитета связано с появлением специфических эффекторов против данного возбудителя.

Иммунологическая функция, как и всякая другая функция организма, связана с деятельностью определенной специализированной системы клеток и тканей. Органом иммунитета является лимфоидная система. Особенность ее состоит в том, что она существует не в виде единого дискретного анатомического образования, а расселена по всему телу, чтобы во всех его участках осуществлять свою защитную функцию. Кроме того, иммунной системе присущи еще две особенности:

1) ее клетки постоянно рециркулируют через лимфу и кровоток по всему организму, осуществляя иммунологический надзор;

2) она обладает способностью отвечать уникальными реакциями на попадание в организм антигена.

Совокупность всех лимфоидных органов и тканей организма (тимус, селезенка, лимфатические узлы, пейеровы бляшки и другие лимфоидные скопления, лимфоциты костного мозга и периферической крови) представляет единый орган иммунитета. Общий вес лимфоидной системы у человека около 1,5 – 2 кг, количество лимфоидных клеток составляет 1012.

Приобретенный иммунитет обеспечивается теми же самыми иммунными системами, которые осуществляют видовой иммунитет, но их активность и целенаправленность действия во много раз усиливаются благодаря синтезу специфических антител. Формирование приобретенного специфического иммунитета происходит благодаря кооперативному взаимодействию макрофагов (и других антигенпредставляющих клеток), В– и Т-лимфоцитов и при активном участии всех остальных иммунных систем.

Формы приобретенного иммунитета

В зависимости от механизма образования приобретенный иммунитет подразделяется на искусственный и естественный, а каждый из них в свою очередь – на активный и пассивный. Естественный активный иммунитет возникает вследствие перенесения заболевания в той или иной форме, в том числе легкой и скрытой. Такой иммунитет называется также постинфекционным. Естественный пассивный иммунитет создается в результате передачи ребенку от матери антител через плаценту и грудное молоко. Организм ребенка в этом случае сам не участвует в активной выработке антител. Искусственный активный иммунитет – иммунитет, образующийся в результате прививок вакцинами, т. е. поствакцинальный. Искусственный пассивный иммунитет обусловлен введением иммунных сывороток или препаратов гамма-глобулина, содержащих соответствующие антитела.

Активно приобретенный иммунитет, особенно постинфекционный, устанавливается спустя некоторое время после заболевания или прививки (1 – 2 нед.), сохраняется долго – годами, десятилетиями, иногда пожизненно (корь, оспа, туляремия). Пассивный иммунитет создается очень быстро, сразу после введения иммунной сыворотки, но зато сохраняется очень недолго (несколько недель) и снижается по мере исчезновения введенных в организм антител. Продолжительность естественного пассивного иммунитета новорожденных также невелика: к 6 мес. он обычно исчезает, и дети становятся восприимчивы ко многим болезням (корь, дифтерия, скарлатина и др.).

Постинфекционный иммунитет в свою очередь подразделяют на нестерильный (иммунитет при наличии возбудителя в организме) и стерильный (возбудителя в организме нет). Различают иммунитет антимикробный (иммунные реакции направлены против возбудителя), антитоксический, общий и местный. Под местным иммунитетом понимают возникновение специфической резистентности к возбудителю в той ткани, где он обычно локализуется. Учение о местном иммунитете было создано учеником И. И. Мечникова А. М. Безредкой. Долгое время природа местного иммунитета оставалась неясной. Теперь полагают, что местный иммунитет слизистых оболочек обусловлен особым классом иммуноглобулинов (IgAs). Благодаря наличию в них дополнительного секреторного компонента (s), который вырабатывается эпителиальными клетками и прикрепляется к молекулам IgA при прохождении их через слизистую оболочку, такие антитела оказываются устойчивыми к действию ферментов, содержащихся в секретах слизистых оболочек.

Приобретенный иммунитет во всех формах чаще всего является относительным и, несмотря на значительную в некоторых случаях напряженность, может быть преодолен большими дозами возбудителя, хотя течение болезни будет при этом значительно легче. На продолжительность и напряженность приобретенного иммунитета большое влияние оказывают также социально-экономические условия жизни людей.

Между видовым и приобретенным иммунитетом существует тесная взаимосвязь. Приобретенный иммунитет формируется на базе видового и дополняет его более специфическими реакциями.

Как известно, инфекционный процесс имеет двойственный характер. С одной стороны, он характеризуется нарушением функций организма в различной степени (вплоть до заболевания), с другой – происходит мобилизация его защитных механизмов, направленных на уничтожение и удаление возбудителя. Поскольку неспецифических механизмов защиты для этой цели часто оказывается недостаточно, на определенном этапе эволюции возникла дополнительная специализированная система, способная реагировать на внедрение чужеродного антигена более тонкими и более специфическими реакциями, которые не только дополняют специализированные биологические механизмы видового иммунитета, но и стимулируют функции некоторых из них. Системы макрофагов и комплемента приобретают уже специфически направленный характер действия против конкретного возбудителя, последний распознается и подвергается уничтожению с гораздо большей эффективностью. Одним из характерных признаков приобретенного иммунитета служит появление в сыворотке крови и тканевых соках специфических защитных веществ – антител, направленных против чужеродных веществ. Антитела образуются после перенесенного заболевания и после прививок как ответная реакция на введение микробных тел или их токсинов. Наличие антител всегда свидетельствует о контакте организма с соответствующим возбудителем.

Антигены

Вещества, индуцирующие образование антител, называются антигенами (греч. anti – против, genos – рождение, происхождение). Однако образование антител – это лишь одна из форм иммунного ответа на чужеродный антиген. В связи с этим можно дать следующее общее определение этого понятия.

Антигены – любые вещества, содержащиеся в микроорганизмах и других клетках или выделяемые ими, которые несут признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунных реакций. Необходимо подчеркнуть, что антигены индуцируют реакции как гуморального, так и клеточного иммунитета.

Термин «антиген» употребляют очень часто, вкладывая в него двоякий смысл. Под антигенами понимают вещества, вызывающие появление антител, и вещества, реагирующие с антителами. Однако это совершенно разные характеристики антигена. Важнейшее качество антигена – способность индуцировать образование антител (и другие формы иммунного ответа), т. е. антигенность определяется чужеродностью и зависит от молекулярной массы антигена, его коллоидного состояния и способности метаболизироваться в организме.

Антигенами являются любые вещества или клетки, которые генетически чужеродны данному организму; только в этом случае они и распознаются его иммунной системой. Специфичность работы каждого генома проявляется прежде всего на уровне белка и других биологических макромолекул. Однако для того, чтобы иммунная система смогла распознать антигены, они должны обладать определенной молекулярной массой. Как правило, антигены – высокомолекулярные соединения: их молекулярная масса должна быть не менее 20 – 30 кД. Белки с меньшей молекулярной массой, например рибонуклеаза (молекулярная масса – 14 кД), вазопрессин (молекулярная масса – 1 кД), являются слабыми антигенами. Все известные до настоящего времени антигены являются веществами коллоидной природы. Значение этого обстоятельства для реализации антигенности не совсем ясно.

Установлено также, что реализация антигенности зависит от способности антигена метаболизироваться в организме, т. е. быть объектом разрушающего действия макрофагов и взаимодействовать с другими клетками иммунной системы. Благодаря такому взаимодействию происходит распознавание антигенной специфичности. Все антигены обладают специфичностью, т. е. определенными особенностями, генетически детерминированными и связанными с их структурой, почему они и отличаются друг от друга.

Типы антигенной специфичности

Независимо от происхождения антигенов, у них различают несколько уровней специфичности.

Видовая специфичность – антигенные особенности, присущие представителям данного вида. Отпечаток видовой специфичности имеют многие макромолекулы данного организма. Определение видовых антигенов может быть использовано для дифференциации особей одного вида от другого.

Групповая специфичность – особенности антигенного строения, свойственные определенной группе особей внутри данного вида организмов. Групповые антигены, позволяющие различать отдельных особей или группы особей внутри одного вида, называются изоантигенами. Например, в эритроцитах человека обнаружено помимо изоантигенов АВ0 еще более 70 других, все они объединены в 14 изоантигенных систем. Около 40 антигенов найдено в сыворотке крови. Большой интерес представляют лейкоцитарные изоантигены, относящиеся к антигенам гистосовместимости.

Гетероспецифичность – антигенная специфичность, обусловленная наличием общих для представителей разных видов антигенов. Примером таких гетероантигенов является обнаруживаемый в эритроцитах овец, лошадей, мышей, кур, собак, кошек, но отсутствующий у человека, обезьян и некоторых других животных антиген Форсмана. Гетероантигены обусловливают перекрестные иммунологические реакции.

Помимо перечисленных типов антигенной специфичности, выделяют еще органоидную (антигенные различия клеточных органоидов), функциональную (специфичность белков, связанная с выполнением различных функций), патологическую («ожоговые», «лучевые», «раковые» антигены), стадиоспецифичность (антигены различных тканей, связанные с их морфогенезом) и т. п.

Аутоантигены – вещества, обладающие способностью вызывать иммунные реакции в организме, из которого они получены. Их содержат мозг, хрусталик глаза, сперматозоиды, паращитовидные железы, гомогенаты семенной железы, кожи, почек, печени и других тканей. Так как в обычных условиях аутоантигены не приходят в соприкосновение с иммунными системами организма, антитела к подобным клеткам и тканям не образуются. Однако при повреждении этих тканей аутоантигены могут всасываться и вызывать образование антител, оказывающих повреждающее действие на соответствующие клетки. Аутоантигены могут возникать также из клеток некоторых органов и тканей под влиянием охлаждения, медикаментозного воздействия, вирусных инфекций, бактериальных белков и токсинов, например стрептококков, стафилококков, микобактерий туберкулеза, и других факторов. Они образуются в этом случае вследствие нарушения видовой специфичности собственных антигенов организма.

Для характеристики микроорганизмов помимо родовой, видовой и групповой антигенной специфичности очень важное значение имеет определение типоспецифичности антигенов. Типоспецифичность – особенность антигенного строения, которая обусловливает различия среди особей одной группы сходных организмов данного вида и позволяет выделить среди них серотипы, или сероварианты (серовары). Выявление сероваров дает возможность осуществлять очень тонкую дифференциацию внутри вида микроорганизмов.

Большинство современных классификаций патогенных микроорганизмов построены с учетом этих типов антигенной специфичности.

Полноценные и неполноценные антигены (гаптены и полугаптены)

Одной из важнейших характеристик антигена является его иммуногенность, т. е. способность индуцировать формирование иммунитета к соответствующему возбудителю, в состав которого входит данный антиген. Степень иммуногенной активности у разных микробных антигенов далеко не одинакова. Различают слабоиммуногенные антигены, т. е. антигены, индуцирующие слабый иммунный ответ; высокоиммуногенные антигены, индуцирующие сильный иммунный ответ, и так называемые суперантигены. Такое название получили бактериальные антигены, вызывающие чрезмерно сильный иммунный ответ, который может стать причиной тяжелых побочных реакций или привести к развитию иммунодефицита или аутоиммунных болезней. Об особенностях взаимодействия суперантигенов с клетками иммунной системы рассказано в главе 34. Все вакцины, применяемые для формирования иммунитета к инфекционным болезням, должны обладать высокой иммуногенностью, быть безвредными и не оказывать нежелательного воздействия на иммунную систему.

Изучение антигенных свойств различных сложных химических соединений – белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и т. д. – показало, что существует два типа антигенов – полноценные и неполноценные. Полноценные антигены обладают обеими функциями антигена: способностью индуцировать образование антител и специфически с ними взаимодействовать. Неполноценные антигены сами по себе способностью индуцировать образование антител не обладают, они приобретают это свойство только после соединения с белками или другими полноценными антигенами. Такие неполноценные антигены называются гаптенами или полугаптенами (греч. hapto – прикрепляю). Неполноценные антигены обладают только одним свойством антигена: они способны специфически взаимодействовать с теми антителами, в индукции синтеза которых они участвовали (после присоединения к белку и превращения в полноценные антигены).

Если взаимодействие неполноценного антигена с антителом сопровождается обычными иммунологическими реакциями, его называют гаптеном. Если неполноценный антиген имеет очень небольшую молекулярную массу и его взаимодействие с антителами не сопровождается обычными видимыми реакциями, его называют полугаптеном. О присутствии полугаптена в этом случае судят по тому признаку, что антитела, будучи связаны с полугаптеном, уже не проявляют себя в обычной реакции с полноценным антигеном (задерживающая реакция Ландштейнера).

Химическая природа антигенов

Из высокомолекулярных соединений биологического происхождения свойствами полноценных антигенов обладают главным образом белки, а также некоторые полисахариды и липополисахариды бактериального происхождения. Например, капсульные полисахариды пневмококка являются антигенами для мышей и человека, но не для кролика и лошадей.

Основными носителями антигенной функции являются белки. Это связано с тем, что именно в структуре белков прежде всего реализуется специфичность работы генома каждого организма. Аминокислоты, моносахара, азотистые основания и другие относительно простые соединения, не говоря уже о химических элементах, которые имеют у всех организмов одинаковую структуру, не обладают признаками чужеродности и не могут поэтому быть антигенами. У разных белков антигенные свойства проявляются в разной степени: наряду с сильными антигенами (микробные экзотоксины, сывороточные белки и др.), есть белки с очень слабой антигенной активностью – гемоглобин, желатин, инсулин и другие низкомолекулярные белки. Низкую антигенную активность инсулина обычно связывают с его небольшой молекулярной массой (менее 6 кД). Однако такие белки, как, например, гемоглобин и актин, имеют большую молекулярную массу (64,5 кД и 50 кД соответственно), но обладают слабыми антигенными свойствами.

В настоящее время полагают, что антигенные свойства белков коррелируют со скоростью их эволюции. Выполняя сходные функции у разных организмов, такие белки, как инсулин, гемоглобин, обладают большим структурным сходством. Лишь инсулин морской свинки отличается от инсулина других млекопитающих по 16 – 18 аминокислотным остаткам. В то же время только морские свинки способны вырабатывать антитела к гетерологичному инсулину.

Таким образом, чем больше различий в аминокислотных последовательностях у белка-антигена по сравнению с аналогичным белком хозяина, тем больше выражена у него способность индуцировать синтез антител, и наоборот, чем более эволюционно консервативен белок, тем слабее у него антигенные качества. К числу наиболее консервативных белков относится семейство гистонов IV. За 1,5 млрд лет в них произошли всего 2 аминокислотные замены. Способность индуцировать синтез антител у гистонов IV не обнаружена.

Антигенность полисахаридов и липополисахаридов имеет такое же происхождение, как и антигенность белков, т. е. обусловлена необычностью структуры, сообщающей им свойства чужеродности. Например, антигенность полисахаридов сальмонелл группы А связана с наличием в их составе паратозы (3,6-ди-дезокси-глюкозы), группы В – абеквозы (3,6-ди-дезокси-галактозы) и т. д. Простые сахара и олигосахариды обладают свойствами гаптенов, т. е. их можно превратить в антиген путем присоединения к белкам. Многочисленные исследования антигенных свойств нуклеиновых кислот дали противоречивые результаты. По-видимому, лишь высокополимерным препаратам нуклеиновых кислот присущи антигенные свойства. Антигенные свойства доказаны для ДНК Т-четных фагов (Т2, Т4, Т6); в ее составе содержатся остатки 5-оксиметилцитозина, к некоторым из них присоединены 1 – 2 остатка глюкозы. Негликозилированная ДНК не способна индуцировать образование антител. Сыворотка крови людей, страдающих системной красной волчанкой, дает реакции преципитации с ДНК различного происхождения. Это связано с наличием в сыворотке крови больных антител к ДНК. Антитела, реагирующие с РНК, удается получить, используя в качестве антигена рибосомы.

Жирные кислоты, а также триглицериды и другие чистые липиды свойствами полноценных антигенов не обладают. Некоторые классы липидов могут быть составной частью молекулы гаптена. Помимо липидов, связанных ковалентной связью с белками, только два класса липидов, содержащиеся в живых тканях, функционируют как гаптены: фосфатиды и гликосфинголипиды. По крайней мере пять хорошо охарактеризованных фосфолипидов обладают свойствами гаптенов: кардиолипин и четыре фосфатидил-инозитол-олигоманнозида, выделенных из туберкулезных бактерий. Липиды обладают способностью усиливать иммуногенность других антигенов, поэтому их используют в качестве адъювантов (англ. adjuvant – помощник, полезный). Применению адъювантов во многом способствовали работы Дж. Фрейнда. В качестве адъюванта Дж. Фрейнд использовал смесь минерального масла с нейтральным детергентом для создания стабильных эмульсий водных растворов антигенов. Добавление к этой эмульсии убитых туберкулезных палочек повышает ее адъювантное действие («полный адъювант Фрейнда»). Применение адъювантов дает хороший эффект при иммунизации низкомолекулярными растворимыми антигенами. Высокомолекулярные антигены в адъювантах практически не нуждаются. По-видимому, основная роль адъювантов состоит в том, что они служат носителями для растворимых антигенов, благодаря чему последние становятся доступными действию фагоцитов. Кроме того, адъюванты вызывают воспалительную реакцию на месте введения, что также способствует фагоцитозу антигенов. Липиды (в основном в виде фосфолипидов) входят в состав эндотоксинов и усиливают их иммуногенность.

Природа специфичности антигенов

Изучение свойств гаптенов и полугаптенов дало возможность искусственно синтезировать комплексные антигены, состоящие из гаптенов и белка. Они получили название конъюгированных антигенов. При этом было установлено, что введение в белковую молекулу любого гаптена или полугаптена изменяет ее антигенную специфичность. Как было впервые показано К. Ландштейнером, если иммунизировать животных конъюгированными антигенами, содержащими один и тот же белок, но разные введенные химические группировки (NO, N=N, I2, Br2, бензольное кольцо и т. п.), то появляются антитела, специфичные к этим группировкам. В связи с этим было сделано заключение, что конъюгированные антигены состоят из двух компонентов: 1) активной химической группы, определяющей специфичность антигена, т. е. фактора специфичности, или детерминантной группы, или эпитопа; 2) белковой части антигена – шлеппера, в которую вводится фактор специфичности. Белок является носителем собственно антигенности. Специфичность детерминантной группы определяется следующими факторами: природой самой химической группировки; орто-, мета– или параположением группировки и ее стереоизомерией. Орто-, мета-, параизомеры, цис– и трансформы, лево– и правовращающие изомеры детерминантных групп индуцируют образование антител с различной специфичностью. Антитела к D-изомерам отличаются от антител к L-изомерам и т. д. В крупные белковые молекулы может быть введено несколько детерминантных групп (от 1 до 200 и более), а их размеры могут варьировать от 1 атома до крупных молекул. Каждый детерминант, или эпитоп, вызывает образование особого типа антител, реагирующих с данным детерминантом. Таким образом, сложные конъюгированные антигены с несколькими различными детерминантами индуцируют образование целого комплекса антител.

Природа антигенной специфичности белков

Для выяснения природы антигенности белков и ее специфичности большое значение имели модельные опыты с искусственными аминокислотами и продуктами расщепления белка. Как оказалось, гомополимеры различных аминокислот антигенными свойствами не обладают. Однако если гомополимеры ароматических аминокислот присоединить к желатину, то антигенные свойства последнего значительно усиливаются, в то время как от присоединения, например, полиглицина или полиаланина антигенность желатина не возрастает. Это обстоятельство указывает на важную роль ароматического кольца для проявления антигенности.

Антигенные свойства у искусственно получаемых полиаминокислот возникают только на уровне сополимеров, т. е. когда появляется возможность определенных сочетаний аминокислот в таких структурах. Последовательность расположения аминокислот в каждой природной полипептидной цепи уникальна и генетически детерминирована. Поэтому возможность появления необычных для данного организма сочетаний аминокислот в составе полиаминокислот возникает лишь в том случае, если для их синтеза берутся разные аминокислоты. При этом опять-таки антигенность и специфичность полиаминокислот в значительной степени определяются остатками ароматических аминокислот – тирозина, фенилаланина, триптофана, содержащих в себе жесткое кольцо. По мнению Ф. Гауровитца, жесткость структуры детерминантных групп является обязательным условием антигенности молекулы. Детерминантная группа должна находиться на поверхности молекулы и быть доступной для систем иммунного ответа. Неспособность жирных кислот служить антигенными детерминантами Ф. Гауровитц объясняет тем, что их молекулы содержат длинные цепи парафиновых углеводородов, лишенных жесткой структуры, в связи с чем взаимное расположение химических групп, образующих молекулу жирной кислоты, в пространстве постоянно меняется.

Детерминантные группы нативных белков возникают из различных аминокислотных остатков, представляющих поверхностно расположенные группы определенной конформации. Важную роль в их образовании, очевидно, играют указанные выше аминокислоты. Вместе с тем и общая конформация белковой молекулы, т. е. ее вторичная и третичная структура, также определяет иммунологическую специфичность. Денатурирование белка меняет его антигенную специфичность. В свете этого становится понятным, почему присоединение различных химических группировок к белку приводит к изменению его антигенной специфичности. Гаптен, присоединенный к молекуле белка, изменяет ее конформацию и придает ей новую специфичность. У белка РНКазы, аминокислотная последовательность которой известна, детерминантные группы образованы аминокислотными остатками 39 – 52 и 105 – 124. Окисление или восстановление РНКазы приводит к изменению ее антигенной специфичности. Все три формы молекулы РНКазы – нативная, восстановленная и окисленная – обладают антигенной специфичностью и индуцируют образование различных по специфичности антител.

Таким образом, антигенность белков является функцией их чужеродности, а ее специфичность зависит от аминокислотной последовательности, которая определяет все свойства белка; от вторичной, третичной и четвертичной структуры, т. е. от общей конформации белковой молекулы; от поверхностно расположенных детерминантных групп и концевых аминокислотных остатков. Количество детерминантных групп в белковой молекуле возрастает пропорционально ее молекулярной массе. Например, в молекуле дифтерийного токсина (м. м. 61 кД) обнаружено около 8, тиреоглобулина (м. м. 650 кД) – 40, а гемоцианина (м. м. 6,5 МД) – более 230 детерминантных групп.

Антигенное строение микробной клетки

Для медицинской микробиологии наибольший интерес представляют антигенные свойства бактерий, токсинов и вирусов. Результаты их изучения используются в практике получения высокоэффективных иммуногенных препаратов, а также для совершенствования методов идентификации возбудителей болезней. Обладая сложным химическим строением, бактериальная клетка представляет собой целый комплекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплазмы, а также различные продукты белковой природы, выделяемые бактериями во внешнюю среду, в том числе токсины и ферменты. В связи с этим различают следующие основные виды микробных антигенов: соматические, или О-антигены; жгутиковые, или Н-антигены; поверхностные, или капсульные К-антигены (нем. Kapsel – капсула).

Символы, обозначающие названия жгутиковых и соматических антигенов, были предложены в связи со следующим феноменом. Протей, обладающий жгутиками, дает на плотной среде характерный рост в виде роения, напоминающий налет на холодном стекле, образующийся при дыхании на него. Протей, лишенный жгутиков, растет иначе. Поэтому жгутиковые антигены стали обозначать символом «Н» (нем. Hauch – дыхание), соматические антигены – «О» (нем. ohne Hauch – без дыхания).

Соматические антигены в большинстве случаев термостабильны, выдерживают нагревание до 80 – 100 °C. Они представляют собой сложные полисахаридолипидопротеидные комплексы. Антигенную специфичность грамотрицательных бактерий, например сальмонелл, определяют полисахариды, содержащиеся в ЛПС клеточной стенки. Помимо общего гетерополисахарида, в состав которого входят гептозофосфат и N-ацетилглюкозамин, сальмонеллы имеют специфические полисахариды, в молекулах которых концевые дезоксисахара (тивелоза, паратоза, колитоза, абеквоза и др.) выполняют функцию соответствующих антигенных детерминант. Род Salmonella по О-антигенам подразделяется на ряд групп. Каждая группа характеризуется наличием общего группового антигена, специфичность которого определяется указанными дезоксисахарами. Например, в группе А – паратозой, в группе О – колитозой и т. д.

Жгутиковые антигены, имеющие белковую природу, как правило, термолабильны (разрушаются при температуре 60 – 80 °C). Они также отличаются высокой специфичностью. Изучение жгутиковых антигенов позволяет выделить, например в группах сальмонелл, различные серологические варианты. На основании особенностей строения О– и Н-антигенов род Salmonellа подразделяется более чем на 2200 сероваров.

Капсульный антиген пневмококков является чистым полисахаридом, он определяет специфичность, на основании которой пневмококки подразделяются более чем на 80 сероваров. Состав сахаров многих типов известен, и структура некоторых из них установлена. Например, у пневмококков третьего серовара полисахарид представлен полимером из повторяющихся единиц целлобиуроновой кислоты с молекулярной массой 276,5 кД. Целлобиуроновая кислота является дисахаридом D-глюкуроновой кислоты и D-глюкозы, связанных между собой b-1,4-гликозидной связью.

К-антиген располагается поверхностнее О-антигенов. Например, у E. coli, помимо О– и Н-антигенов выявлен ряд К-антигенов. По степени устойчивости к высокой температуре они подразделяются на L-, B– и А-антигены. У вирулентных штаммов S. typhi обнаружен относительно термолабильный поверхностный антиген, получивший название Vi-антигена.

Стрептококки обладают тремя разными по степени специфичности антигенами. У них имеются общий родовой нуклеопротеидный антиген (Р-антиген), групповой полисахаридный С-антиген и типоспецифические антигены. По С-антигену стрептококки подразделяются на 20 серологических групп (А, В, С, D, Е, F…V). В свою очередь стрептококки группы А по типоспецифическому белковому М-антигену дифференцируются на 100 сероваров.

Антигенные свойства присущи также микробным токсинам, ферментам и другим бактериальным белкам. Экзотоксины рассматриваются как внеклеточные антигены. У бактерий выделяют еще так называемые протективные антигены. Впервые они были найдены в экссудатах животных, больных сибирской язвой. Их можно получить при культивировании сибиреязвенных бацилл на животных тканях и специальных питательных средах, состоящих из аминокислот. Протективные антигены обладают весьма высокими предохраняющими свойствами и могут быть использованы в практике иммунизации против некоторых инфекционных болезней, в частности против сибирской язвы и чумы. Подобные антигены найдены у возбудителей коклюша, бруцеллеза, туляремии и у других микроорганизмов. Наконец, у бактерий выявлены также антигены, общие с антигенами тканей млекопитающих, так называемые перекрестно реагирующие антигены. Например, установлено наличие общих антигенов у эритроцитов человека, стафилококков, стрептококков, бактерий чумы, кишечной палочки, некоторых сальмонелл, шигелл, вирусов оспы, гриппа и других возбудителей инфекционных болезней. Если имеется сходство антигенной структуры хозяина и возбудителя, макроорганизм не способен вырабатывать иммунитет, и болезнь протекает более тяжело. Возможно, в отдельных случаях длительное носительство возбудителя и неэффективность вакцинации являются следствием общности антигенов микроба с антигенами тканей человека.

У некоторых бактерий обнаружены так называемые суперантигены. Ими являются, например, стафилококковые экзотоксины: энтеротоксины и токсин, вызывающий синдром токсического шока. Свое название суперантигенов такие белки получили потому, что они, связываясь отличным от других антигенов способом с рецепторами Т-лимфоцитов, активируют их. Т-лимфоциты (Т-хелперы) начинают быстро размножаться и секретировать избыточное количество интерлейкина-2, который и вызывает отравление. В свою очередь избыточное количество Т-лимфоцитов может привести к различным аутоиммунным заболеваниям и подавлению самmой иммунной системы.

Возможны следующие формы иммунного ответа на проникновение антигена в организм: биосинтез антител, образование клеток иммунной памяти, реакция гиперчувствительности немедленного типа, реакция гиперчувствительности замедленного типа (в том числе трансплантационный иммунитет), иммунологическая толерантность, идиотип-антиидиотипические отношения.

Антитела являются уникальными сывороточными белками – глобулинами, которые вырабатываются в ответ на поступление в организм антигена и способны с ним специфически взаимодействовать. При электрофорезе сыворотки антитела мигрируют в составе γ-глобулинов, поэтому ранее их называли гамма-глобулинами. В соответствии с международной классификацией, ныне совокупность сывороточных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами и обозначают символом Ig.

Уникальность антител заключается в том, что они способны взаимодействовать только с тем антигеном, который индуцировал их образование. Практически антитела могут быть получены к любому антигену. Число возможных специфичностей антител, вероятно, составляет не менее 109.

Молекулярная структура антител

 

Важная роль антител в формировании иммунитета и их исключительная специфичность стимулировали огромный интерес к изучению молекулярной структуры иммуноглобулинов, без этого было просто невозможно понять природу антител. В результате было установлено, что существует пять различных классов иммуноглобулинов: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. Они различаются по молекулярной массе, содержанию углеводов, составу полипептидных цепей, коэффициентам седиментации и другим характеристикам (табл. 12).

Основная структурная единица молекулы иммуноглобулина состоит из двух идентичных полипептидных L-цепей (англ. light – легкий) и двух идентичных H-цепей (англ. heavy – тяжелый). Эти четыре цепи ковалентно связаны дисульфидными связями. Молекулярная масса легких цепей составляет около 23 кД, и они состоят примерно из 214 – 220 аминокислотных остатков. Существуют легкие цепи двух типов, один из них обозначается греческой буквой каппа (χ), а другой – лямбда (λ). Соотношение каппа/лямбда у человека равно 70: 30. Каппа– и лямбда-цепи обладают одинаковой способностью связываться с любой тяжелой цепью.

Таблица 12

Свойства классов иммуноглобулинов человека (по: Д. Джеске, Дж. Капре, 1987)

Молекулярная масса тяжелых цепей варьирует в пределах 50 – 73 кД. Идентифицировано пять классов тяжелых цепей, их обозначают греческими буквами: альфа (α), гамма (γ), эпсилон (ε), мю (μ) и дельта (δ). Соответственно обозначению тяжелой цепи обозначается и класс молекул иммуноглобулинов. У человека класс IgG в соответствии с подклассами гамма-цепи (γ1, γ2, γ3 и γ4) делится на 4 подкласса: IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4. Класс IgA делится на 2 подкласса: IgA1 и IgA2, в соответствии с двумя подклассами альфа-цепи (α1 и α2).

На тяжелых цепях в зависимости от класса иммуноглобулинов может быть различное число углеводных остатков.

Крупным шагом на пути выяснения структуры молекулы антитела явились опыты Р. Портера и Г. Эдельмана. Р. Портер показал, что при обработке папаином молекула IgG распадается на 3 фрагмента (рис. 64). Два из них оказались одинаковыми;

каждый из них имел молекулярную массу около 45 кД и состоял из легкой цепи и половины тяжелой цепи и обладал способностью соединяться с антигеном. Поэтому эти два фрагмента обозначены как F(ab)1 и F(ab)2, т. е. фрагменты, связывающие антитела (англ. antigen binding). При этом каждый из них обладал только одним активным центром и поэтому связывание с антигеном не сопровождалось образованием крупных конгломератов. Таким образом было установлено, что Fab-фрагменты определяют антительную специфичность иммуноглобулина. Третий фрагмент имел молекулярную массу около 55 кД и состоял из других половин H-цепей. В связи с тем, что он характеризовался постоянством аминокислотного состава, его обозначили как Fc-фрагмент (англ. constant – постоянный). Fc-фрагмент не обладает способностью связывать антиген, но определяет ряд других важных видов биологической активности, необходимых для полного проявления всех функций антител. С Fc-фрагментом связана способность антител проходить через плаценту, усиливать фагоцитоз, нейтрализовать вирусы, связывать комплемент, фиксироваться на клетках кожи и пр.

Г. Эдельман для разрушения дисульфидных связей в молекулах антител обрабатывал их меркаптоэтанолом в концентрированном растворе мочевины. Это приводило к распаду молекул антител на две пары полипептидных цепей. Оказалось, что в полной мере активностью антител не обладает ни одна из цепей. Активные центры антител образуются только при совместном участии N-концевых половин тяжелой и легкой полипептидных цепей. Специфичность же активного центра определяется первичной структурой той и другой полипептидной цепи, т. е. генетически предопределена. Это подтверждается следующим опытом. Если поместить IgG в концентрированный раствор гуанидинхлорида, то это приведет к полному развертыванию полипептидных цепей из-за разрушения вторичной и третичной структуры и к утрате антительных свойств. Однако после длительного диализа и удаления таким путем гуанидинхлорида иммуноглобулин вновь приобретает первоначальную структуру и восстанавливает антительную активность.

Для выяснения природы специфичности антител большое значение имело изучение аминокислотной последовательности L– и Н-цепей. Как было установлено, все легкие цепи состоят из двух почти равных областей, по 110 – 112 аминокислотных остатков каждая. Первые 110 аминокислотных остатков очень изменчивы, т. е. составляют вариабельную (V) область, а остальные 110 остатков у данного вида всегда постоянны, составляя константную (C) область L-цепи. Тяжелая цепь также состоит из вариабельной области (VH), включающей около 110 аминокислотных остатков, и константной части (CH), на долю которой у молекул IgG приходится около 330 аминокислотных остатков. При более детальном исследовании аминокислотного состава в вариабельных участках L– и Н-цепей установлено наличие в них основных каркасных последовательностей и трех (у L-цепи) и четырех (у Н-цепи) коротких гипервариабельных участков:

у L-цепи – 24 – 34; 50 – 56; 89 – 97;

у Н-цепи – 31 – 37; 51 – 68; 84 – 91; 101 – 110.

Каркасная последовательность состоит из четырех постоянных участков, которые определяют аллотип цепей. Гипервариабельные последовательности определяют структуру активного центра. Он представляет собой своеобразную щель, которая обладает структурной дополнительностью к детерминантной группе «своего» антигена. Антитело только тогда свяжет соответствующий антиген, когда его детерминантная группа полностью вместится в щель активного центра, подобно тому, как ключ полностью входит в замочную скважину. Поскольку активный центр для каждого возможного антигена предопределен первичной структурой L– и Н-цепей, это обстоятельство свидетельствует об уникальном механизме генетического контроля биосинтеза антител. Легкие и тяжелые цепи иммуноглобулинов состоят из отдельных блоков – доменов (см. рис. 64). Каждый домен – это пептид, образованный из 100 – 110 аминокислотных остатков и содержащий одну внутрицепочечную петлю, которая возникает вследствие замыкания дисульфидного мостика внутри цепи. В легких цепях имеется два домена: один вариабельный и один константный; в тяжелых – один вариабельный и три или четыре (в зависимости от класса иммуноглобулина) константных. Активные центры антител образуются доменами вариабельных участков обеих цепей. Домены константных участков ответственны за другие функции молекул антител: домены CL и CH1 определяют изоантигенные различия антител; в области доменов CH2 и CH3 расположены рецепторы, ответственные за связывание C1q компонента комплемента, фиксацию антител на клетках и другие свойства (табл. 13).

Рис. 64. Структура молекулы IgG. Показана локализация участков, ответственных за различные функции (по: Д. Джеске, Дж. Капре, 1987)

С доменом CH2 связаны также цепочки углеводов. Иммуноглобулины различных классов значительно отличаются по числу и локализации углеводных групп, хотя ряд олигосахаридов располагается в гомологичных положениях – между доменами или на их поверхности. Углеводные компоненты иммуноглобулинов имеют сходное строение. Они состоят из постоянного ядра (внутренняя часть олигосахаридной цепи) и вариабельной наружной части, определяющей специфичность углеводов. Углеводные компоненты влияют на реализацию биологических свойств антител в норме и обусловливают необычные свойства молекул при различных заболеваниях.

В молекуле IgG имеется единственный участок гликозилирования на Н-цепи, к которому могут присоединяться более 30 типов N-гликозилсахаров, что обусловливает микрогетерогенность молекул IgG. Наружные участки сахаров молекул иммуноглобулинов выступают в роли участков связывания с различными клеточными и белковыми рецепторами. Роль углеводов заключается, очевидно, в том, что они участвуют в транспорте и секреции гликозилированных белков молекул антител. Кроме того, они поддерживают конформацию доменов, необходимую для их функций, и защищают антитела от разрушения, прикрывая места, чувствительные к протеолизу.

Участок тяжелых цепей, соединяющий СН1 с Fc-фрагментом молекулы антитела, называется шарнирной областью; они у γ-, α– и δ-цепей не похожи на домены. У каждого класса тяжелых цепей шарнирная область имеет своеобразное строение, они представляют наиболее вариабельную часть тяжелых цепей и в связи с этим обусловливают различия между классами иммуноглобулинов по аминокислотной последовательности и варьированию сегментной гибкости.

Антитела, будучи сложными гликопротеидными молекулами, сами по себе также являются антигенами. В их составе различают три типа антигенных детерминантов (эпитипов): изотипы, аллотипы и идиотипы.

Таблица 13

Биологические функции доменов иммуноглобулинов человека

Изотипы – детерминанты, по которым различаются классы и подклассы тяжелых цепей и варианты каппа– и лямбда– легких цепей.

Аллотипы – детерминанты, кодируемые аллелями данного иммуноглобулинового гена.

Идиотипы – антигенные детерминанты, образуемые активными центрами молекул антител.

Полное схематическое изображение структуры молекулы IgG представлено на рис. 64. На долю этого класса приходится около 75 % общего количества всех иммуноглобулинов сыворотки крови человека.

Электронно-микроскопические исследования показали, что антитела класса IgG – гибкие молекулы, имеющие Y-форму, в которой две «руки» представлены Fab-фрагментами, а «талия» – Fc-фрагментом. Молекула IgG имеет размеры 240 × 57 × 19. Иммуноглобулины других классов характеризуются таким же типом строения, имеются лишь некоторые различия в дополнительной организации их функциональных единиц.

 

IgM – иммуноглобулины класса М

На поверхности зрелых В-лимфоцитов молекулы IgM располагаются в виде мономеров. Однако в сыворотке они существуют в форме пентамеров: молекула IgM состоит из пяти структурных единиц, аналогичных IgG, которые соединены между собой дисульфидными связями и J-цепью. Пять мономерных субъединиц в молекуле располагаются радиально, их Fc-фрагменты обращены к центру, а Fab-фрагменты – кнаружи (рис. 65).

Рис. 65. Схема пентамерной молекулы IgM (по Д. Джеске, Дж. Капре, 1987)

Тяжелая цепь IgM (μ-цепь) состоит из 576 аминокислотных остатков, 124 из них образуют вариабельный домен, а 452 – четыре константных домена. Эта тяжелая цепь не имеет шарнирной области, ее роль выполняет домен СμН2, обладающий некоторой конформационной лабильностью. J-цепь (англ. join – соединять) представляет собой особый полипептид, необходимый для полимеризации IgM и IgA. Он имеет молекулярную массу 15 кД и состоит из 129 аминокислотных остатков и одного сложного углеводного компонента. Синтез J-цепи кодируется особым геном, расположенным в хромосоме, не содержащей генов иммуноглобулинов.

 

IgA – иммуноглобулины класса А

Иммуноглобулин А может иметь одну из трех форм: обычную, димерную или тримерную. В организме имеется два вида молекул IgA – сывороточные и секреторные. Сывороточные IgA составляют 10 – 15 % всех иммуноглобулинов. Секреторные IgA (IgAs), которые находятся в слюне, слизи, пищеварительных соках, секретах слизистой носа, в молозиве и обеспечивают местный иммунитет всех слизистых оболочек, состоят из двух Ig-мономеров, J-цепи и гликопротеина, или секреторного компонента (рис. 66).

У человека имеется два изотипа этого иммуноглобулина – IgA1 и IgA2, причем в сыворотке преобладает подкласс IgA1, а в экстраваскулярных секретах несколько больше содержится изотипа IgA2. Все α-цепи состоят из одного вариабельного домена, трех С-доменов и шарнирной области, домены Сα2 и Сα3 содержат по одной добавочной дисульфидной связи, которых нет у других классов иммуноглобулинов. Секреторный компонент вырабатывается эпителиальными клетками слизистых оболочек и присоединяется к молекуле IgA в момент прохождения последней через эпителиальные клетки. Секреторный компонент повышает устойчивость молекул IgAs к действию протеолитических ферментов. Иммуноглобулины А обладают следующими свойствами: 1) препятствуют связыванию антигенов со слизистыми оболочками; 2) осуществляют транспорт полимерных иммунных комплексов, содержащих IgA; 3) в процессе транспорта через эпителиальные клетки они нейтрализуют находящиеся в них вирусы. Значение иммуноглобулинов класса А в обеспечении местного иммунитета исключительно велико, так как общая площадь поверхности слизистой оболочки составляет несколько сот квадратных метров. Через нее происходит интенсивное экзогенное воздействие на иммунную систему. Но и сама слизистая активно участвует в формировании иммунитета. В ней содержится большое количество антителообразующих клеток. Лимфоциты слизистой оболочки синтезируют различные интерлейкины (IL-2, IL-4, IL-6), γ-интерферон. Клетки кишечного эпителия индуцируют пролиферацию супрессорных CD8-лимфоцитов, а респираторного – хелперных CD4-лимфоцитов.

Рис. 66. Схема строения секреторного IgA человека. Соотношение размеров цепей соответствует истинному:

J – J-цепь; CK – секреторный компонент (по: Д. Джеске, Дж. Капре, 1987)

Валентность антител

Под валентностью антител понимают количество способных реагировать с антигеном активных центров. В соответствии с указанными различиями молекулярной организации, иммуноглобулины разных классов бывают двухвалентными (IgG) или поливалентными (IgM). Являясь пентамерами, молекулы IgM имеют десять активных центров. Это свойство антител выявляется при взаимодействии их с антигенами: связываясь с аналогичными антигенными детерминантами, расположенными на разных, например бактериальных клетках, IgG и IgM вызывают их видимую агрегацию. Мономерные же молекулы IgA, хотя и имеют два активных центра, не осаждают антигены, так как их активные центры настолько сближены, что IgA не может выполнять роль связующего мостика.

Наряду с двухвалентными, или полными, антителами, при некоторых заболеваниях в организме человека накапливаются так называемые неполные, или моновалентные антитела. Соединяясь с антигеном, они не могут вызвать его агрегацию, так как связь между ними происходит только в одном из двух активных центров, а лишь блокируют его. Это не значит, что второй активный центр в таких антителах отсутствует. По неизвестным причинам он замаскирован, не проявляется. Присутствие неполных (блокирующих) антител выявляют с помощью антиглобулиновой реакции Кумбса (см. главу 42).

Особенности генетического контроля биосинтеза антител

Антитела могут быть получены к любому возможному антигену, общее количество которых превышает 107. Какие же механизмы обеспечивают появление огромного разнообразия иммуноглобулинов с различной антительной специфичностью? Антитела – это белки, а синтез каждого белка запрограммирован соответствующим геном. Генотип человека составляет около 100 000 генов. Поэтому долгое время вопрос о том, как осуществляется генетический контроль синтеза антител, оставался неясным, так как господствовал принцип: один ген – один белок. В 1965 г. У. Дрейер и Дж. Беннетт высказали предположение о том, что синтез иммуноглобулинов контролирует один для каждого класса С-ген и множество V-генов, расположенных отдельно от С-гена. Эта гипотеза нашла подтверждение в 1977 г. Используя набор рестриктаз, С. Тонегава с сотрудниками установили, что в эмбриональных клетках мышей участки ДНК, кодирующие V– и С-домены легкой цепи λ, находятся на далеком расстоянии друг от друга, а в зрелых клетках – значительно ближе. Клонирование этих генов показало, что в них отсутствуют нуклеотиды для 13 аминокислот. Они были обнаружены на расстоянии в несколько тысяч нуклеотидных пар от остальной части V-гена и получили название J-сегмента. Последний располагается около С-гена. Было установлено, что ген, кодирующий λ-цепь, имеет следующую экзон-интронную структуру: L (область, кодирующая лидерный пептид, необходимый для секреции иммуноглобулинов из клетки) – интрон – V-ген – интрон – J-ген – интрон – С-ген. В ДНК людей обнаружены шесть С-генов для λ-цепи, перед каждым из них имеется свой J-ген. Позднее было показано, что синтез γ-цепи контролируется 300 вариантами V-гена и 4 вариантами J-гена. Рекомбинации этих генов позволяют получить 1200 (300 × 4) вариантов различающихся по своей специфичности L-цепей.

Организация генов Н-цепи также имеет особенности:

1. Существует 9 разных С-генов, кодирующих С-домены Н-цепей различных изотипов (γ1, γ2, γ3, γ4, α1, α2, μ, ε, δ).

2. V-гены тяжелой цепи состоят не из двух сегментов, а из трех: V-, D-, J-. D-сегмент (англ. diversity – разнообразие) кодирует от 1 до 9 аминокислотных остатков.

3. Любой из V-генов тяжелой цепи может соединяться с любым из С-генов.

4. Все С-гены, как и V-гены, имеют экзон-интронную структуру. Каждый домен кодируется отдельным экзоном, между последними расположены интроны.

5. В ходе иммунного ответа V-гены тяжелой цепи могут переключаться с С-гена одного класса на С-гены другого класса, что приводит к появлению антител одной и той же антительной специфичности, но принадлежащих к разным классам (IgM, IgG, IgA, IgE, IgD).

В общей сложности синтез Н-цепей иммуноглобулинов контролируют 200 вариантов V-генов, 20 вариантов D-генов, 4 варианта J-генов и 9 вариантов С-генов. Схематически полный ген Н-цепи иммуноглобулинов выглядит таким образом: L-ген – интрон – V-ген – интрон – D-ген – интрон – J-ген – интрон – С-ген.

Организация генов иммуноглобулинов в эмбриональном и соматическом геномах различна. В эмбриональном геноме зародышевые V-гены (как L-цепи, так и Н-цепи) отделены от участков С-генов, D– и J-сегментов многими тысячами пар нуклеотидов. В соматических клетках эти сегменты сближаются, хотя по-прежнему сохраняют экзон-интронную структуру. Сборка V-генов и сближение их с D-, J– и С-генами происходят с помощью особых сигнальных последовательностей, которые расположены на 3'-концах всех зародышевых V-генов и в инвертированном виде – на 5'-концах всех зародышевых J-генов. У D-сегментов сигнальные последовательности располагаются и на 5'-, и на 3'-концах.

Формирование полного гена L-цепи молекулы иммуноглобулина происходит следующим образом. Путем рекомбинации вначале лидерный сегмент с его интроном сливается с одним из V– и с одним из J-генов. Одновременно при этом происходит их сближение с С-геном. Образующийся блок из экзонов и интронов транскрибируется в единую мРНК. После этого все интроны из нее вырезаются и формируется с помощью механизма сплайсинга зрелая мРНК, представленная только генами V, J, C, которая и транслируется в единую цепь.

Благодаря избирательному соединению одного из V-генов с одним из J-генов подавляется выражение остальных V– и J-генов в данной лимфоидной клетке. Таким же образом происходит формирование гена и для Н-цепи, только в нем участвует и D-сегмент. Кроме того, в случае образования Н-цепи имеется дополнительная рекомбинация, с помощью которой происходит переключение синтеза тяжелой цепи одного класса на синтез тяжелой цепи другого класса. Обычно вначале синтезируются иммуноглобулины класса IgM, а затем происходит переключение на синтез иммуноглобулинов класса IgG или других классов.

Таким образом, существует три системы генов иммуноглобулинов: две – для L-цепи (одна – для λ, другая – для χ) и одна – для Н-цепи.

Общее число возможных рекомбинаций для Н-цепей иммуноглобулинов составляет:

Общее же число возможных рекомбинаций для всех иммуноглобулинов составляет:

Точки объединения зародышевых генов строго не фиксированы. Это увеличивает количество возможных вариантов полипептидных цепей, а в том случае, когда они участвуют в формировании активных центров, то и их разнообразия. Кроме того, в период созревания В-лимфоцитов в V-генах происходят точечные соматические мутации, которые окончательно подгоняют структуру активного центра антитела к структуре детерминанта антигена. Считается, что общее количество вариантов антител возрастает за счет неточности сплайсинга и соматических мутаций еще в 100 раз и составляет около 2 млрд:

Таким образом, приобретенный иммунитет может быть обеспечен к любому возбудителю, к любому возможному чужеродному антигену. Решающий вклад в обеспечение многообразия иммуноглобулинов (специфичности антител) вносят следующие факторы:

1) наличие множества зародышевых генов иммуноглобулинов;

2) внутригенные рекомбинации, обусловленные экзон-интронной структурой V-, D-, J-, C-генов;

3) ассоциация различных L-цепей с различными Н-цепями;

4) неточность сплайсинга;

5) соматические мутации V-генов в зрелых В-лимфоцитах.

Роль антител в формировании иммунитета

Благодаря своей способности специфически взаимодействовать с бактериальными клетками и продуктами их жизнедеятельности, в том числе с токсинами и ферментами, а также с другими микроорганизмами, антитела играют важную роль в формировании приобретенного постинфекционного, поствакцинального и пассивного иммунитета. Эта их роль заключается в том, что связываясь с токсинами, они нейтрализуют их действие и обеспечивают формирование антитоксического иммунитета. Связываясь с вирусами, особенно блокируя рецепторы, с помощью которых они адсорбируются на клетках, антитела создают иммунитет против вирусов. Образование комплекса антитело + антиген запускает классический путь активации системы комплемента со всеми его эффекторными последствиями (лизис бактерий, опсонизация, формирование очага воспаления, стимуляция системы макрофагов). Антитела, взаимодействуя с бактериями, опсонизируют их, т. е. делают их фагоцитоз более эффективным. В результате взаимодействия антител с растворимыми антигенами, выделяющимися в кровь, образуются так называемые циркулирующие иммунные комплексы, с помощью которых антигены выводятся из организма, в основном, желчью и мочой.

Следовательно, специфически распознавая антигены и связываясь с ними, антитела стимулируют активность всех систем иммунитета и тем самым способствуют освобождению организма от чужеродных агентов.

Разные классы иммуноглобулинов в неодинаковой степени участвуют в различных иммунологических реакциях.

Высокая нейтрализующая активность антител, принадлежащих к IgG, свидетельствует о важной роли их в антитоксическом иммунитете. Антитела IgM особенно активны в реакциях фагоцитоза с корпускулярными антигенами и поэтому играют существенную роль в антимикробном иммунитете. В реакциях нейтрализации вирусов особенно активны антитела IgA, следовательно, им принадлежит большая роль в противовирусном иммунитете. Кроме того, секреторные IgAs обусловливают местный иммунитет слизистых оболочек. Наконец, антитела IgE, обладающие гомоцитотропностью, опосредуют реакции гиперчувствительности немедленного типа.

Выработка антител по первичному и вторичному иммунному ответу

Различают два варианта выдачи иммунного ответа в форме биосинтеза антител: первичный ответ – после первой встречи организма с данным антигеном, и вторичный ответ – при повторном контакте его с одним и тем же антигеном спустя 2 – 3 недели. Внешне первичный и вторичный иммунный ответ различаются по следующим признакам (рис. 67): продолжительность латентного периода, скорость нарастания титра антител, общее количество синтезируемых антител, последовательность синтеза иммуноглобулинов различных классов. Клеточные механизмы первичного и вторичного иммунного ответа, как будет показано ниже, также отличаются.

Рис. 67. Выработка антител при первичном и вторичном иммунном ответе

Первичный иммунный ответ. 1) Биосинтез антител начинается не сразу после контакта с антигеном, а после некоторого латентного периода, продолжающегося 3 – 5 дней. В течение этого периода происходит процесс распознавания антигена и формирования клеток, которые способны синтезировать антитела к нему; 2) скорость синтеза антител относительно невелика; 3) титры синтезируемых антител не достигают максимальных значений; 4) первыми синтезируются антитела, относящиеся к иммуноглобулинам класса IgM, затем IgG. Позже всех появляются, да и то не во всех случаях, IgA и IgE.

Вторичный иммунный ответ. 1) Латентный период очень непродолжительный, в пределах нескольких часов; 2) кривая, характеризующая скорость накопления антител, идет значительно круче вверх, чем при первичном ответе, и имеет логарифмический характер; 3) титры антител достигают максимальных значений; 4) синтезируются сразу антитела, относящиеся к классу IgG.

Вторичный иммунный ответ обусловлен формированием клеток иммунной памяти.

Регуляция продукции антител

Существуют по крайней мере три системы регуляции продукции антител, или, в более широком плане, силы иммунного ответа. Одна из них действует на генетическом уровне, другая – на нейрогуморальном. Не исключено, что вторая подчинена первой. Давно было замечено, что введение одного и того же антигена индуцирует у разных индивидуумов данного вида появление различного количества антител: от нуля до высокого уровня. Исследование детей с наследственными иммунодефицитами позволило установить, что существуют разные генетические системы контроля иммунного ответа. Организм человека может быть неполноценным в отношении синтеза антител к определенному антигену или антител определенного класса иммуноглобулинов и в то же время выдавать нормальный иммунный ответ на другие антигены. Гены Ir, ответственные за силу иммунного ответа, тесно сцеплены с локусами главной системы гистосовместимости человека. Описано более 20 генов иммунного ответа.

Вместе с тем продукция антител регулируется и симпатико-адреналовой системой. Показано, что генерализованное возбуждение медиальных зон гипоталамуса ведет к резкому усилению продукции антител. Такой же эффект вызывает гормон роста, образуемый гипофизом. Наоборот, воздействие на симпатическую систему, ведущее к ослаблению адренергического звена регуляции, сопровождается сильным угнетением продукции антител вплоть до полного исчезновения их из сыворотки.

Третья система регуляции содержания антител связана с идиотип-антиидиотипическими отношениями.

Образование клеток иммунной памяти

Иммунная память – одна из форм иммунного ответа. Она означает способность организма человека или животного реагировать на повторное введение того антигена, которым он был иммунизирован ранее, быстрее и с большей силой. Иммунная память на клеточном уровне – это результат генерации особых антигенспецифических популяций T– и B-клеток памяти (Tп и Bп). Она проявляется как в отношении выработки антител, так и в отношении других форм иммунного ответа и может сохраняться долгое время.

Клетки памяти представляют собой ту часть Т– и В-антигенстимулированных лимфоцитов, которые после 2 – 3 делений переходят в покоящееся состояние и длительное время рециркулируют в организме. Таким образом, они служат своеобразным резервом иммунокомпетентных клеток, способных при повторной встрече с соответствующим антигеном быстро превращаться в клетки-эффекторы иммунного ответа. В-лимфоциты в этом случае быстро трансформируются в антителообразующие клетки, и выработка антител происходит по вторичному типу. В свою очередь антигенстимулированные Т-лимфоциты, циркулируя в организме, готовы в любой момент распознать антиген, который их сенсибилизировал, и немедленно включиться в иммунный ответ.

Следовательно, возникновение и поддержание популяции клеток иммунной памяти – одно из главных условий длительного сохранения приобретенного иммунитета. Состояние иммунной памяти обусловлено не столько присутствием долгоживущих клеток памяти, сколько постоянной стимуляцией их образования антигенами, которые длительно сохраняются в организме. Антигены могут долгое время сохраняться на поверхности фолликулярных дендритных клеток и в различных других клетках вне лимфоидной системы, постоянно воздействуя на иммунокомпетентные клетки.

Предполагается, что процесс дифференциации зрелых В-лимфоцитов в клетки памяти происходит на ранних стадиях иммунного ответа в зародышевых центрах, формирующихся в фолликулах лимфоидной ткани. Он зависит от сигнала, который получает митогенный рецептор В-клетки (мембранный белок CD40) от Т-хелпера. Этот сигнал и «разрешает» В-лимфоциту пойти по пути генерации клеток памяти. Сигнал В-лимфоциту передает мембранный рецептор Т-хелпера – гликопротеин gp39, который служит лигандом, т. е. связывающей молекулой, для белка CD40. Следовательно, формирование клеток памяти требует кооперативного участия В-клеток, Т-хелперов и фолликулярных дендритных клеток.

Антигензависимые неспецифические иммуноглобулины

У неиммунизированных людей и животных в сыворотке крови содержится около 2,5 – 7,0 % иммуноглобулинов, значительную часть которых составляют так называемые неспецифические иммуноглобулины (НИГ), т. е. иммуноглобулины с неустановленной антительной специфичностью. Поскольку их синтез также индуцируется данным антигеном, они получили название антигензависимых НИГ. Существует тесный параллелизм между образованием специфических и неспецифических иммуноглобулинов. Установлено, что антитела (специфические иммуноглобулины) и НИГ синтезируются клетками разных субпопуляций B-лимфоцитов. Количество НИГ при первичном иммунном ответе может превышать количество специфических антител в 10–100 раз. Синтез НИГ может быть индуцирован и в покоящихся B-клетках, но только при условии прямого контакта T– и B-клеток за счет антигенспецифического взаимодействия. У B-лимфоцитов есть маркер Ly-1 (СД5). По этому маркеру различают B-1a-лимфоциты (СД5+) и B-1b-лимфоциты (СД5–). Синтез антигенспецифических антител осуществляют лимфоциты B-2 («обычные» лимфоциты).

СД5 – типичный мембраносвязанный белок-рецептор. Он есть у большинства тимоцитов, всех зрелых Т-лимфоцитов и других клеток. Лиганды СД5 имеют разные клетки: лимфоидного, миелоидного и эпителиального происхождения, поэтому СД5+ B– и T-клетки взаимодействуют не только друг с другом, но и с другими клеточными популяциями. В отличие от B-2-лимфоцитов клетки B-1 используют ограниченный набор Ig-генов, поэтому они обладают специфическим антительным рецептором, главным образом IgM-изотипа, а их переключения на IgG-изотип практически не происходит, вследствие чего клетки B-1 продуцируют только IgM антитела, т. е. НИГ. Считается, что НИГ выполняют функции первой линии защиты от микробных и вирусных патогенов. Однако активация B-1a– и B-1b-клеток под действием микробных антигенов может быть и вредной. Установлено, что СД5+ B-клетки играют существенную роль в образовании аутоантител. Количество СД5+ B-клеток заметно увеличивается при ряде аутоиммунных заболеваний.

Моноклональные антитела

Моноклональные антитела – антитела, синтезируемые и секретируемые одним клоном антителообразующих клеток, т. е. клеток, генетически идентичных, происходящих из одного и того же зрелого В-лимфоцита. Поэтому все свойства моноклональных антител: класс иммуноглобулина, структура полипептидных цепей и активных центров, т. е. антительная специфичность, – идентичны. Они распознают только один антиген и взаимодействуют только с ним. В связи с этим значительно повышается и специфичность всех иммунологических реакций, протекающих с участием моноклональных антител. Образование в организме моноклональных антител было обнаружено давно, в частности при плазмоцитомах – при развитии лимфоидных опухолей. В этом случае в организме больного происходит размножение какого-то одного клона лимфоцитов. Синтезируемые ими миелоидные иммуноглобулины представляют собой моноклональные антитела, обладая одной и той же антительной специфичностью. Вместе с тем плазмоцитомные клетки способны, подобно другим раковым клеткам, бесконечно размножаться in vitro.

Искусственное получение клеток-продуцентов моноклональных антител оказалось возможным после того, как в 1975 г. Г. Кёлер и К. Мильштейн разработали методику получения клеточных гибридов – гибридоmм. Они осуществили слияние лимфоцитов селезенки мыши, иммунизированной бараньими эритроцитами, с культивируемыми клетками миеломы и установили, что некоторые из полученных гибридоmм секретируют антитела к бараньим эритроцитам. Для получения гибридmом были использованы такие штаммы миеломных клеток, которые не содержат фермента гипоксантинфосфорибозилтрансферазы и поэтому гибнут в селективной питательной среде – ГАТ (содержащей гипоксантин, аминоптерин и тимидин); лимфоциты в такой среде не погибают. Для слияния лимфоцитов с миеломными клетками был использован полиэтиленгликоль, так как под его влиянием сливаются преимущественно размножающиеся или активированные с помощью антигена В-лимфоциты. Возникающие при слиянии клеток гибридомы наследуют от иммунных В-лимфоцитов способность синтезировать иммуноглобулины только одной антительной специфичности и способность размножаться в селективной среде с ГАТ, а от миеломной клетки – способность к бесконечному размножению.

Процесс получения гибридmом довольно сложен и включает в себя следующие основные стадии:

1. Получение линии миеломных клеток. Чаще всего с этой целью применяют мышиные или крысиные клеточные линии.

2. Получение иммунных В-лимфоцитов (антителообразующих клеток) из селезенки иммунизированного соответствующим антигеном животного.

3. Создание таких условий в культурах смешанных клеток, при которых хотя бы некоторые клетки той и другой популяции могли осуществить слияние. Частота слияния относительно невелика: одна гибридома образуется примерно на 104 клеток.

4. Выделение гибридmом и отбор из них интересующего клона.

5. Накопление клеток полученного клона для его практического использования.

Образующиеся на всех стадиях клетки консервируют в жидком азоте, чтобы в любой момент можно было возвратиться на соответствующую стадию и сохранить нужные клоны. Отбор клеток интересующего клона, т. е. продуцирующих антитела заданной специфичности, – наиболее важная стадия гибридомной технологии, так как новообразованные гибридомы нередко являются нестабильными в отношении синтеза антител. Обнаруженные клоны антителообразующих гибридоmм должны быть немедленно реклонированы. Это связано с тем, что после слияния многие гибридные клетки начинают выбрасывать «лишние» хромосомы, пока число их не окажется равным диплоидному набору, поэтому существует опасность утраты той хромосомы, которая несет гены иммуноглобулинов. Путем клонирования полученных гибридоmм возможно разделить моноклональные антитела, специфичные в отношении одних и тех же или различных эпитопов одного антигена, т. е. получить набор моноклональных антител против различных, фактически любых, эпитопов определенной молекулы, или иммуногена. Одно из преимуществ гибридоmм заключается в том, что с их помощью можно получить неограниченное количество антител, которые сохраняют свою высочайшую специфичность и чувствительность. Моноклональные антитела используют для исследования структуры и функций разных частей молекул, а также различных типов клеток, например деталей строения рецепторов Т– и В-лимфоцитов.

Гибридомы можно создавать не только на основе В-лимфоцитов с целью получения моноклональных антител, но и на основе Т-лимфоцитов для получения клонов гибридmом, избирательно синтезирующих те или иные лимфокины. Этим термином обозначают не относящиеся к иммуноглобулинам белки и полипептиды, синтезируемые и секретируемые активированными Т-лимфоцитами. Идентифицированные лимфокины называют интерлейкинами.

Действие антител проявляется немедленно и характеризуется специфичностью. Так, например, если в крови уже имеются антитоксины, то введенный токсин нейтрализуется сразу, как только с ним взаимодействует антитоксин. Соответственно введение иммунной сыворотки или γ-глобулина сразу же создает пассивный иммунитет против возбудителя или его токсина. Нейтрализация антителами возбудителей или их токсинов и обеспечивает состояние иммунитета к ним. Однако не во всех случаях антитела, образование которых индуцирует антиген, обусловливают невосприимчивость к нему. Иногда повторное введение некоторых антигенов, например сыворотки, приводит не к развитию состояния невосприимчивости, а, наоборот, вызывает повышение чувствительности к ней, которое проявляется в виде тяжелых реакций.

С. Рише и Г. Портье в 1902 г. высказали предположение, что такое повышение чувствительности к сыворотке обусловлено наличием в ней чужеродного белка. Своими опытами они показали, что первичное введение собакам экстрактов из актиний не вызывает у них каких-либо токсических проявлений. Однако повторное введение, сделанное через 2 – 9 нед., сразу же вызывало резкое ухудшение состояния собак. У них наблюдались слабость, нарушение дыхания, а некоторые собаки погибали. Смерть наступала даже в том случае, когда повторная доза была во много раз меньше первоначальной. С. Рише назвал эту реакцию анафилаксией (греч. ana – обратно, phylaxis – защита), т. е. состоянием беззащитности против данного яда. Сходные результаты были получены Г. П. Сахаровым в 1905 г. в опытах с повторным введением чужеродного сывороточного белка морским свинкам. Морские свинки, сенсибилизированные первичным введением лошадиной сыворотки, на ее повторное введение также отвечали резко повышенной чувствительностью, крайняя степень проявления которой получила название анафилактического шока. Особенностью этой формы повышенной чувствительности является немедленность ее проявления на повторное введение антигена.

В 1890 г. Р. Кох обнаружил другой тип реакций повышенной чувствительности. Он показал, что при подкожном введении больному туберкулезом туберкулина (антигенный препарат, представляющий собой фильтрат автоклавированной бульонной культуры возбудителя туберкулеза) через 6 – 12 ч на месте введения развивается туберкулиновая реакция: краснота, уплотнение, иногда припухлость. Максимального развития реакция достигает через 24 – 48 ч.

Таким образом, различают два типа повышенной чувствительности: гиперчувствительность немедленного и замедленного типов. Поскольку эти реакции на повторное введение антигена отличаются от обычных реакций иммунитета, они получили название аллергических (греч. allos – другой, ergo – реакция, действие).

Гиперчувствительность немедленного типа

К реакциям гиперчувствительности немедленного типа (ГЧН) относятся: сывороточная анафилаксия, лекарственная анафилаксия, сывороточная болезнь, сенная лихорадка, бронхиальная астма, крапивница и другие аллергические реакции, в том числе к таким аллергенам, как пыльца некоторых растений, красители, шерсть и т. п. В их основе лежат общие механизмы, которые лучше всего изучены при анафилаксии.

Реакции анафилаксии, как и другие реакции гиперчувствительности немедленного типа, являются иммунологически специфичными и проявляются в отношении того антигена, к которому организм сенсибилизирован. Для возникновения состояния сенсибилизации достаточно введения очень малых доз антигена (аллергена). В частности, первичная сенсибилизирующая доза лошадиной сыворотки для морской свинки составляет 0,000001 мл. Состояние повышенной чувствительности развивается через 7 – 14 дней после введения антигена и сохраняется месяцами и годами. Для его выявления вводят внутривенно вторую, разрешающую дозу антигена. Если разрешающую дозу ввести не внутривенно, а внутрикожно, то развивается местная анафилаксия (феномен Артюса). Она характеризуется появлением через 30 – 60 мин на месте введения отека и развитием гиперемии. В последующем воспалительный очаг уплотняется, подвергается некрозу и рубцеванию.

Реакция анафилаксии характеризуется следующими особенностями: иммунологической специфичностью, немедленностью проявления (анафилактический шок развивается через несколько минут после введения разрешающей дозы) и опосредованностью антителами. Доказательством ведущей роли антител в реакциях гиперчувствительности немедленного типа (ГЧН) является возможность переноса состояния повышенной чувствительности от сенсибилизированного донора с помощью его сыворотки или чистой фракции антител несенсибилизированному реципиенту. Такой пассивный перенос анафилаксии с помощью антител приводит к развитию у реципиента состояния повышенной чувствительности, которая может быть выявлена введением ему разрешающей дозы антигена. Другим доказательством роли антител в ГЧН является реакция Праустница – Кюстнера: если сыворотку человека, сенсибилизированного каким-то антигеном, ввести внутрикожно здоровому нормальному реципиенту, а затем ввести аллерген в это же место, то наступит характерная местная реакция ГЧН.

В развитии анафилаксии можно выделить следующие три стадии: 1) иммунологическую, 2) патохимическую и 3) патофизиологическую. Иммунологическая стадия, которая определяет специфичность анафилаксии, характеризуется взаимодействием антигена с антителом, фиксированным на клетках сенсибилизированного организма. Для патохимической стадии характерна активация протеолитических ферментов, в результате действия которых из клеток высвобождаются биологически активные вещества. В настоящее время известно более 30 таких веществ, участвующих в механизме развития анафилаксии, однако основная роль принадлежит гистамину, серотонину, брадикинину и лейкотриенам. Лейкотриены A, B, C, D, E – продукты липоксигеназного превращения арахидоновой кислоты – освобождаются тучными клетками, базофилами и тромбоцитами. Патофизиологическая стадия развивается в результате действия биологически активных веществ на различные системы органов, в особенности на гладкую мускулатуру. Наблюдающееся в результате такого воздействия сокращение гладких мышц определяет клиническую картину анафилактического шока у животных. В частности, у морских свинок поражается гладкая мускулатура бронхов, что ведет к развитию бронхиального спазма. У собак наблюдается спазм гладкой мускулатуры кишечника, у кроликов – спазм легочных артерий, у человека страдает сердечно-сосудистая система. К наиболее характерным симптомам анафилактического шока относятся: гипотония, учащение мочеиспускания и дефекации, отек, лейкопения, тромбоцитопения, снижение титра комплемента, понижение свертываемости крови и температуры тела.

Механизм анафилаксии

Основную роль в механизме анафилаксии и других реакций гиперчувствительности немедленного типа играет процесс взаимодействия с антигеном антител, фиксированных на клетках, которые в результате этого взаимодействия высвобождают биологически активные вещества. Клетками, способными высвобождать медиаторы данного типа повышенной чувствительности (гистамин, брадикинин и т. п.), являются мастоциты и базофилы. Мастоциты находятся в соединительной ткани почти всех органов. Свойством фиксироваться на тучных клетках и базофилах обладают антитела, относящиеся к классу IgE. Ранее, пока природа этих антител не была еще установлена, они получили название реагинов. Особенностью антител IgE является отсутствие у них способности фиксировать комплемент и проникать через плаценту. Полагают, что помимо участия в реакциях ГЧН, антителам IgE принадлежит определенная роль в формировании местного иммунитета.

Цитофильные свойства этих иммуноглобулинов связаны с наличием особых рецепторов, которые располагаются в области Fc-компонента молекулы антитела. Иногда это свойство (цитофильность) называют гомоцитотропностью, т. е. сродством к клеткам собственного вида, или гетероцитотропностью, когда это сродство проявляется по отношению к клеткам другого вида животного. У человека и у некоторых животных антитела, относящиеся к классу IgE, обладают гомоцитотропностью, а гетероцитотропностью – иммуноглобулины IgG-1, IgG-3, IgG-4.

В самом общем виде механизм анафилаксии может быть описан следующим образом. Введение сенсибилизирующей дозы антигена индуцирует образование специфических антител, в том числе относящихся к классу IgE. Благодаря своей цитофильности последние фиксируются на поверхности тучных клеток и базофилов. Этот процесс и лежит в основе сенсибилизации организма к данному антигену. Попадая повторно в организм, он распознается антителами, фиксированными на клетках, и быстро вступает во взаимодействие с ними. Следствием этого является активация протеаз клеток, в результате которой высвобождаются медиаторы, опосредующие патофизиологическую основу анафилактического шока.

Таким образом, одним из необходимых условий развития анафилаксии является наличие доступа антигена к антителам, фиксированным на клетках. Если в крови циркулирует достаточное количество антител, обладающих такой же специфичностью, но относящихся к другим классам иммуноглобулинов (IgG, IgM), они распознают и блокируют его активные центры. Такой нейтрализованный антиген уже не может взаимодействовать с антителами IgE, фиксированными на клетках, поскольку его детерминантные группы блокированы. В случае, если специфичных к данному антигену и свободно циркулирующих в крови антител мало, антиген беспрепятственно достигает клеток, на которых располагаются антитела IgE. Следовательно, для предотвращения реакции ГЧН необходимо индуцировать образование антител, которые бы препятствовали доступу соответствующего антигена к антителам, фиксированным на клетках, т. е. антител классов IgG и IgM.

Развитие анафилактического шока можно предупредить с помощью различных лекарственных препаратов, например атропина, димедрола, эфирного наркоза, а также других веществ с различным механизмом действия (сапонин, желчно-кислотные соли и т. п.). Вместе с тем установлено, что если животное благополучно перенесло анафилактический шок, оно утрачивает на некоторое время (2 – 3 нед.) чувствительность к данному антигену. Такое же состояние десенсибилизации может быть достигнуто путем введения сенсибилизированному животному небольших разрешающих доз специфического антигена. В связи с этим А. М. Безредка предложил для предупреждения сывороточного анафилактического шока перед введением большой дозы сыворотки вводить сначала небольшую ее часть (0,5 – 1,0 мл) подкожно или несколько более мелких, но постепенно возрастающих доз внутривенно с интервалом 15 – 30 мин.

Реакции гиперчувствительности замедленного типа

Этот тип гиперчувствительности возникает при многих инфекционных болезнях, например при туберкулезе, бруцеллезе, дизентерии, токсоплазмозе, некоторых гельминтозах, микозах и т. д., и выявляется с помощью соответствующих кожных реакций, которые служат специфическими диагностическими пробами. Состояние гиперчувствительности замедленного типа могут индуцировать различные лекарственные препараты, красители, антисептики и другие аллергены. К аллергенам органической и неорганической природы, имеющим низкую молекулярную массу, но обладающим способностью соединяться с белками кожи и слизистых оболочек (т. е. являющимся гаптенами), нередко возникает так называемая контактная аллергия. Сенсибилизация формируется в результате длительного контакта с такими веществами и проявляется в местных изменениях на коже и слизистых оболочках. Наиболее типичным примером повышенной чувствительности замедленного типа является аллергическая реакция кожи больных туберкулезом людей и животных на туберкулин. К реакциям гиперчувствительности замедленного типа относится также трансплантационный иммунитет.

Основные особенности гиперчувствительности замедленного типа. Гиперчувствительность замедленная (ГЧЗ), как и повышенная чувствительность немедленного типа, индуцируется веществами антигенной природы и отличается высокой иммунологической специфичностью, т. е. она проявляется только в отношении того антигена, который индуцировал ее развитие. В связи с этим кожные аллергические пробы, выявляющие эти состояния, имеют большое диагностическое значение. Основные отличия гиперчувствительности замедленного типа от повышенной чувствительности немедленного типа следующие.

Во-первых, местные и общие реакции, выявляющие гиперчувствительность замедленного типа, развиваются спустя значительно больший срок после введения антигена, чем в случае гиперчувствительности немедленного типа. В частности, кожные реакции в этом случае появляются через 6 – 8 ч и достигают максимального развития через 1 – 2 суток. Интенсивность ГЧЗ определяют по диаметру уплотненного участка ткани на поверхности кожи, лишенной волос. Таким образом, для реакции повышенной чувствительности замедленного типа характерно отсутствие эффекта немедленности.

Во-вторых, гистологическая картина местных проявлений гиперчувствительности замедленного действия отличается от таковой при повышенной чувствительности немедленного типа тем, что в очаге реакции преобладают лимфоциты и моноциты. В развитии кожной реакции, выявляющей гиперчувствительность немедленного типа, преобладающую роль играют полиморфно-ядерные лейкоциты.

В-третьих, гиперчувствительность замедленного типа не может быть передана пассивно от сенсибилизированного организма с помощью его сыворотки интактному (несенсибилизированному) организму, т. е. этот тип повышенной чувствительности не связан с антителами.

Главное отличие реакций гиперчувствительности замедленного типа от реакций гиперчувствительности немедленного типа заключается в том, что они опосредуются не антителами, а сенсибилизированными клетками – Т-лимфоцитами, т. е. лимфоцитами, которые прошли иммунологическое «обучение» в тимусе. Т-лимфоциты несут на своей поверхности различные специфические рецепторы, с помощью которых распознают самые различные чужеродные вещества, в том числе трансплантационные антигены, и способны с ними взаимодействовать. Все типы реакций гиперчувствительности замедленного действия характеризуются общностью иммунологических механизмов, в которых главными действующими агентами являются лимфоциты и продуцируемые ими гуморальные факторы. Опосредуемость этих реакций лимфоцитами подтверждается многими феноменами среди которых в первую очередь можно выделить следующие три.

1. Состояние повышенной чувствительности замедленного типа можно передать от донора другому организму, но только путем введения последнему от сенсибилизированного организма его лимфоцитов, а не антител. В отличие от пассивного, такой тип иммунного состояния, передаваемого не сывороткой, а лимфоцитами, получил название адоптивного (англ. adopt – присваивать), т. е. присвоенного. Например, если от сенсибилизированного туберкулином животного передать внутривенно или внутрибрюшинно лимфоидные клетки здоровому животному, то оно будет отвечать на введение туберкулина положительными кожными реакциями гиперчувствительности замедленного типа.

2. Реакции гиперчувствительности замедленного типа можно подавить или ослабить, если перед введением разрешающей дозы аллергена ввести антилимфоцитарную сыворотку.

3. С реакцией ГЧЗ хорошо коррелирует способность сенсибилизированных Т-лимфоцитов синтезировать различные медиаторы – лимфокины, в том числе фактор, ингибирующий миграцию макрофагов (ФИМ). Он образуется при стимуляции сенсибилизированных Т-лимфоцитов in vitro соответствующим антигеном. Добавление питательной среды, содержащей ФИМ, к клеткам перитонеального экссудата морской свинки в стеклянных вертикальных капиллярах будет подавлять или ограничивать выход лейкоцитов из капилляров. Несенсибилизированные Т-лимфоциты этим свойством не обладают. Со способностью к реакциям коррелирует и такой признак сенсибилизированных Т-лимфоцитов, как стимуляция их пролиферации in vitro с помощью соответствующего антигена. Т-лимфоциты, участвующие в реакциях гиперчувствительности замедленного типа, обозначают как ТГЧЗ, они имеют обычно фенотип Lyt-1+2—, т. е. обладают специфическими рецепторами, с помощью которых осуществляют свои функции. Популяции таких ТГЧЗ-клеток можно лишить иммунологической компетентности, если обработать их антителами против этих рецепторов. Таким образом, можно считать окончательно установленным, что реакция ГЧЗ является одной из форм иммунного ответа, опосредуемого сенсибилизированными Т-лимфоцитами (ТГЧЗ) и выявляемого в виде характерного воспаления в месте введения (обычно в коже) антигена, который индуцировал ее развитие. Для проявления своей активности ТГЧЗ-клетки также нуждаются в представлении им антигенов с помощью молекул МНС класса I или класса II. Реакции ГЧЗ (т. е. сенсибилизацию клеток ТГЧЗ) могут индуцировать различные белковые антигены – агенты, вызывающие контактную аллергию, а также антигены бактерий, вирусов, грибов и простейших. Установлено, что клетки, сходные с клетками ТГЧЗ, имеющими фактор Lyt-1+, распознают антигены опухолей и играют важную роль в противоопухолевом иммунитете.

Трансплантационный иммунитет

Другие киллерные клетки

Помимо Т-цитотоксических лимфоцитов и клеток NK, способноcтью оказывать литическое действие на клетки-мишени обладают и другие эффекторные клетки. Общим их свойством является наличие у них мембранного рецептора для Fc-фрагмента антител класса IgG. К таким клеткам-эффекторам, проявляющим цитотоксическую активность по отношению к клеткам-мишеням, обработанным антителами, относятся полиморфно-ядерные лейкоциты, макрофаги, клетки эмбриональной печени, а также популяция лимфоидных клеток, которая не имеет характерных для Ви Т-лимфоцитов маркеров. Эти лимфоциты получили название «нулевых клеток». Популяция «нулевых клеток» состоит как из цитотоксических, так и нецитотоксических клеток. Нулевые клетки, обладающие цитотоксичностью лишь в присутствии антител класса IgG, получили название К-клеток (англ. killer – убийца).

Зависимый от антител К-клеточный лизис, как и цитотоксическая активность Т-лимфоцитов и NK-клеток, требует непосредственного контакта К-клетки с клеткой-мишенью. Роль антител в К-клеточном лизисе достаточно сложна: в этот процесс вовлекаются как Fc-фрагмент, так и домен, несущий активный центр. Антитела выполняют роль мостика между К-клеткой и клеткой-мишенью.

Механизм литического действия К-клеток, по-видимому, сходен с механизмом лизиса, вызываемого Т-цитотоксическими лимфоцитами и NK-клетками. Хотя популяция К-клеток фенотипически сходна с популяцией NK-клеток, функционально они существенно различаются: NK-клетки лизируют клетки-мишени в отсутствие антител, а К-клеткам для проявления литической активности необходимо присутствие антител класса IgG. Имеются данные о том, что, подобно NK-клеткам, К-клетки также играют важную роль в подавлении роста опухолевых клеток.

Иммунологическая толерантность

Идиотип-антиидиотипические отношения

Как уже отмечалось, в молекуле иммуноглобулина содержится три типа антигенных детерминантов: изотипы, аллотипы и идиотипы.

Идиотипами называют антигенные детерминанты, определяемые структурой активных центров антител, т. е. структурой вариабельных областей L– и Н-цепей. Собственно, под идиотипом понимают набор идиотопов, свойственный антителам, синтезируемым данным клоном В-клеток. В свою очередь, идиотоп – один из собственных антигенных детерминантов активного центра молекул антител, продуцируемых одним или небольшим числом близких клонов В-клеток. Идиотипические детерминанты обнаруживают и типируют с помощью антиидиотипических антител.

В 1974 г. Н. Ерне высказал идею о том, что иммунная система представляет собой сеть взаимодействующих идиотипов и антиидиотипов. Одно из положений этой теории заключается в том, что для каждого антитела с его идиотипом (АТ1) существует комплементарное антитело, способное связываться с этим идиотипом (АТ2), т. е. выступающее как антиидиотип. Однако такое антитело имеет также и свой идиотип, определяемый структурой его активного центра. Так как у неиммунизированных животных содержание антител и клонов клеток, их синтезирующих, по-видимому, постоянно, то, по мнению Н. Ерне, взаимодействие антител-антиидиотипов с мембранными иммуноглобулиновыми рецепторами лимфоцитов, которые имеют структуру идиотипа, будет подавлять (супрессировать) образование антител идиотипов. Иначе говоря, антиидиотипы подавляют синтез идиотипов. Наоборот, действие антител идиотипов на лимфоциты, несущие иммуноглобулиновые рецепторы типа антиидиотипов, будет стимулировать размножение этих клеток и синтез антиидиотипов. Таким образом, одним из механизмов регуляции функционирования иммунной системы (содержания антител) является механизм сетевого сбалансированного взаимодействия между идиотипами (идиотипами антител) и антиидиотипами (иммуноглобулиновыми лимфоцитарными рецепторами, активные центры которых определяют специфичность антиидиотипов). Как было установлено позднее, антитела могут возникать и против антиидиотипов (АТ3). Они сходны с исходными идиотипами (АТ1), а антитела против анти-антиидиотипов (АТ4) сходны с АТ2. В значительной степени благодаря этому взаимодействию в организме поддерживается оптимальный в данный момент уровень антител. В идиотип-антиидиотипической регуляции принимают участие и Т-лимфоциты.

Идиотипические детерминанты обнаружены в антигенсвязывающих рецепторах В– и Т-клеток. Это свидетельствует о том, что такие участки могут играть важную роль в осуществлении лимфоцитами своих функций, а иммунная система действительно представляет собой сеть вариабельных участков, поскольку идиотипические детерминанты В– и Т-лимфоцитов ассоциированы с их мембранными рецепторами. Равновесие между клонами В– и Т-лимфоцитов, основанное на идиотипических связях, играет существенную роль в физиологии иммунной системы, а его нарушение может стать причиной аутоиммунных заболеваний.

Иммунитет, как и любая другая функция организма, исполняется своим особым органом. Однако, в отличие от всех остальных, этот орган не является анатомически единой обособленной структурой, а состоит из совокупности расселенных по всему организму и свободно передвигающихся по кровеносной и лимфатической системам клеток. Эта его особенность связана с тем, что функции иммунологического надзора должны осуществляться непрерывно во всем организме, во всех его органах и тканях.

Органом иммунитета является лимфоидная ткань, а его основными исполнителями – макрофаги (а также другие антигенпредставляющие клетки), различные популяции и субпопуляции Т– и В-лимфоцитов. Возникнув из общей исходной, так называемой стволовой, клетки и пройдя соответствующую дифференцировку в центральных органах иммунной системы, Т– и В-лимфоциты приобретают иммунокомпетентность, выходят в кровь и, непрерывно циркулируя по организму, выполняют роль его эффективных защитников.

Различают центральные и периферические органы иммунной системы.

Центральные органы иммунитета

Периферические отделы иммунной системы

К ним относятся: селезенка, лимфатические узлы, лимфоидные ткани желудочно-кишечного тракта (пейеровы бляшки и солитарные фолликулы), а также кровь и лимфа, в которые поступают и непрерывно в них циркулируют все иммунокомпетентные клетки. В селезенке содержится больше всего плазматических клеток, возникающих в результате дифференцировки из В-лимфоцитов и являющихся основными продуцентами антител.

Основную роль в реализации иммунных функций играют следующие клетки: 1) макрофаги, а также другие антигенпредставляющие, или вспомогательные, или А-клетки (англ. accessory – вспомогательный); 2) популяции В-лимфоцитов; 3) популяции Т-лимфоцитов; 4) популяции лимфоцитов, обладающих естественными цитотоксическими свойствами – способностью разрушать опухолевые клетки, вирусинфицированные клетки, клетки трансплантата и т. п.: NK-клетки, Pit-клетки, нулевые клетки.

По морфологическим свойствам Т– и В-лимфоциты не отличаются друг от друга. Однако они существенным образом различаются по вкладу в реакции иммунитета, по многим другим свойствам, в том числе структуре и функции рецепторов и по антигенной специфичности (табл. 14).

Таблица 14

Характеристика Т– и В-лимфоцитов

Т-лимфоциты

Самый ответственный момент в процессе иммунного ответа – это распознавание химического маркера, свойственного «чужому» агенту и отличающегося от «своего». Эту роль выполняют макрофаги, антитела, Т– и В-лимфоциты. Антитела распознают антиген с помощью своих активных центров, а макрофаги, Т– и В-лимфоциты – благодаря имеющимся на их мембранах особым рецепторам.

Экспериментальное обоснование предположения о наличии у клеток лимфоидной системы специфических рецепторов было получено в 60-е гг. ХХ в. после обнаружения двух важных феноменов: цитопатического действия лимфоцитов и розеткообразования (иммуного прилипания).

Способность сенсибилизированных лимфоцитов распознавать трансплантационный антиген и активно прикрепляться к клеткам-мишеням послужила прямым указанием на наличие у лимфоцитов рецепторов, подобных по структурной специфичности антителам.

Феномен розеткообразования состоит в том, что если к культуре нормальных или иммунных лимфоцитов добавить какой-либо антиген, например чужеродные эритроциты, то последние, прикрепляясь к лимфоцитам, образуют структуру типа розетки. Это явление высоко специфично: удаление лимфоцитов, образовавших розетки с эритроцитами данного вида животных, лишает популяцию лимфоцитов способности образовывать розетки из этих клеток.

Этот феномен не только свидетельствует о наличии у лимфоцитов особых рецепторов, но и говорит о том, что популяция лимфоидных клеток представлена клонами лимфоцитов, различающимися по специфичности этих рецепторов.

Первоначально Т-лимфоциты по своим функциям были разделены на три субкласса:

1) Т-хелперы, или Т-помощники (англ. help – помогать);

2) Т-киллеры (англ. kill – убивать), или Т-цитотоксические лимфоциты;

3) Т-супрессоры (англ. suppress – подавлять).

Т-хелперы необходимы для превращения В-лимфоцитов в антителообразующие клетки и клетки памяти. Т-киллеры разрушают клетки трансплантата, опухолевые клетки и клетки, инфицированные вирусными, бактериальными и другими антигенами. Т-супрессоры подавляют функции определенных эффекторных Т– и В-клеток и обеспечивают иммунологическую толерантность.

Особенность Т-лимфоцитов состоит в том, что их рецепторы, в отличие от антител и рецепторов В-лимфоцитов, не распознают свободно циркулирующих антигенов. Они распознают только те чужеродные вещества, точнее их пептидные фрагменты, которые представляются им клетками организма через посредство антигенов МНС класса I или класса II. Разные Т-лимфоциты распознают разные собственные антигены (белки МНС). Т-цитотоксические лимфоциты распознают клетки, несущие антигены МНС класса I и чужеродные антигены, представляемые ими. Основное назначение Т-цитотоксических лимфоцитов – обеспечение противовирусного, противоопухолевого и трансплантационного иммунитета. Т-киллеры с помощью своих специфических рецепторов распознают чужеродные антигены, ассоциированные на мембранах клеток с их антигеном МНС класса I, они атакуют такие клетки и уничтожают их.

T-хелперы распознают клетки, имеющие антигены МНС класса II (макрофаги, B-лимфоциты и некоторые другие), и представляемые ими чужеродные антигены. Белки МНС класса II связывают чужеродный антиген в макрофагах в ходе процессинга, выносят его на поверхность мембраны макрофага, и в таком виде этот антиген представляется T-хелперам. Последние также распознают его с помощью своих рецепторов и при участии своих белков МНС класса II. В свою очередь, B-лимфоциты также представляют чужеродные антигены Т-хелперам, используя собственные белки МНС класса II.

Таким образом, T-хелперы осуществляют регуляцию иммунного ответа, стимулируя В-лимфоциты, а также другие T-клетки, специализированные к данному антигену.

В настоящее время Т-лимфоциты подразделяют на 7 основных субклассов, объединенных в следующие три группы (табл. 15).

1. Т-помощники, или активаторы: индукторы Т-хелперов, индукторы Т-супрессоров, Т-хелперы 1, Т-хелперы 2.

2. Т-эффекторы – Т-цитотоксические лимфоциты. 3. Т-регуляторы: Т-супрессоры, Т-контрсупрессоры.

Кроме того, существуют различные варианты Т-клеток иммунной памяти.

Т-лимфоциты различаются по своим рецепторам. Каждый из субклассов выполняет специфические функции. Для активации Т-клеток требуется контакт их рецептора с комплексом чужеродного антигена с собственным белком МНС класса I или класса II. Через 16 – 20 ч после установления контакта возникают индукторы Т-хелперов. Последние, реагируя на представляемый А-клеткой процессированный антиген, быстро секретируют медиаторы, которые способствуют образованию молекул МНС класса II на поверхности макрофагов и продукции ими IL-1. Индукторы Т-хелперов отличаются от эффекторных Т-хелперов тем, что они имеют особый рецептор CD29, который может быть заблокирован моноклональными антителами, не влияющими на активность Т-хелперов. Только после исполнения функции индукторов данный антиген связывается с белком МНС класса II и возникает комплекс, который узнается рецепторами Т-хелпера. В результате этого на мембране Т-хелпера образуются рецепторы к IL-1. Присоединение к нему интерлейкина-1 приводит ко второму этапу активирования Т-хелпера: он начинает синтезировать и секретировать различные варианты лимфокинов. Существуют две категории Т-хелперов: Т-хелперы 1 (Th1) и Т-хелперы 2 (Th2), которые имеют одинаковые рецепторы CD4 и 4В4, но различаются по другим, а именно: Т-хелперы 1 имеют рецепторы CD45 и CD44, а Т-хелперы 2 – CD28. Их функции различны: Т-хелперы 1 секретируют IL-2, IL-3, фактор некроза опухолей, γ-интерферон и другие цитокины, которые способствуют созреванию Т-цитотоксических лимфоцитов после их взаимодействия с комплексом чужеродный антиген + молекула МНС класса I. Таким образом, Т-хелперы 1 обеспечивают дифференцировку и пролиферацию эффекторных Т-киллеров, способных распознавать и уничтожать как клетки аллотрансплантата, так и свои собственные, если на их поверхности содержатся антигены вирусов, других патогенов или опухолей. Кроме того, Т-хелперы 1 активируют Т-хелперы 2 и способствуют цитотоксической функции макрофагов.

Таблица 15

Субклассы Т-лимфоцитов, их функции и специфические рецепторы

Т-хелперы 2 секретируют IL-4, IL-5, IL-6 и вводят их в цитоплазму В-лимфоцитов путем прямого контакта своих рецепторов с определенными рецепторами на мембране В-лимфоцитов. Таким образом, Т-хелперы 2 вызывают пролиферацию и дифференциацию В-лимфоцитов в антителообразующие клетки и тормозят функцию Т-хелперов 1. Т-хелперы 1 и Т-хелперы 2 различаются по чувствительности к IL-2 и IL-4; кроме того, Т-хелперы 1 устойчивы к радиоактивному облучению, а Т-хелперы 2 – чувствительны.

Активированные Т-супрессоры играют важную роль в регуляции иммунитета. Они способны непосредственно контактировать с рецепторами Т-хелпера, а также синтезировать и секретировать свои медиаторы. Благодаря этому Т-супрессоры могут подавлять функции Т-хелперов. Последние обладают высокой чувствительностью к Т-супрессорам и их медиаторам. Взаимодействуя с мембраной Т-хелпера, Т-супрессоры угнетают секрецию ими интерлейкинов, синтез рецепторов к IL-1, IL-2 и другие иммунобиологические функции Т-хелперов, в результате чего подавляется пролиферация и дифференциация эффекторных Т-клеток, а также формирование антителообразующих клеток против данного антигена. Иначе говоря, Т-супрессоры подавляют временно или постоянно образование клонов иммунокомпетентных Т– и В-клеток против определенного антигена. Особо важную роль Т-супрессоры выполняют в эмбриональном периоде и в течение первой недели жизни новорожденного: они способствуют возникновению толерантности к собственным белкам и подавляют действие проникающих в организм новорожденного Т-цитотоксических лимфоцитов матери на аллоантигены самогmо развивающегося ребенка. Функция Т-супрессоров через неделю после рождения блокируется возникающей к этому времени особой популяцией Т-клеток – Т-контрсупрессорами, которые продуцируют собственный лимфокин. Этот лимфокин взаимодействует с Т-хелперами, они приобретают резистентность к Т-супрессорам и их лимфокинам. Т-контрсупрессоры отличаются от Т-супрессоров по своим специфическим рецепторам, в частности, они содержат отсутствующий у Т-супрессоров рецептор к лектину Vicia villosa. Этот рецептор способствует выполнению функций Т-контрсупрессорами.

Т-лимфоциты распознают чужеродные антигены, предсталяемые им молекулами МНС класса I или класса II, с помощью особого Т-клеточного рецептора (ТКР). В результате взаимодействия этих структур образуется тримолекулярный комплекс: молекула МНС + антиген + ТКР (см. рис. 63, в). Биосинтез ТКР, как и антител, кодируется комплексом генов: V, D, J, C, однако они отличаются от генов Ig, это самостоятельное семейство генов. Число возможных вариантов их объединения составляет 1016, что обеспечивает большое разнообразие антигенсвязывающих центров ТКР. Все субпопуляции Т-клеток используют ТКР непосредственно для распознавания антигена.

Структура ТКР во многом напоминает структуру молекулы антитела. ТКР состоит из двух цепей – α и β (редко встречается вариант γ/δ). Каждая цепь содержит V– и С-домены, обладающие высокой степенью гомологии с V– и С-доменами Ig. За С-доменами, около мембраны, располагается шарнирная область – место образования дисульфидной связи между цепями. Каждая цепь заякорена в мембране своим гидрофобным участком. Антигенсвязывающий центр ТКР формируется тремя гипервариабельными участками каждой цепи и имеет форму щели, структура которой соответствует пространственной структуре представляемого антигена.

Каждый Т-лимфоцит несет ТКР, распознающий свой антиген только в комплексе с молекулой МНС (рис. 68А). Последняя имеет два участка связывания: гистотоп для ТКР и дезотоп – для пептида. Связь с пептидом осуществляется с помощью вариабельных аминокислотных остатков, обращенных внутрь антигенсвязывающего центра молекулы МНС.

Передача сигнала к ядру Т-клетки происходит по пути, общему для различных сигналов (факторы роста, деления, дифференцировки, антигены и др.). Трансмембранные рецепторы, воспринимающие эти сигналы, обладают (или приобретают ее, например, в случае присоединения к ТКР антигена) протеинтирозинкиназной активностью и регулируют так называемые Ras-зависимые сигнальные пути, в которых ключевую роль играет продукт протоонкогена ras – белок Ras. От него расходятся многие пути. Те трансмембранные белки-рецепторы, которые лишены протеинкиназной активности, приобретают ее, образуя после активации лигандом прочный комплекс с цитоплазматическими протеинтирозинкиназами Src-семейства. Именно через эти протеинкиназы цитокины осуществляют регуляторные функции, стимулируя Ras-зависимые и Ras-независимые сигнальные пути. Конечное звено всех сигнальных путей, регулирующих рост, деление и дифференцировку клеток, – образование фактора транскрипции и связывание его со специфическим цис-регуляторным элементом гена-мишени. Факторами транскрипции служат фосфорилированные белки – продукты протоонкогенов c-myc, c-fos, c-jun, c-myb и генов-супрессоров клетки. Цис-регуляторные элементы – это сравнительно короткие олигонуклеотиды, богатые гуанином и цитозином. Они образуют вилки («палиндромы»). Взаимодействие их с промоторами генов активирует или подавляет транскрипцию. Сигнальные белки узнают партнеров с помощьью особых некаталитических доменов SH2 (100 – 150 аминокислотных остатков) или SH3 (50 – 80 аминокислотных остатков), названных так из-за расположения рядом с каталитическим доменом Src-киназы SH1. За короткое время SH2– и SH3-домены были обнаружены не только в цитоплазматических протеинтирозинкиназах, но и во многих других сигнальных белках (липидкиназах, фосфолипазах, факторах транскрипции и т. д.). Каждый SH2-домен узнает своего партнера по определенной последовательности 3 – 5 аминокислот, расположенных сразу же после фосфотирозина, а SH3-домен – по участкам, богатым пролином. Такая специфичность взаимодействия позволяет связать звенья одного сигнального пути в единую цепь и обеспечить безошибочное проведение сигнала к месту назначения. В некоторых сигнальных белках обнаружены домены с избирательным сродством к мембранным фосфолипидам. Они названы плекстриновыми доменами (PH). Мишенью для сигнала, воспринятого ТКР и переданного в ядро, служит ген, кодирующий синтез ИЛ-2. Активация этого гена приводит к синтезу и секреции ИЛ-2, который стимулирует пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов.

Рис. 68. Взаимодействие антигенов (А) и суперантигенов (В) с Т-лимфоцитами (по: Д. Бернс-Пайзеру, 1992):

Обычные антигены (слева) вначале поглощаются какой-либо из клеток, представляющих антигены (а), подвергаются в ней процессингу (б), и их антигенный пептид представляется в комплексе с молекулой МНС класса II Т-лимфоциту, который с помощью своих молекул МНС класса II распознает его и связывается с ним (в). Обе цепи рецептора (α и β) контактируют с антигеном (в рамке). Суперантигены (справа) прямо связываются с наружной стороной молекул МНС (а и б), а затем с Т-клеточным рецептором (в), присоединяясь к вариабельной (Vβ) части β-цепи (в рамке). Связывание с Vβ обусловливает мощное воздействие суперантигенов на Т-лимфоциты

Существует полная взаимосвязь между фенотипом Т-лимфоцитов (CD4/CD8) и молекулами МНС, которые определяют Т-клеточный ответ: все без исключения Т-киллеры (CD8+) несут молекулы МНС класса I, а все Т-хелперы (CD4+) – молекулы МНС класса II.

Предполагается, что гены Ir, открытые Бенасеррафом в 1967 г., каким-то образом определяют силу иммунного ответа на конкретный антиген через тримолекулярный комплекс.

Особенности взаимодействия суперантигенов с Т-лимфоцитами

Суперантигены отличаются от обычных антигенов очень большой силой иммунного ответа. Предполагается, что необычная сила ответа на суперантиген обусловлена по крайней мере двумя обстоятельствами: 1) суперантиген связывается с молекулой MHC без предварительного процессинга и 2) суперантиген присоединяется к наружному участку молекулы MHC. Поэтому он и распознается не внутренней поверхностью антигенсвязывающего центра ТКР (как обычный антиген), а той частью вариабельного участка b-цепи, которая находится с наружной стороны цепи (см. рис. 68Б). Обычный антиген распознается только Т-специфическим лимфоцитом, вызывает его пролиферацию и адекватный иммунный ответ (рис. 69). Суперантиген может распознаваться и связываться разными Т-лимфоцитами, у которых β-цепь ТКР содержит определенные типы вариабельных доменов (у человека таких типов около 30). Связываясь с ними, суперантиген оказывает сильное воздействие на Т-лимфоциты. Результат этого – суперпродукция ИЛ-2, отравляющего организм и вызывающего СТШ (рис. 70). Свойствами суперантигенов обладают некоторые бактериальные экзотоксины, а также различные компоненты самой бактериальной клетки. Наличие суперантигенов у бактерий влияет на клиническую картину вызываемых ими заболеваний.

Рис. 69. Иммунный ответ на обычные антигены (по: Д. Бернс-Пайзер, 1992):

1. С данным антигеном связываются только те клетки, которые имеют специфичный к нему рецептор (≈ 0,01 % Т-хелперных лимфоцитов).

2. Связавшие антиген клетки секретируют интерлейкин-2.

3. Интерлейкин-2 вызывает пролиферацию антиген-специфических Т-лимфоцитов. Иммунная система распознает и разрушает зараженные любым патогеном клетки, не причиняя вреда нормальным клеткам

Рис. 70. Иммунный ответ на суперантигены (по: Д. Бернс-Пайзер, 1992):

1. С суперантигеном связывается около 20 % Т-лимфоцитов, несущих на своей поверхности в области Vβ рецепторы для различных антигенных пептидов.

2. Связавшие суперантигены Т-лимфоциты секретируют интерлейкин-2, что приводит к аномально высокой концентрации его.

3. Т-лимфоциты размножаются, образуется огромное множество таких клеток. Следствием суперпродукции интерлейкина-2 могут быть лихорадка и другие симптомы интоксикации, а образование избыточного количества антиген-специфических Т-лимфоцитов может стать причиной аутоиммунных реакций (активация и размножение немногочисленных Т-лимфоцитов, реагирующих на «свои» антигены, приводят к атаке нормальных тканей) или привести к подавлению иммунной системы, так как Т-лимфоциты, стимулированные суперантигеном, могут после активации погибнуть

Как уже отмечено выше, B-лимфоциты помимо антигенов Ly, общих с T-лимфоцитами, имеют свойственные только им антигены Lyb. B-лимфоциты подразделяют на Lyb5+, т. е. имеющие этот антиген, и Lyb5– , т. е. лишенные его. Разные антигены – ТЗ, ТН-1 и ТН-2 (см. с. 259) – активируют различные субпопуляции B-лимфоцитов. Так, ТЗ– и ТН-1-антигены активируют как Lyb5+, так и Lyb5–-B-лимфоциты. В свою очередь, TH-2-антигены активируют только Lyb5+-В-лимфоциты. B-лим+фоциты подразделяют на следующие -шесть основных популяций: 1) клетки Bla (CD5 ), или просто Bla; 2) клетки Blb (CD5 ), или Blb. Клетки Bla и Blb объединяют в одну группу B-1-клеток, потому что они первыми появляются в онтогенезе; 3) клетки B-2, которые затем дифференцируются в АОК; 4) MZ-B, или B-клетки маргинальной зоны (от лат. margo – край); 5) B-супрессоры и 6) B-киллеры. Клетки Bla, Blb и MZ-B продуцируют только IgM, т. е. неспецифические иммуноглобулины. Все они осуществляют функции 1-й линии защиты организма от инфекций, т. е. опосредуют видовой иммунитет. Лимфоциты B-2 играют решающую роль в формировании специфического приобретенного, или адаптивного иммунитета. B-2 лимфоциты рециркулируют между кровью и лимфой (MZ-B-лимфоциты – не циркулирующие клетки) и в лимфатических фолликулах селезенки и лимфоузлов встречаются с антигенами, связанными с дендритными фолликулярными клетками. Дендритные клетки, как и все макрофаги, обладают способностью осуществлять процессинг и представление антигена. Здесь образуются зародышевые центры, в которых и происходит превращение B-2-лимфоцитов в антителообразующие клетки и формирование клеток иммунной памяти. B-супрессоры выполняют такие же функции, как и T-супрессоры. B-киллеры взаимодействуют с Fc-фрагментами IgG, фиксированных на клетках трансплантата, и разрушают их.

Мембраны B-лимфоцитов несут большое количество рецепторов (более 40 типов) с разнообразными свойствами. В частности, они имеют рецепторы к Fc-компоненту иммуноглобулина, к C3-компоненту комплемента. Благодаря этим рецепторам B-клетки легко выявить с помощью метода розеткообразования или методом бляшек. Суть последнего заключается в том, что если эритроциты барана использовать в качестве антигена для иммунизации животных, то в их лимфоидной ткани будут накапливаться B-лимфоциты, вырабатывающие соответствующие антитела. Добавление таких клеток в среду, содержащую эритроциты, приведет к тому, что комплексы эритроцит + антитело + комплемент будут связываться с лимфоцитом и лизироваться вблизи него, образуя пятно (бляшку). Химическая природа B-лимфоцитов рецепторов была выяснена в 1969 г. Р. Кумбсом, который установил, что они являются иммуноглобулинами.

В-лимфоциты несут на своей поверхности большое количество таких рецепторов до 150 000 на один лимфоцит. При этом все рецепторы данного лимфоцита обладают одной и той же антительной специфичностью, т. е. один лимфоцит может реагировать только с одним антигенным детерминантом. Вместе с тем установлено, что В-лимфоциты раньше всех начинают синтезировать иммуноглобулины класса IgM. Зрелые лимфоциты могут нести рецепторы, относящиеся более чем к одному классу. Например, IgM + IgD, IgM + IgG и т. п. Однако во всех случаях такие иммуноглобулины обладают только одной антительной специфичностью.

В-лимфоциты представлены громадным количеством клонов (вероятно, более чем 108). Клон – совокупность генетически идентичных клеток. Клетки данного клона несут рецепторы одной и той же антительной специфичности, поэтому каждый клон отличается от других по антительной специфичности своих рецепторов. Такие клоны формируются из исходных клеток-предшественников В-лимфоцитов.

В ходе своего созревания (от эмбриональной клетки до рождения), а также после рождения В-лимфоциты подвергаются дифференцировке, биологический смысл которой состоит в создании клона клеток, синтезирующих и секретирующих антитела, специфически взаимодействующие с данным антигеном.

Процесс созревания В-лимфоцитов включает в себя две стадии:

1. Антигеннезависимую, которая протекает в эмбриональном периоде.

2. Антигензависимую, которая протекает после рождения и наступает только после встречи с соответствующим антигеном.

Антигеннезависимая стадия дифференцировки

Она начинается с раннего предшественника В-лимфоцита (ранний предшественник В-лимфоцита, в свою очередь, возникает из исходной полипотентной кроветворной клетки, он же является одновременно и предшественником Т-лимфоцитов) и заканчивается образованием зрелых В-лимфоцитов, которые несут на своей мембране иммуноглобулиновый рецептор одной антительной специфичности.

В ходе антигеннезависимой дифференцировки В-лимфоцита происходит последовательное формирование генов вначале для Н-цепи, затем для L-цепи, сборка полного гена иммуноглобулина М, образование вначале цитоплазматического IgM и, наконец, мембранных иммуноглобулиновых рецепторов IgM и IgD.

В формировании полного гена Н-цепи принимают участие следующие гены, расположенные в определенном локусе хромосомы на значительном расстоянии друг от друга: V (200 вариантов), D (20 вариантов), J (4 – 6 вариантов), С (9 вариантов). Вначале происходит выбор одного из генов J– и одного из D-сегмента, затем соединение одного из V-генов с D-J-сегментом. Образующийся при этом тандем V-D-J сближается с геном Сμ. В результате этого происходит выбор одного из множества возможных вариантов генов V, D, J, т. е. такого, который будет контролировать структуру активного центра данного антитела. Образовавшийся ген вариабельной части Н-цепи ассоциирует с геном Сμ, и возникает полный ген Н-цепи μ-типа. Его транскрипция приводит к образованию цитоплазматической Н-цепи типа Сμ. Наличие этой цепи в цитоплазме является характерным признаком пре-В-лимфоцита. Он является пролиферирующей клеткой, поэтому происходит накопление клона таких клеток, которые имеют более широкий спектр специфичности, чем зрелые В-лимфоциты. Широкая специализация зрелых В-лимфоцитов будет зависеть от ассоциации Н– и L-цепей. Следующая стадия – превращение пре-В-лимфоцита в незрелый В-лимфоцит – характеризуется сборкой гена для L-цепи, формированием полного гена иммуноглобулина IgM и синтезом мембранной (рецепторной) формы иммуноглобулина М. Для образования рецепторной формы иммуноглобулина надо, чтобы Н-цепь включила гидрофобный «якорь». Он представляет собой пептид из 41 аминокислотного остатка, контролируемый фрагментом μ-гена, отделенным интроном от его последнего экзона. Сборка гена для L-цепи происходит по такому же типу, как и генов Н-цепи. Регуляция образования полных генов Н-цепи и L-цепи осуществляется сплайсингом ядерных пре-мРНК этих генов.

Конечная стадия антигеннезависимой дифференцировки – образование зрелого В-лимфоцита. Он характеризуется наличием двух мембранных рецепторов, обладающих одной антительной специфичностью: IgM и IgD. Синтез IgD также контролируется на уровне сплайсинга, при этом происходит переключение тандема V × D × J × Cμ на V × D × J × Cδ – класспереключающая рекомбинация. Формированием рецепторного IgD завершается процесс антигеннезависимой дифференцировки предшественника В-лимфоцита в зрелый В-лимфоцит.

Зрелый В-лимфоцит имеет два рецептора (IgM и IgD) с одинаковыми активными центрами. Таким образом возникают клоны лимфоцитов, каждый из которых обладает своей антительной специфичностью и способен распознать только «свой» антиген. Зрелый В-лимфоцит – покоящаяся клетка, т. е. он находится в фазе цикла G0. Однако он способен к дальнейшей пролиферации, дифференцировке и превращению в антителообразующую клетку и в клетку памяти. Все стадии антигеннезависимой дифференцировки В-лимфоцита происходят в тесном контакте с клетками окружающих тканей. Созревание В-лимфоцитов в эмбриональном периоде происходит в печени. После рождения исходные стволовые клетки перемещаются в костный мозг, здесь и происходит дальнейшее образование зрелых В-лимфоцитов с высокой скоростью – 108 клеток в сутки.

Зрелые В-лимфоциты покидают костный мозг и заселяют селезенку, лимфатические узлы и другие скопления лимфатических клеток, где их дифференцировка «замораживается» до встречи с соответствующим антигеном, т. е. они уже полностью созрели для реализации своих функций, для этого им нужна только встреча с антигеном.

Антигензависимая дифференцировка В-клеток

Превращение зрелых В-лимфоцитов в антителообразующие клетки и клетки иммунной памяти происходит после встречи лимфоцита с антигеном. Антигензависимая дифференцировка складывается из трех основных событий: 1) активация В-клеток, 2) их пролиферация, 3) дифференцировка.

Биологический смысл активации В-лимфоцитов заключается в том, что они, вопервых, переходят из покоящегося состояния в начальную стадию клеточного цикла G1, и, во-вторых, в том, что в результате активации они приобретают способность вступать во взаимодействие с другими клетками (Т-лимфоцитами) и воспринимать те сигналы, которые они им передают.

Для само́й активации необходимы по крайней мере два сигнала: превый – для перевода клетки из фазы покоя (G0) в G1-фазу клеточного цикла, а второй – для вступления ее в S-фазу. Роль первого сигнала выполняют различные антигены или митогены. Он воспринимается Ig-рецептором. В качестве второго сигнала выступают различные лимфокины, в том числе интерлейкины-1, -2, -4, -6. В результате их воздействия происходит активация генома клетки, что и обусловливает пролиферацию и дифференциацию В-лимфоцитов в антителообразующие клетки (АОК). Механизм передачи сигнала от Ig-рецептора геному В-клетки во многом совпадает с таковым у Т-лимфоцитов.

Активация В-клеток может осуществляться разными путями, что зависит как от участия в ней других клеток (макрофагов, Т-хелперов), так и от свойств самих антигенов. Их природа может определять интенсивность и длительность сигнала, подаваемого в клетку рецептором В-лимфоцита. Если он недостаточен, требуется помощь Т-хелперов. Например, бактериальные полисахариды могут прямо активировать В-клетки и индуцировать выдачу сильного ответа. Такие антигены получили название Т-независимых. Напротив, вирусные и растворимые антигены вызывают слабый ответ В-лимфоцитов, и для их активации требуется помощь Т-хелперов. Такие антигены называют Т-зависимыми (ТЗ). Комплекс антигена с антителом является более слабым активатором В-лимфоцитов, чем сам антиген. Поэтому, когда антитела нейтрализуют большинство молекул антигена, происходит постепенное торможение образования антител. Т-независимые антигены, в свою очередь, делят на два типа: Т-независимые антигены 1 (ТН-1) и Т-независимые антигены 2 (ТН-2). Различие между ними состоит в том, что ТН1-антигены вызывают иммунный ответ как Lyb5+-В-лимфоцитов, так и Lyb5–, в то время как ТН2-антигены способны индуцировать иммунный ответ только Lyb5+-В-лимфоцитов при участии макрофагов.

Известны следующие пути активации В-лимфоцитов:

1) Т-зависимым антигеном с помощью белков МНС класса II;

2) Т-независимым (т. е. без участия Т-лимфоцита) антигеном, который в своем составе имеет митогенный компонент;

3) Т-независимым антигеном, не содержащим митогенного компонента;

4) поликлональным активатором (липополисахаридом);

5) антииммуноглобулинами μ.

Основным выступает механизм активации с помощью Т-лимфоцитов.

Процесс антигензависимой дифференцировки В-лимфоцитов находится под контролем интерлейкинов. Все они полифункциональны и их действие не ограничивается только регуляцией иммунного ответа. Сам процесс антигензависимой дифференцировки протекает так: В-лимфоцит с помощью иммуноглобулиновых рецепторов распознает и связывает антиген. Это стимулирует его переход из покоящегося состояния (G0) в фазу G1. В-клетка увеличивается, на ее мембране образуются новые рецепторы: один – к фактору роста, другой – к фактору дифференцировки, третий – к фактору, замещающему Т-клетки.

В-лимфоциты в ряде случаев под действием антигена могут дифференцироваться в АОК без пролиферации, а под воздействием особого фактора созревания В-клеток. Одновременно с В-лимфоцитом антиген по представлению макрофага распознается Т-лимфоцитом-хелпером, который также активизируется и начинает синтезировать и секретировать факторы роста и дифференцировки. Последние взаимодействуют с рецепторами В-клетки и переводят ее в следующую стадию клеточного цикла (S-фазу) и в фазу дифференцировки. Факторы пролиферации нужны в течение первого и всех последующих циклов деления В-лимфоцитов, а факторы дифференцировки, очевидно, только на последних этапах ее.

Активированная В-клетка претерпевает 8 – 10 делений и одновременно дифференцируется в антителообразующую клетку (плазмоцит). В процессе дифференцировки ядро В-лимфоцита уплотняется, а объем цитоплазмы увеличивается. В ней развивается сеть мембран эндоплазматического ретикулума, и образуется большое количество связанных с мембранами рибосом. Такая клетка синтезирует и секретирует антитела одной антительной специфичности. 90 – 96 % всего производимого ею белка представляет антитело с одинаковым активным центром против антигена, который вызвал антигензависимую дифференцировку данного В-лимфоцита. Так возникает клон антителообразующих клеток.

Такой путь активации и дифференцировки проходит популяция В-лимфоцитов, имеющих антиген Lyb5, т. е. примерно 50 % всей популяции В-клеток. Клетки, лишенные Lyb5-антигена (Lyb5–), нуждаются для активации в прямом контакте с активированными Т-хелперами, которые выделяют в этом случае антигенспецифический фактор дифференцировки. Такие В-лимфоциты тоже превращаются в антителообразующие клетки.

Антигены, вызывающие агрегацию иммуноглобулиновых рецепторов на мембране В-лимфоцитов, например липополисахарид, полианионы, антитела к μ-цепи; и антигены, несущие повторяющиеся детерминанты в своей молекуле, способны активировать В-клетки без участия Т-лимфоцитов, но эти механизмы играют незначительную роль в иммунном ответе.

Происхождение и дифференцировка клеток иммунной системы

Не все индуцированные антигеном В-лимфоциты подвергаются дифференцировке до конца. Часть из них после нескольких циклов деления перестает размножаться и образует субклон клеток памяти (из одной В-клетки образуется около 1000 клеток памяти, таким же образом образуются клетки памяти и из Т-лимфоцитов). Клетки памяти определяют продолжительность приобретенного иммунитета. При повторном контакте с данным антигеном они быстро превращаются в клетки-эффекторы. При этом В-клетки памяти обеспечивают синтез антител в более короткие сроки, в большем количестве и с более высоким сродством антител другого класса иммуноглобулинов – IgG вместо IgM. Эта перестройка происходит благодаря рекомбинации генов Н-цепи: тандем генов V × D × J переносится с Сμ-гена к одному из СН-генов – γ, α, ε. Ее вызывает сигнал, получаемый СD40-рецептором В-клеток памяти, когда они выходят из зародышевого центра в пул памяти, от gp39-рецептора Т-хелперов. Установлено, что мутации в гене, кодирующем gp39, являются причиной редкого тяжелого первичного иммунодефицита – гипер-IgM-синдрома. Отсутствие у Т-хелперов молекул gp39 в этих случаях приводит к утрате ими способности связываться с CD40, что ведет к неправильному ответу на Т-зависимый антиген – гиперпродукции IgM.

В ходе антигензависимой дифференцировки В-лимфоцитов используется и механизм соматических мутаций в V-генах. Они происходят с частотой в 10 000 раз большей частоты спонтанных мутаций и ограничиваются определенной стадией дифференцировки, а именно – периодом перехода от продукции IgM к продукции IgG. Благодаря этим мутациям обеспечивается максимальная подгонка структуры активного центра антитела к детерминанту антигена.

Таким образом, наиболее важными событиями дифференцировки В-лимфоцитов являются: 1) сборка гена иммуноглобулина из его фрагментов, содержащихся в ДНК эмбриональных клеток; 2) формирование пула клеток памяти; 3) возникновение новых вариантов генов Ig в результате дополнительных класс-переключающих рекомбинаций; 4) вспышка соматических мутаций на строго определенной стадии дифференцировки. В результате этих событий происходит образование множества генетически стабильных клонов антителообразующих клеток (вероятно, не менее чем 108). Общая схема происхождения и дифференцировки Т– и В-лимфоцитов и макрофагов из исходных стволовых клеток представлена на рис. 71.

В соответствии с этой схемой, исходная костно-мозговая клетка (HSC) генерирует два типа предшественников: лимфоидную стволовую клетку (LSC), от которой происходят клетки-предшественники Т-лимфоцитов (PTC), клетки-предшественники В-лимфоцитов (PBC); и клетку, являющуюся предшественником клеток красной крови, от которой, в свою очередь, происходит предшественник лейкоцитов (CFUc) и берет начало система мононуклеарных макрофагов. Предшественники Т-лимфоцитов под влиянием тимуса превращаются в Т-лимфоциты и их субклассы. Пути дифференцировки В-лимфоцитов описаны выше.

В целом система В-лимфоцитов обеспечивает синтез антител, отвечает за иммунитет против большинства бактериальных и вирусных инфекций, анафилаксию и другие реакции гиперчувствительности немедленного типа, некоторые аутоиммунные болезни, за формирование клеток иммунной памяти и иммунологическую толерантность.

Система T-лимфоцитов играет регуляторную роль по отношению к B-лимфоцитам, отвечает за все реакции гиперчувствительности замедленного типа, иммунитет против вирусных и некоторых бактериальных инфекций (туберкулез, бруцеллез, туляремия и др.), осуществляет иммунологический надзор, отвечает за противоопухолевый иммунитет, иммунологическую толерантность, некоторые виды иммунопатологии.

Рис. 71. Схема происхождения и дифференцировки клеток-эффекторов иммунной системы (ВОЗ, 1978).

HSC – костно-мозговая стволовая кроветворная клетка; LSC – лимфоидная стволовая клетка; PTC – предшественник Т-клеток; PBC – предшественник В-клеток; TE – Т-эффекторы; TH – Т-хелперы; TS – Т-супрессоры; CFUc – кроветворный предшественник макрофагов; PC – плазматическая клетка; EC – эпителиальная клетка; THF – тимусный гуморальный фактор

Вместе с тем T– и B-клетки являются двумя частями единой иммунной системы организма. Поэтому деление иммунитета на гуморальный и клеточный носит весьма условный характер, так как антитела синтезируются В-клетками, а Т-лимфоциты и другие клетки осуществляют свою иммунокомпетентность через синтезируемые ими гуморальные факторы (цитокины, лимфокины, интерлейкины и др.).

Координированное взаимодействие макрофагов, Т– и В-лимфоцитов при встрече с антигеном обеспечивает выдачу адекватного иммунного ответа.

В связи с тем что иммунная система играет важнейшую роль в обеспечении структурной и функциональной целостности организма, ее собственное состояние в каждый данный момент, т. е. иммунологический статус организма, представляет исключительный интерес для клинической медицины. Способности к выздоровлению от многих, особенно инфекционных, болезней являются функцией иммунного статуса организма. Любые нарушения иммунной системы, несомненно, делают организм более восприимчивым к возбудителям инфекционных болезней, в том числе к условно– и слабопатогенным; увеличивают вероятность возникновения опухолей, аутоиммунных и других патологических процессов. В свою очередь, нарушение самmой иммунной системы, ее дефициты могут быть обусловлены расстройствами на самых разных ее уровнях и в различных ее подсистемах. Обнаружение уязвимого звена иммунной системы в этом случае становится решающим моментом для поиска путей коррекции иммунодефицитов. Все это диктует необходимость разработки методов оценки общего состояния иммунной системы и критериев, с помощью которых можно было бы проверить, как функционируют отдельные ее звенья, и обнаружить пострадавшие. Под иммунным статусом организма следует понимать эффективность и согласованность работы каждой из систем иммунитета, т. е. систем макрофагов, комплемента, интерферонов, В– и Т-лимфоцитов, киллерных клеток, главной системы гистосовместимости, клеток иммунной памяти, антителопродуцирующих клеток и центральных органов иммунитета. Для оценки общего иммунного статуса необходимо отобрать наиболее простые, но вместе с тем и наиболее достоверные показатели, которые позволяли бы судить одновременно о суммарной эффективности работы всех систем иммунитета в целом. Для выявления же уязвимого звена иммунной системы требуются наборы более тонких дифференциальных показателей, специфичных для каждой данной системы. Следовательно, изучение иммунного статуса организма целесообразно проводить не менее чем в два приема: вначале выявить общее ее состояние, а затем определить, какое звено иммунной системы функционирует слабо или не работает совсем.

По мнению Ю. И. Зимина, Е. В. Васильевой и В. В. Сура (1988), для оценки общего состояния иммунной системы можно использовать определение числа Ти В-лимфоцитов в крови; их митогенного ответа на один или несколько поликлональных митогенов растительного происхождения – фитогемагглютинин (ФГА), конканавалин А (Кон А) и экстракт лаконоса (PWM); продукцию фактора, ингибирующего миграцию лейкоцитов (ФИМ); а также уровень иммуноглобулинов IgA, IgM и IgG в крови (табл. 16).

Таблица 16

Общая оценка иммунного статуса

В случае отклонений, выявленных на этом уровне исследований, или при наличии других симптомов иммунологической недостаточности эти же авторы рекомендуют производить дополнительные иммунологические исследования с целью выявления эффективности функционирования отдельных звеньев системы иммунитета, в частности определение фенотипа лимфоцитов, количества Т-супрессоров, Т-хелперов, киллерных клеток, реактивности на антиген, содержание компонентов комплемента, IgE, IgD, секреторных IgA, свободных κ– и λ-цепей иммуноглобулинов и т. п. Большой интерес представляет предложение А. Н. Чередеева и Л. В. Ковальчук (1997) использовать для оценки иммунного статуса организма тесты по патогенетическому принципу, т. е. оценивать с помощью набора специальных маркеров состояние иммунокомпетентных клеток по их способности осуществлять свои главные функции. Этих функций пять: 1) распознавание, 2) активация, 3) пролиферация, 4) дифференциация и 5) регуляция.

Возрастные особености иммунитета

Особенности иммунитета у детей. Во время внутриутробного развития у плода формируются центральные органы иммунитета, возникают различные иммунокомпетентные клетки, системы интерферонов, комплемента, макрофагов, главная система гистосовместимости, которые и обеспечивают как в процессе эмбриогенеза, так и в постнатальном периоде иммунную защиту организма.

Развивающийся плод содержит аллоантигены, но они не отторгаются во время беременности потому, что иммунная система матери проявляет к его антигенам толерантность. Она зависит от того, что, во-первых, клетки трофобласта плаценты содержат мало антигенов гистосовместимости. Во-вторых, плацента, в силу ее морфологических и функциональных особенностей, обладает способностью избирательно пропускать вещества из крови матери к плоду и в обратном направлении (плацентарный барьер).

В-третьих, женский организм, плацента и плод синтезируют ряд белковых (α-фетопротеин, уромодулин и др.) и небелковых факторов (эстрогены, прогестерон, простагландины Е1 и Е2), которые подавляют реакции отторжения. Но особенно важную роль в сохранении плода играют Т-лимфоциты, появляющиеся у него на 12-й неделе жизни. В частности, Т-супрессоры обеспечивают формирование иммунологической толерантности к собственным белкам плода, а также подавляют действие проникающих в него Т-цитотоксических лимфоцитов матери на аллоантигены самогmо развивающегося плода. Супрессорная активность иммунной системы ребенка в отношении лимфоцитов матери сохраняется на протяжении первого года жизни, но она регулируется после 1-й недели с помощью особой субпопуляции лимфоцитов – Т-контрсупрессоров.

Примерно на 7 – 8-й неделе развития плода у него в крови появляется система комплемента. В течение эмбрионального периода происходит также созревание В-лимфоцитов. В результате антигеннезависимой стадии дифференцировки, протекающей в печени плода, из клеток-предшественников В-лимфоцитов возникает большое количество различных клонов зрелых В-лимфоцитов. Клетки каждого клона несут на своих мембранах IgM и IgD, обладающие только одной антительной специфичностью. Именно в процессе образования зрелого В-лимфоцита происходит формирование генов иммуноглобулина путем выбора соответствующих V-, J-, D– и С-генов, которые и определяют антительную специфичность каждого клона В-лимфоцитов. Зрелые В-лимфоциты появляются у плода между 8-й и 10-й неделями его развития. В случае контакта плода с антигенами в его крови появляются антитела класса IgM. Содержание же антител IgG у плода к 17-й неделе развития составляет около 0,1 г/л. В самые последние недели беременности у плода содержание IgG существенно возрастает, но не за счет синтеза плодом, а вследствие активного транспорта антител IgG от матери через плаценту. Эти антитела, наряду с антителами, передаваемыми через молозиво и грудное молоко матери, и формируют пассивный иммунитет, защищающий ребенка в первые 3 – 6 мес. от различных инфекционных заболеваний.

Реакции клеточного иммунитета против некоторых возбудителей обеспечиваются путем передачи плоду трансфер-фактора от матери через плаценту. Иммуноглобулины других классов через плаценту не проходят. Секреторные IgA появляются у плода в ограниченном количестве к 3 – 4-му мес. его жизни.

Здоровый ребенок рождается, имея сформировавшиеся центральные органы иммунитета и различные иммунокомпетентные клетки, но его иммунные системы функционируют в первые месяцы жизни недостаточно активно.

У новорожденных в крови содержание компонентов системы комплемента С1, С2, С3, С4 примерно в 2 раза ниже, чем у взрослых, ослаблены процессы активации системы комплемента, особенно по альтернативному пути. Все это определяет низкую опсоническую активность крови у них. Продукция интерлейкинов и интерферонов у новорожденных также ниже, чем у взрослых. Вследствие этого противовирусный иммунитет у них ослаблен. Новорожденные и дети первых месяцев жизни особенно восприимчивы к респираторно-синцитиальному вирусу и вирусу энцефаломиокардита. Фагоцитоз у новорожденных часто оказывается незавершенным, слабее проявляются миграция и хемотаксис фагоцитов, понижена продукция фактора, тормозящего миграцию макрофагов. У новорожденных детей реакция бласттрансформации проявляется слабо, низка активность Т-цитотоксических лимфоцитов и NK-клеток. Кожные пробы при постановке ГЧЗ отрицательны.

В период жизни между 2-м и 6-м месяцами у ребенка собственный синтез IgG протекает слабо. Первичный иммунный ответ проявляется синтезом антител класса IgM. К концу первого года жизни содержание IgG составляет примерно 50 – 60 %, а IgA – лишь около 30 % содержания этих антител соответственно у взрослых. Секреторные иммуноглобулины класса IgA появляются в секретах после 3-го мес. жизни. В течение первых четырех лет их концентрация в некоторых секретах в 4 – 5 раз ниже, чем у взрослых, поэтому местный иммунитет в это время понижен. Из-за недостатка секреторных IgA в кишечнике дети часто страдают пищевой аллергией.

Лимфоидные органы ребенка раннего возраста отвечают на патогены выраженной гиперплазией, сохраняющейся долгое время после инфекции. Лимфаденопатия наблюдается при любом воспалительном процессе, а в лимфатических узлах возбудители могут сохраняться долгое время.

В процессе развития ребенка наблюдаются определенные критические периоды, когда на антигенное воздействие иммунная система дает неадекватный или даже парадоксальный ответ. Он может быть очень слабым, недостаточным для защиты, или, наоборот, чрезмерным, гиперергическим (аллергическим).

Первый из этих периодов наблюдается у новорожденных (в первые 29 дней жизни). Он проявляется в том, что на 5 – 7-е сут. происходит первое изменение лейкоцитарной формулы крови: нейтрофилез сменяется относительным и абсолютным лимфоцитозом. Гуморальный иммунитет обеспечивается в основном материнскими антителами. Фагоцитоз имеет незавершенный характер, хемотаксис и миграция фагоцитов ограничены, отмечается низкая активность системы комплемента и слабая опсонизация микробов. Из-за низкой активности иммунной системы ребенок очень восприимчив не только к патогенным, но и ко многим условно-патогенным возбудителям и некоторым вирусам. Именно в этот период у детей часто происходит генерализация гнойно-воспалительных заболеваний, сопровождающаяся септическим состоянием.

Второй критический период приходится на 3 – 6-й месяцы жизни. Он характеризуется ослаблением пассивного гуморального иммунитета в связи с исчезновением материнских антител. Сохраняется выраженный лимфоцитоз в крови. На проникновение большинства антигенов наблюдается первичный иммунный ответ с преобладающим синтезом антител IgM, клетки иммунной памяти не образуются. Такой тип иммунного ответа наблюдается и при вакцинации против столбняка, дифтерии, коклюша, кори, полиомиелита. Лишь после 2 – 3 повторных введений антигена происходит вторичный иммунный ответ с преобладающим синтезом IgG и появлением клеток иммунной памяти. У детей по-прежнему высокая чувствительность к респираторно-синцитиальному вирусу, аденовирусам, вирусам парагриппа, сохраняется недостаточность местного иммунитета (повторные острые респираторные вирусные инфекции). В этот период выявляются наследственные иммунодефициты.

Третий критический период – второй год жизни, когда контакты ребенка с внешним миром расширяются. В это время происходит переключение синтеза антител с класса IgM на класс IgG, вначале появляются антитела IgG1 и IgG3, позднее – IgG2 и IgG4. Однако сохраняется слабая активность местного иммунитета. Дети по-прежнему восприимчивы к вирусным заболеваниям. Они особенно склонны к повторным вирусным и бактериальным заболеваниям дыхательного тракта. Нередко проявляются незначительные аномалии иммунной системы, иммунопатологические диатезы, иммунокомплексные болезни.

Четвертый критический период падает на 4 – 6-й годы жизни. В этот период происходит второй перекрест в содержании форменных элементов крови. Концентрация антител IgG и IgM достигает величин этих показателей у взрослых, но уровень IgA в крови остается еще низким, повышается содержание IgE. Системы местного иммунитета еще не достигают окончательного развития. В этот период выявляются поздние иммунодефициты, наблюдаются различные хронические заболевания.

Пятый критический период приходится на подростковый возраст: у мальчиков – с 14 – 15 лет, у девочек – с 12 – 13 лет. В результате секреции половых гормонов (андрогенов) происходит подавление клеточного и стимуляция гуморального иммунитета. Снижается содержание в крови IgE. Наблюдается новый подъем частоты аутоиммунных, воспалительных и лимфопролиферативных заболеваний.

В указанные критические периоды формирования иммунной системы особенно часто выявляются наследственные изменения силы иммунного ответа, а также иммунопатологические состояния. Особенно тяжелые состояния у детей выявляются при таких иммунодефицитах, как агаммаглобулинемия, недоразвитие вилочковой железы, но они наблюдаются относительно редко.

Особенности иммунитета в пожилом и старческом возрасте. По мере старения организма главная функция иммунной системы – обеспечение генетического гомеостаза – постепенно ослабевает.

Распознавание чужеродных и аутоантигенов становится менее точным, эффективность иммунных реакций снижается. Все это приводит к появлению характерных для этого периода иммунопатологических синдромов: иммунного дефицита, усиления аутоиммунности, повышения уровня ЦИК, более частого возникновения доброкачественных моноклональных гаммапатий (гипериммуноглобулинемий). Следствием иммунного дефицита является снижение эффекта от иммунизации, падение титров антител в крови ниже защитного уровня, ослабление клеточных иммунных реакций и т. п.

Хотя при старении нарушаются функции различных звеньев иммунной системы, более всего страдает система Т-лимфоцитов. Это проявляется в снижении общего числа зрелых Т-лимфоцитов в крови, в ослаблении их иммунного ответа на поликлональные митогены (фитогемагглютинин, конканавалин А). Снижается клеточный и гуморальный ответ на Т-зависимые антигены, уменьшается количество Т-хелперов, выработка интерлейкина-2, антител классов IgG и IgA; понижается фагоцитарная активность макрофагов и нейтрофилов, страдают и другие функции. В значительной степени эти изменения в иммунитете при старении обусловлены возрастной инволюцией тимуса, в результате которой уменьшается выработка тимических гормонов, а следовательно, и созревание Т-лимфоцитов. Важнейшим следствием изменения функций иммунной системы в этом периоде является повышение чувствительности к инфекциям. Они протекают более тяжело, нередко принимают затяжное течение с переходом в хронические формы. В этом возрасте чаще наблюдаются внутрибольничные заражения, в том числе условно-патогенной микрофлорой. Нередко возникают осложнения в виде пневмоний, циститов, пиелоциститов и т. п. Снижение иммунитета благоприятствует развитию опухолевых заболеваний.

Профилактика нарушений иммунитета в этом возрасте заключается в коррекции питания, углеводного, жирового обмена и в проведении общеукрепляющих мероприятий. Применение иммуномодуляторов должно проводиться в каждом случае с учетом иммунного статуса.

Генетическая регуляция механизмов естественного иммунитета (резистентности) и инфекционного процесса

Один и тот же возбудитель вызывает инфекционный процесс различной тяжести у разных индивидуумов – от легкой (иногда латентной) формы болезни до тяжело протекающего заболевания. Это зависит не только от степени вирулентности возбудителя и его заражающей дозы, но и, в значительной мере, от возраста и интенсивности защитных реакций организма. Как известно, на один и тот же антиген у разных людей иммунный ответ может проявляться по сильному или слабому типу, что зависит от функции Ir-генов. Точно так же, по-видимому, защитные механизмы естественного иммунитета в отношении одного и того же возбудителя у разных людей проявляются по сильному или слабому типу, что также зависит от функции определенных генов.

Все процессы жизнедеятельности в конечном счете регулируются генетической системой, которая, воспринимая поступающие в клетки органов химические сигналы, отвечает на них изменением работы соответствующих генов, контролирующих эти процессы.

В настоящее время можно считать установленным, что развитие инфекционного процесса контролируется на всех его стадиях двумя категориями генов. Одна их них – система Ir-генов – определяет интенсивность гуморального и (или) клеточно-опосредованного иммунного ответа к данному возбудителю. Другая – контролирует степень естественного иммунитета (резистентности) к возбудителю.

Так, изучение механизмов развития инфекционного процесса у мышей, обусловленного Salmonella typhimurium, позволило идентифицировать ряд генов резистентности, в том числе Ity, Lps, xid и др.

Ген Ity (англ. immunity to typhimurium) регулирует способность организма животного подавлять размножение S. typhimurium в клетках СМФ (РЭС). Этот ген представлен двумя аллелями; доминантным является аллель резистентности Ityr (англ. resistant), рецессивным – Itys (англ. susceptible).

Локус Ity оказался аналогичным гену Lsh, контролирующему размножение Leishmania donovani в клетках СМФ, и гену BCG, который контролирует размножение Mycobacterium bovis (BCG) во внутренних органах мыши. Следовательно, единый ген Ity/Lsh/BCG оказался универсальным геном, определяющим естественный иммунитет животного к разным видам микроорганизмов.

Ген Lps контролирует устойчивость животного к действию эндотоксина (ЛПС). Дефект этого гена приводит к снижению активности макрофагов у мышей. Макрофаги теряют способность активироваться не только ЛПС, но и таким сильным активатором этих клеток, как BCG. У них снижается продукция монокинов и других медиаторов. Вместе с тем у мышей обнаружен еще один локус, отличный от Lps, который также определяет чувствительность мышей к S. typhimurium. Все указанные гены проявляют свое действие в первой, начальной стадии инфекции S. typhimurium. Их эффект связан с активацией ранних механизмов иммунной защиты. В период же формирования иммунитета против возбудителя начинают действовать другие гены.

Ген xid связан с Х-хромосомой, дефектный аллель xid-гена определяет недостаточность гуморального иммунитета (англ. X-linked immunodeficiency).

У мышей с таким показателем нарушается дифференцировка клеток Lyb5– в Lyb5+, в результате чего резко понижается образование антител IgM и IgG, необходимых для обеспечения гуморального иммунитета на поздней стадии инфекции. Однако нарушения функции Т-лимфоцитов и макрофагов не отмечено.

Ген nu влияет на активность Т-лимфоцитов на поздней стадии инфекции и, возможно, на переход болезни из острой формы в хроническую. Однако функции nu-гена, как и генов главной системы гистосовместимости мышей (H-2 генов), оказывающих влияние на течение инфекционного процесса, изучены слабо.

Ген поздней чувствительности мышей к сальмонеллезной инфекции определяет чувствительность их на поздней стадии инфекции: мыши погибают при внутрибрюшинном заражении на 4 – 5-й неделе заболевания, поэтому был обозначен как ген i/p (англ. intraperitoneally). Однако мыши погибают и при других способах заражения, поэтому ген получил новое обозначение Ity-2. Его хромосомная локализация пока не определена, а рецессивный характер наследования признака чувствительности не сцеплен с Х-хромосомой. Возможно, этот ген аналогичен Ir-гену.

При инфекционных процессах нередко наблюдается супрессия иммунного ответа хозяина на возбудителя. Она обусловлена активацией различных типов супрессорных клеток, в том числе Т-супрессоров и макрофагов. В результате иммуносупрессии снижается пролиферация Т– и В-лимфоцитов, синтез ИЛ-1, ИЛ-2, простагландинов, страдает функция представления антигенов иммунокомпетентным клеткам и т. п.

Индукция супрессии на антигены подавляется клетками Т-контрсупрессорами. Выраженность супрессии иммунного ответа, возможно, связана с генами Ity и Lps.

Изучение системы генов восприимчивости мышей к S. typhimurium показало, что эти гены контролируют все иммунологические реакции животного против возбудителя. Защита от возбудителя в месте его проникновения через слизистые оболочки, кроме секреторных IgA, контролируется геном Lps, подавление его размножения в системе мононуклеарных фагоцитов в ранней стадии – геном Ity. На поздних стадиях инфекции важную роль в механизмах защиты играют гены xid, nu, Ity-2 и другие категории генов, контролирующих иммунологические реакции организма.

Вряд ли можно сомневаться в том, что аналогичные гены, определяющие предрасположенность к различным заболеваниям или контролирующие их развитие по сильному или слабому типу, имеются и у человека. В частности, давно установлено, что у людей с разной системой изоантигенов эритроцитов существует неодинаковая генетическая предрасположенность к тем или иным инфекционным заболеваниям. Например, лица с группой крови А более устойчивы к брюшному тифу, но у них чаще формируется хроническое бактерионосительство S. typhi. У лиц, имеющих группу крови 0, такое бактерионосительство наблюдается наиболее редко. Тяжелые гнойно-септические заболевания, в том числе стафилококковой природы, чаще бывают у лиц, имеющих группу крови А и АВ, и реже у людей с группой крови 0 и В.

Установлена также определенная генетическая предрасположенность к тем или иным заболеваниям у людей с определенным фенотипом главной системы гистосовместимости (HLA). Например, опасность заболеть анкилозирующим спондилитом у лиц с фенотипом HLA-B27 составляет 90 %. Люди с этим фенотипом чаще болеют инфекционным иерсиниозным артритом и болезнью Рейтера. Лица с фенотипами HLA-A2, HLA-B5, HLA-B12 значительно чаще по сравнению с другими людьми болеют ревматизмом, гломерулонефритом и рожистым воспалением. Лица с фенотипом HLA-Bw15 в 6 раз, а с фенотипом HLA-B12 в 3 раза более подвержены опасности заболеть менингококковыми инфекциями, чем лица с фенотипом HLA-A1.

Механизмы, определяющие такую зависимость между предрасположенностью людей к различным заболеваниям, генами главной системы гистосовместимости и антигенами эритроцитов крови, сейчас интенсивно изучаются.

В свете этих новых данных открываются и новые пути фенотипической коррекции генетического контроля иммунного статуса организма.

Под болезнями иммунной системы понимают такие ее нарушения, которые препятствуют распознаванию и уничтожению всего чужеродного, что возникает в организме (мутантные клетки) или проникает в него (бактерии, вирусы и другие чужеродные антигены). Иммунодефицитные заболевания характеризуются снижением или полным отсутствием иммунного ответа в результате нарушения какого-то звена (звеньев) иммунной системы:

1. Дефицит функции тимуса.

2. Дефицит В-клеток. Дефекты стволовых костно-мозговых клеток. Дефицит антител.

3. Нарушение функции Т-клеток. Дефицит Т-клеток.

4. Одновременный дефицит Т– и В-клеток.

5. Дефицит макрофагов и других А-клеток.

6. Дефицит системы комплемента.

7. Дефицит системы интерферонов.

8. Те или иные аллельные факторы главной системы гистосовместимости.

9. Дефицит системы интерлейкинов.

Различают первичные и вторичные иммунодефицитные заболевания. Первичные иммунодефициты возникают в результате генетических нарушений, наступающих в стволовых клетках костного мозга или в системах Т– или В-лимфоцитов, или в обеих этих системах, или в других лимфоидных клетках (гранулоцитах), т. е. они являются генетически детерминированными болезнями иммунной системы. Вторичные иммунодефициты обусловлены поражением первоначально нормальной иммунной системы.

Первичные иммунодефициты

Вторичные (приобретенные) иммунодефициты

Возникают на фоне изначально нормальной иммунной системы как следствие недостаточности питания, развития злокачественных опухолей, инфекционных заболеваний, воздействия ионизирующей радиации, цитотоксических препаратов, суперантигенов, аутоиммунных заболеваний и других патологических состояний, например серповидно-клеточной анемии, уремии и т. п.

Вторичные иммунодефициты, в отличие от первичных, проходят при излечении основного заболевания. Отмечено, что у больных с иммунодефицитами относительно часто обнаруживают аутоантитела и аутоиммунные болезни.

К наиболее тяжелым формам вторичного иммунодефицита относятся ВИЧинфекция, злокачественные процессы (рак). При всех формах первичной иммунологической недостаточности у человека повышена частота злокачественных процессов, которые обычно захватывают клетки лимфоретикулярной системы. Опухоли иммунной системы подразделяют на В-клеточные злокачественные новообразования (лимфосаркома, хронический лимфолейкоз), Т-клеточные новообразования (грибовидный микоз, острые формы лимфолейкоза); заболевания, которые протекают с усиленной пролиферацией «нулевых» лимфоцитов. Возникнув как следствие какого-то дефекта иммунной системы, злокачественные опухоли сами становятся причиной развития вторичного тяжелого иммунодефицита. Поэтому проблема рака – это во многом проблема иммунодефицита, первичного и приобретенного.

Аутоиммунные болезни

В ряде случаев организм иммунологически реагирует на некоторые собственные антигены (аутоантигены), к которым появляются аутоантитела. Если взаимодействия между аутоантигенами и аутоантителами приводят к повреждению тканей, их определяют как реакции повышенной чувствительности. Если же эти повреждения приводят к выраженным клиническим проявлениям, такие болезни относят к категории аутоиммунных. Аутоиммунные реакции могут быть опосредованы, как и другие реакции иммунитета, антителами или Т-клетками. Аутоиммунная болезнь – это патология, при которой аутоантитела или сенсибилизированные лимфоциты атакуют собственные ткани организма.

Аутоантигены возникают в результате изменений ткани, вызванных различными факторами (соматические мутации, воздействие патогенов, химических веществ и т. п.). Существуют нормальные, скрытые, или секвестированные, антигены (антигены спермы, хрусталика глаза, тиреоглобулин). Если эти антигены из-за травмы или инфекционного процесса выходят из своих тканей и поступают в кровь, к ним возникают аутоантитела. В свою очередь, соматические мутации В– и Т-клеток могут приводить к возникновению клонов этих клеток, способных синтезировать антитела к собственным антигенам или атаковать и разрушать клетки некоторых тканей. Аутоиммунные болезни могут возникать и вследствие утраты иммунологической толерантности к некоторым собственным антигенам (недостаточность супрессорных клеток). Это может быть результатом прямого воздействия химических веществ, медикаментов или патогенов на лимфоидную ткань либо унаследованной иммунологической недостаточностью. Аутоиммунные болезни часто встречаются у людей с первичным иммунодефицитом. Иммунодефицит и аутоиммунные явления нередко сочетаются у стареющих людей.

Таким образом, аутоиммунные болезни возникают в результате взаимодействия нормальных антител с аутоантигеном либо измененных антител (или клеток) – с нормальным антигеном. Частое сочетание у больных нескольких аутоиммунных явлений и наследуемый характер аутоиммунитета дают основание полагать, что в его основе лежит нарушение какого-то центрального механизма, контролирующего аутотолерантность.

Различают аутоиммунные болезни генерализованные (системная красная волчанка, прогрессирующий системный склероз, ревматоидный артрит и др.) и органо– и тканеспецифические (миастения, тиреоидит и др.). Генерализованные аутоиммунные болезни возникают вследствие образования антител к антигенам, общим для нескольких органов и тканей человека. Типичным примером такой аутоиммунной болезни является системная красная волчанка. Она характеризуется многообразием аутоиммунных явлений, обусловленным тем, что мишенью для образующихся при этой болезни комплексов антиген + антитело + комплемент являются компоненты ядра и цитоплазмы, общие для многих типов клеток. Эти комплексы вызывают осложнения главным образом благодаря их отложению в стенке малых кровеносных сосудов. Болезнь проявляется в развитии васкулитов во многих системах органов, включая кровеносную систему, кожу, суставы и почки, в результате чего развиваются гемолитическая анемия, лейкопения, тромбоцитопеническая пурпура, геморрагический синдром, гломеруло-нефрит и почечная недостаточность. В основе болезни лежит появление аутоантител к различным клеточным антигенам, в том числе к ДНК. Образование многочисленных аутоантител сочетается с гипергаммаглобулинемией и сопровождается снижением уровня комплемента. В патогенезе болезни играют роль генетические, иммунологические и вирусные факторы.

Для диагностики системной красной волчанки используют два основных метода.

1. Обнаружение клеток красной волчанки – гранулоцитов, поглощающих комплексы антиген + антитело и поэтому имеющих характерную морфологию: в центре образуется большая аморфная масса, а многодольчатое ядро окружает ее и сдвинуто на периферию.

2. Обнаружение антител против белка или ядерного материала гранулоцитов с помощью флуоресцирующих противоядерных антител.

Для лечения используют цитоксан (подавляет образование антител) и стероиды (наряду с угнетением образования антител подавляют воспаление). Ткане– и органоспецифические аутоиммунные болезни характеризуются аутоиммунным ответом на антиген, присутствующий только в определенном типе клеток.

Частота появления аутоантител с возрастом увеличивается, и соответственно увеличивается число заболеваний, при которых действует аутоиммунный фактор. Этому фактору приписывают ведущую роль в этиологии и патогенезе многих заболеваний, в частности при тиреоидите (болезнь Хашимото), гемолитической анемии, язвенном колите, аллергическом энцефаломиелите, тромбоцитопенической пурпуре, прогрессирующем системном склерозе, некоторых болезнях печени, хроническом мембранозном гломерулонефрите, склеродермии, миастении гравис, синдроме Гудпасчера (наследственный легочно-почечный синдром) и других болезнях.

Решение вопроса об аутоиммунной природе заболеваний основывается на следующих критериях: наличие в крови аутоантител, сенсибилизированных лимфоцитов, аутоантигенов; возможность пассивной передачи сенсибилизации к соответствующему антигену с помощью сыворотки или лимфоцитов; экспериментальное воспроизведение сенсибилизации к данному антигену и сходство клинической картины естественного и экспериментального иммунного процессов. Органоспецифические аутоиммунные заболевания поддаются лечению так же трудно, как и генерализованные. Это определяется природой нарушенных функций специфического органа.

Основной принцип лечения аутоиммунных заболеваний – использование иммуносупрессивных препаратов.

Иммунопрофилактика

Иммунотерапия

В широком смысле слова под иммунотерапией следует понимать такой метод лечения, при котором осуществляется воздействие на иммунную систему: ее стимуляция, восстановление или исправление иммунных структур (коррекция иммунодефектов), временное замещение или подавление иммунного ответа и т. п. В более узком понимании, иммунотерапия – специфические методы лечения инфекционных заболеваний с помощью иммунных сывороток (серотерапия) или вакцин (вакцинотерапия), или аллергенов (десенсибилизация).

Серотерапия – метод лечения инфекционных болезней, основанный на введении больному иммунных сывороток или препаратов иммуноглобулина, содержащих специфические антитела к возбудителю болезни или его токсинам. Серотерапия наиболее эффективна при тех заболеваниях, патогенез которых определяется экзотоксином, продуцируемым возбудителем (дифтерия, столбняк, ботулизм, газовая гангрена). Своевременное введение антител приводит к нейтрализации токсина и прекращению его действия.

Вакцинотерапия. Вакцины могут быть использованы не только для профилактики, но и для лечения инфекционных болезней. Вакцинотерапия основана на введении больному вакцины (анатоксина) или отдельных микробных антигенов с целью стимуляции иммунитета и (или) десенсибилизации организма к данному микроорганизму или его антигенам. Вакцинотерапию используют обычно при хронических, рецидивирующих инфекциях или при тех заболеваниях, при которых естественноприобретенный иммунитет развивается медленно и непрочен. Для вакцинотерапии применяют либо стандартные лечебные вакцины, либо вакцину, изготовленную из штамма, выделенного от данного больного (аутовакцину).

Десенсибилизация. Различают два типа десенсибилизации:

1) временное подавление эффекторного звена при повторном введении антигена;

2) гиперсенсибилизация – способ лечения ГЧЗ путем многократного введения в возрастающих дозах (или однократно в форме депонированного препарата) аллергена для стимуляции синтеза антител, относящихся к классам IgG и IgM, которые конкурируют с антителами IgE за аллергены и подавляют дальнейший синтез IgE.

Взаимодействие антигена с антителом проявляется в форме различных иммунологических, или серологических (лат. serum – сыворотка), реакций. В связи с их высокой чувствительностью и специфичностью они нашли широкое диагностическое применение.

Серологические реакции применяют с одинаковым успехом для двух целей. Вопервых, по известному антигену (диагностикуму) определяют в исследуемой сыворотке наличие и количественное содержание специфических к данному антигену антител. Последнее устанавливают путем титрования сыворотки. Титром иммунной сыворотки называют то ее максимальное разведение, которое еще дает положительную реакцию. Во-вторых, с помощью известного антитела, т. е. диагностической иммунной сыворотки, определяют наличие в исследуемом материале специфического микробного антигена или осуществляют серологическую идентификацию выделенного возбудителя.

С диагностической целью используют следующие серологические реакции:

1. Реакция агглютинации в ее различных вариантах.

2. Реакция преципитации и ее различные модификации.

3. Реакции иммунофлуоресценции (РИФ) в прямом и непрямом вариантах.

4. Реакции, протекающие с участием комплемента.

5. Реакции, протекающие с участием фагоцитов.

6. Реакции иммуносорбентного анализа твердой фазы.

7. Реакции нейтрализации биологической активности возбудителя или токсинов.

Реакция агглютинации

 

Варианты ускоренных реакций агглютинации. Реакция пассивной гемагглютинации и ее варианты

Классическая реакция агглютинации предусматривает использование корпускулярных антигенов. Однако в ней могут участвовать и растворимые антигены. Чтобы это стало возможным, такие антигены адсорбируют на иммунологически инертных частицах. В качестве носителя можно использовать частицы латекса или бентонита, однако в настоящее время наиболее часто применяют эритроциты животных или человека, улучшая их адсорбирующие свойства обработкой растворами танина, формалина или бензидина. Эритроциты, адсорбировавшие на себе антиген, называются сенсибилизированными данным антигеном, а иммунная реакция, в которой они участвуют, – реакцией непрямой, или пассивной, гемагглютинации (РНГА, или РПГА), так как эритроциты участвуют в ней пассивно.

РПГА ставят в специальных полистироловых пластинках с луночками, имеющими полусферическое дно. При использовании ее для серологической диагностики в этих луночках готовят двукратные разведения в физиологическом растворе исследуемой сыворотки и затем добавляют к ней в качестве диагностикума взвесь сенсибилизированных эритроцитов. Учет результатов проводят через 2 ч инкубации при температуре 37 °C по четырехкрестной системе. При положительной реакции агглютинировавшиеся эритроциты оседают на дно луночки и равномерно покрывают его в виде перевернутого зонтика. При отрицательной реакции эритроциты тоже оседают, жидкость становится прозрачной, осадок выглядит как маленький диск в центре луночки. Титром сыворотки в РПГА считается последнее ее разведение, которое еще дает ярко выраженную гемагглютинацию без значительных признаков наличия диска.

РПГА может применяться также в качестве ускоренного метода бактериологической диагностики для обнаружения непосредственно в исследуемом материале неизвестных бактерий, вирусов, токсинов, например возбудителей чумы, стафилококковых энтеротоксинов и др. При таком варианте постановки РПГА в роли известного компонента реакции используют эритроциты, адсорбировавшие антитела известной специфичности – антительный эритроцитарный диагностикум. Если исследуемый материал содержит достаточное количество известного антигена, РПГА будет положительна.

Вариантами использования РПГА являются: реакция нейтрализации антигена (РНАг), реакция нейтрализации антител (РНАт), реакция торможения пассивной гемагглютинации (РТПГА). Для этих реакций используют антигенные и антительные эритроцитарные диагностикумы. Можно использовать одновременно две взаимно контролирующие однонаправленные реакции, например РПГА с антигенным диагностикумом и РНАг с антительным эритроцитарным диагностикумом.

Реакция нейтрализации антител (РНАт) заключается в том, что суспензию, содержащую искомый антиген, смешивают со специфической иммунной сывороткой, содержащей известные антитела, в соответствующих объемах и инкубируют при температуре 37 °C в течение двух часов. После этого добавляют антигенный эритроцитарный диагностикум. Смесь встряхивают и оставляют при комнатной температуре. Результаты учитывают через 3 – 4 ч и окончательно – через 18 – 24 ч. Если в исследуемом материале имеется антиген, он свяжет антитела (нейтрализует их), и поэтому гемагглютинации не произойдет.

По такому же принципу ставят реакцию нейтрализации антигена (РНАг). Только в этом случае в исследуемом материале обнаруживают антитела. Специфический антиген, добавленный к такому исследуемому материалу, будет связываться с антителами, содержащимися в нем, т. е. произойдет нейтрализация антигена антителами, и поэтому гемагглютинации при добавлении антительного эритроцитарного диагностикума не произойдет.

Реакция коагглютинации. Является одним из вариантов пассивной, т. е. опосредованной клетками-носителями антител, ускоренной реакции агглютинации на стекле. В основу этой реакции положено уникальное свойство золотистого стафилококка, имеющего в составе своей клеточной стенки белок А, связываться с Fc-фрагментами IgG и IgM. При этом активные центры антител остаются свободными и могут взаимодействовать со специфическими детерминантами антигенов. На предметное стекло наносят каплю 2 %-ной взвеси стафилококков, сенсибилизированных соответствующими антителами, и добавляют каплю взвеси исследуемых бактерий. При соответствии антигена антителам через 30 – 60 с происходит четкая агглютинация нагруженных антителами стафилококков.

Реакция латекс-агглютинации (ЛАГ). Носителем антител в этой диагностической системе являются мелкие стандартные частички латекса. Реакцию выполняют микрометодом в лунках на стекле. Основным условием успешной постановки ЛАГ является строгое соблюдение количественных соотношений компонентов системы: к 50 мкл исследуемого материала добавляют 10 мкл латекс-препарата, сенсибилизированного антителами. Специфичность ЛАГ контролируют с помощью трех контрольных тестов, содержащихся в коммерческих тест-системах: заведомо положительная реакция, заведомо отрицательная реакция и контроль качества латекс-суспензии по ЛАГ-несенсибилизированным (не несущим антител) латексам с исследуемым материалом. В нашей стране в качестве носителей специфических антител используют полистироловые монодисперсные латексы с разным диаметром частиц (0,3; 0,66; 0,75; 0,8 мкм). ЛАГ используют для быстрого обнаружения микроорганизмов или их антигенов в исследуемом материале.

Иммуномагнитное обнаружение антигенов. Один из вариантов ускоренной реакции агглютинации на стекле связан с применением супермагнитных полимерных частиц, покрытых специфическими антителами. Одна такая частица связывает до 107– 108 клеток микроорганизмов, благодаря чему чувствительность данного метода достигает 5 КОЕ/мл. Иммуномагнитное обнаружение микроорганизмов можно применять в комплексе с ЦПР.

Реакция агрегат-гемагглютинации (РАГА). Позволяет быстро обнаружить в крови больных как свободно циркулирующие антигены (антигенемия), так и антигены, связанные с антителами, – циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК). Для РАГА используют эритроциты, сенсибилизированные соответствующими антителами. Добавление сыворотки крови больного, в которой содержатся антигены, к сенсибилизированным эритроцитам, на которых фиксированы антитела, приводит к склеиванию (агглютинации) эритроцитов и иммунных комплексов.

Антиглобулиновая проба Кумбса (реакция Р. Кумбса). При помощи реакций прямой и пассивной агглютинации определяют полные (двухвалентные) антитела. Неполные (моновалентные, блокирующие) антитела не выявляются этими методами, так как, соединяясь с антигеном, блокируют его, но не могут вызвать агрегации антигена в крупные конгломераты. Неполными (блокирующими) называют антитела, у которых функционирует только один активный центр; второй активный центр по неизвестной причине не срабатывает. Для выявления неполных антител используют специальную реакцию Кумбса (рис. 72). В реакции участвуют: сыворотка больного, в которой определяют неполные антитела, корпускулярный антиген-диагностикум, антиглобулиновая сыворотка, содержащая антитела к человеческому глобулину. Реакция протекает в два этапа.

1. Взаимодействие антигена с неполными антителами. Видимых проявлений при этом нет. Первый этап заканчивают отмывкой антигена от остатков сыворотки больного.

2. Взаимодействие антиглобулиновой сыворотки, полученной в результате иммунизации животного человеческим глобулином, с неполными антителами, адсорбированными на антигене. В силу того что антиглобулиновые антитела двухвалентны, они связывают два одновалентных антитела отдельных комплексов АГ + неполное антитело, что приводит к их склеиванию и появлению видимого осадка.

Рис. 72. Антиглобулиновая проба Кумбса для выявления неполных (моновалентных) антител:

а – антиген; б – неполное антитело; в – антитело против моновалентного антитела (антиглобулин). 1. Соединение неполных антител с антигенами (агглютинации не происходит). 2. Добавление антиглобулиновой сыворотки приводит к агглютинации антигенов, блокированных неполными антителами

Антиглобулиновую пробу Кумбса применяют, например, при серологической диагностике бруцеллеза, при анализе групп крови, в диагностике аутоиммунных заболеваний и др.

Реакция преципитации и ее варианты

Реакции агглютинации и преципитации очень близки по своей сути. Различия между ними зависят главным образом от величины частиц антигена. Преципитацией называют процесс, когда происходит агрегация антител с растворимыми антигенами; если же антиген представлен корпускулами, специфическая агрегация таких антигенов описывается как агглютинация.

Появление преципитата при реакции антиген – антитело определяется не только возникновением решетки, образуемой ее участниками, но и особой ролью Fc-фрагмента иммуноглобулина, изменение конформации которого приводит к утрате этим комплексом растворимости в солевых растворах. В связи с этим в реакции преципитации используют неразведенную или слабо разведенную сыворотку.

Рис. 73. Схема определения токсигенности Corynebacterium diphtheriae

Объяснение см. в разделе «Микробиология дифтерии»

Для постановки реакции преципитации необходимы: антитела – испытуемая сыворотка больного или иммунная диагностическая сыворотка (при идентификации выделенных микробов); антиген – экстрагированный гаптен или полный гаптен соответствующих микроорганизмов; физиологический раствор как источник электролитов. Существует множество модификаций этой реакции, которые подразделяют на две группы: преципитация в жидкой среде (реакция флоккуляции и реакция кольцепреципитации) и преципитация в геле.

Реакция флоккуляции представляет собой преципитацию, при которой растворы антигенов и антител смешивают в пробирке. Учет реакции производят с помощью измерения на фотоэлектроколориметре мутности получаемой системы, что позволяет определить концентрацию исследуемого антигена.

Значительно чаще применяется качественная реакция кольцепреципитации. Для ее постановки в тонкие преципитационные пробирки наливают сначала неразведенную преципитирующую сыворотку и сверху на нее наслаивают, не допуская перемешивания, раствор антигена. В случае гомологичности антител и антигена на границе между этими растворами быстро, через 3 – 10 мин, появляется кольцо преципитата. В отличие от реакции агглютинации, титр преципитирующей сыворотки определяют с помощью разведения не сыворотки, а антигена.

Реакция преципитации в геле является одним из наиболее эффективных методов анализа растворимых антигенов. Она позволяет выявить число индивидуальных антигенов в исследуемой жидкости и провести анализ их антигенного родства. В 1946 г. Дж. Оудин предложил метод простой диффузии, по которому один из компонентов реакции преципитации, обычно сыворотка, находится в геле, а другой – антиген – наслаивается на первый в виде раствора. Антиген, диффундируя в гель, образует в нем с антителами белые линии преципитации, хорошо видимые при боковом освещении. В 1948 г. Ё. Оухтерлоню разработал еще более простой и удобный метод встречной двумерной диффузии, позволяющий проводить прямое сравнение различных антигенов и сывороток. Этот метод также является весьма ценным при исследовании перекрестных реакций (рис. 73).

Для постановки реакции по Оухтерлоню используют 1 %-ный агар, приготовленный на физиологическом растворе, который разливают в чашки Петри слоем 0,5 см. После застывания в пластинке агара вырезают луночки диаметром 5 – 6 мм – одна в центре чашки, 4 – 5 – по окружности на расстоянии 1 – 2 см от центральной. В центральную луночку наливают диагностическую преципитирующую сыворотку, а в периферические – раствор гомологичного и сравниваемых с ним антигенов. Учет результатов проводят через 24, 48 и 72 ч инкубации при комнатной температуре. Антитела и антигены диффундируют навстречу друг другу, и в участках, где создаются их эквивалентные концентрации, образуются дугообразные полосы преципитации. Если полосы преципитации, идущие от двух соседних луночек, сливаются, это указывает на наличие нескольких антигенных компонентов в исследуемой жидкости. Реакцию встречной диффузии по Оухтерлоню часто применяют для определения токсигенности бактерий, например дифтерийных (см. рис. 73).

Дальнейшим развитием метода преципитации в геле является иммуноэлектрофорез. Этим термином обозначают метод, объединяющий электрофоретическое разделение смеси антигенов и встречную диффузию по Оухтерлоню на одной и той же пластинке агарового геля. Преципитирующую сыворотку при этом наливают в канавку, вырезанную в геле параллельно направлению электрофоретического разделения. Образующиеся в результате реакции линии преципитации имеют вид дуг, вытянутых в направлении электрофоретического движения фракций антигенов. Иммуноэлектрофорез позволяет определять состав сложных смесей растворимых антигенов, содержащих до 30 компонентов, и является поэтому ценным диагностическим методом.

Реакция иммунофлуоресценции

Молекулы иммуноглобулинов способны необратимо связываться (метиться) с некоторыми химическими веществами без потери своей антительной специфичности и свойства связываться с антигеном. Для такого мечения можно использовать красители, флуоресцирующие при облучении их коротковолновым светом (ультрафиолетовым, фиолетовым, синим), например изотиоционат флуоресцеина, дающий зеленовато-желтое окрашивание, или другие флуорохромы. Использование для обнаружения антигенов меченных флуорохромами антител, т. е. реакцию иммунофлуоресценции (РИФ), предложил в 1950 г. А. Кунс. С помощью РИФ можно быстро обнаруживать даже ничтожные количества антигенов, в том числе бактериальных и вирусных, по эффекту флуоресценции комплекса антиген + антитело в люминесцентном микроскопе.

Метод иммунофлуоресценции используют в двух вариантах. Один из них получил название прямого метода РИФ, и в этом случае метят антитела, которые непосредственно участвуют в реакции с исследуемым антигеном. Второй вариант известен под названием непрямого метода РИФ. В этом случае с исследуемым антигеном вначале взаимодействуют специфические к нему антитела, а уже с ними взаимодействуют антивидовые антитела (антитела против иммуноглобулинов диагностической сыворотки), меченные флуорохромом (рис. 74). Преимуществом непрямого метода РИФ является то, что при его использовании отпадает необходимость иметь большой набор различных специфических флуоресцирующих антител, так как он основан на использовании антиглобулиновых антител. В качестве последних обычно используют сыворотку козы или барана, иммунизированных сывороткой кролика (коммерческие диагностические иммунные сыворотки чаще всего готовят путем иммунизации кроликов). Непрямой метод иммунофлуоресценции применяют не только для ускоренного обнаружения антигенов (возбудителя), но и для обнаружения антител в сыворотке крови больных. Например, для серологической диагностики токсоплазмоза токсоплазмы фиксируют на предметном стекле и обрабатывают сывороткой исследуемого больного. После ее отмывки мазок повторно обрабатывают сывороткой, содержащей меченные флуорохромом антитела против человеческого глобулина. Если в крови больного есть антитела, т. е. человек болен, в люминесцентный микроскоп будут видны светящиеся токсоплазмы.

Рис. 74. Схема прямого (а) и непрямого (б) методов иммунофлуоресценции

Серологические реакции, протекающие с участием комплемента

Реакция бактериолиза. Используется для серологической диагностики холеры. Феномен бактериолиза легко удается наблюдать in vitro. Исследуемую сыворотку наносят в последовательном двукратном разведении каплями на поверхность питательной среды, на которую предварительно засевают культуру вибриона. Чашку с посевами инкубируют при температуре 37 °C в течение 18 – 20 ч. Под влиянием имеющихся в сыворотке антител и комплемента холерные вибрионы разрушаются (лизируются), и в местах нанесения капель образуются стерильные пятна. Антитела, разрушающие или умерщвляющие вибрионы, называют вибриоцидными. Титром вибриоцидных антител считается максимальное разведение сыворотки, при котором она еще вызывает отчетливый лизис бактерий.

Реакция иммобилизации трепонем. Применяется для диагностики сифилиса. Живые трепонемы в присутствии имеющихся в исследуемой сыворотке специфических антител и комплемента теряют свою подвижность.

Реакция гемагглютинации иммунного прилипания. В основе этой реакции лежит способность комплекса антиген + антитело в присутствии комплемента адсорбироваться на эритроцитах, вызывая их склеивание. Применяется для серологической диагностики гепатита А. Характеризуется высокой чувствительностью и специфичностью, но требует использования высокоочищенного антигена и специального подбора доноров эритроцитов.

Реакция гемолиза. Литическое действие иммунной сыворотки в присутствии комплемента особенно четко проявляется в отношении эритроцитов. Если кролика иммунизировать эритроцитами другого вида животных (барана), кроличья сыворотка приобретает специфическую гемолитическую активность, т. е. способность вызывать гемолиз эритроцитов, использованных для иммунизации. Этот эффект абсолютно зависим от комплемента. Инактивация последнего путем прогревания сыворотки при температуре 56 °C приводит к утрате ею гемолитической активности. Таким образом, наличие или отсутствие активного комплемента в гемолитической сыворотке очень четко выявляется по результатам ее взаимодействия с гомологичными эритроцитами: при наличии комплемента – гемолиз, образование «лаковой крови»; при его отсутствии – гемагглютинация, эритроциты выпадают на дно пробирки, образуя осадок в виде зонтика, жидкость бесцветна.

Реакция связывания комплемента

Уникальная способность комплемента специфически связываться с различными по своей природе комплексами антиген + антитело нашла широкое применение в реакции связывания комплемента (РСК). Особое преимущество РСК состоит в том, что природа антигена, участвующего в ней (корпускулярный или растворимый), не имеет значения, так как комплемент связывается с Fc-фрагментом любого антитела, относящегося к IgG и IgM, независимо от его антительной специфичности. Кроме того, РСК очень чувствительна: она позволяет обнаружить количество антител в 10 раз меньшее, чем, например, в реакции преципитации. РСК была предложена в 1901 г. Ж. Борде и О. Жангу. В ее основе лежат два свойства комплемента:

1) способность связываться с комплексом антиген + антитело;

2) лизирование эритроцитов, использованных для получения гемолитической сыворотки.

РСК ставят в два этапа, и в ней соответственно участвуют две системы – опытная, или диагностическая, и индикаторная. Диагностическая система состоит из исследуемой (или диагностической) сыворотки, которую перед постановкой реакции прогревают при 56 °C в течение 30 мин для инактивации имеющегося в ней комплемента, и антигена. К этой системе добавляют стандартный комплемент. Его источником служит свежая или высушенная сыворотка морской свинки. Смесь инкубируют при 37 °C в течение одного часа. Если в исследуемой сыворотке имеются антитела, произойдет их взаимодействие с добавленным антигеном, и образующиеся комплексы антиген + антитело свяжут добавленный комплемент. Если же в сыворотке антитела отсутствуют, образования комплекса антиген + антитело не произойдет, и комплемент останется свободным. Никаких видимых проявлений связывания комплемента на этой стадии реакции обычно нет. Поэтому для выяснения вопроса, произошло или нет связывание комплемента, добавляют вторую, индикаторную систему (инактивированная гемолитическая сыворотка + эритроциты барана), и смесь всех компонентов РСК вновь инкубируют при 37 °C в течение 30 – 60 мин, после чего оценивают результаты реакции. В случае, если комплемент связался на первой стадии, в диагностической системе, т. е. в сыворотке больного имеются антитела, и произошло связывание комплемента комплексом антитело + + антиген, лизиса эритроцитов не будет – РСК положительна: жидкость бесцветна, на дне пробирки осадок эритроцитов. Если же в сыворотке специфические антитела отсутствуют и связывания комплемента в диагностической системе не произойдет, т. е. РСК отрицательна, то неизрасходованный в диагностической системе комплемент связывается с комплексом эритроциты + антитела индикаторной системы и произойдет гемолиз: в пробирке «лаковая кровь», осадка эритроцитов нет. Интенсивность РСК оценивают по четырехкрестной системе в зависимости от степени задержки гемолиза и наличия осадка эритроцитов. Реакция сопровождается соответствующими контролями: контроль сыворотки (без антигена) и контроль антигена (без сыворотки), так как некоторые сыворотки и некоторые антигены обладают антикомплементарным действием. Перед постановкой РСК все компоненты, участвующие в ней, за исключением исследуемой сыворотки или антигена, подвергаются тщательному титрованию. Особенно важно ввести в реакцию точную дозу комплемента, так как его нехватка или избыток могут привести к ложным результатам. Титром комплемента является то его минимальное количество, которое в присутствии рабочей дозы гемолитической сыворотки обеспечивает полное растворение эритроцитов. Для постановки основного опыта берут дозу комплемента, увеличенную на 20 – 25 % по сравнению с установленным титром. Титром гемолитической сыворотки является то ее максимальное разведение, которое, будучи смешано с равным объемом 10 % раствора комплемента, полностью гемолизирует соответствующую дозу эритроцитов в течение 1 ч при температуре 37 °C. В основной опыт берут сыворотку, разведенную до 1/3 своего титра.

Непрямая реакция гемолиза используется как ускоренный метод обнаружения специфических антител. В качестве носителя антигенов используют эритроциты. При наличии в сыворотке больного специфических антител сенсибилизированные эритроциты в присутствии комплемента лизируются.

Серологические реакции, протекающие с участием фагоцитов

Определение опсонического индекса. Антитела, стимулирующие фагоцитарную активность лейкоцитов, получили название опсонинов (греч. opsoniazo – снабжать пищей, питать), или бактериотропинов. Различают термолабильные и термостабильные опсонины, или бактериотропины. К последним относятся антитела классов IgG1, IgG3, IgM. На первом этапе опсонизации антитела прикрепляются к детерминантным группам бактерий, а затем антитела с помощью Fc-фрагментов присоединяются к Fc-рецепторам макрофагов, способствуя поглощению ими бактерий (патогенов). Опсоническая активность антител резко возрастает в присутствии термолабильных опсонинов, в том числе молекул C3b, образующихся при активации системы комплемента. Молекулы C3b, осаждаясь на поверхности бактериальных клеток, способствуют прикреплению макрофагов в этих участках (эффект «иммунного прилипания»). Таким образом, опсонины и комплемент способствуют более эффективному прикреплению чужеродных частиц к макрофагам, поглощению и перевариванию их последними, а также, очевидно, процессингу и представлению антигенов. Для количественной оценки фагоцитарной активности, обусловленной опсонинами, используют определение опсонического индекса, опсоно-фагоцитарного индекса и титра опсонинов.

Под опсоническим индексом понимают отношение фагоцитарного числа исследуемой крови к фагоцитарному числу нормальной крови. Для определения фагоцитарного числа оба образца крови смешивают со стандартным количеством соответствующих живых или убитых бактерий. После 30 мин инкубации при температуре 37 °C из каждого образца крови готовят препараты-мазки, фиксируют по способу Никифорова и окрашивают метиленовым синим. Затем под микроскопом подсчитывают общее количество бактерий, фагоцитированных, например, 50 фагоцитами, и находят фагоцитарное число. Опсонический индекс является показателем того, насколько активно стимулируется фагоцитоз опсонинами и системой комплемента.

Опсоно-фагоцитарная реакция – способ оценки активности действия опсо-

нинов сыворотки на эффективность фагоцитоза бактерий или других корпускулярных антигенов, обработанных этой сывороткой. Для определения опсоно-фагоцитарного индекса, как и при определении опсонического, готовят и окрашивают мазок из смеси исследуемой крови с бактериями. Под микроскопом в нем просматривается 25 фагоцитов, и каждый из них в зависимости от числа поглощенных ими бактерий относят к определенной группе. Конкретный пример такого подсчета представлен в табл. 17. Интенсивность фагоцитоза характеризуют цифровым показателем, представляющим собой сумму произведений, полученных путем умножения количества фагоцитов на число соответствующих им плюсов. Максимально возможный показатель равен 75 (25 × 3 = 75). Условно считают, что показатель, равный 10 – 24, соответствует слабо положительной опсоно-фагоцитарной реакции, 25 – 49 – положительной, а 50 – 75 – резко положительной. У людей, не имевших контакта с данным возбудителем, опсоно-фагоцитарный индекс обычно невелик (1 – 5).

Таблица 17

Оценка опсоно-фагоцитарной реакции (пример)

Существуют различные варианты этой реакции, но из-за громоздкости их используют относительно редко, например для диагностики бруцеллеза и некоторых других болезней.

Титр опсонинов характеризует количественно силу опсонической активности по отношению к данному возбудителю. Активность опсонинов проверяют в опытах с использованием фагоцитов здоровых людей.

Реакции иммуносорбентного анализа твердой фазы

В основе методов иммуносорбентного анализа твердой фазы лежит сорбция антител (для обнаружения неизвестного антигена) или антигенов (для обнаружения специфических антител) и специфических антител, меченных ферментом (иммуноферментный метод – ИФМ) или изотопом (радиоиммунный метод – РИМ). Чувствительность этих методов значительно превышает чувствительность традиционных иммунологических реакций, поэтому они приобрели самое широкое распространение. Эти методы могут быть использованы для диагностики практически любого инфекционного заболевания. С их помощью можно определить как антигены любого возбудителя, так и антитела к ним. Методика постановки этих реакций включает три последовательных этапа.

Обнаружение антигена с помощью ИФМ и РИМ

Первый этап – адсорбция специфических антител твердой фазой, в качестве которой обычно используют полистироловые или поливинилхлоридные поверхности лунок пластиковых микротитраторных панелей. Антитела нековалентно связываются со стенками лунок, у них сохраняются свободными активные центры, и поэтому они способны специфически реагировать с соответствующим антигеном.

Второй этап – связывание антигена из суспензии исследуемого материала за счет реакции антитело + антиген, происходящей на границе твердая фаза – жидкость. После этого луночки промывают раствором, содержащим слабый неионный детергент, для удаления из системы других, неспецифически связанных с антителами компонентов.

Третий этап – обработка твердой фазы с фиксированными на ней комплексами антитело + антиген специфическими антителами против данного антигена, но меченными либо ферментом, либо изотопом. Такие меченые антитела присоединяются к антигенам, а их избыток удаляется из системы промыванием. Таким образом, в случае присутствия в исследуемом материале искомого антигена на поверхности твердой фазы формируется комплекс: антитело + антиген + меченое антитело. Результаты реакции учитывают в зависимости от характера метки. Для иммуноферментного метода антитела метят ферментом, чаще всего пероксидазой или щелочной фосфатазой. Субстратом для пероксидазы служит H2O2 в смеси с ортофенилендиамином, используемая в виде раствора в цитратно-фосфатном буфере (рН 5,0). Добавление в опытную луночку раствора субстрата приводит к тому, что он подвергается действию пероксидазы, фиксированной на антителах; образующиеся продукты реакции имеют желтую окраску, интенсивность которой может быть определена путем фотометрирования.

Радиоиммунный метод (РИМ) предусматривает использование антител, меченных изотопом, поэтому результаты реакции оценивают путем определения радиоактивности исследуемых образцов. При положительной реакции уровень радиоактивности опытных образцов более чем в 2 раза превышает уровень радиоактивности контрольных, заведомо отрицательных образцов (рис. 75, а).

Рис. 75. Схема использования иммуноферментного и радиоиммунного методов для обнаружения антигенов (а) и антител (б):

1. Поверхность твердой фазы. 2. Специфические антитела. 3. Антиген (исследуемый материал). 4. Cпецифические к данному антигену антитела, меченные ферментом (5) или изотопом (6). 7. Субстрат для фермента. 8. Специфический антиген. 9. Исследуемая сыворотка (антитела). 10. Антивидовая сыворотка, содержащая антитела к человеческому иммуноглобулину, меченные ферментом (11) или изотопом (12). 13. Субстрат для фермента

Обнаружение специфических антител с помощью ИФМ и РИМ

Для обнаружения антител реакции также ставят в три этапа.

Первый этап – адсорбция специфических антигенов на стенках луночек. Обычно планшеты в коммерческих тест-системах уже имеют сенсибилизированные луночки, т. е. на их дне и стенках антигены уже адсорбированы.

Второй этап – добавление в луночки образцов исследуемой сыворотки для обнаружения в ней специфических антител к данному антигену. Если они имеются, то вступают во взаимодействие с антигеном и образуют комплекс антиген + + антитело.

Третий этап – после отмывания луночек в них добавляют специфические антиглобулиновые антитела (антивидовые, т. е. антитела против человеческих иммуноглобулинов), но меченные ферментом (ИФМ) либо изотопом (РИМ). Результаты реакции оценивают, как указано выше (рис. 75, б). В качестве контроля используют образцы заведомо положительные и заведомо отрицательные.

Предложены различные варианты иммуноферментного метода. Большое значение имеет вариант ИФМ, позволяющий осуществлять «захват» антител, относящихся к IgM. Этот метод позволяет более точно производить серологическую диагностику, так как основан на обнаружении специфических иммуноглобулинов IgM, которые появляются в первую очередь при встрече с возбудителем.

Реакции нейтрализации

Этот тип иммунологических реакций основан на способности антител специфически подавлять (нейтрализовать) биологическую активность возбудителя или его токсинов в различных тест-системах – организме животных, в куриных эмбрионах, культурах клеток – или каким-то иным способом. Это зависит от природы возбудителя и цели исследования. Например, для оценки эффективности иммунизации против дифтерии и столбняка определяют уровни антитоксинов в сыворотке крови привитых по их способности нейтрализовать биологическое действие определенной дозы токсина (реакция Шика). Однако реакции нейтрализации применяют и с диагностическими целями. Особенно широкое применение они получили в вирусологической практике как для серологической диагностики вирусных заболеваний, так и для идентификации вирусов. С этой целью используют реакции нейтрализации роста вирусов в культуре ткани, подавления бляшкообразования, гемадсорбции, торможения гемагглютинации (РТГА) и др.

Таблица 18

Активность антител, относящихся к различным классам иммуноглобулинов, в иммунологических реакциях

До тех пор, пока не была выяснена химическая природа антител, полагали, что каждая реакция иммунной сыворотки опосредуется особым видом антител, которые получили соответственно название агглютининов, преципитинов, опсонинов, антитоксинов и т. п. Хотя эти названия сохранились, они имеют чисто феноменологическое значение, т. е. отражают конечный результат взаимодействия антитела с антигеном. В настоящее время уже ясно, что нет специальных антител – агглютининов, преципитинов и т. д., а есть 5 классов иммуноглобулинов. Специфичность антител, относящихся к любому классу иммуноглобулинов, определяется структурой активного центра, причем антитела данной специфичности могут относиться к разным классам. Конечный исход взаимодействия антигена с антителами зависит от природы антигена (корпускулярный – агглютинация, растворимый – преципитация); от участия системы комплемента (бактериолиз, бактерицидное действие); макрофагов; от того, к какому классу иммуноглобулинов относится данное антитело; от свойств его Fc-фрагмента. Разные классы иммуноглобулинов в неодинаковой степени участвуют в различных иммунологических реакциях (табл. 18).

Например, в реакциях агглютинации наиболее активны антитела, относящиеся к IgM и IgG, в реакции связывания комплемента участвуют главным образом антитела IgG и IgM, в реакции лизиса с участием лизоцима и комплемента – только IgA.