Предмет, краткая история, разделы и перспективы иммунологии Виды иммунитета

Иммунитет это О т латинского immunitas –освобождение от чего-либо, неприкосновенность. Иммунитет - это способ защиты организма от генетически чужеродных веществ экзо- и эндогенного происхождения, направленный на поддержание и сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма и генетической индивидуальности каждого организма и вида в целом. Иммунитет как общебиологическое и общемедицинское явление, его морфофункциональное обеспечение в организме изучает специальная наука иммунология, которая возникла более 100 лет назад. Иммунология - общебиологическая и общемедицинская наука – единая, независимо от объекта изучения (человек, животное или растения).

История иммунологии Хронологически иммунология как наука прошла два больших периода: Период про то иммунологии (от античного периода до 80-х годов XIX века, связанный со стихийным, эмпирическим познанием защитных сил организма. Период зарождения экспериментальной и теоретической иммунологии (с 80-х годов XIX века до второго десятилетия XX века). Завершилось формирование классической иммунологии, которая носила в основном характер инфекционной иммунологии. Период молекулярно-генетический с середины XX, который продолжается и в настоящее время. Развитие молекулярной и клеточной иммунологии и иммуногенетики.

История иммунологии Иммунология как наука возникла из практической необходимости борьбы с инфекционными заболеваниями. Имеются свидетельства тому, что первые прививки оспы проводили в Китае за тысячу лет до Рождества Христова. Инокуляция содержимого оспенных пустул здоровым людям с целью их защиты от острой формы заболевания распространилась затем в Индию, Малую Азию, Европу, на Кавказ. Однако прием искусственного заражения натуральной (человеческой) оспой не во всех случаях давал положительные результаты. Иногда после инокуляции отмечалась острая форма заболевания и даже смерть.

Э.Дженнер

На смену инокуляции пришел метод вакцинации (от лат. vacca - корова), разработанный в конце XVIIIв. английским врачом Э. Дженнером (E.Jenner). Доярки, ухаживавшие за больными животными, иногда заболевали в крайне слабой форме оспой коров, но при этом никогда не болели натуральной оспой. Подобное наблюдение давало в руки исследователя реальную возможность борьбы с болезнью людей. В 1796 г., через 30 лет после начала своих изысканий, Э. Дженнер решился апробировать метод вакцинации коровьей оспой. Эксперимент прошел успешно, и с тех пор способ вакцинации по Э. Дженнеру нашел широкое применение во всем мире. Однако наблюдение Э.Дженнера носило чисто эмпирический характер.

Одним из основоположников иммунологии является выдающейся французский ученый Луи Пастер (Louis Paster). Первый шаг к целенаправленному поиску вакцинных препаратов, создающих устойчивый иммунитет к инфекции, был сделан после хорошо известного наблюдения Л. Пастера над патогенностью возбудителя куриной холеры. Было показано, что заражение кур ослабленной (аттенуированной) культурой возбудителя создает невосприимчивость к патогенному микробу (1880 г).

Опыты Луи Пастера Куриная холера - первое инфекционное заболевание, на модели которого Пастер впервые сделал экспериментально обоснованный вывод: «первое заболевание предохраняет от последующего». Отсутствие рецидива инфекционной болезни после прививки он определил как «иммунитет» (лат immunitas освобождение от чего-либо). До Пастера этот термин употреблялся только в юридическом смысле «освобождение от податей или судебной ответственности». Защитный эффект старой культуры Пастер объяснил ослаблением патогенных свойств за время ее пребывания в термостате и назвал этот эффект словом «аттенюация» (от лат. attenuare ослаблять, уменьшать). Этим термином стали обозначать метод приготовления вакцин по Пастеру.

Л.Пастер Именем Пастера названы более улиц во многих городах мира.

Русский биолог-эволюционист Илья Мечников, в Русский биолог-эволюционист Илья Мечников, в 1883 году сделал первое сообщение по фагоцитарной (клеточной) теории иммунитета на съезде врачей и естествоиспытателей в Одессе. И.И. Мечников утверждал, что способность подвижных клеток беспозвоночных животных поглощать пищевые частицы, т.е. участвовать в пищеварении, есть фактически их способность поглощать все "чужое", не свойственное организму: различных микробов, инертных частиц, отмирающих частей тела. У человека также есть амебоидные подвижные клетки – макрофаги и нейтрофилы, которые "едят" пищу особого рода - патогенных микробов.– Эволюция сохранила поглотительную способность амебоидных клеток от одноклеточных животных до высших позвоночных, включая человека. Однако функция этих клеток у высокоорганизованных многоклеточных стала иной - это борьба с микробной агрессией.

Этапы развития иммунологии Конец 18 века - до конца 19 века. - вакцинация, от Дженнера до Пастера Начало 20 века - Мечников (фагоцитоз), Эрлих (антитела) Иероним Фабрициус, профессор хирургии университета Падуи Пауль Эрлих Мечников Илья Ильич

И.Мечников

Принципы вакцинации, заложенные Л. Пастером, нашли свое проявление в создании целого арсенала вакцин против самого широкого набора инфекционных заболеваний. Хотя Пастер считается основателем инфекционной иммунологии, он ничего не знал о факторах, включенных в процесс защиты от инфекции. Первыми, кто пролил свет на один из механизмов невосприимчивости к инфекции, были Беринг (Behring) и Китазато (Kitasato). Они продемонстрировали, что сыворотка от мышей, предварительно иммунизированных столбнячным токсином, введенная интактным животным, защищает последних от смертельной дозы токсина. Образовавшийся в результате иммунизации сывороточный фактор - антитоксин - представлял собой первое обнаруженное специфическое антитело. Работы этих ученых положили начало изучению механизмов гуморального иммунитета.

Продолжая их работы и параллельно с И. И. Мечниковым немецкий фармаколог Пауль Эрлих показал, что в сыворотке крови животных, зараженных бактериями, появляются белковые вещества, способные убивать патогенные микроорганизмы. Эти вещества впоследствии были названы им «антителами». Он установил ярко выраженную специфичность антител. Образовавшись как защитное средство против одного микроорганизма, они нейтрализуют и разрушают только его, оставаясь безразличными к другим. П. Эрлих выдвинул теорию «боковых цепей» в соответствии с которой антитела в виде рецепторов пред существуют на поверхности клеток. При этом антиген микроорганизмов выступает в качестве селективного фактора. Вступив в контакт со специфическим рецептором, он обеспечивает усиленную продукцию и выход в циркуляцию только этого конкретного рецептора (антитела).

П.Эрлих

Две теории - клеточная (фагоцитарная) и гуморальная- в период своего возникновения стояли на антагонистических позициях. Школы Мечникова и Эрлиха боролись за научную истину, не подозревая, что каждый удар и каждое его парирование сближало противников. В 1908 г. обоим ученым одновременно была присуждена Нобелевская премия.

Нобелевские премии по физиологии и медицине за исследования в области иммунологии Год УченыеФормулировка 1960 F. Burnet (Австралия), P. Medawar (Великобритания) За исследование приобретенной иммунологической толерантности 1972 R. Porter (Великобритания), G. Edelman (США) За установление химического строения антител 1980 B. Вenacerraf (США), J. Dausset (Франция), G. Snell (США) За открытие поверхностных структур клеток, регулирующих иммунологические реакции 1984 N. Jerne (Великобритания), C. Milstein (Великобритания), G. Koehler (Германия) За разработку теории идиотипической сети; за разработку технологии гибридом 1987S. Tonegava (Япония)За открытие генетических механизмов генерации разнообразия антигенраспознающих рецепторов 1996R. Zinkernagel (Швейцария), P. Dogherti (США) За открытие механизмов распознавания анти- генов Т-клетками с участием молекул MHC

М. Бернет в значительной степени определил лицо современной иммунологии: Рассматривал иммунитет как реакцию, направленную на дифференциацию всего "своего" от всего "чужого", определил значение иммунных механизмов в поддержании генетической целостности организма в период индивидуального (онтогенетического) развития. Обратил внимание на лимфоцит, как на основного участника специфического иммунного реагирования, дав ему название иммуноцит. Предсказал, а англичанин Питер Медавар и чех Милан Гашек экспериментально подтвердили состояние, противоположное иммунной реактивности - толерантности. Указал на особую роль тимуса в формировании иммунного ответа. Создал клонально-селекционную теорию иммунитета- один клон лимфоцитов способен реагировать только на одну конкретную антигенную специфическую детерминанту.

М.Бернет

Ученые прошлого, включая И. Мечникова, понимали, что предназначение иммунитета - не только борьба с инфекционными агентами. Однако уделяли внимание в основном разработке проблем инфекционной патологии. П. Медаваром была доказана иммунная природа отторжения чужеродного трансплантата, были накоплены факты по иммунологии злокачественных новообразований. Стало очевидным, что иммунная реакция развивается не только на микробные антигены, но и тогда, когда имеются любые, пусть незначительные антигенные различия между организмом и тем биологическим материалом (трансплантатом, злокачественной опухолью), с которым встречается организм. Необходимо было время, чтобы естественный ход научного познания позволил оценить роль иммунитета в индивидуальном развитии. И автором нового обобщения был М.Бернет, который рассматривал иммунитет как реакцию организма, которая отличает все "свое" от всего "чужого".

П.Медавар

Роберт Кох (Robert Koch; ), открыл возбудитель туберкулеза и описал туберкулиновую реакцию; Жюль Борде (Jules Bordet; ), оценил значение комплемент - зависимого лизиса бактерий; Карл Ландштейнер (Karl Landsteiner; ), получил Нобелевскую премию за открытие групп крови и разработал подходы к изучению тонкой специфичности антител с помощью гаптенов; Родни Портер (Rodney Porter; ) и Джеральд Эдельман (Gerald Edelman; 1929), изучили структуру антител; Джордж Снелл (George Snell), Барух Венацерраф (Baruj Benacerraf) и Жан Доссе (Jean Dausset), описали главный комплекс гистосовместимости у животных и человека и открыли гены иммунного ответа.

Этапы развития иммунологии Нильс Кай Ерне ( ) Френк Макферлан Бернет Нобелевская премия 1960 г. за исследования по искусственной индукции иммунологической толерантности ( с Питером Медаваром). 50-е годы 20 века - открытие Т- и В- лимфоцитов 70- годы 20 века - внедрение молекулярных технологий (получение моноклональных антител, ПЦР и др.) Именно Н.Йерне – автор идеи клональности лимфоцитов, клональности иммунного ответа. Разработал метод подсчета антителообразующих клеток. Нобелевская премия 1984 г. за разработку теории идиотипических сетей..

Р.Кох

Эмиль фон Беринг (1890 г) выделил токсин и антитоксин дифтерийных бактерий. Впоследствии подобные вещества стали называть антитела. Агента, который вызывает образование антител, назвали антиген. В 1901 г. году за эти работы Э.Беринг удостоен Нобелевской премии. Арне Тизелиус (1948 г) показал, что антитела –это обычные белки с очень большим молекулярным весом. Дж.М Эдельман и Р. Р. Портер (1972) установили структуру антител г С. Тонегава (Япония) показал, что геном, отвечающий за синтез антител, может многократно изменять свою структуру в отдельных клетках в течение всей жизни человек. Вариабельность обеспечивает производство сотен миллиардов различных белков-антител, т.е. намного больше теоретического количества потенциальных патогенных микроорганизмов - антигенов (Нобелевская премия «за открытие генетических принципов генерации антител»).

Разделы иммунологии В иммунологии выделяют три направления – медицинскую иммунологию, зооиммунологию и фитоиммунологию. Медицинская иммунология: Общая иммунология – молекулярная, клеточная. Физиология иммунитета. Иммунохимия. Иммуногенетика. Эволюционная иммунология. Частная иммунология: Иммунопрофилактика (вакцинология). Аллергология. Иммуноонкология. Трансплантационная иммунология. Иммунология репродукции. Иммунопатология. Иммунобиотехнология. Иммунофармакология. Экологическая иммунология. Клиническая иммунология. Иммунофармакология изучает влияние лекарств на иммунную систему человека.

Клиническая иммунология или иммунопатология клиническая и лабораторная дисциплина, которая занимается обследованием, диагностикой и лечением больных с заболеваниями или патологическими процессами, развивающимися в результате нарушения иммунных механизмов, а также теми случаями, когда иммунологические манипуляции являются важной частью терапии и/или профилактики. Инфекционная иммунология раздел иммунологии, изучающий иммунный ответ при инфекционных болезнях человека и животных и разрабатывающий методы специфической профилактики, диагностики и лечения этих болезней. Неинфекционная иммунология совокупность разделов иммунологии, изучающих иммунный ответ организма на антигены, не связанные с возбудителями инфекционных и инвазионных болезней, например, на изоантигены, опухолевые антигены и т. д.

Молекулярная иммунология раздел иммунологии, изучающий молекулярные механизмы иммунного ответа. Радиационная иммунология раздел иммунологии, изучающий изменения иммунного ответа под воздействием ионизирующих излучений, разрабатывающий методы их использования для подавления трансплантационного иммунитета, методы восстановления системы иммунитета при лучевых поражениях и т. д. Иммунология эмбриогенеза или иммунология репродукции раздел иммунологии и эмбриологии, изучающий процессы становления антигенной структуры тканей и органов в ходе эмбрионального развития и иммунологические взаимоотношения организма матери и плода.

Иммуноморфология раздел иммунологии, изучающий клеточные основы иммунитета. Иммунохимия изучает химические и физико-химические основы иммунных реакций(биосинтез АТ, медиаторов). Иммуногенетика - изучает генетические основы иммунитета. Трансплантационная иммунология изучает иммунную несовместимость тканей, отторжение трансплантатов, условия и способы преодоления несовместимости. Экологическая иммунология изучает влияние на иммунную систему факторов среды обитания и профессионально –производственной среды. Иммунобиотехнология разрабатывает иммунобиологические диагностические, профилактические и лечебные препараты.

Результаты иммунологии в снижении и ликвидации болезней человека, в сохранении и поддержании здоровья людей Благодаря вакцинации ликвидирована натуральная оспа на земном шаре, в ближайшее время будет ликвидирован полиомиелит. Доведена до единичных случаев заболеваемость; корью, коклюшем, дифтерией и др. инфекциями. Резко снижена заболеваемость столбняком, паротитом, туляремией, сибирской язвой, бруцеллезом и другими болезнями. В перспективе будут взяты под контроль – вирусные парентеральные гепатиты, ВИЧ –инфекция. Разработана и внедрена в практику иммунодиагностика практически всех инфекционных болезней в том числе ВИЧ-инфекции, вирусных гепатитов, чумы, холеры и др.

Результаты иммунологии в снижении и ликвидации болезней человека, в сохранении и поддержании здоровья людей В области онкологии установлены иммунологические маркеры опухолей человека и на их основе разработаны способы иммунодиагностики опухолей, внедрена иммунотерапия. В области трансплантологии в результате прогресса в изучении антигенов гистосовместимости, явлений толерантности и применения иммунодепрессантов значительно снижен риск отторжения трансплантатов при пересадке органов и тканей, решена проблема переливания крови. Изучение иммунных взаимоотношений между матерью и плодом на всех стадиях репродукции позволило разработать иммунологические методы выявления причин бесплодия, аномалий в развитии плода, заболеваний и осложнений в здоровье ребенка и матери, решена проблема резус – конфликта в гемолитической болезни новорожденных.

Результаты иммунологии в снижении и ликвидации болезней человека, в сохранении и поддержании здоровья людей Установлены этиология и патогенез иммунного поражения внутренних органов, что открыло новые возможности для диагностики и лечения таких поражений. Обеспечено выявление врожденных и приобретенных иммунодефицитов, установлено влияние на иммунную систему экологических, социальных, профессиональных и других факторов. Значительный прогресс достигнут в диагностике и лечении аллергических заболеваний. Разработана большая группа иммунобиологических препаратов, которые используются для профилактики, лечения и диагностики как инфекционных, так и неинфекционных заболеваний( вакцины, антитоксины, иммуноглобулины и т.п.). Намечены пути генодиагностики и генотерапии заболеваний, обусловленных врожденными поражениями иммунной системы.

Задачи иммунологии на ближайшее будущее Повышение эффективности вакцинопрофилактики путем разработки вакцин нового поколения (генно-инженерные, синтетические, полиантигенные, не парентеральные и т.п.). Повышение эффективности иммунодиагностики и иммунотерапии, в том числе злокачественных новообразований и аллергий. Повышение устойчивости иммунной системы к действию факторов среды обитания и производственных факторов. Совершенствование препаратов для иммунотерапии и иммунодиагностики. Разработка методов генотерапии и генодиагностики врожденных иммунодефицитов. Основа выполнения всех задач - интенсивное развитие фундаментальной иммунологии.

Виды иммунитета. Эволюция иммунной системы

Врожденный иммунитет - поддерживается всеми элементами, с которыми индивидуум рождается Элементами врожденной системы являются: кожа и слизистые кашлевой рефлекс, лихорадка кислотность (низкая pH) и жирные кислоты система комплемента и другие белки сыворотки, например -лизин, лизоцим, полиамины и кинины. фагоцитирующие клетки: гранулоциты, макрофаги и микроглиальные клетки ЦНС.

Адаптивный иммунитет (Adaptive immunity) – первые структуры возникают у хрящевых рыб Распознаваемые антигены: любые пептидные структуры (свое и чужое) Антигенраспознающие рецепторы Т-лимфоциты – ТСR, B-лимфоциты – m(s)Ig (BCR) Огромное разнообразие специфичностей (аг-рецепторов) Т- и В- лимфоцитов существуют еще до того, как произошел контакт с инородным антигеном. Каждый лимфоцит несет на своей поверхности рецепторные молекулы только одной специфичности Поведение в ходе иммунного ответа: Клональная экспансия Дифференцировка Образование клеток памяти

Гуморальный и клеточный иммунитет (адаптивный) АТ распознавание специфичных эпитопов Выполнение эффекторных функций (общих) после соединения с Аг Т-лимфоциты: Т-хелперы (CD4 + ) –2 - продукцию АТ –1 - активность воспалительных клеток Т-цитотоксические (CD8 + ) Регуляторные (Тх 1, 2, 3), Трег (CD4+25+) Регуляторные В- лимфоциты

Функции иммунной системы Норма: поддержания антигенного гомеостаза Дисфункции: хроническое воспаление аллергия аутоиммунитет Лимфопрлифератив- ные заболевания (лимфомы…)

Барьерные ткани и иммунная система

Основные свойства врожденной и адаптивной иммунных систем Врожденная (Innate)Адаптивная (Adaptive) Характеристики Антиген- неспецифическая Быстрый ответ (минуты) Нет памяти Антигенспецифическая Медленный ответ (дни) Память Компоненты Естественные барьеры (кожа и др.) Фагоциты Растворимые медиаторы (комплемент, лизоцим и др.) Лимфоциты (В-, Т-, в том числе субпопуляции Т-хелперы, Т-цитотоксические,) Секретируемые молекулы (антитела, цитокины)

Адаптивный иммунитет (Adaptive immunity) – первые структуры возникают у хрящевых рыб Распознаваемые антигены: любые пептидные структуры (свое и чужое) Антигенраспознающие рецепторы Т-лимфоциты – ТСR, B-лимфоциты – m(s)Ig (BCR) Огромное разнообразие специфичностей (аг-рецепторов) Т- и В- лимфоцитов существуют еще до того, как произошел контакт с инородным антигеном. Каждый лимфоцит несет на своей поверхности рецепторные молекулы только одной специфичности Поведение в ходе иммунного ответа: Клональная экспансия Дифференцировка Образование клеток памяти

Гуморальный и клеточный иммунитет (адаптивный) АТ распознавание специфичных эпитопов Выполнение эффекторных функций (общих) после соединения с Аг Т-лимфоциты: Т-хелперы (CD4 + ) –2 - продукцию АТ –1 - активность воспалительных клеток Т-цитотоксические (CD8 + ) Регуляторные (Тх 1, 2, 3), Трег (CD4+25+) Регуляторные В- лимфоциты

Условия распознавания антигена Т-лимфоцитами Наивный Т-лимфоцит МНС TCR цитокины АПК 1. Процессированный антиген 2. Представления АПК в структуре молекул МНС 3. Необходимость «вторых» сигналов (костимуляция), в том числе цитокиновых Питер Дохерти и Рольф Цинкернагель Нобелевская премия 1996 г. за открытие двойного распознавания в иммунологии природной функции молекул главного комплекса гистосовместимости. Брюс Бётлер Брюс Бётлер, Жюль Хоффман Ральф Стайнман - Нобелевская премия 2011 года за открытия в области активации врожденного иммунитета и за изучение роли дендритных клеток в приобретенном иммунитете.Жюль Хоффман Ральф Стайнман Брюс Бётлер Брюс Бётлер, Жюль Хоффман Ральф Стайнман - Нобелевская премия 2011 года за открытия в области активации врожденного иммунитета и за изучение роли дендритных клеток в приобретенном иммунитете.Жюль Хоффман Ральф Стайнман

Спасибо за внимание!