Иммунология как наука. Основные вехи развития

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА

Пульчеровская Л.П.,Сверкалова Д.Г.

КУРСЛЕКЦИЙ ПО ИММУНОЛОГИИ
учебное пособие для студентов
факультета ветеринарной медицины и биотехнологии, обучающихся по специальности 36.05.01 «Ветеринария»

Ульяновск – 2018

УДК 619:616.9

Пульчеровская, Л.П. Курс лекций по иммунологии: учебное пособие для студентов факультета ветеринарной медицины и биотехнологии, обучающихся по специальности 36.05.01 «Ветеринария» / Л.П.Пульчеровская,Сверкалова Д.Г.–Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2018. - 56 с.

 

 

Рецензент: Феоктистова Н.А., кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы ФГБОУ ВО Ульяновского ГАУ

 

Учебное пособие по дисциплине «Иммунология» составлено на основании рабочей программы, целью которой является дать студенту информацию и подробно разъяснить ключевые положения разделов названной дисциплины. Пособие включает темы практических работ, контрольные вопросы по дисциплине. Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 36.05.01 – Ветеринария.

Печатается по решению методической комиссии факультета ветеринарной медицины и биотехнологии Ульяновская ГСХА Протокол №8 от «30» марта 2018г.

 

© Пульчеровская Л.П., Васильев Д.А., Золотухин С.Н., 2018

© ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ, 2018

Содержание

1.	Введение
	Лекция 1.Иммунология как наука. Основные вехи развития
3.	Лекция2.Антигены и иммунная система животного
4.	Лекция3.Аллергия
	Лекция4.Практическое применение реакций иммунитета
6.	Лекция5.Специфическая иммунопрофилактика и иммунотерапия инфекционных заболеваний

 

 

 

Введение

Иммунитет (от лат. immunitas — освобождение от чего-либо), невосприимчивость организма к воздействию болезнетворных агентов, продуктов их жизнедеятельности, а также генетически чужеродных веществ, обладающих антигенными свойствами. И. рассматривается как способность организма отличать чужеродный материал от “своего” (напр., “чужой” белок от “своего”), что жизненно важно для сохранения гомеостаза. Иммунитет — проявление естественного и искусственного отбора, результат длительной эволюции, обусловленной системой наследств. полиморфизма (за счёт распространения повышающих выживаемость мутантных аллелей) животных, а также изменчивостью организма паразита. Иммунитет возможен к инфекционным и неинфекционным факторам. Наиболее частое проявление иммунитета — невосприимчивость организма к инфекционным агентам.

Резистентность организма - (лат. resistentia сопротивление, противодействие; синоним сопротивляемость) устойчивость организма к воздействии) различных повреждающих факторов.

Резистентность тесно связана с реактивностью организма, представляя собой одно из основных ее следствий и выражений. Различают неспецифическую и специфическую резистентность. Под неспецифической резистентностью понимают способность организма противостоять воздействию разнообразных по своей природе факторов. Специфическая резистентность характеризует высокую степень противодействия организма воздействию определенных факторов или их близких групп.

Резистентность организма может определять относительно стабильными свойствами различных органов, тканей и физиологических систем, в т.ч. не связанными с активными реакциями на данное воздействие. К ним относят, например, барьерные физико-химические свойства кожи, препятствующие проникновению через нее микроорганизмов. Подкожная клетчатка обладает высокими теплоизоляционными свойствами, костная ткань отличается большой устойчивостью к механическим нагрузкам и т.д. Подобные механизмы резистентности включают и такие свойства, как отсутствие рецепторов, обладающих сродством к патогенному агенту (например, токсину) или недоразвитость механизмов, необходимых для реализации соответствующего патологического процесса (например, аллергических реакций).

В других случаях формирования резистентности организма решающее значение имеют активные защитно-приспособитсльные реакции, направленные на сохранение гомеостаза при потенциально вредных воздействиях факторов внешней среды или неблагоприятных сдвигах во внутренней среде организма. Эффективность таких реакций и, следовательно, степень резистентности к различным факторам зависит от врожденных и приобретенных индивидуальных особенностей организма.

На учении об иммунологии базируются специфическая диагностика, профилактика и терапия инфекционных болезней животных, являющихся важным звеном в общем комплексе противоэпизоотических мероприятий. Искусственная иммунизация — по существу направленное изменение защитных сил организма, создание в нём новых полезных свойств устойчивости. Основа специфической диагностики — серодиагностика, построена на принципе строгой специфичности соединения антигена и антитела. При помощи заведомо известного антитела можно обнаружить искомый антиген и, наоборот, с помощью антигена найти соответствующее ему антитело. С помощью типоспецифических диагностических сывороток удаётся установить тип изучаемого возбудителя (эшерихии, сальмонеллы, лептоспиры и др.). Типирование циркулирующего возбудителя важно для иммунологического анализа эпизоотического процесса и отбора соответствующего его типу иммунного препарата. В ветеринарно-санитарной экспертизе серологическими методами определяют в мясных продуктах (колбаса и др.) примесь мяса определённых видов животных. Широко применяется в ветеринарии аллергическая диагностика (бруцеллёз, туберкулёз и др.).

Иммунология не только теоретический, но и сугубо практический раздел биологии, медицины, ветеринарии. В эпизоотологии реакции иммунитета широко применяют для, диагностики инфекционных болезней, анализа антигенной структуры микроорганизмов. В основу практического применения иммунных реакций положен принцип специфического взаимодействия антигена с антителами. На основании этого принципа по одному известному компоненту можно судить о природе другого; таким способом возбудителя неизвестной инфекционной болезни определяют по известным антителам, и наоборот. Реакции иммунитета дают возможность определить состояние и динамику иммунореактивности организма животного, особенности формирования иммунитета и степень его выраженности в процессе инфекции и вакцинации. Изучение иммунологических закономерностей позволяет совершенствовать серологическую и аллергическую диагностику инфекционных болезней, разрабатывать средства специфической профилактики и терапии (вакцины, сыворотки), а также разрабатывать рациональные схемы их применения.

В современных условиях с целью решения практических задач эпизоотологии наиболее часто применяют:

а) реакцию агглютинации – РА;

б) реакцию непрямой (пассивной) гемагглютинации – РНГА;

в) реакцию торможения гемадсорбции – РТГА;

г) реакцию преципитации – РП и ее разновидность – реакцию диффузионной преципитации – РДП;

д) реакцию нейтрализации – РН;

е) реакцию связывания комплемента – РСК;

ж) реакцию иммунофлуоресценции – РИФ,

з) аллергические реакции.

Имеются и другие специфические иммунные реакции.

Лекция 1

Иммунология как наука. Основные вехи развития

 

Иммунология - наука об иммунитете. Она изучает проявление, механизмы и способы управления иммунитетом, а также разрабатывает иммунологические методы диагностики, лечения и профилактики болезней человека и животных.

Принято считать, что начало новой науке положили знаменитые опыты английского врача Э. Дженнера (1749-1823). Он заметил, что во время эпидемий человеческой ослы чаще всего не заболевают доярки. Как известно, коровы болеют оспой с поражением кожи, особенно кожи вымени и сосков, где развиваются оспенные пустулы. У доярок, заразившихся от больных оспой коров, пустулы образуются на руках. Наблюдая эти явления, Дженнер пришел к выводу, что после заражения и переболевания доярок коровьей оспой они становятся невосприимчивыми к заражению человеческой оспой. В подтверждение своих наблюдений в мае 1796 г. он привил 8-летнему мальчику сначала коровью оспу, а спустя 1,5 мес. оспу человека, и мальчик не заболел. Однако Дженнер не увидел в открытом им способе борьбы с оспой принципа предохранения от других инфекционных болезней. Его открытие дало человечеству лишь способ предупреждения оспы.

Основоположником современной научной иммунологии признан Луи Пастер. В 1881 г. он сообщил, что куры при заражении ослабленным возбудителем холеры кур становятся невосприимчивыми к заражению вирулентными культурами. Сопоставив свои опыты с наблюдениями Дженнера, Пастер сформулировал основной принцип защиты от возбудителя любой инфекционной болезни, который состоит в том, что организм после встречи с ослабленным возбудителем становится невосприимчивым (иммунным) к вирулентным микробам того же вида. Пастер в честь первооткрывателя предохранительных прививок против оспы Дженнера назвал ослабленные культуры возбудителей болезней вакцинами (от лат. vacca — корова). В последующие годы Пастер изготовил вакцины и при иммунизации животных установил наличие иммунитета, против таких болезней, как сибирская язва, бешенство, рожа свиней и др. В дальнейшем было установлено, что иммунитет можно создать при вакцинации убитыми микроорганизмами, а также токсинами, выделяемыми микроорганизмами.

К концу XIX и в начале XX столетия были, сделаны многие открытия, создавшие научный фундамент иммунологии. В 1883 г. И. Мечников открыл фагоцитоз и ввел понятие «клеточный иммунитет». В эти годы развивалась и гуморальная теория иммунитета, сторонником которой был П. Эрлих. Длительная полемика между сторонниками клеточной и гуморальной теорий иммунитета способствовала формированию иммунологии как науки. В 1908 г. Мечникову и Эрлиху была присуждена Нобелевская премия за выдающиеся открытия по иммунитету. В 1891 г. Э. Беринг и Ш. Китазато впервые применили пассивную иммунизацию против дифтерии и столбняка; в 1900 г. К. Ландштайнер открыл группы крови (А, В, О) у человека; в 1902 г. Ш. Рише установил феномен анафилаксии; в 1905 г. К. Пирке ввел понятие «аллергия»; в 1953 г. П. Медовар и М. Гашек независимо друг от друга открыли феномен иммунологической толерантности; в 1958 г. Ф. Бернет предложил клонально-селекционную теорию иммунитета; в 1959 г. Ж. Досссс сотр. открыли систему антигенов гистосовместимости человека; в 1962 г. Ж. Миллер установил роль тимуса как первичного лимфоидного органа; в 1963 г. Б. Бенацерраф установил гены иммунореактивности, получивших название Ir-генов; в 1975 г. Ц. Мильстайн и Д. Кехлер предложили методику получения моноклональных антител. Крупнейшим обобщением последних лет явилось выделение двух независимых, но совместно функционирующих клеточных популяций в иммунном ответе Т- и В-лимфоцитов.

Иммунология состоит из двух больших взаимосвязанных разделов.

• Первый раздел - учение об иммунной системе организма, т. е. о той реагирующей системе, которая обеспечивает распознавание генетически чужеродных веществ. Именно она обеспечивает иммунитет — защиту от бактерий, вирусов, паразитов; элиминацию отмирающих и мутационно изменившихся собственных клеток тела.

• Второй раздел - учение об антигенах, т. е. о структуре и свойствах биоорганических субстанций, которые включают иммунную систему организма.

В результате новых открытий и достижений иммунология выросла в самостоятельную научную дисциплину, охватывающую круг проблем современной биологии, медицины и ветеринарии. К числу направлений общей иммунологии относят молекулярную иммунологию, иммуноморфологию, иммуногенетику, иммунохимию, эволюционную иммунологию, а к числу направлений частной иммунологии - иммунопрофилактику инфекционных болезней, клиническую иммунологию, иммунологию репродукции и эмбриогенеза, иммунопатологию, иммуноонкологию, трансплантационную иммунологию.

Ветеринарная иммунология также развивается по всем ведущим направлениям иммунологии в целом. Особое внимание иммунологии уделяют изучению особенности иммунитета у сельскохозяйственных животных и изысканию эффективных средств и методов их иммунной защиты. В последние годы для ветеринарной практики готовят более 180 различных биопрепаратов (вакцин, сывороток, диагностикумов).

Становлению и дальнейшему развитию ветеринарной иммунологии в нашей стране способствовали труды виднейших ученых Н. Н. Гинсбурга, С. Н. Вышелеского, А. А. Владимирова, С. Г. Колесова, Я. Е. Колякова, Я. Р. Коваленко, И. И. Кулеско, Н. В. Лихачева, С. Я. Любашенко, Н. А. Михина, С. А. Муромцева, А. X. Саркисова, П. С. Соломкина и многих других. Перед ветеринарной иммунологией поставлены большие задачи по созданию новых и совершенствованию имеющихся вакцин, сывороток и дагностикумов, по изучению и профилактике иммунных болезней, по расширению исследований в области неинфекционной иммунологии (возрастная иммунология, иммунология размножения, неспецифические механизмы резистентности).

 

ИММУНИТЕТ

 

Иммунитет (от лат. immunitas - освобождение или избавление от чего-либо) - состояние невосприимчивости организма к воздействию патогенных микробов, их токсинов и других чужеродных веществ биологической природы. Организмы человека и животных весьма точно дифференцируют «свое» и «чужое», благодаря чему обеспечивается защита не только от внедрения патогенных микробов, но и чужеродных белков, липополисахаридов, полисахаридов и других чужеродных веществ. Следовательно, главное значение иммунитета состоит в распознавании «своего» и «чужого», что жизненно важно. Поступление во внутреннюю среду организма веществ с признаками чужеродной информации (макромолекул белков, полисахаридов и др.) грозит нарушением структурного и химического состава этого организма. Количественное и качественное «постоянство» внутренней среды, называемое гомеостазом, обеспечивается процессами саморегулирования во всех живых системах. Иммунитет — одно из проявлений гомеостаза. В этой связи иммунитет является свойством всего живого: человека, животных, растений и даже бактерий.

Система органов и клеток, осуществляющая реагирование против чужеродных субстанций, получила название иммунной системы организма. Она распределена по всему организму, ее клетки постоянно рециркулируют по всему телу через кровоток, она обладает способностью вырабатывать сугубо специфические молекулы антител, различные по своей специфике в отношении каждого антигена. По происхождению различают два вида иммунитета: врожденный и приобретенный.

 

ВРОЖДЕННЫЙ ИММУНИТЕТ

Врожденный (видовой, наследственный, генетический) иммунитет - это невосприимчивость к инфекционным агентам, детерминированная в геноме и проявляемая количеством и порядком расположения ганглиозидов определенного типа на поверхности мембран клеток. Этот вид иммунитета свойственен животным Определенного вида к определенному возбудителю инфекции и передается из поколения в поколение. Например, лошади не болеют ящуром, крупный рогатый скот - сапом, собаки - чумой свиней, животные - сифилисом и т. д. В основе механизмов врожденного иммунитета к определенным возбудителям лежат отсутствие в клетках организма рецепторов и субстратов, необходимых для адгезии и размножения возбудителя, наличие веществ, блокирующих размножение патогенных микробов. Последние не могут размножаться в организме, и заболевание не возникает. Например, Brucellaabortus будет размножаться в плаценте только тех видов животных, которые содержат углевод эритритол.

Врожденный иммунитет весьма прочный, но не абсолютный. Так, в естественных условиях куры не болеют сибирской язвой, однако Пастер заразил курицу сибиреязвенной бациллой после искусственного понижения температуры тела погружением ее конечностей в холодную воду. Мечникову удалось вызвать экспериментальный столбняк у лягушки (весьма устойчивой к столбнячному токсину) путем согревания ее в термостате. Врожденной резистентностью в основномобладают взрослые животные. У новорожденных во многих случаях видовая устойчивость отсутствует. Например, кролики-сосуны и мышата чувствительны к заражению вирусом ящура. Весьма чувствительны к заражению вирусами и бактериями развивающиеся куриные эмбрионы, что в практике используют для получения вакцин.

Следует учитывать, что животные, не заболевая определенной инфекционной болезнью, могут быть носителем возбудителя и представлять опасность для других видов. Например, человек может быть носителем вируса чумы собак.

Важно отметить, что естественная невосприимчивость является не только видовым признаком, среди восприимчивых к определенным микробам видов существуют породы, популяции и линии-животных, отличающиеся высокой устойчивостью к данному возбудителю. Так, при высокой чувствительности овец к сибирской язве алжирские овцы отличаются высокой к ней устойчивостью. Свиньи йоркширской породы по сравнению с другими породами устойчивее к роже свиней. Куры породы белый леггорн более устойчивы к пуллорозу, чем птицы пород красный род-айленд и плимутрок.

 

ПРИОБРЕТЕННЫЙ (СПЕЦИФИЧЕСКИЙ) ИММУНИТЕТ

Характерная особенность приобретенного иммунитета — его специфичность, т. е. устойчивость организма только к определенному возбудителю болезни. Приобретенный иммунитет подразделяют на естественный и искусственный. Естественно приобретенный иммунитет, в свою очередь, делят на активный и пассивный. Активный(постинфекционный) образуется после естественного переболевания животного. Естественно приобретенный иммунитет не обязательно должен быть связан с клинически выраженным переболеванием. Во многих случаях в организм животного систематически попадают дозы возбудителя меньше той, которая может вызвать заболевание. В этом случае происходит скрытая иммунизация, которая у животных, достигших определенного возраста, создает активный иммунитет к определенному возбудителю. Такое явление называют иммунизирующей субинфекцией.

Естественно приобретенный пассивныйиммунитет - иммунитет новорожденных, приобретенный ими за счет поступле­ния плоду от матери антител через плаценту (трансплацентарный) либо уже после рождения через кишечник с молозивом (колостральный, или молозивный). У птиц (например, кур) материнские антитела передаются с лецитиновой фракцией желтка (трансовариальный). Важно отметить, что насыщение кровотока иммунными фракциями новорожденных жвачных, лошадей, свиней происходит в основном колостральным путем. В этой связи различают естественно и искусственно вызванныйколостральный иммунитет. В первом случае иммунитет обусловлен антителами, естественно выработанными в организме матери под воздействием различных антигенов окружающей среды. Во втором случае путем направленной иммунизации организма матери определенными антигенами вырабатываются специфические антитела против определенного возбудителя болезни.

Молозиво не иммунизированных коров обладает бактериостатическими и антитоксическими свойствами в отношении многих патогенных микроорганизмов - кишечной палочки, сальмонелл, стафилококков и др. Так, в молозиве в среднем при первой дойке содержится в 100 мл Ig - 900 мг, IgG - 200, IgM - 400, IgA - 300 мг, а в том же количестве молока уже соответственно 50, 2, 5 и 8 мг. Воспринятые с молозивом иммуноглобулины (антитела) в кишечнике, например новорожденных телят, абсорбируются и неизмененными проходят через стенку кишечника в лимфатиче­скую систему, а затем в кровеносное русло. Следует знать, что у домашних животных кишечник проницаем для молозивных антител лишь первые 24-36 ч, поэтому молозиво новорожденный должен получить как можно раньше с момента рождения.

Естественно приобретенный активный иммунитет может сохраняться 1-2 года, но в некоторых случаях - пожизненно (например, у собак, переболевших чумой, у овец, переболевших оспой). Естественно приобретенный пассивный иммунитет обеспечивает состояние невосприимчивости от нескольких недель до нескольких месяцев.

Искусственно приобретенный иммунитет также подразделяют на активный и пассивный.

• Активный(поствакцинальный) возникает в результате иммунизации животных вакцинами. Вакцинный иммунитет развивается через 7-14 дней и сохраняется от нескольких месяцев до одного года и более.

• Пассивный иммунитетсоздается при введении в организм иммунной сыворотки, содержащей специфические антитела против определенного возбудителя болезни. Пассивный иммунитет можно создать и при введении сывороток крови животных-реконвалесцентов (переболевших данной болезнью), например, при ящуре. Пассивный иммунитет, как правило, не превышает 15 дней.

Иммунитет также принято классифицировать по направленности действия защитных механизмов организма на микроорганизмы или их продукты. Различают:

• антибактериальныйиммунитет, когда защитные механизмы направлены против патогенного микроба, в результате предотвращается размножение и распространение в нем микроба.

• Противовирусныйиммунитетобусловливается выработкой организмом противовирусных антител и механизмами клеточной защиты.

• Антитоксическийиммунитет,при образовании которого бактерии не разрушаются, но вырабатываются антитела, эффективно нейтрализующие токсины в организме больного животного.

• Иммунитетприпротозойныхи гельминтозныхзаболеванияхнаправлен на обезвреживание и уничтожение возбудителей болезней.

• Различают также местный(локальный)иммунитет. Понятие «местный иммунитет» впервые было введено А. М. Бередка в 1925 г. Логическим выводом теории местного иммунитета явилось изыскание методов локальной иммунизации тканей и органов, являющихся воротами инфекции — первого защитного барьера против инфекционного агента. В этой связи стали широко в практике применять аэрогенный и пероральный способы иммунизации.

Если после перенесенной болезни организм освобождается от возбудителя, сохраняя при этом состояние невосприимчивости, то такой иммунитет называют стерильным. Однако при многих инфекциях иммунитет сохраняется только до тех пор, пока в организме находится возбудитель болезни. В этом случае говорят об инфекционном или нестерильном иммунитете (премуниция).

В зависимости от механизмов защиты организма различают также гуморальный и клеточный иммунитет. Гуморальный иммунитетобусловливается выработкой в зараженном организме специфических антител, клеточныйиммунитет - за счет образования специфически реагирующих с возбудителем (антигеном) Т-лимфоцитов.