Гумени гривни

Кой учен е открил клетъчния имунитет. Естествена история на имунитета. Активен придобит имунитет

Процесът на формиране и развитие на науката за имунитета беше придружен от създаването на различни видове теории, които поставиха основите на науката. Теоретичните учения действаха като обяснения на сложните механизми и процеси на вътрешната среда на човека. Представената публикация ще ви помогне да разгледате основните понятия на имунната система, както и да се запознаете с техните основатели.

Каква е теорията за имунитета?

Теория за имунитета - е доктрина, обобщена от експериментални изследвания, която се основава на принципите и механизмите на действие на имунната защита в човешкото тяло.

Основни теории за имунитета

Теориите за имунитета са създадени и развивани в продължение на дълъг период от време от I.I. Мечников и П. Ерлих. Основателите на концепциите поставиха основата за развитието на науката за имунитета - имунологията. Основните теоретични учения ще помогнат да се разгледат принципите на развитието на науката и характеристиките.

Основни теории за имунитета:

Основната концепция в развитието на имунологията беше теория на руския учен И.И.Мечников. През 1883 г. представител на руската научна общност предлага концепция, според която мобилните клетъчни елементи присъстват във вътрешната среда на човек. Те са в състояние да поглъщат и усвояват чужди микроорганизми в цялото си тяло. Клетките се наричат макрофаги и неутрофили.
Основателят на теорията за имунитета, която се развива успоредно с теоретичните учения на Мечников, е концепция на немския учен П. Ерлих. Според учението на П. Ерлих е установено, че в кръвта на животни, заразени с бактерии, се появяват микроелементи, които унищожават чужди частици. Белтъчните вещества се наричат антитела. Характерна особеност на антителата е тяхната насоченост към резистентност към специфичен микроб.
Ученията на M. F. Burnet.Неговата теория се основава на предположението, че имунитетът е реакция на антитела, насочена към разпознаване и разделяне на собствени и опасни микроелементи. Служи като създател клонално - селекционна теория на имунната защита. В съответствие с представената концепция, един клонинг на лимфоцити реагира на един специфичен микроелемент. Посочената теория за имунитета е доказана и в резултат на това се разкрива, че имунната реакция действа срещу всякакви чужди организми (присадка, тумор).
Поучителна теория за имунитетаЗа дата на създаване се счита 1930 г. Основатели са Ф. Брейнл и Ф. Гауровиц.Според концепцията на учените антигенът е място за свързване на антитела. Антигенът също е ключов елемент от имунния отговор.
Разработена е и теорията за имунитета М. Хайделберг и Л. Полинг. Според представеното учение съединенията се образуват от антитела и антигени под формата на решетка. Създаването на решетка ще бъде възможно само ако молекулата на антитялото съдържа три детерминанти за молекулата на антигена.
Концепция за имунитетвъз основа на които е разработена теорията за естествения подбор Н. Ерне. Основателят на теоретичната доктрина предполага, че в човешкото тяло има молекули, допълващи чужди микроорганизми, които влизат във вътрешната среда на човек. Антигенът не се свързва или променя съществуващите молекули. Той влиза в контакт със съответното антитяло в кръвта или клетката и се комбинира с него.

Представените теории за имунитета поставиха основите на имунологията и позволиха на учените да развият исторически установени възгледи относно функционирането на човешката имунна система.

Клетъчен

Основоположник на клетъчната (фагоцитна) теория за имунитета е руският учен И. Мечников. Докато изучавал морските безгръбначни, ученият установил, че някои клетъчни елементи абсорбират чужди частици, които проникват във вътрешната среда. Заслугата на Мечников се състои в провеждането на аналогия между наблюдавания процес при безгръбначните и процеса на усвояване на бели клетъчни елементи от кръвта на гръбначните животни. В резултат на това изследователят изложи мнението, че процесът на абсорбция действа като защитна реакция на тялото, придружена от възпаление. В резултат на експеримента беше представена теорията за клетъчния имунитет.

Клетките, които изпълняват защитни функции в организма, се наричат фагоцити.

Отличителни черти на фагоцитите:

Осъществяване на защитни функции и отстраняване на токсични вещества от тялото;
Представяне на антигени върху клетъчната мембрана;
Изолиране на химично вещество от други биологични вещества.

Механизъм на действие на клетъчния имунитет:

В клетъчните елементи протича процесът на прикрепване на фагоцитни молекули към бактерии и вирусни частици. Представеният процес допринася за елиминирането на чужди елементи;
Ендоцитозата влияе върху създаването на фагоцитна вакуола - фагозома. Макрофаговите гранули и азурофилните и специфичните неутрофилни гранули се придвижват към фагозомата и се комбинират с нея, освобождавайки съдържанието си в тъканта на фагозомата;
По време на процеса на абсорбция се засилват генериращите механизми - специфична гликолиза и окислително фосфорилиране в макрофагите.

Хуморален

Основателят на хуморалната теория за имунитета е немският изследовател П. Ерлих. Ученият твърди, че унищожаването на чужди елементи от вътрешната среда на човек е възможно само с помощта на защитните механизми на кръвта. Констатациите са представени в единна теория за хуморалния имунитет.

Според автора в основата на хуморалния имунитет е принципът на унищожаване на чужди елементи чрез течности на вътрешната среда (чрез кръв). Веществата, които осъществяват процеса на елиминиране на вируси и бактерии, се разделят на две групи - специфични и неспецифични.

Неспецифични фактори на имунната системапредставляват наследената устойчивост на човешкия организъм към болести. Неспецифичните антитела са универсални и засягат всички групи опасни микроорганизми.

Специфични фактори на имунната система(протеинови елементи). Те се създават от В-лимфоцити, които образуват антитела, които разпознават и унищожават чужди частици. Характеристика на процеса е образуването на имунна памет, която предотвратява инвазията на вируси и бактерии в бъдеще.

Заслугата на изследователя се състои в установяването на факта на наследяване на антитела чрез майчиното мляко. В резултат на това се формира пасивна имунна система. Продължителността му е шест месеца. След това имунната система на детето започва да функционира самостоятелно и да произвежда свои собствени клетъчни защитни елементи.

Можете да се запознаете с факторите и механизмите на действие на хуморалния имунитет

През втората половина на 19 век тогавашните лекари и биолози активно изучават ролята на патогенните микроорганизми в развитието на инфекциозни заболявания, както и възможността за създаване на изкуствен имунитет към тях. Тези изследвания са довели до откриването на факти за естествената защита на организма срещу инфекции. Пастьор предложи на научната общност идеята за така наречената „изтощена сила“. Според тази теория вирусният имунитет е състояние, при което човешкото тяло не е благоприятна среда за размножаване на инфекциозни агенти. Тази идея обаче не може да обясни редица практически наблюдения.

Мечников: клетъчна теория на имунитета

Тази теория се появява през 1883 г. Създателят на клетъчната теория за имунитета се основава на учението на Чарлз Дарвин и се основава на изучаването на храносмилателните процеси при животни, които се намират на различни етапи от еволюционното развитие. Авторът на новата теория открива някои прилики във вътреклетъчното смилане на вещества в клетките на ендодермата, амебите, тъканните макрофаги и моноцитите. Всъщност имунитетът е създаден от известния руски биолог Иля Мечников. Работата му в тази област продължи доста дълго време. Те започват в италианския град Месина, където микробиолог наблюдава поведението на ларвите

Патологът открил, че блуждаещите клетки на наблюдаваните същества заобикалят и след това абсорбират чужди тела. Освен това те абсорбират и след това разрушават онези тъкани, от които тялото вече не се нуждае. Той положи много усилия в разработването на концепцията си. Създателят на клетъчната теория за имунитета всъщност въвежда понятието "фагоцити", произлизащо от гръцките думи "фаги" - да ям и "китос" - клетка. Тоест, новият термин буквално означава процес на изяждане на клетките. Ученият стигна до идеята за такива фагоцити малко по-рано, когато изучаваше вътреклетъчното храносмилане в различни клетки на съединителната тъкан при безгръбначни: гъби, амеби и други.

При представителите на висшия животински свят най-типичните фагоцити могат да се нарекат бели кръвни клетки, т.е. левкоцити. По-късно създателят на клетъчната теория за имунитета предложи разделянето на такива клетки на макрофаги и микрофаги. Правилността на това разделение се потвърждава от постиженията на учения П. Ерлих, който диференцира различни видове левкоцити чрез оцветяване. В своите класически трудове по патология на възпалението, създателят на клетъчната теория за имунитета успя да докаже ролята на фагоцитните клетки в процеса на елиминиране на патогени. Още през 1901 г. е публикуван неговият фундаментален труд за имунитета към инфекциозни болести. В допълнение към самия Иля Мечников, значителен принос за развитието и разпространението на теорията за фагоцитния имунитет има И.Г. Савченко, Ф.Я. Чистович, Л.А. Тарасевич, А.М. Березка, В.И. Исаев и редица други изследователи.

Терминът "имунитет" идва от латинската дума "immunitas" - освобождаване, освобождаване от нещо. Той навлиза в медицинската практика през 19-ти век, когато започва да означава „свобода от болест“ (French Dictionary of Litte, 1869). Но много преди да се появи терминът, лекарите са имали концепция за имунитет в смисъл на имунитет на човек към болест, който е бил обозначен като „самолечебната сила на тялото“ (Хипократ), „жизнена сила“ (Гален) или „ лечебна сила” (Парацелз). Лекарите отдавна са наясно с естествения имунитет (резистентност), присъщ на хората към болести по животните (например кокоша холера, кучешка чума). Това сега се нарича вроден (естествен) имунитет. От древни времена лекарите са знаели, че човек не се разболява два пъти от някои болести. И така, още през 4 век пр.н.е. Тукидид, описвайки чумата в Атина, отбеляза фактите, когато хората, оцелели по чудо, могат да се грижат за болните без риск да се разболеят отново. Житейският опит показва, че хората могат да развият устойчив имунитет срещу повторно заразяване след прекарани тежки инфекции, като коремен тиф, едра шарка, скарлатина. Това явление се нарича придобит имунитет.

Има доказателства, че първите ваксинации срещу едра шарка са извършени в Китай хиляда години преди раждането на Христос. Раните на човек, болен от едра шарка, се използват за разчесване на кожата на здрав човек, който обикновено след това претърпява инфекцията в лека форма, след което се възстановява и остава устойчив на последващи инфекции с едра шарка. Инокулирането на съдържанието на пустулите от едра шарка на здрави хора, за да ги предпази от острата форма на заболяването, след това се разпространява в Индия, Мала Азия, Европа и Кавказ. Въпреки това, приемането на изкуствена инфекция с естествена (човешка) едра шарка не дава положителни резултати във всички случаи. Понякога след инокулацията имаше остра форма на заболяването и дори смърт.

Инокулацията е заменена от метода на ваксинация (от латинското vacca - крава), разработен в края на 18 век. Английски лекар Е. Дженър. Той обърна внимание на факта, че доачките, които се грижат за болни животни, понякога се разболяват от кравешка шарка в изключително лека форма, но никога не са боледували от едра шарка. Подобно наблюдение даде на изследователя реална възможност за борба с болестта при хората. През 1796 г., 30 години след началото на своите изследвания, Е. Дженър решава да изпробва метода на ваксиниране върху момче, което ваксинира с кравешка шарка, а след това го заразява с едра шарка. Експериментът беше успешен и оттогава методът на ваксиниране на Е. Дженър намери широко приложение в целия свят.

Трябва да се отбележи, че много преди Е. Дженър, изключителният учен-лекар на средновековния Изток Рази, като ваксинира децата с кравешка шарка, ги предпазва от човешка едра шарка. Е. Дженър не е знаел за метода Рази.

100 години по-късно фактът, открит от Е. Дженър, формира основата на експериментите на Л. Пастьор върху пилешка холера, които завършват с формулирането на принципа за предотвратяване на инфекциозни заболявания - принципа на имунизация с отслабени или убити патогени (1881 г.).

Раждането на инфекциозната имунология се свързва с името на изключителния френски учен Луи Пастьор. Първата стъпка към целенасоченото търсене на ваксини, които създават стабилен имунитет срещу инфекция, беше направена след добре известното наблюдение на Пастьор за патогенността на причинителя на кокошата холера. Доказано е, че заразяването на пилета с отслабена (атенюирана) култура на патогена създава имунитет към патогенния микроб (1880). През 1881г Пастьор демонстрира ефективен подход за имунизиране на крави срещу антракс и през 1885г. той успя да покаже възможността за защита на хората от бяс.

През 40-50-те години на нашия век принципите на ваксинацията, заложени от Пастьор, намират своето проявление в създаването на цял арсенал от ваксини срещу широк спектър от инфекциозни заболявания.

Въпреки че Пастьор се смята за основател на инфекциозната имунология, той не знае нищо за факторите, участващи в процеса на защита срещу инфекция. Първите, които хвърлиха светлина върху един от механизмите на имунитет към инфекция, бяха Беринг и Китасато. През 1890 г. Емил фон Беринг съобщава, че след въвеждане не на цели дифтерийни бактерии в тялото на животно, а само на определен токсин, изолиран от тях, в кръвта се появява нещо, което може да неутрализира или унищожи токсина и да предотврати заболяването, причинено от целия бактерия. Освен това се оказа, че препарати (серум), приготвени от кръвта на такива животни, лекуват вече болни от дифтерия деца. Веществото, което неутрализира токсина и се появява в кръвта само в негово присъствие, се нарича антитоксин. Впоследствие подобни вещества започват да се наричат с общия термин - антитела. И агентът, който причинява образуването на тези антитела, започна да се нарича антиген. За тези си трудове Емил фон Беринг е удостоен с Нобелова награда за физиология или медицина през 1901 г.

Впоследствие П. Ерлих развива на тази основа теорията за хуморалния имунитет, т.е. имунитет, осигурен от антитела, които, движейки се през течните вътрешни среди на тялото, като кръв и лимфа (от латински хумор - течност), атакуват чужди тела на всяко разстояние от лимфоцита, който ги произвежда.

Арне Тиселиус (Нобелова награда за химия през 1948 г.) показа, че антителата са просто обикновени протеини, но с много голямо молекулно тегло. Химическата структура на антителата е дешифрирана от Джералд Морис Еделман (САЩ) и Родни Робърт Портър (Великобритания), за което те получават Нобелова награда през 1972 г. Установено е, че всяко антитяло се състои от четири протеина – 2 леки и 2 тежки вериги. Такава структура в електронен микроскоп прилича на "прашка" на външен вид. Частта от молекулата на антитялото, която се свързва с антигена, е силно променлива и затова се нарича променлива. Тази област се намира на самия връх на антитялото, така че защитната молекула понякога се сравнява с пинсети, чиито остри краища захващат най-малките части на най-сложния часовников механизъм. Активният център разпознава малки участъци в молекулата на антигена, обикновено състоящи се от 4-8 аминокиселини. Тези участъци от антигена се вписват в структурата на антитялото „като ключ към ключалка“. Ако антителата не могат да се справят сами с антигена (микроб), на помощ ще им дойдат други компоненти и на първо място специални „клетки-ядещи“.

По-късно японецът Сусумо Тонегава, базирайки се на постиженията на Еделман и Портър, показа това, което никой по принцип не можеше дори да очаква: онези гени в генома, които са отговорни за синтеза на антитела, за разлика от всички други човешки гени, имат удивителната способност многократно да променят структурата си в отделните човешки клетки през живота си. В същото време, варирайки по своята структура, те се преразпределят така, че да са потенциално готови да осигурят производството на няколкостотин милиона различни протеини на антитела, т.е. много повече от теоретичното количество чужди вещества, потенциално действащи върху човешкото тяло отвън - антигени. През 1987 г. С. Тонегава е удостоен с Нобелова награда за физиология или медицина „за откриването на генетичните принципи на генериране на антитела“.

Нашият сънародник И.И. Мечников развива теорията за фагоцитозата и обосновава фагоцитната теория за имунитета. Той доказа, че животните и хората имат специални клетки - фагоцити - които са способни да абсорбират и унищожават патогенни микроорганизми и друг генетично чужд материал, намиращ се в нашето тяло. Фагоцитозата е известна на учените от 1862 г. от трудовете на Е. Хекел, но само Мечников е първият, който свързва фагоцитозата със защитната функция на имунната система. В последвалата дългосрочна дискусия между привържениците на фагоцитната и хуморалната теория бяха разкрити много механизми на имунитета.

Паралелно с Мечников немският фармаколог Паул Ерлих развива своята теория за имунната защита срещу инфекция. Той е бил наясно с факта, че в кръвния серум на животни, заразени с бактерии, се появяват протеинови вещества, които могат да убиват патогенни микроорганизми. Тези вещества впоследствие са наречени от него "антитела". Най-характерното свойство на антителата е тяхната изразена специфичност. Образувайки се като защитен агент срещу един микроорганизъм, те неутрализират и унищожават само него, оставайки безразлични към другите. В опит да разбере този феномен на специфичност, Ehrlich представи теорията за "страничната верига", според която антителата съществуват предварително под формата на рецептори на повърхността на клетките. В този случай антигенът на микроорганизмите действа като селективен фактор. Влизайки в контакт със специфичен рецептор, той осигурява повишено производство и освобождаване в кръвообращението само на този специфичен рецептор (антитяло).

Прозорливостта на Ерлих е удивителна, тъй като с някои модификации тази като цяло спекулативна теория вече е потвърдена.

Фагоцитозата, открита от Мечников, по-късно е наречена клетъчен имунитет, а образуването на антитела, открито от Ерлих, е наречено хуморален имунитет. Две теории - клетъчна (фагоцитна) и хуморална - в периода на тяхното възникване стояха на антагонистични позиции. Школите на Мечников и Ерлих се бориха за научната истина, без да подозират, че всеки удар и всяка пара сближават техните противници. През 1908г и двамата учени са удостоени едновременно с Нобелова награда.

Новият етап в развитието на имунологията се свързва преди всичко с името на изключителния австралийски учен М. Бърнет (Macfarlane Burnet; 1899-1985). Именно той до голяма степен определя облика на съвременната имунология. Разглеждайки имунитета като реакция, насочена към разграничаване на всичко „свое“ от всичко „чуждо“, той повдигна въпроса за значението на имунните механизми за поддържане на генетичната цялост на организма в периода на индивидуално (онтогенетично) развитие. Бърнет обърна внимание на лимфоцита като основен участник в специфичен имунен отговор, давайки му името „имуноцит“. Бърнет е този, който прогнозира, а англичанинът Питър Медавар и чехът Милан Хашек експериментално потвърждават противоположното на имунната реактивност състояние - толерантност. Бърнет беше този, който посочи специалната роля на тимуса във формирането на имунния отговор. И накрая, Бърнет остава в историята на имунологията като създател на теорията за клоналната селекция на имунитета. Формулата на тази теория е проста: един клонинг на лимфоцити е способен да реагира само на една специфична антигенна детерминанта.

Възгледите на Бърнет за имунитета като такава реакция на тялото, която разграничава всичко „свое” от всичко „чуждо”, заслужават специално внимание. След като Питър Медавар доказа имунната природа на отхвърлянето на чужд трансплантат и натрупването на факти за имунологията на злокачествените новообразувания, стана очевидно, че имунната реакция се развива не само към микробни антигени, но и когато има някакви, макар и незначителни, антигенни разлики между тялото и този биологичен материал (трансплантант, злокачествен тумор), с който тялото се сблъсква.

Строго погледнато, учените от миналото, включително Мечников, разбираха, че целта на имунитета не е само борбата с инфекциозните агенти. Въпреки това, интересите на имунолозите през първата половина на нашия век са съсредоточени главно върху развитието на проблемите на инфекциозната патология. Естественият ход на научното познание отне време, за да позволи концепцията за ролята на имунитета в индивидуалното развитие да бъде представена. И авторът на новото обобщение беше Бърнет.

Голям принос за развитието на съвременната имунология има и Роберт Кох (1843-1910), който открива причинителя на туберкулозата и описва кожната туберкулинова реакция; Жул Борде (1870-1961), който има важен принос за разбирането на комплемент-зависимия лизис на бактериите; Карл Ландщайнер (1868-1943), който получава Нобелова награда за откриването на кръвни групи и разработва подходи за изследване на фината специфичност на антителата с помощта на хаптени; Родни Портър (1917-1985) и Джералд Еделман (1929), които изучават структурата на антителата; George Snell, Baruj Benacerraf и Jean Dausset, които описват основния комплекс за хистосъвместимост при животни и хора и откриват гени за имунен отговор. Сред местните имунолози особено значими са изследванията на N.F.Gamaley, G.N.Gabrichevsky, L.A.Zilber, G.I.

В края на 18 век англичанинът Едуард Дженър използва кравешка шарка, за да предпази хората от едра шарка. Убеден, че изкуственото заразяване на хората е безвреден начин за предотвратяване на сериозни заболявания, той провежда първия успешен експеримент върху хора през 1796 г.

В Китай и Индия ваксинацията срещу едра шарка се практикува няколко века преди въвеждането й в Европа. Раните на човек, болен от едра шарка, се използват за разчесване на кожата на здрав човек, който обикновено след това претърпява инфекцията в лека, нефатална форма, след което се възстановява и остава устойчив на последващи инфекции с едра шарка.

През 1890 г. Емил фон Беринг съобщава, че след въвеждане не на цели дифтерийни бактерии в тялото на животно, а само на определен токсин, изолиран от тях, в кръвта се появява нещо, което може да неутрализира или унищожи токсина и да предотврати заболяването, причинено от целия бактерия. Освен това се оказа, че препарати (серум), приготвени от кръвта на такива животни, лекуват вече болни от дифтерия деца. Веществото, което неутрализира токсина и се появява в кръвта само в негово присъствие, се нарича антитоксин. Впоследствие подобни вещества започват да се наричат с общия термин - антитела. И агентът, който причинява образуването на тези антитела, започна да се нарича антиген. За тези си трудове Емил фон Беринг е удостоен с Нобелова награда за физиология или медицина през 1901 г.

Арне Тиселиус (Нобелова награда за химия през 1948 г.) показа, че антителата са просто обикновени протеини, но с много голямо молекулно тегло. Химическата структура на антителата е дешифрирана от Джералд Морис Еделман (САЩ) и Родни Робърт Портър (Великобритания), за което те получават Нобелова награда през 1972 г. Установено е, че всяко антитяло се състои от четири протеина – 2 леки и 2 тежки вериги. Такава структура в електронен микроскоп наподобява на външен вид „прашка“ (фиг. 2). Частта от молекулата на антитялото, която се свързва с антигена, е силно променлива и затова се нарича променлива. Тази област се намира на самия връх на антитялото, така че защитната молекула понякога се сравнява с пинсети, чиито остри краища захващат най-малките части на най-сложния часовников механизъм. Активният център разпознава малки участъци в молекулата на антигена, обикновено състоящи се от 4-8 аминокиселини. Тези участъци от антигена се вписват в структурата на антитялото „като ключ към ключалка“. Ако антителата не могат да се справят сами с антигена (микроб), на помощ ще им дойдат други компоненти и на първо място специални „клетки-ядещи“.

Едновременно със създателя на теорията за хуморалния имунитет Ерлих, нашият сънародник И.И. Мечников развива теорията за фагоцитозата и обосновава фагоцитната теория за имунитета. Той доказа, че животните и хората имат специални клетки - фагоцити - способни да абсорбират и унищожават патогенни микроорганизми и друг генетично чужд материал, намиращ се в нашето тяло. Фагоцитозата е известна на учените от 1862 г. от трудовете на Е. Хекел, но само Мечников е първият, който свързва фагоцитозата със защитната функция на имунната система. В последвалата дългосрочна дискусия между привържениците на фагоцитната и хуморалната теория бяха разкрити много механизми на имунитета. Фагоцитозата, открита от Мечников, по-късно е наречена клетъчен имунитет, а образуването на антитела, открито от Ерлих, е наречено хуморален имунитет. Всичко завършва с признаването на двамата учени от световната научна общност и споделянето на Нобеловата награда за физиология или медицина за 1908 г.