2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Общая микробиология
.pdf
Иммунитет
Иммунитет – способность организма защищать себя от антигенов (веществ), несущих для него чужую генетическую информацию
По происхождению различают два вида иммунитета:
Врожденный (видовой, наследственный) иммунитет – это невосприимчивость к инфекционным агентам, заложенная в геноме клеток
Приобретенный (неспецифический) иммунитет – устойчивость организма к определенному возбудителю болезни. Его подразделяют
на: искусственный (после вакцинации)
естественный (после переболевания)
активный (постинфекционный),
пассивный (иммунитет новорожденных) - приобретается за счет поступления к плоду антител от матери через плаценту (трансплацентарный)
Резистентность – повышенная устойчивость организма к инфекции, обусловленная его биологическими особенностями.
Резистентность может быть свойственна всему организму/его отдельным системам/тканям/органам. Она связана с анатомо-физиологическими и генетическими особенностями организма, с его механизмами, гуморальными и клеточными неспецифическими факторами защиты, с воспалением, с нормальными антителами, а также во многом зависит от полноценного кормления, соблюдения зооветеринарных правил содержания животных.
Неспецифическая резистентность – относительный уровень врожденной устойчивости организма, независимо от его вида, к различным патогенным факторам.
Неспецифическая резистентность является первым защитным барьером на пути внедрения инфекционного агента.
Факторы неспецифической резистентности (врожденного иммунитета) организма:
Клеточные факторы:
кожные покровы и слизистые оболочки - производят эпителиоциты, гландулоциты, занимают вся поверхность тела, внутренняя оболочка большинства внутренних органов. Функции: механический барьер, бактерицидная защита, активация местных фагоцитирующих клеток, участие в антиген-специфических реакциях
39
Нормальная микрофлора производится микроорганизмами хозяина, встречается в жкт, дыхательной, мочеполовой системах, кожные покровы, ротовая полость. Функции: продукция ферментов, препятствие адгезии, колонизации патогенных микроорганизмов, созревание иммунной системы и поддержание ее функциональной активности Фагоциты - представлены макрофагами и микрофагами
(нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), встречаются в различных тканях организма (соединительная, печень, легкие), так как могут из крови выходить в них. Функции: защитная (очистка организма от инфекционных агентов, продуктов распада тканей), представляющая (презентация лимфоцитам антигенных эпитопов на мембране фагоцита), секреторная (секреция лизосомных ферментов и БАВ (цитокины).
Естественные киллеры - продуцируются лимфоцитами, находятся в крови
Гуморальные факторы:
Система комплемента – система белков сыворотки крови, которая поддерживает гомеостаз продуцируются гепатоцитами, присутствуют в сыворотке крови. Функции: активация цитотоксического действия специфических антител на «клетки-мишени» мембрано атакующим комплексом, участие анафилотоксинов в иммунопатологических реакциях, изменение физико-химических свойств иммунных комплексов при помощи компонентов комплемента. Снижение степени агрегации и эффективности их фагоцитоза через Fcрецепторы, связываение и захват иммунных комплексов фагоцитами, опсонируя объекты фагицитоза; действие как хемоаттрактант и участие в воспалении
С-реактивный белок (СРБ) продуцируется гепатоцитами под действием цитокинов (ИЛ-1, ФНО-а, ИЛ-6), находится в крови Система интерферонов - гликопротеиды широкого спектра
биологической активности (прежде всего антивирусной), которые синтезируются различными клетками организма, как быстрый ответ организма на получение клетками неспецифического сигнала чужеродности.
Воспаление и лихорадка
40
Антигены
Антиген – вещества любого происхождения (в том числе микробного), которые способны вызывать в организме специфическую иммунную реакцию и принимать участие в её осуществлении
Свойства антигенов:
Иммуногенность - способность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую защитную реакцию.
Специфичность - способность антигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу.
Антигенность - способность молекулы антигена активировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с факторами иммунитета.
Классификация антигенов по иммуногенности:
Полные - макромолекулярные соединения (в основном). Молекула полного антигена состоит из 2-х частей – информационной (определяет специфичность антигена) и несущей (способствует проникновению антигена в организм).
Неполные (гаптены) - низкомолекулярные небелковые молекулы, которые имеют в своем составе только информационную часть. Гаптены приобретают антигенные свойства лишь в соединении с белками организма.
Строение антигена:
1. Высокомолекулярный носитель (шлеппер) –
высокополимерный белок, определяющий антигенность и иммуногенность антигена.
2. Детерминантные группы (эпитопы) -
поверхностные структуры антигена, комплементарные активному центру антител или рецептору Т-лимфоцита и определяющие специфичность антигена. На одном носителе может быть несколько разных эпитопов, состоящих из пептидов/липополисахаридов и располагающихся в разных частях молекулы антигена.
Количество эпитопов определяет валентность антигена.
Валентность антигена – количество одинаковых эпитопов на молекуле антигена, равное числу молекул антител, которые могут к ней присоединяться
41
Антигенная структура бактериальной клетки
• Жгутиковые (Н-антигены) -
локализуються в жгутиках, представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При нагревании Н-антиген денатурирует, и теряет свою специфичность, но при этом не подвержен действию фенола.
Соматический (О-антиген) - связан с клеточной стенкой бактерий, состоит из ЛПС. Он не разрушается при длительном кипячении, но подвержен действию альдегидов и спиртов.
Капсульные (К-антигены) - располагаются на поверхности клеточной стенки. Состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). НО! у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из полипептидных цепей.
По чувствительности к нагреванию различают 3 типа К-антигена:
Тип А наиболее термостабилен (он не денатурирует даже при длительном кипячении)
Тип В выдерживает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60°С
Тип L быстро разрушается при 60 °С
Иммунный ответ
Иммунный ответ – это цепь последовательных сложных кооперативных процессов, идущих в иммунной системе в ответ на действие антигена в организме
Формы иммунного ответа:
Клеточный иммунный ответ – Происходит образование эффекторных клеток – T-киллеров, способных уничтожать клетки, имеющие антигенную структуру путем прямой цитотоксичности и синтеза лимфокинов, которые участвуют в процессах взаимодействия клеток (макрофагов, T-клеток, B-клеток) при иммунном ответе. В регуляции иммунного ответа участвуют два подтипа T-клеток: T-хелперы (усиливают иммунный ответ), T-супрессоры (ослабляют иммунный ответ)
Гуморальный иммунный ответ – Т-хелперы, получившие антигенную информацию, передают ее В-лимфоцитам. В-лимфоциты формируют клон антителопродуцирующих клеток (АПК). При этом происходит преобразование B-клеток в плазматические клетки, секретирующие иммуноглобулины (антитела), которые имеют специфическую активность против внедрившегося антигена. Эти антитела вступают во взаимодействие с антигеном с образованием комплекса АГ – АТ, который запускает в действие неспецифические механизмы защитной реакции. Эти комплексы активируют систему комплемента. Взаимодействие комплекса АГ – АТ с тучными клетками приводит к дегрануляции и выделению медиаторов воспаления – гистамина и серотонина.
42
Иммунологическая толерантность – состояние, возникающее при низкой дозе антигена. Антиген распознается, но в результате этого не происходит ни продукции клеток, ни развития гуморального иммунного ответа.
Иммунная система - совокупность лимфоидных органов и тканей, расположенных в различных частях организма, но функционирующих как единое цело.е, в результате постоянной и интенсивной циркуляции лимфоцитов.
Иммунокомпетентные клетки - клетки, способные специфически распознавать антиген и отвечать на него иммунной реакцией (Т- лимфоциты, В-лимфоциты).
Кооперация клеток в иммунном ответе.
1.Поглощение и процессинг антигена макрофагом.
2.Представление процессированного антигена макрофагом с помощью белка главной системы гистосовместимости класса2 Т - хелперам2.
3.Узнавание антигена Т-хелперами и их активация.
4.Узнавание антигена и активация В-лимфоцитов.
5.Дифференциация В-лимфоцитов в плазматические клетки, синтез антител.
6.Взаимодействие антител с антигеном, активация систем комплемента и макрофагов, интерферонов.
7.Представление при участии белков МНС класса 1 чужеродных антигенов Т-киллерам, разрушение инфицированных чужеродными антигенами клеток Т-киллерами.
8.Индукция Т- и В-клеток иммунной памяти, способных специфически распознавать антиген и участвовать во вторичном иммунном ответе (антигенстимулированные лимфоциты).
Антитела
Антитела (иммуноглобулины) – белки, которые иммунная система вырабатывает как ответ на инфекцию.
Свойства иммуноглобулинов:
Афинность – прочность связи между эпитопом антигена и паратопом (активным центром) антител, зависит от их пространственного соответствия.
Авидность – интегральная характеристика силы связи между антигеном и антителами, с учетом взаимодействия всех паратопов с эпитопами.
Гетерогенность – обусловлена антигенными свойствами антител, |
|
наличием у них 3 видов антигенных детерминант: |
43 |
|
Изотипические – принадлежность антител к определенному классу иммуноглобулинов Аллотипические – обусловлены аллельными различиями
иммуноглобулинов, кодируемых соответствующими аллелями аллелями иммуноглобулина гена Идиотипические – отражают индивидуальные особенности
иммуноглобулина, определяемые характеристиками активных центров молекул антител.
Строение иммуноглобулина:
Все иммуноглобулины человека построены состоят из 2 идентичных тяжелых полипептидных цепей (Н-цепей) и 2 идентичных легких полипептидных цепей (L- цепей), которые связаны между собой посредством ковалентных дисульфидных мостиков (-S-S-)
Характеристика иммуноглобулинов
Иммуноглобулин G |
Свойства иммуноглобулинов G: |
|
|
|
|
|
|
1. |
Играют основополагающую роль в гуморальном |
|
|
2. |
иммунитете при инфекционных заболеваниях; |
|
|
Проникают через плаценту и формируют |
|
||
3. |
антиинфекционный иммунитет у новорожденных; |
|
|
Способны нейтрализовать бактериальные |
|
||
|
экзотоксины, связывать комплемент, участвовать в |
44 |
|
|
реакции преципитации |
||
Иммуноглобулин М |
Свойства иммуноглобулинов М: |
|
1.Не проникают через плаценту;
2.Появляются у плода и участвуют в антиинфекционной защите;
3.Способны агглютинировать бактерии, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент;
4.Играют важную роль в элиминации возбудителя из кровеносного русла, активации фагоцитоза;
5.Образуются на ранних сроках инфекционного процесса;
6.Отличаются высокой активностью в реакциях агглютинации, лизиса и связывания эндотоксинов грамотрицательных бактерий.
Иммуноглобулин А |
Свойства иммуноглобулинов А: |
|
1.Содержатся в молоке, молозиве, слюне, слезном, бронхиальном и желудочно-кишечном секрете, желчи моче;
2.Участвуют в местном иммунитете;
3.Препятствуют прикреплению бактерий к слизистой;
4.Нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и комплемент.
Иммуноглобулин Е
Свойства иммуноглобулинов Е:
К ним относится основная масса аллергических антител
– реагинов. Уровень IgE значительно повышается у людей, страдающих аллергией и зараженных гельминтами. При контакте с аллергеном образуются мостики, что сопровождается выделением БАВ, вызывающих аллергические реакции немедленного типа
Иммуноглобулин D
Свойства иммуноглобулинов D:
1. Участвуют в развитии местного иммунитета;
2. Обладают антивирусной активностью;
3. Активируют комплемент (в редких случаях);
4. Участвуют в дифференцировке В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа;
5. Участвуют в аутоиммунных процессах.
45
Серологические реакции
РГИ – реакции гуморального иммунитета - специфическое взаимодействие антител и антигенов с диагностической целью
Компоненты реакций иммунитета:
• Антигены
• антитела
• дополнительный фактор
Фазы реакций:
1 фаза (специфическая, невидимая) - Наступает быстро.
Взаимодействуют детерминантные группы антигенов (АГ) и активные центры антител (АТ). В образовании комплекса АГ+АТ участвуют силы Кулона; Ван дер Вальса; водородные связи.
2 фаза (неспецифическая, видимая) - Наступает медленнее, происходит при участии дополнительного фактора (неспецифического).
Реакции иммунитета используются с целью:
Серологической диагностики (серодиагностики) заболеваний -
обнаружение в сыворотке крови больных людей антител к определенному возбудителю инфекционного заболевания (известному антигену).
Серологической идентификации (сероидентификации) микробов - для установления вида возбудителя заболевания при помощи иммунных диагностических сывороток (известных антител).
К реакциям иммунитета относятся:
Реакция агглютинации (РА)
Реакция преципитации (РП)
Реакция связывания комплемента (РСК)
Агглютинирующие сыворотки получают путем иммунизации/ гипериммунизации
Реакция агглютинации
Реакция агглютинации (РА) - взаимодействие корпускулярного антигена и антител - агглютининов в изотоническом растворе с образованием и осаждением агглютината (хлопьев из склеившихся частиц).
Компоненты агглютинации:
•Антиген (взвесь живых или убитых микробных клеток)
•Антитело (сыворотка крови)
• Электролит (0,9% раствор NaCl) |
46 |
|
Виды реакций агглютинации:
Развернутая реакция агглютинации – реакция агглютинации, которую проводят с целью выявления у больного антител. Используют разведенную сыворотку крови больного и диагностикум (взвесь убитых микроорганизмов)
Ориентировочная РА на стекле – реакция агглютинации, которую проводят на предметном стекле с целью выявления антигенов или антител
РНГА - реакция непрямой гемагглютинации - реакция агглютинации между АТ и эритроцитарного диагностикума (эритроцит+АГ)
Реакция преципитации
Реакция преципитации (РП) – осаждение растворимого АГ при действии АТ в присутствии электролита. Видимый эффект реакции (феномен преципитации) – помутнение (образование мутного кольца/осадка – преципитата).
Компоненты реакции преципитации:
Антиген (преципитиноген) - АГ молекулярной природы, находящийся в мелкодисперсном (растворимом) состоянии (экстракты тканей), при этом раствор преципитиногена прозрачный.
Антитела (преципитины) - находятся в сыворотке крови человека/в иммунных диагностических преципитирующих сыворотках, которые содержат известные антитела.
Электролит – 0,9% раствор NaCl
Преципитоген получают путем измельчения материала и извлечения из него белковых антигенов кипячением
47
Способы постановки реакций преципитации:
Реакция кольцепреципитации – проводится в специальных преципитационных пробирках. В пробирку вносят 0,2 – 0,3 мл преципитирующей сыворотки и по стенке длинным носиком пастеровской пипетки осторожно наслаивают такое же количество преципитиногена. Затем осторожно из горизонтального положения пробирки ставят вертикально.
Учет результатов реакции проводят по появлению белого кольца на границе антиген-антитело.
При положительной реакции наблюдается образование преципитационного кольца. В этом случае антиген соответствует антителу и происходит их связывание.
При отрицательной реакции кольца не образуется
Реакция диффузной преципитации в геле -
В разные лунки в агаре вносится взвесь, содержащая антиген и иммунная сыворотка. Из лунок антиген и антитела диффундируют в питательную среду, вступают в иммунную реакцию и образуют полосы преципитации
Реакция связывания комплемента
Реакция связывания комплемента (РСК) - реакция, в которой при соответствии друг другу антигенов и антител они образуют иммунный комплекс, к которому через Fсфрагмент антител присоединяется комплемент (С), т.е. происходит связывание комплемента комплексом АГ-АТ. Если же комплекс не образуется, то комплемент остается свободным.
РСК проводят в две фазы: |
|
Инкубация смеси, содержащей АГ + АТ + Комплемент; |
|
Индикаторная — выявление в смеси свободного комплемента путем |
|
добавления к ней гемолитической системы, состоящей из эритроцитов |
|
барана, и гемолитической сыворотки, содержащей антитела к ним |
48 |