Імунологія - імунітет - інфекція - основні етапи розвитку імунології - основи імунології

Імунологія - імунітет - інфекція - основні етапи розвитку імунології - основи імунології

Імунологія виникла як частина мікробіології в результаті її практичного застосування для лікування інфекційних хвороб, тому на першому етапі розвивалася інфекційна імунологія.

З моменту виникнення імунологія тісно взаємодіяла з іншими науками: генетикою, фізіологією, біохімією, цитологією. За останні 30 років вона стала великою, самостійної фундаментальної біологічної наукою. Медична імунологія практично вирішує більшість питань діагностики та лікування хвороб і в цьому відношенні займає центральне місце в медицині.

Біля витоків імунології лежать спостереження древніх народів. У Єгипті і в Греції було відомо, що люди не хворіють на чуму повторно і тому перехворіли залучали до догляду за хворими. Кілька століть тому в Туреччині, на Близькому Сході, в Китаї для профілактики віспи втирали в шкіру або слизові оболонки носа гній з підсохлих віспяних гнійників. Таке інфікування зазвичай викликало захворювання віспою в легкій формі і створювало несприйнятливість до повторного зараження. Цей метод профілактики віспи отримав назву варіоляціі. Однак пізніше з'ясувалося, що цей метод далеко не безпечний, тому що іноді призводить до захворювання віспою у важкій формі і до смерті.

З давніх часів люди знали, що хворі, які перенесли коров'ячу віспу, не хворіють натуральною. Протягом 25 років англійський лікар Е. Дженнер численними дослідженнями перевіряв ці дані і прийшов до висновку, що зараження коров'ячої віспою попереджає захворювання натуральною віспою. У 1796 році Дженнер прищепив матеріал з оспенного гнійника жінки, зараженої коров'ячої віспою, восьмирічному хлопчикові. Через кілька днів у хлопчика підвищилася температура і з'явилися гнійники в місці введення інфекційного матеріалу. Потім ці явища зникли. Через 6 тижнів йому ввели матеріал пустул від хворого натуральною віспою, але хлопчик не захворів. Цим досвідом Дженнер вперше встановив можливість попередити захворювання віспою. Метод набув широкого поширення в Європі, внаслідок чого різко знизилася захворюваність віспою.

Науково обгрунтовані методи профілактики інфекційних хвороб були розроблені великим французьким вченим Луї Пастером. У 1880 році Пастер вивчав курячу холеру. В одному з дослідів для зараження курей він використовував стару культуру збудника курячої холери, яка зберігалася тривалий час при температурі 37 ° С. Частина заражених курей вижила, і після повторного зараження свіжою культурою кури не загинули. Пастер зробив повідомлення про цей експеримент в Паризькій Академії наук і висловив припущення, що ослаблені мікроби можна використовувати для попередження інфекційних хвороб. Ослаблені культури отримали назву вакцини (Vacca - корова), а метод профілактики - вакцинації. Надалі Пастером були отримані вакцини проти сибірської виразки і сказу. Розроблені цим вченим принципи отримання вакцин і методи їх застосування успішно використовуються на протязі 100 років для профілактики інфекційних хвороб. Однак про те, як створюється імунітет, довгий час не було відомо.

Розвитку імунології як науки в значній мірі сприяли дослідження І. І. Мечникова. За освітою І. І. Мечников був зоологом, працював в Одесі, потім в Італії і у Франції, в інституті Пастера. Працюючи в Італії, він проводив експерименти з личинками морських зірок, яким вводив шипи троянди. При цьому він спостерігав, що навколо шипів скупчуються рухливі клітини, що обволікають і захоплюючі їх. І. І. Мечников розробив фагоцитарну теорію імунітету, відповідно до якої звільнення організму від мікробів відбувається за допомогою фагоцитів.

Другий напрямок у розвитку імунології представляв німецький вчений П. Ерліх. Він вважав, що основним захисним механізмом від інфекції є гуморальні фактори сироватки крові - антитіла. До кінця XIX століття з'ясувалося, що ці дві точки зору не виключають, а взаємно доповнюють один одного. У 1908 році за розвиток вчення про імунітет І. І. Мечников і П. Ерліх були удостоєні Нобелівської премії.

Останні два десятиліття XIX століття ознаменувалися видатними відкриттями в області медичної мікробіології та імунології. Були отримані антитоксичні протиправцеві і протидифтерійної сироватки шляхом імунізації кроликів дифтерійним і правцевим токсином. Так, вперше в медичній практиці, з'явилося ефективний засіб для лікування і профілактики дифтерії та правця. У 1902 році за це відкриття Берінг був удостоєний Нобелівської премії.

У 1885 році Бухнер і співробітники встановили, що в свіжій сироватці крові мікроби не розмножуються, тобто вона має бактеріостатичний та бактерицидну властивостями. Речовина, що міститься в сироватці, при її нагріванні і тривалому зберіганні руйнувалося. Надалі Ерліх назвав цю речовину комплементом.

Бельгійський учений Ж. Борде показав, що бактерицидні властивості сироватки визначаються не тільки комплементом, але і специфічними антитілами.

У 1896 році Грубер і Дурхем встановили, що при імунізації тварин різними мікробами в сироватці утворюються антитіла, які викликають склеювання (аглютинацію) цих мікробів. Ці відкриття розширили уявлення про механізми антибактеріальної захисту і дозволили застосувати реакцію аглютинації для практичних цілей. Уже в 1895 році Відаль застосував реакцію аглютинації для діагностики черевного тифу. Трохи пізніше були розроблені серологічні методи діагностики туляремії, бруцельозу, сифілісу і багатьох інших захворювань, які широко застосовуються в клініці інфекційних хвороб і в даний час.

У 1897 році Крауз виявив, що крім агглютінінов, при імунізації тварин мікробами утворюються і преціпітіни, які з'єднуються не тільки з мікробними клітинами, але і з продуктами їх метаболізму. В результаті утворюються нерозчинні імунні комплекси, які випадають в осад.

У 1899 році Ерліх і Моргенрот встановили, що еритроцити адсорбують на своїй поверхні специфічні антитіла і при додаванні до них комплементу лизируются. Цей факт мав важливе значення для розуміння механізму реакції антиген-антитіло.

Початок XX століття ознаменувався відкриттям, що перетворив імунологію з емпіричної науки в фундаментальну, і заклав основу розвитку неінфекційної імунології. У 1902 р австрійський вчений К. Ландштейнер розробив метод кон'югації гаптенов з носіями. Це відкрило принципово нові можливості для дослідження антигенної структури речовин і процесів синтезу антитіл. Ландштейнер відкрив ізоантигени еритроцитів людини системи АВО і групи крові. Стало зрозумілим, що існує неоднорідність антигенної структури різних організмів (антигенная індивідуальність), і що імунітет - біологічне явище, яке має пряме відношення до еволюції.

У 1902 р французькі вчені Ріше і Портьє відкрили явище анафілаксії, на основі якого в подальшому створено вчення про алергію.

У 1923 р Глені і Рамон виявили можливість перетворення бактеріальних екзотоксинів під впливом формаліну в нетоксичні речовини - анатоксини, що володіють антигенними властивостями. Це дозволило використовувати анатоксини як вакцинних препаратів.

Серологічні методи дослідження знаходять застосування ще в одному напрямку - для класифікації бактерій. Використовуючи антіпневмококковие сироватки, Гріффіт в 1928 р розділив пневмококи на 4 типи, а Ленсфільд за допомогою антисироваток проти группоспецифических антигенів, класифікувала всі стрептококи на 17 серологічних груп. За антигенними властивостями класифіковані вже багато видів бактерій і вірусів.

Новий етап розвитку імунології почався в 1953 р з досліджень англійських вчених Біллінхема, Брента, Медавар і чеського вченого Гашека по відтворенню толерантності. Виходячи з ідеї, висловленої в 1949 р Бернетом і надалі розвиненої в гіпотезі Ерне про те, що здатність розрізнити власні і чужорідні антигени не є вродженою, а формується в ембріональному і постнатальному періодах, Медавар з співробітниками на початку шістдесятих років отримали толерантність до шкірних трансплантатів у мишей. Толерантність у статевозрілих мишей до шкірних трансплантатів донорів виникала, якщо їм в ембріональному періоді вводили лімфоїдні клітини донорів. Такі реципієнти, ставши статевозрілими, що не відкидали шкірні трансплантати донорів тієї ж генетичної лінії. За це відкриття Бернет і Медавар в 1960 р присуджена Нобелівська премія.

Різкий підйом інтересу до імунології пов'язаний зі створенням в 1959 р клонально-селекційний теорії імунітету Ф. Бернетом дослідником, зробив величезний внесок в розвиток імунології. Відповідно до цієї теорії, система імунітету здійснює нагляд за сталістю клітинного складу організму і знищенням мутантів клітин. Клонально-селекційна теорія Бернета з'явилася базою для побудови нових гіпотез і припущень.

У дослідженнях Л. А.Зільбера і його співробітників, виконаних в 1951-1956 рр. була створена вірусно-імунологічна теорія походження раку, по якій провірус, інтегрований в геном клітини, викликає її перетворення в ракову клітину.

У 1959 р англійський учений Р. Портер вивчив молекулярну структуру антитіл і показав, що молекула гамма-глобуліну складається з двох легких і двох важких поліпептидних ланцюгів, з'єднаних дисульфідними зв'язками.

Надалі було з'ясовано молекулярна структура антитіл, встановлена ​​послідовність амінокислот в легких і важких ланцюгах, імуноглобуліни розділені на класи і підкласи, отримані важливі дані про їх фізико-хімічних і біологічних властивостей. За дослідження за молекулярною структурою антитіл Р. Портеру і американському вченому Д. Едельманн в 1972 р присуджена Нобелівська премія.

Ще в 30-і роки А. КОМЗ виявив, що видалення тимуса призводить до порушення імунітету. Однак справжнє значення цього органу було з'ясовано після того, як в 1961 році австралійський вчений Дж. Міллер зробив неонатальную тімектомія у мишей, після якої розвивався специфічний синдром імунологічної недостатності, в першу чергу, клітинного імунітету. Численні дослідження показали, що тимус - центральний орган імунітету. Інтерес до тимусу особливо різко зріс після відкриття в 70-х роках його гормонів, а також Т - і В-лімфоцитів.

У 1948 р А. Фагреус встановила, що антитіла синтезують плазматичніклітини, а Дж. Гоуенс шляхом перенесення лімфоцитів в 1959 р довів роль лімфоцитів в імунній відповіді.

У 1956 р Жан Досс з співробітниками відкрили систему антигенів гістосумісності HLA у людини, що дозволило виробляти типування тканин.

Мак Деввіт в 1965 р довів, що гени імунологічної реактивності (Ir-гени), від яких залежить здатність реагувати на чужорідні антигени, належать до головного комплексу гістосумісності. У 1974 р П. Цинкернагель і Р. Догерті показали, що антигени головного комплексу гістосумісності є об'єктом первинного імунологічного розпізнавання в реакціях Т-лімфоцитів на різні антигени.

Важливе значення для розуміння механізмів регуляції діяльності імунокомпетентних клітин і їх взаємодій з допоміжними клітинами мало відкриття в 1969 р Д. Дюмонд лимфокинов, які продукуються лімфоцитами, і створення Н. Ерне в 1974 р теорії иммунорегуляторной мережі «ідіотипів-антіідіотіп».

Величезне значення для розвитку імунології, поряд з отриманими фундаментальними даними, мали нові методи досліджень. До них відносяться методи культивування лімфоцитів (П. новел), кількісного визначення антітелообразующіх клітин (Н. Ерне, А. Нордін), колонієутворюючих клітин (Мак Куллоч), методи культивування лімфоїдних клітин (Т. Мейкінодан), виявлення рецепторів на мембранах лімфоцитів. Можливості використання імунологічних методів досліджень і підвищення їх чутливості значно збільшилася в зв'язку з впровадженням в практику радиоиммунологического методу. За розробку цього методу американської дослідниці Р. Ялоу в 1978 р присуджена Нобелівська премія.

На розвиток імунології, генетики та загальної біології зробила важливий вплив гіпотеза, висловлена ​​в 1965 р В. Дрейером і Дж. Беннет, про те, що легка ланцюг імуноглобулінів кодується не одним, а двома різними генами. До цього загальноприйнятою була гіпотеза Ф Жакоба і Ж. Моно, згідно з якою синтез кожної молекули білка кодується окремим геном.

Черговим етапом розвитку імунології було вивчення субпопуляцій лімфоцитів і гормонів тимуса, надають як стимулюючий, так і гальмуючий вплив на імунний процес.

До періоду останніх двох десятиліть відноситься доказ існування в кістковому мозку стовбурових клітин, здатних трансформуватися в імунокомпетентні клітини.

Досягнення імунології за останні 20 років підтвердили ідею Бернета про те, що імунітет - явище гомеостатического порядку і за своєю природою направлено, в першу чергу, проти клітин-мутантів і аутоантигенов, що з'являються в організмі, а антимікробну дію - частковий вияв імунітету. Таким чином, інфекційна імунологія, довгий час розвивається як один з напрямків мікробіології, з'явилася базою виникнення нової галузі наукових знань - неінфекційної імунології.

Головним завданням сучасної імунології є виявлення біологічних механізмів імуногенезу на клітинному і молекулярному рівнях. Досліджуються структура і функції лімфоїдних клітин, властивості і характер фізико-хімічних процесів, що протікають на їх мембранах, в цитоплазмі і органелах. В результаті цих досліджень сьогодні імунологія близько підійшла до пізнання інтимних механізмів розпізнавання, синтезу антитіл, їх структури і функцій. Значних успіхів досягнуто у вивченні рецепторів Т-лімфоцитів, клітинних кооперацій і механізмів клітинних імунних реакцій.

Розвиток імунології привело до виділення в ній ряду самостійних напрямків: загальної імунології, іммунотолерантності, імунохімії, іммуноморфологіі, імуногенетики, імунології пухлин, трансплантаційної імунології, імунології ембріогенезу, аутоімунних процесів, радіоімунному імунології, алергії, імунобіотехнології, екологічної імунології та ін ..