Устойчивое сохранение высокой продуктивности сельскохозяйственных животных во многом зависит от умелого использования человеком адаптационных и защитных свойств их организма. Становится необходимым систематическое и всестороннее изучение естественной резистентности животных. В условиях хозяйств только те животные могут давать ожидаемый эффект, которые обладают высокой естественной резистентностью к неблагоприятным условиям среды.
Технологию производства продукции в животноводстве необходимо сочетать с физиологической потребностью и возможностями животного.
Известно, что у высокопродуктивных животных и птицы направленность биохимических процессов на синтез веществ, составляющих продукцию, очень напряженная. Эта напряженность обменных процессов у животных усугубляется еще и совпадением продуктивного периода в значительной своей части с периодом вынашивания плода. С иммунобиологических позиций состояние живых организмов в современных условиях характеризуется снижением иммунологической реактивности и неспецифического иммунитета.
Проблеме изучения естественной резистентности животных уделялось внимание многих исследователей: А.Д. Адо; С.И. Плященко; Л.К. Бурая, Д.И. Барсукова; И.Ф. Храбустовский.
Защитную функцию крови профессор А.Я. Ярошев характеризовал следующим образом: «Кровь является местом, где находятся различного рода антитела, как образующиеся в ответ на поступление микроорганизмов, веществ, токсинов, так и видовые, обеспечивающие приобретенный и врожденный иммунитет».
Естественная резистентность и иммунитет являются защитными приспособлениями. Вопрос о преимуществе одного из этих защитных приспособлений являются дискуссионным. Неоспоримо то, что в инкубационный период перед выработкой иммунитета, организм оказывает решающее сопротивление заразному агенту и нередко выходит победителем. Вот эту первоначальную сопротивляемость заразному агенту и осуществляют факторы неспецифической защиты. При этом особенность естественной резистентности в отличие от иммунитета является способность организма наследовать неспецифические факторы защиты.
Естественная, или физиологическая резистентность организма является общебиологическим свойством как растений, так и животных. От ее уровня зависит устойчивость организма к вредным факторам внешней среды, в том числе и к микроорганизмам.
В области изучения естественного иммунитета разработки теоретических положений и применения полученных достижений в практике сельскохозяйственных производств много сделали отечественные и зарубежные селекционеры - растениеводы. Что касается животноводства, то по этой труднейшей и весьма важной проблеме исследования довольно разрозненные, отдельные, не объединенные общей направленностью.
Нельзя отрицать, что искусственная иммунизация сельскохозяйственных животных сыграла и продолжает играть неоценимую роль в борьбе со многими инфекционными болезнями, наносившими огромный урон животноводству, но и нельзя думать, что только таким путем можно бесконечно долго сохранять благополучие животных.
Медицине и ветеринарии известно более тысячи инфекционных болезней, вызываемых микроорганизмами. Если бы даже против всех этих болезней были созданы вакцины и сыворотки, трудно представить себе повсеместное практическое их применение в массовых масштабах.
Как известно, в животноводстве проводят иммунизацию только против наиболее опасных инфекций в угрожающих зонах.
В то же время постепенный, несомненно, весьма длительный отбор и подбор животных, обладающих высокой резистентностью, приведет к созданию особей, если не полностью, то в значительной части устойчивых к большинству вредных факторов.
Опыт отечественного и зарубежного животноводства показывает, что более широкое распространение на фермах и птицефабриках имеют не острозаразные заболевания, а такие инфекционные и неинфекционные заболевания, которые могут возникать на фоне снижения уровня естественной резистентности стада.
Важным резервом увеличения производства продуктов и улучшения их качества является снижение заболеваемости и отхода. Это возможно при повышении общей резистентности организма путем отбора особей, отличающихся невосприимчивостью к различным заболеваниям.
Проблема повышения естественной резистентности тесно связана с использованием генетических задатков, представляет большой научный интерес и имеет важное народнохозяйственное значение. Иммунизация животных и их генетическая устойчивость должны взаимно дополнять друг друга.
Селекция на устойчивость к некоторым заболеваниям в отдельности может быть эффективной, но селекция на устойчивость сразу к нескольким заболеваниям параллельно с селекцией по признакам продуктивности практически невозможна. Исходя из этого необходима селекция на повышение общего уровня естественной резистентности организма. Можно привести много примеров, когда односторонняя селекция на продуктивность без учета естественной резистентности приводила к преждевременной выбраковке и утрате ценных линий и семейств.
Создание животных и птицы с высоким уровнем естественной резистентности требует специальных селекционно-генетических программ, большое внимание в которых должно быть уделено таким вопросам, как установление фенотипа и генотипа птицы, отличающейся повышенной естественной резистентностью, изучение наследуемости признака резистентности, установление связи между признаками естественной резистентности и хозяйственно полезными признаками, использование признаков естественной резистентности при селекции. При этом уровень естественной резистентности должен прежде всего отображать способность организма противостоять неблагоприятным факторам внешней среды и указывать на запас защитных сил организма.
Контроль за уровнем естественной резистентности может быть плановотекущим по периодам роста и продуктивности, с учетом принятой в хозяйстве технологии или вынужденным перед проведением технологических приемов: внедрения нового оборудования, перевода животных и птицы из одних условий содержания в другие, вакцинации, ограниченном кормлении, использования новых кормовых добавок и т. д. Это позволит своевремено выявить отрицательные стороны проводимых мероприятий и предотвратить снижение продуктивности, уменьшить процент выбраковки и падежа.
Все данные по определению естественной резистентности животных и птицы должны быть сопоставлены с другими показателями по контролю за ростом и развитием, которые получают в зооветлаборатории.
Контроль за уровнем естественной резистентности должен помочь в определении плановых цифр сохранности поголовья и своевременно наметить мероприятия по имеющимся нарушениям.
Исследования уровня естественной резистентности позволяют в период селекции отбирать высокопродуктивных особей, обладающих одновременно высокой резистентностью при нормальных функциях физиологических систем.
Плановые исследования уровня естественной резистентности необходимо проводить на одной и той же группе в определенные календарные сроки, связанные с напряжением обменных процессов в определенные периоды продуктивности (различные периоды продуктивности, периоды роста).
Естественная резистентность представляет собой реакцию целостного организма, которая регулируется центральной нервной системой. Поэтому для суждения о степени естественной резистентности следует использовать критерии и тесты, отражающие состояние реактивности организма как целого.
Специфику функций иммунной системы определяют процессы, индуцируемые чужеродными субстанциями, антигенами, и основанные на распознавании последних. Однако базой для развертывания специфических иммунных процессов являются более древние реакции, связанные с воспалением. Поскольку они предсуществуют в любом организме до начала любой агрессии и для их развития не требуется развертывания иммунного ответа, эти защитные механизмы называют естественными, или врожденными. Они обеспечивают первую линию защиты от биологической агрессии. Вторая линия защиты - это реакции адаптивного иммунитета - антигенепецифический иммунный ответ. Факторы естественного иммунитета сами по себе обладают достаточно высокой эффективностью в предотвращении биологической агрессии и борьбе с ней, однако у высших животных эти механизмы, как правило, обогащаются специфическими компонентами, которые как бы наслаиваются на них. Система естественных факторов иммунитета является пограничной между собственно иммунной системой и областью, относимой к компетенции патофизиологии, которая также рассматривает механизмы и биологическую значимость ряда проявлений естественного иммунитета, служащих составными компонентами воспалительной реакции.
То есть, наряду с иммунологической реактивностью в организме существует система неспецифической защиты, или неспецифической резистентности. Несмотря на то, что неспецифическая резистентность животных и птицы к различным неблагоприятным воздействиям внешней среды в большей степени обеспечивается лейкоцитарной системой организма, однако она зависит не столько от количества лейкоцитов, сколько от их неспецифических факторов защиты, которые имеются в организме с первого дня жизни и сохраняются до самой гибели. Она включает следующие компоненты: непроницаемость кожных и слизистых покровов; кислотность содержимого желудка; наличие в сыворотке крови и жидкостях организма бактерицидных субстанций - лизоцима, пропердина (комплекса сывороточного белка, ионов М+ и комплемента), а также ферментов и противовирусных веществ (интерферона, термоустойчивых ингибиторов).
Факторы неспецифической защиты первыми включаются в борьбу при поступлении в организм чужеродных антигенов. Они как бы подготавливают почву для дальнейшего развертывания иммунных реакций, которые определяют исход борьбы.
Естественная резистентность животных к различным неблагоприятным воздействиям внешней среды обеспечивается неспецифическими факторами защиты, которые имеются в организме с первого дня жизни и сохраняются до самой гибели. Среди них решающую роль играют фагоцитоз с его защитными клеточными механизмами и гуморальные факторы резистентности, важнейшие из которых лизоцим, бактерицидные факторы. То есть особое положение среди факторов защиты занимают фагоциты (макрофаги и полиморфноядерные лейкоциты) и система белков крови, называемая комплементом. Их можно отнести как к неспецифическим, так, и к иммунореактивным факторам защиты.
Изменения факторов неспецифического иммунитета у животных и птицы имеют возрастные особенности, в частности, с возрастом увеличиваются гуморальные и снижаются клеточные.
Гуморальные факторы неспецифической резистентности как раз и обеспечивают бактерицидные и бактериостатические действия тканей и соков организма и вызывают лизис некоторых видов микроорганизмов. Степень проявления защитных свойств живого организма к микробному агенту хорошо иллюстрирует суммарная бактерицидная активность сыворотки крови. Бактерицидная активность сыворотки крови представляет собой интегральный показатель антимикробной активности всех присутствующих антимикробных веществ, как термолабильных (комплемент, пропердин, нормальные антитела), так и термостабильных (лизоцим, бета-лизин) начал.
К числу факторов естественного иммунитета организма относится лизоцим - универсальный, древнейший защитный фермент, широко распространенный в растительном и животном мире. Особенно широко распространен лизоцим в организме животных и человека: в сыворотке крови, секретах пищеварительных желез и дыхательных путей, молоке, слезной жидкости, шейке матки, печени, селезенке, яйце птиц.
Лизоцим представляет собой основной белок с молекулярной массой 14-15 тыс. Д. Его молекула представлена одной полипептидной цепью, состоящей из 129 аминокислотных остатков и имеющей 4 дисульфидные связи. Лизоцим у животных синтезируется и секретируется гранулоцитами, моноцитами и макрофагами.
Лизоцим в сыворотке крови играет, по крайней мере, двоякую роль. Во-первых, он оказывает антимикробное действие на широкий круг микробов-сапрофитов, разрушая в клеточных стенках мукопротеидные вещества. Во-вторых, не исключено его участие в реакциях приобретенного иммунитета. Бета-лизин обладает свойством разрушения бактериальных клеток при активаторе-комплементе.
Этот фермент обладает основными свойствами белка, вызывает быстрый лизис живых клеток некоторых видов бактерий. Его действие выражается в растворении специфических мукополисахаридных оболочек чувствительных к нему микроорганизмов или задержании их роста. Кроме того, лизоцим убивает бактерии, принадлежащие ко многим другим видам, но не вызывает их лизис.
Лизоцим содержится в гранулоцитах и в активной форме выделяется в результате даже минимального повреждения клеток в окружающую лейкоциты жидкую среду. В связи с этим не случайно этот фермент причисляют к веществам, определяющим естественную и приобретенную невосприимчивость организма к инфекции.
Система комплемента - сложный комплекс белков, представленных главным образом во фракции β-глобулинов, насчитывающий, включая регуляторные, около 20 компонентов, на долю которых приходится 10% белков сыворотки крови и представляющий собой систему каскадно действующих пептидгидролаз. Катаболизм компонентов комплемента самый высокий по сравнению с другими белками сыворотки крови, с обновлением в течение суток до 50% белков системы.
Если учитывать, какую сложную совокупность представляют собой белки сыворотки в системе комплемента, то не приходится удивляться тому, что около 70 лет потребовалось для установления того факта, что комплемент состоит из 9 компонентов, а их в свою очередь можно подразделить на 11 самостоятельных белков.
Комплемент впервые описал Бухнер в 1889 г. Под названием «алексин» - термолабильный фактор, в присутствии которого наблюдается лизис микробов. Свое название комплемент получил благодаря тому, что он комплементирует (дополняет) и усиливает действие антител и фагоцитов, защищая организм человека и животных от большинства бактериальных инфекций. В 1896 г. Borde первый определил комплемент как фактор, присутствующий в свежей сыворотке, который необходим для лизиса бактерий и эритроцитов. Фактор этот не изменялся после предварительной иммунизации животного, что позволило отчетливо дифференцировать комплемент от антител. Поскольку довольно быстро поняли, что комплемент - не единственное функциональное вещество в сыворотке, все внимание было направлено на его способность стимулировать лизис интактных клеток; комплемент стали рассматривать почти исключительно в свете его способности воздействовать на лизис клеток.
Исследование комплемента в аспекте кинетического анализа этапов, ведущих к лизису клетки, позволило получить точные данные о последовательном взаимодействии компонентов комплемента и важные свидетельства многокомпонентности системы комплемента. Идентификация этих факторов показала, что комплемент является важным медиатором в воспалительном процессе.
Комплемент является важнейшим активатором всей системы приобретенных и нормальных антител, которые в его отсутствие недейственны в иммунных реакциях (гемолиз, бактериолиз, отчасти - реакция агглютинации). Комплемент представляет собой систему каскадно-действующих пептидгидролаз, получивших обозначение от С1 до С9. Установлено, что большая часть компонента синтезируется гепатоцитами и другими клетками печени (около 90%, СЗ, С6, С8, фактор В и др.), а также моноцитами - макрофагами (С1, С2, СЗ, С4, С5).
Различные компоненты комплемента и их фрагменты, образующиеся в процессе активации, способны вызывать воспалительные процессы, лизис клеток, стимулировать фагоцитоз. Конечным результатом может быть сборка комплекса из С5-, С6-, С7-, С8-, и С9- компонентов, атакующего мембрану с образованием в ней каналов и повышением проницаемости мембраны для воды и ионов, что обуславливает гибель клеток.
Активация комплемента может происходить двумя основными путями: альтернативным - без участия антител и классическим - с участием антител.
Бактерицидные факторы тесно связаны между собой, и лишение сыворотки одного из них вызывает изменения в содержании других.
Так, комплемент совместно с антителами или другими сенсибилизирующими агентами может убивать некоторые бактерии (например, Vibrio, Salmonella, Shigella, Esherichia) путем повреждения клеточной стенки. Muschel и Treffers показали, что бактерицидная реакция в системе «S. Typhi - С’ морской свинки - антитела кролика или человека» напоминает в некоторых отношениях гемолитическую реакционную систему: Мд++ усиливает бактерицидную активность; кривые бактерицидного действия похожи на кривые гемолитической реакции; между бактерицидной активностью антител и комплементом имеется обратная зависимость; для того, чтобы убить одну бактериальную клетку, необходимо очень малое количество антител.
Для того, чтобы произошло повреждение или изменение клеточной стенки бактерий, необходим лизоцим, причем этот энзим действует на бактерии лишь после обработки их антителами и комплементом. Нормальная сыворотка содержит достаточное количество лизоцима для повреждения бактерий, но если лизоцим удалить, то повреждений не наблюдается. Добавление кристаллического лизоцима яичного белка восстанавливает бактериолитическую активность системы антитело -комплемент.
Кроме того, лизоцим ускоряет и усиливает бактерицидное действие. Эти наблюдения можно объяснить, исходя из предположения, что антитело и комплемент, контактируя с оболочкой бактериальной клетки, обнажают тот субстрат, на который действует лизоцим.
В ответ на попадание в кровь болезнетворных микробов возрастает число лейкоцитов, что называют лейкоцитозом. Основная функция лейкоцитов состоит в уничтожении болезнетворных микробов. Нейтрофилы, которые составляют большинство лейкоцитов, обладая амебоидными движениями, способны передвигаться. Придя в соприкосновение с микробами, эти большие клетки захватывают их, засасывая внутрь протоплазмы, переваривают и уничтожают. Нейтрофилы захватывают не только живые, но и погибшие бактерии, остатки разрушенных тканей и инородные тела. Лимфоциты, кроме того, участвуют в восстановительных процессах после воспаления тканей. Один лейкоцит может уничтожить более 15 бактерий и иногда погибает при этом. То есть, необходимость определения фагоцитарной активности лейкоцитов как показателя сопротивляемости организма очевидна и обоснования не требует.
Фагоцитозом называется специальная форма эндоцитоза, при которой поглощаются крупные частицы. Фагоцитоз осуществляется только специфическими клетками (нейтрофилами и макрофагами). Фагоцитоз является одним из наиболее ранних механизмов защиты человека и различных видов животных от многих внешних воздействий. В отличие от изучения других эффективных функций нейтрофилов, исследования фагоцитоза стало уже традиционным. Как известно, фагоцитоз - многофакторный и многоэтапный процесс, и каждый из его этапов характеризуется развитием каскада сложнейших биохимических процессов.
Процесс фагоцитоза делится на 4 стадии: приближение к фагоцитируемому объекту, контакт и прилипание частиц к поверхности лейкоцита, поглощение частиц и их переваривание.
Первая стадия: Способность лейкоцитов мигрировать в сторону фагоцитируемого объекта зависит как от хемотаксических свойств самого объекта, так и от хемотаксических свойств плазмы крови. Хемотаксис - движение в заданном направлении. Поэтому именно хемотаксис - определенная гарантия включения нейтрофила в поддержание иммунного гомеостаза. Хемотаксис включает в себя как минимум две фазы:
1. Фаза ориентации, во время которой клетки либо вытягиваются, либо образуют псевдоподии. Около 90% клеток уже в течении нескольких секунд ориентируются на заданное направление.
2. Фаза поляризации, в течение которой осуществляется взаимодействие между лигандом и рецептором. Причем однотипность реагирования на хемотаксические факторы различной природы дает основание предполагать универсальность указанных способностей, которые, по видимому, лежат в основе взаимодействия нейтрофила с внешней средой.
Вторая стадия: прилипание частиц к поверхности лейкоцита. На прилипание и захват частиц лейкоцит отвечает повышением уровня метаболической активности. Происходит троекратное увеличение поглощения О2 и глюкозы, усиливается интенсивность аэробного и анаэробного гликолизов. Это состояние обмена веществ при фагоцитозе получило название «метаболического взрыва». Ему сопутствует дегрануляция нейтрофилов. Содержание гранул выделяется во внеклеточную среду путем экзоциноза. Однако дегрануляция нейтрофилов при фагоцитозе - процесс вполне упорядоченный: с наружной клеточной мембраной сливаются сначала специфические гранулы, и лишь затем азурофильные. Итак, фагоцитоз начинается с экзоцитоза - экстренного выброса во внешнюю среду бактерицидных белков и кислых гидролаз, участвующих в резорбции иммунных комплексов и обезвреживании внеклеточно расположенных бактерий.
Третья стадия: вслед за контактом и прилипанием частиц к поверхности фагоцита следует их поглощение. Фагоцитируемая частица попадает в цитоплазму нейтрофила в результате инвагинации наружной клеточной мембраны. Инвагинированная часть мембраны с заключенной частицей отщепляется, вследствие чего образуется вакуоль или фагосома. Этот процесс может происходить одновременно в нескольких участках клеточной поверхности лейкоцита. Контактный лизис и слияние мембран лизосомальных гранул и фагоцитарной вакуоли приводят к образованию фаголизосомы и поступлению в вакуоль бактерицидных белков и ферментов.
Четвертая стадия: внутриклеточное расщепление (переваривание). Образовавшиеся при выпячивании и отшнуровки клеточной мембраны фагоцитарные вакуоли сливаются с находящимися в цитоплазме гранулами. В результате этого возникают пищеварительные вакуоли, заполненные содержимым гранул и фагоцитируемыми частицами. В первые три минуты после фагоцитоза в вакуолях, заполненных бактериями, поддерживается нейтральная pH, оптимальная для действия ферментов, специфических гранул - лизоцима, лактоферина и щелочной фасфотазы. Затем значение pH падает до 4, в результате чего создается оптимум для действия ферментов азурофильных гранул -миелопероксидазы и водорастворимых кислых гидролаз.
Уничтожение живых объектов, или завершенный фагоцитоз, следует рассматривать как итоговый феномен, в котором сфокусировались многие звенья эффекторного потенциала клетки. Принципиальным этапом в учении об антимикробных свойствах фагоцитов явилось развитие представлений о том, что умервщление бактерий (киллер - эффект) не имеет отношения к деградации (перевариванию) мертвых объектов - убитых микробов, обломков собственных тканей, клеток и др. Этому способствует открытие новых бактерицидных факторов и систем, механизмов их цитотоксичности и способов подключения к фагоцитарным реакциям. С точки зрения реактивности, все бактерицидные факторы нейтрофилов можно разделить на 2 группы.
К первой относятся компоненты, преформированные в зрелом нейтрофиле. Их уровень не зависит от стимуляции клетки, а целиком определяется количеством вещества, синтезированного в процессе гранулопоэза. К ним принадлежат лизоцим, некоторые протеолитические ферменты, лактоферрин, катионные белки и низкомолекулярные пептиды, получившие название «дефенсины» (от английского defincе - защита). Они лизируют (лизоцим), убивают (катионные белки) или задерживают рост бактерий (лактоферрин). Их роль в противомикробной защите подтверждают наблюдения, сделанные в анаэробном режиме: нейтрофилы, лишенные возможности использовать бактерицидные свойства активированного кислорода, нормально убивали микроорганизмы.
Факторы второй группы образуются или резко активируются при стимуляции нейтрофила. Их содержание тем выше, чем интенсивнее реакция клеток. Усиление окислительного метаболизма ведет к образованию кислородных радикалов, которые вместе с перекисью водорода, миелопероксидазой и галогенами составляют эффекторное звено кислородозависимого аппарата цитотоксичности. Было бы неверным противопоставлять друг другу различные антимикробные факторы. Их эффективность во многом зависит от взаимной сбалансированности, условий, в которых протекает фагоцитоз, вид микроба. Ясно, например, что в анаэробной среде на первый план выступают биоцидные моменты, независимые от кислорода. Они уничтожают многие бактерии, но даже один устойчивый вирулентный штамм может вскрыть несостоятельность подобной системы. Антимикробный потенциал складывается из суммы взаимно дополняющих, нередко взаимно компенсирующих взаимодействий, которые обеспечивают максимальную эффективность бактерицидных реакций. Повреждение его отдельных звеньев ослабляет нейтрофил, но не означает полной беспомощности в защите от инфицирующих агентов.
Следовательно, трансформация наших представлений о гранулоцитах, в частности о нейтрофилах, за последние годы претерпела чрезвычайно большие изменения, и сегодня гетерогенность функциональных возможностей нейтрофилов вряд ли дает основание причислять их к каким-либо известным клеткам, участвующим в различных формах иммунологического ответа. Это подтверждается как огромным спектром функциональных возможностей нейтрофилов, так и сферой их влияний.
Большой интерес вызывают изменения естественной резистентности в зависимости от различных факторов.
Одной из важнейших сторон проблемы естественной устойчивости организма является изучение ее возрастных особенностей. Реактивные свойства в растущем организме складываются постепенно и окончательно сформировываются лишь на определенном уровне общефизиологического созревания. Поэтому молодой и взрослый организм обладают неодинаковой восприимчивостью к заболеваниям, по-разному реагируют на воздействие болезнетворных агентов.
Постнатальный период развития большинства млекопитающих животных характеризуется состоянием пониженной реактивности организма, выражающейся полным отсутствием или слабым проявлением неспецифических гуморальных факторов. Этот период характеризуется также неполноценной воспалительной реакцией и ограниченным проявлением специфических гуморальных факторов защиты. По мере развития реактивность организма животных постепенно усложняется и совершенствуется, что связано с развитием желез внутренней секреции, формированием определенного уровня обмена веществ, совершенствованием защитных приспособлений против инфекций, интоксикаций и так далее.
Клеточные факторы защиты в организме животных возникают раньше, чем гуморальные. У телят клеточная защитная функция организма, наиболее выраженная в первые дни после рождения. В более старшем возрасте степень фагоцитоза постепенно увеличивается с колебаниями опсоно-фагоцитарного показателя в сторону повышения или понижения в зависимости от условий содержания. Переход от молочных кормов на растительные снижает фагоцитарную активность лейкоцитов. Вакцинация телят в первые дни жизни способствует повышению активности фагоцитоза.
При этом у телят, родившихся от неиммунизированных коров, фагоцитарная активность лейкоцитов в 5 раз ниже, чем у телят, родившихся от коров, иммунизированных паратифозным антигеном. Кормление молозивом также способствовало повышению активности лейкоцитов.
Фагоцитарные реакции у телят повышаются до 5-дневного возраста, затем в возрасте 10 дней начинают резко снижаться. Наиболее низкие показатели фагоцитоза отмечаются в 20-дневном возрасте. Фагоцитарная активность лейкоцитов в этот период еще ниже, чем у однодневных телят. Начиная с 30-дневного возраста, наблюдается постепенное увеличение фагоцитарной активности лейкоцитов и интенсивности поглощения ими микроорганизмов. Максимальных величин эти показатели достигают в возрасте 6 месяцев. В дальнейшем показатели фагоцитоза изменяются, однако величины их остаются практически на уровне 6-месячного возраста. Следовательно, клеточные факторы защиты к этому возрасту в организме телят уже полностью сформированы.
У новорожденных телят нормальные агглютинины к гертнеровскому антигену отсутствуют и появляются лишь в 2...2,5-месячном возрасте. Телята, вакцинированные в первые дни жизни паратифозной вакциной, не вырабатывают антитела. Агглютинины к этому антигену появляются только в 10...12-дневном возрасте и до 1,5 месяцев образуются в низком титре. В первые 3...7 дней жизни телят они выражены слабо и достигают уровня взрослых животных лишь к 2-месячному возрасту.
Наименьший уровень бактерицидной активности сыворотки крови телят отмечается у новорожденных до приема молозива. На 3-й день после рождения бактерицидная активность сыворотки крови повышается, а к 2-месячному возрасту она практически достигает уровня взрослых животных.
У новорожденных телят до кормления молозивом не обнаруживается лизоцим. После выпойки молозива появляется лизоцим, однако уже к 10-му дню снижается почти в два раза. Однако к месячному возрасту титр лизоцима снова постепенно повышается. К этому времени телята уже способны самостоятельно вырабатывать лизоцим. В 2-месячном возрасте титр лизоцима достигает максимальной величины, затем до 6-месячного возраста количество его поддерживается примерно на одном уровне, после чего вновь в возрасте 12 месяцев титр снижается.
Как видно, в первые 10 дней жизни телят высокая способность лейкоцитов к фагоцитозу компенсирует недостаточность бактерицидной активности сыворотки крови. В более поздние сроки изменения бактерицидной активности сыворотки крови носят волнообразный характер, что, по-видимому, связано с условиями содержания и сезонами года.
Ягнята в первый день жизни имеют относительно высокий фагоцитарный показатель, который к 15-дневному возрасту резко снижается, затем вновь возрастает и достигает своего максимума к 2-месячному возрасту или несколько позже.
Довольно подробно изучена также возрастная динамика гуморальных факторов естественной резистентности организма у ягнят. Так, в первые дни жизни у них отмечаются пониженные показатели естественной резистентности. Способность к продуцированию антител у них появляется в 14...16-дневном возрасте и достигает к 40...60 дням уровня иммунологической реактивности взрослых животных. В первые дни жизни ягнят угнетение микробов при контакте с кровяной сывороткой выражено слабо, в 10...15-дневном возрасте бактерицидная активность сыворотки несколько повышается и к 40...60 дням достигает уровня, свойственного взрослым овцам.
У поросят от рождения до 6-месячного возраста также отмечается определенная закономерность изменений показателей клеточных и гуморальных факторов защиты.
У поросят наиболее низкие показатели фагоцитоза отмечаются в 10-дневном возрасте, в последующем до 6-месячного возраста наблюдается постепенное их повышение. То есть, к 10-дневному возрасту у поросят наблюдается резкое падение всех показателей фагоцитоза. Наиболее выраженное проявление фагоцитоза отмечается у поросят в 15-дневном возрасте. Поросята раннего отъема и искусственно вскормленные имеют более низкие показатели фагоцитарного индекса по сравнению с поросятами, вскормленными под свиноматкой, хотя на их росте ранний отъем от матки не отразился.
Наименьшие показатели опсоно-фагоцитарной реакции отмечаются в 20-дневном возрасте. В этот период снижается не только фагоцитарная активность лейкоцитов, но и уменьшается их количество в 1 мм3 крови (фагоцитарная емкость). Резкое снижение показателей фагоцитоза, по-видимому, связано с прекращением поступления с молозивом антител, способствующих фагоцитозу. С 20-дневного возраста фагоцитарная активность лейкоцитов постепенно возрастает и достигает максимума в 4-месячном возрасте.
Комплементарная активность у поросят начинает обнаруживаться лишь в 5-дневном возрасте и, постепенно нарастая, ко 2...3-му месяцу жизни достигает уровня взрослых животных.
Формирование высокого титра сывороточных белков у поросят происходит независимо от вакцинации свиноматок, к концу четвертой недели жизни. Бактерицидные свойства крови у поросят наиболее выражены к третьей неделе жизни.
В 2-дневном возрасте у поросят хорошо выражена способность сыворотки крови угнетать рост тест-микробов.
К 10-дневному возрасту происходит резкое снижение бактерицидной способности сыворотки. При этом уменьшается не только интенсивность подавления роста микробов сывороткой, но и продолжительность действия ее. В дальнейшем с увеличением возраста животных идет усиление бактерицидной активности сыворотки крови.
Следовательно, молодняк первых 3...4 дней жизни характеризуется слабой иммунологической зрелостью, его естественная резистентность к неблагоприятному воздействию факторов внешней среды низка, с чем связаны высокая заболеваемость и отход в этот период.
У птицы раннему периоду развития (60 дней) присуще слабое проявление гуморальных факторов неспецифического иммунитета организма. В противовес этим показателям в организме птицы на раннем этапе онтогенеза содержится высокое количество лизоцима. Что касается клеточных защитных факторов, то эти показатели достаточно высокие.
В период завершения ювенальной линьки и полового созревания организма каждый определенный показатель естественной резистентности организма имеет свою индивидуальную динамику изменения. Так, окислительно-восстановительная функция крови продолжает постоянно наращиваться. В 150-дневном возрасте комплементарная активность сыворотки крови у ремонтного молодняка достоверно увеличивается. Содержание лизоцима в сыворотке крови имеет четкую тенденцию к снижению. Бактерицидная активность сыворотки крови на этом этапе постэмбрионального развития птицы достоверно повышается и превосходит уровень 60-дневных цыплят. Период полового созревания птицы характеризовался некоторым снижением фагоцитарной интенсивности псевдоэозинофильных гранулоцитов и повышением процента фагоцитирующих псевдоэозинофильных гранулоцитов.
Третий период исследования по сравнению с первым и вторым в большей степени обуславливается яйценоскостью птицы. С началом яйцекладки и последующим ее повышением происходит более существенное снижение окислительно-восстановительной функции крови. Комплементарная активность сыворотки крови увеличивается с повышением яйценоскости и максимальное его количество зарегистрировано в 210-300-дневном возрасте, что соответствовало пику яйцекладки. Бактерицидная активность имеет закономерность к увеличению к началу яйцекладки до ее пика, а в дальнейшем снижается. Это, видимо, сопряжено с более интенсивной деятельностью органов яйцеобразования. С увеличением уровня яйцекладки фагоцитарная интенсивность и процент фагоцитирующих псевдоэозинофильных гранулоцитов у взрослой птицы по сравнению с молодками увеличивается. Таким образом, можно сказать, что на показатели естественной резистентности у птицы большое влияние оказывает уровень их продуктивности; чем выше продуктивность, тем напряженнее неспецифические защитные факторы организма.
Понятие о естественной резистентности организма
В антиинфекционной защите организма участвуют неспецифические анатомо-физиологические факторы и высокоспециализированная иммунная система. Иммунная система, которая действует против возбудителя инфекционного заболевания или иного чужеродного вещества (антигена) с помощью антител и сенсибилизированных клеток (лимфоциты, макрофаги), более эффективно обеспечивает противоинфекционную защиту. Однако сопротивляемость и защита организма от возбудителей зависит не только от специфических механизмов иммунного ответа, но и от многих неспецифических факторов и механизмов. Неспецифические защитные реакции являются единственным фактором, предотвращающим развитие инфекционного процесса.
Неспецифический противомикробный иммунитет обеспечивают следующие факторы: анатомофизиологические, гуморальные, клеточные.
Резистентность
Анатомофизиологические факторы естественной резистентности:
Кожно-слизистые барьеры. Неповрежденная кожа и слизистые оболочки являются не только механическим барьером для микроорганизмов, но и обладают свойством губительно действовать на эти микроорганизмы. Бактерицидное действие кожи связывают с веществами, выделяемыми потовыми и сальными железами, а также с жирными кислотами, содержащимися в коже. Слизистые оболочки (конъюнктива, слизистая носовой полости, ротовой полости и др.) также обладают барьерными свойствами. В защитных свойствах кожи и слизистых оболочек существенную роль играет бактерицидное вещество лизоцим, содержащееся в слезной жидкости, слюне, носовой слизи, крови, лимфе, молоке, курином белке, икре рыб. Лизоцим – вещество белковой природы, обладающее сильным растворяющим действием в отношении муреина клеточной стенки многих видов бактерий. Помимо прямой антибактериальной активности, лизоцим обладает свойством стимуляции фагоцитоза.
Кроме лизоцима выраженной бактерицидной активностью обладают секреты желез пищеварительного тракта (слюна, желудочный сок, желчь).
Воспаление. Болезнетворные микроорганизмы, преодолевшие кожный и слизистый барьеры, начинают массированное проникновение в глубжележащие ткани. На инфицированном участке в короткое время развивается воспалительная реакция или воспаление. Воспаление – это сложная сосудисто-тканевая защитно-приспособительная реакция организма в ответ на действие патогенного раздражителя. Воспаление выполняет защиту организма от воздействия патогенного фактора. Благодаря воспалительной реакции очаг повреждения отграничивается от всего организма, происходит ликвидация патогенного фактора, повышение местного и общего иммунитета. Но при определенных условиях воспаление может приобретать вредоносное значение для организма (некроз тканей, нарушение функций).
При дальнейшем продвижении в ткани и кровь микроорганизмы встречают новый барьер – лимфатические узлы. Они расположены по ходу лимфатических сосудов и играют роль своеобразных фильтров, задерживающих микробные клетки.
Если возбудителю удается преодолеть и этот барьер, то в макроорганизме происходит изменение уровня обмена веществ и определенных физиологических процессов. Так, при многих инфекционных заболеваниях происходит повышение температуры тела в связи с изменением обменных и энергетических процессов.
Гуморальные факторы неспецифической резистентности.
Естественные (нормальные) антитела. В крови животных, которые никогда ранее не болели и не подвергались иммунизации, обнаруживают вещества в небольших концентрациях, способные вступать в реакцию со многими антигенами. Эти вещества названы нормальными антителами. Об источниках нормальных антител до сих пор нет единого мнения.
Лизины. Белки сыворотки крови, способные растворять некоторые бактерии и эритроциты. Лактоферрин. Гликопротеид, обладающий железосвязывающей активностью. Является специфическим компонентом секрета желез – слюнных, молочных, слезных, желез пищеварительного и мочеполового тракта. Лактоферрин – фактор местного иммунитета, защищающий от микробов эпителиальные покровы.
Комплемент. Многокомпонентная система белков сыворотки крови и других жидкостей организма. Комплемент состоит из девяти компонентов, которые свободно циркулируют в организме в форме неактивированных предшественников и относятся к бета-глобулиновой фракции плазмы крови. Продуцентами предшественников комплемента являются макрофаги, клетки костного мозга, печени, тонкой кишки, лимфатических узлов. При определенных условиях не активированные предшественники комплемента активируются в строго определенном порядке по классическому или альтернативному пути.
Принципиальных биохимических различий между классическим и альтернативным путями активации комплемента, по существу, нет. Однако по клиническим проявлениям различия весьма существенны. При альтернативном пути в циркуляторном русле значительно увеличивается содержание осколков белковых молекул с высокой биологической активностью, для нейтрализации которых включаются сложные механизмы, что повышает возможность развития вялотекущего, зачастую генерализованного воспалительного процесса. Классический путь более безвреден для организма. При нем на микроорганизмы одновременно воздействуют и фагоциты и антитела, которые специфически связывают антигенные детерминанты микроорганизмов и активизируют систему комплемента, способствуя тем самым активации фагоцитоза. При этом уничтожение атакуемой клетки происходит одновременно при участии и антител, и комплемента, и фагоцитов, что внешне может никак не проявиться. В связи с этим, классический путь активации комплемента считается более физиологичным путем обезвреживания и утилизации антигенов, чем альтернативный.
Интерферон. ИФ – это вещества белковой природы, которые вырабатываются клетками позвоночных в ответ на внедрение вирусов и других природных и синтетических индукторов. В настоящее время известны 14 α-интерферонов (α-ИФ), продуцируемых макрофагами и лимфоцитами, β-интерферон (β-ИФ), продуцируемый фибробластами, и γ-интерферон (γ-ИФ), продуцируемый Т-лимфоцитами периферической крови. При вирусной инфекции в зараженных клетках индуцируется синтез интерферона, секретируемого затем в межклеточное пространство, где он связывается с рецепторами соседних незараженных клеток. Молекулы интерферона не обладают непосредственно антивирусным действием, но после связывания с незараженными клетками индуцируют в них синтез белков, обладающих антивирусной активностью и ограничивающих распространение вируса из инфицированного очага. В результате изменения процессов метаболизма в клетке, подвергшейся воздействию ИФ, нарушается прикрепление вируса к клетке, подавляется эндоцитоз, происходит ингибирование транскрипции и трансляции.
Клеточные факторы естественной резистентности
Система фагоцитов. Фагоцитоз – специальная форма эндоцитоза, при которой поглощаются крупные частицы (микробы, клетки и др.). У высших животных фагоцитоз осуществляется только специфическими клетками (нейтрофилами и макрофагами), которые происходят от одной общей клетки-предшественника и защищают животных и человека от инфекции, поглощая вторгшиеся микроорганизмы, а также утилизируют старые или поврежденные клетки или клеточные оболочки.
Среди макрофагов различают подвижные (циркулирующие) и неподвижные (оседлые) клетки. Подвижные макрофаги – это моноциты периферической крови, а неподвижные – макрофаги печени, селезенки, лимфатических узлов, выстилающие стенки мелких кровеносных сосудов и других органов и тканей.
Активность фагоцитов связана с наличием в сыворотке крови опсонинов. Опсонины – белки нормальной сыворотки крови, вступающие в соединение с микробами, благодаря чему последние становятся более доступными для фагоцитов.
Различают фагоцитоз завершенный (при котором происходит гибель фагоцитированных клеток) и незавершенный (гибель микроорганизмов внутри фагоцита не наступает).
Итак, основа естественной резистентности живых организмов – действие неспецифических механизмов, в большинстве своем реагирующих на повреждение тканей воспалительными реакциями. В этих механизмах участвуют как клеточные (макрофаги, тучные, нейтрофилы и др.), так и гуморальные (комплемент, интреферон, лизоцим и др.) факторы. Эти факторы обладают ограниченной способностью узнавать и уничтожать бактерии, вирусы, а также участвующие в контроле процессов пролиферации и дифференцировки соматических клеток, в защите организма против опухолевого роста.
У позвоночных, особенно у теплокровных животных, в процессе эволюции произошло одновременное резкое изменение размеров, температуры тела, продолжительности жизни и среды обитания. В частности, наличие всех питательных веществ и постоянная температура (термостат с постоянной питательной средой) создали у животных наиболее благоприятную среду для жизнедеятельности огромного количества чужеродных микроорганизмов, в том числе патогенных. Для защиты от них потребовались новые, более действенные иммунные механизмы защиты. Это стало возможным с появлением у высших животных дополнительной, наиболее совершенной лимфоидной системы иммунитета, основными элементами которой являются Т - и В-лимфоциты, обладающие специфичностью и способностью создавать и хранить иммунологическую память о возбудителе заболевания и других генетически чужеродных агентов.
1. Одним из определяющих факторов, участвующих в развитии инфекции и соответственно инфекционных заболеваний , является восприимчивый макроорганизм. Совокупность механизмов, определяющих невосприимчивость (устойчивость) организма к действию любого микробного агента, обозначается термином "противомикробная (антимикробная) резистентность". Это одно из проявлений общей физиологической реактивности макроорганизма, его реакции на своеобразный раздражитель - микробный агент.
Противомикробная резистентность сугубо индивидуальна, ее уровень определяется генотипом организма, возрастом, условиями жизни и труда и т. д.
Повышению широкого комплекса факторов неспецифической защиты, в частности, способствуют ранее прикладывание к груди и грудное вскармливание.
По специфичности механизмы противомикробной зашиты делятся :
- на неспецифические - первый уровень защиты от микробных агентов;
-специфические - второй уровень защиты, обеспечиваемый иммунной системой. Реализуется следующим образом:
Через антитела - гуморальный иммунитет; .
Через функцию клеток-эффекторов (Т-киллеров и макрофагов) - клеточный иммунитет.
Первый и второй уровни защиты тесно связаны между собой через макрофаги.
Неспецифические и специфические механизмы противомикробной защиты могут быть тканевыми (связанными с клетками) и гуморальными.
2.Неспецифическая микробная резистентность - это врожденное свойство макриорганизма, обеспечивается передаваемыми по наследству достаточно многочисленными механизмами, которые делятся на следующие типы :
- тканевые;
Гуморальные;
Выделительные (функциональные).
К тканевым механизмам неспецифической естественной противомикробной защиты относятся :
Барьерная функция кожи и слизистых оболочек;
Колонизационная резистентность, обеспечиваемая нормальной микрофлорой;
Воспаление и фагоцитоз (может также участвовать в специфической защите);
Барьерфиксирующая функция лимфоузлов;
Ареактивность клеток;
Функция естественных киллеров.
Первым барьером на пути проникновения микробов во внутреннюю среду организма являются кожа и слизистые оболочки. Здоровая неповрежденная кожа и слизистые для большинства микроорганизмов непроницаемы. Однако некоторые виды возбудителей инфекционных заболеваний способны проходить и через них. Такие возбудители получили название особо опасных, к ним относят возбудителей чумы, туляремии, сибирской язвы, некоторых микозов и вирусных инфекций. Работа с ними проводится в специальных защитных костюмах и только в специально оборудованных лабораториях.
Помимо чисто механической функции, кожа и слизистые оболочки обладают антимикробным действием - нанесенные на кожу бактерии (например, кишечная палочка) довольно быстро погибают. Бактерииидность кожи и слизистых оболочек обеспечивают :
Ее нормальная микрофлора (функция колонизационной рези-стентности);
Секреты потовых (молочная кислота) и сальных (жирные кислоты) желез;
Лизоцим слюны, слезной жидкости и др.
Если возбудитель преодолевает кожно-слизистый барьер, то он попадает в подкожную клетчатку/подслизистый слой, где реализуется один из основных неспецифических тканевых механизмов защиты - воспаление. В результате развития воспаления происходит :
Отграничение очага размножения возбудителя от окружающих тканей;
Его задержка в месте внедрения;
Замедление размножения;
В конечном счете - его гибель и удаление из организма.
3. В ходе развития воспаления реализуется еще один универсальный тканевой механизм неспецифической защиты - фагоцитоз.
Явление фагоцитоза было открыто и изучено великим русским ученым И. И. Мечниковым.
Итогом этих многолетних работ стала фагоцитарная теория иммунитета, за создание которой Мечников был удостоен Нобелевской премии.
Фагоцитарный механизм защиты слагается из нескольких последовательных фаз :
Узнавание;
Аттракция;
Поглощение;
Киллинг;
Внутриклеточное переваривание.
Фагоцитоз со всеми стадиями называется завершенным. Если фазы киллинга и внутриклеточного переваривания не наступают, то фагоцитоз становится незавершенным. При незавершенном фагоцитозе микроорганизмы сохраняются внутри лейкоцитов и вместе с ними разносятся по организму. Таким образом, незавершенный фагоцитоз вместо механизма защиты превращается в его противоположность, помогая микроорганизмам защищаться от воздействия макроорганизма и распространяться в нем.
Тканевые и гуморальные механизмы неспецифической резистентности
1. Барьерная функция лимфатических узлов
2. Прочие тканевые механизмы противомикробной защиты
3. Гуморальные механизмы неспецифической резистентности
1. Если микроорганизмы прорывают воспалительный барьер, т. е. воспаление как механизм неспецифической защиты не срабатывает, то возбудители попадают в лимфатические сосуды, а оттуда в региональные лимфатические узлы . Барьерфиксирующая функция лимфатических узлов реализуется следующим образом:
С одной стороны, региональные лимфатические узлы задерживают микроорганизмы чисто механически;
С другой - в них обеспечивается усиленный фагоцитоз.
2. К тканевым механизмам неспецифической противомикробной защиты относятся также ареактивность клеток и тканей и активность естественных киллеров (NK-клеток), которые проявляют свои свойства, если возбудитель, прорвав лимфатический барьер, попадает в кровь.
3. К гуморальным механизмам естественной неспецифической противомикробной защиты относятся содержащиеся в крови и других жидкостях организма ферментные системы :
Система комплемента (может также участвовать в специфической защите). Комплемент - это неспецифическая ферментная система крови, включающая 9 различных протеиновых фракций, адсорбирующихся в процессе каскадного присоединения на комплексе антиген - антитело, и оказывающая лизирующее действие на связанные антителами клеточные антигены. Комплемент нестабилен, он разрушается при нагревании, хранении, под действием солнечного света;
лизоцим - белок, содержащийся в крови, в слюне, слезной и тканевой жидкости. Он активен в отношении грамположи-тельных бактерий, так как нарушает синтез муреина в клеточной стенке бактерий;
бета-лизины - более активны в отношении грамотрицательных бактерий;
лейкины - протеолитические ферменты, освобождающиеся при разрушении лейкоцитов. Они нарушают целостность поверхностных белков микробных клеток;
интерферон - продукт клеток, обладающий противовирусной и регуляторной активностью;
система пропердина - комплекс белков, обладающих противовирусной, антибактериальной активностью в присутствии солей магния;
эритрин.
К выделительным (функциональным) механизмам неспецифической естественной противомикробнои защиты относятся :
Чихание;
Выделительная функция почек и кишечника;
Лихорадка.
Защита от микроорганизмов - не основная функция этих механизмов, но их вклад в освобождение организма от них достаточно высок.
Все многочисленные вышеперечисленные механизмы естественной неспецифической противомикробнои защиты активны всегда и в отношении любых микробных агентов: активность этих механизмов не становится более выраженной при повторном или неоднократном контакте с микроорганизмами. Этим механизмы неспецифической противомикробнои защиты отличаются от механизмов специфической противомикробнои резистентности, входящих в иммунитет.
Гуморальные неспецифические факторы защиты представлены раз-личными белками и пептидами, содержащимися в крови и жидкостях ор-ганизма. Они сами могут обладать антимикробными свойствами или спо-собны активизировать другие гуморальные и клеточные механизмы имму-нитета.
1.1.1. Лизоцим (мурамидаза) – является лизосомальным ферментом, активность которого проявляется в гидролизе –1–4-гликозидной связи полиаминосахаров клеточной стенки преимущественно грамположитель-ных бактерий. Антимикробное действие лизоцима связано с его способно-стью расщеплять гликозидные связи в молекуле N-муреина (полимер – L-ацетил-мурамовой кислоты и N-ацетилглюкозамина), входящего в состав клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных микроорга-низмов. В комбинации с комплементом и некоторыми химическими и фи-зическими факторами лизоцим может лизировать и клетки грамотрица-тельных микроорганизмов. Взаимодействуя с секреторными иммуногло-булинами, лизоцим участвует в формировании местного иммунитета.
1.1.2. Комплемент – система сывороточных белков состоит из более 20 компонентов глобулиновой природы и рассматривается как комплекс проэнзимов, требующих последовательной активации, начиная с первого (классический путь активации), третьего и пятого компонентов (альтерна-тивный путь активации) комплемента. Активированный комплемент, взаи-модействуя с комплексом антиген-антитело, лизирует последний. Кроме цитолиза, комплемент принимает участие в анафилаксии, иммунном при-липании, конглютинации, фагоцитозе, распознавании лимфоцитами анти-генов.
Активация фагоцитоза комплементом осуществляется в результате участия его компонентов С3 и С5 в хемотаксисе и С3 в аттракции (иммун-ном прилипании). Рецепторы для С3 фрагментов имеются также на В-лимфоцитах, которые являются полноценными предшественниками анти-телопродуцирующих клеток при первичном и вторичном иммунном ответе на тимусзависимые и тимуснезависимые антигены.
1.1.3. Пропердин – эуглобулин сыворотки крови, мигрирующий между - и -глобулинами. Он запускает альтернативный путь активации комплемента при помощи сложной системы, включающей 6 факторов. Ак-тиваторами включения альтернативного пути являются иммуноглобулины класса А, эндотоксин, зимозан и другие полисахариды.
Вместе с комплементом пропердин принимает участие в разрушении преимущественно грамотрицательных бактерий, измененных эритроцитов, нейтрализации и инактивации некоторых вирусов.
1.1.4. С-реактивный белок (СРБ) является индуцибельным фактором и относится к группе так называемых острофазных белков плазмы. Свое название он получил за способность связываться с С-полисахаридом кле-точной стенки пневмококка. Представляет собой пентамер кольцевидной формы, состоящий из одинаковых субединиц с молекулярной массой 21000 D. Каждая субъединица СРБ имеет активные центры, связывающие фосфорилхолин, поликатионы, полианионы и галактаны. Фосфорилхолин входит в состав клеточных стенок бактерий и фосфолипидов клеточных мембран. Связанный с мишенью СРБ способен активировать систему ком-племента классическим и альтернативным путем. Комплексы, содержащие СРБ, растворяются комплементом так же, как комплексы антиген-антитело. СРБ является хорошим опсонином и стимулятором подвижности фагоци-тов. Основное место синтеза СРБ – печень, другим местом выработки СРБ являются лимфоидные клетки.
1.1.5. Интерферон (ИФН) – является низкомолекулярным белком, синтезируемым в клетках in vitro и in vivo при действии на них различных чужеродных факторов: вирусов, бактерий, нуклеиновых кислот, синтети-ческих полимеров и т.д. Интерферон определяется как белковый фактор, который не обладает вирусспецифичностью, а активность его в отношении вирусов, по крайней мере в гомологичных клетках, осуществляется с уча-стием клеточного метаболизма, вовлекающего синтез РНК и белка.
В зависимости от места образования и структуры выделяют три типа ИНФ: , , . ИФН- образуется преимущественно В-лимфоцитами и др. (лейкоцитарный, I тип), ИФН- - эпителиальными клетками и фибробла-стами (фибробластный, I тип), -ИФН – иммунными лимфоцитами с уча-стием макрофагов (иммунный, II тип). Антигенные различия ИФН обу-словлены не характером воздействующего индуктора, а именно природой клеток-продуцентов. ИФН делятся не только на 3 вида, но и каждый из них состоит из нескольких отличных друг от друга фракций белков. Согласно международной классификации -ИФН состоит из 12 подвидов. Описано 4 подвида -ИФН и 3 подвида -ИФН.
Продукция ИФН в организме осуществляется в основном лейкоцита-ми, Т- и В-лимфоцитами, макрофагами, клетками РЭС, эпителиальными клетками слизистых оболочек. Образование ИФН при вирусных инфекци-ях происходит очень быстро, с первых часов заболевания, совпадает по времени с репродукцией вируса и намного опережает появление специфи-ческих иммуноглобулинов, даже IgM. Интерфероны являются частью лимфокинового комплекса и сами, по своей природе – лимфокины. Им-мунный ИФН также как лимфокин образуется Т-лимфоцитами в ответ на антигенную стимуляцию.
1.1.6. Интегральным показателем состояния гуморального звена не-специфической резистентности является бактерицидная активность сы-воротки крови. Она опосредована простыми белками (лактоферрин, трансферрин, интерферон, интерлейкин-1,-6,-8, фактор некроза опухоли, фактор активации тромбоцитов, лизоцим, фибронектины), сложными бел-ками (комплемент, фибринопептиды), белками острой фазы воспаления (гаптоглубин, фибриноген, С-реактивный белок и др.).
В сыворотке крови инициатором бактерицидных реакций являются иммуноглобулины М-класса, как наиболее комплементзависимые, в секре-тах слизистых – иммуноглобулины А-класса, как наиболее лизоцимзави-симые.
По отношению к грамотрицательным микроорганизмам бактерицид-ная активность сыворотки крови представляет собой результат синергид-ного действия поэтапно включающихся в этот процесс факторов: в начале – иммуно-глобулинов и комплемента, затем – лизинов и лизоцима. Лизис грамотрицательных бактерий осуществляется в основном за счет компле-мента, вызывающего деструкцию краевых слоев оболочки, и усиливается лизоцимом.
По отношению к грамположительным бактериям лизоцим выступает в качестве основного литического фактора, -лизин – вспомогательного. Микробы, покрытые оболочкой с обедненным ригидным слоем, могут, ви-димо, лизироваться одним комплементом. Не лизированные, но повре-жденные бактерии, легче поддаются фагоцитозу, особенно после адсорб-ции на их поверхности иммуноглобулинов и комплемента.
Под иммунитетом понимают совокупность процессов и механизмов, обеспечивающих организму постоянство внутренней среды от всех генетически чужеродных элементов экзогенной и эндогенной природы. Неспецифические факторы резистентности являются проявлениями врожденного иммунитета. Выделяют: механические барьеры (кожа, слизистые), гуморальные факторы (иммуноцитокины, лизоцим, бета-лизины, система пропердиновых белков, белки острой фазы) и клеточные факторы (фагоциты, естественные киллеры). В отличие от иммунитета для неспецифической резистентности характерно:
1) Отсутствие специфического ответа на определенные антитела;
2) Наличие как индуцибельных, так и неиндуцибельных факторов защиты;
3) Отсутствие способности сохранять память от первичного контакта с антигеном.
Основными клеточными клетками-эффекторами при уничтожении микробов являются фагоциты (нейтрофилы, макрофаги). Однако функции фагоцитов не ограничиваются только киллигом чужеродной частицы. Фагоцит выпоняет 3 основных группы функций :
1) Защитная (собственно фагоцитоз)
2) Представляющая - макрофаг представляет АГ лимфоцитам в системе клеточной кооперации
3) Секреторная – продуцирует более 60 активных медиаторов, среди которых ИЛ-1,8; активные формы кислорода, продукты метаболизма арахидоновой кислоты и др.
С развитием недостаточной активности какого-либо из факторов неспецифической резистентности развивается иммунодефицитное состояние, в связи, с чем необходимо иметь представление о путях оценки функциональной активности каждого из выше перечисленных компонентов.
Схема 1. Основные методы оценки различных этапов фагоцитоза .
1. Учесть результаты посевов вскрытых животных. Подсчитать общую обсемененность в разных секторах, заполнить в тетради таблицу обсемененности разных органов и тканей экспериментального животного.
2. Описать колонию (по выбору преподавателя) по стандартной схеме (см. тему ‘Бактериологический метод исследования’).
3. Приготовить мазки и окрасить их по Граму. Микоскопировать, охарактеризовать морфологическую картину.
4. Изучить в готовых препаратах картину незавершенного фагоцитоза.
5. Разобрать схему постановки опыта фагоцитоза.
6. Разобрать схему постановки опсоно-фагоцитарной реакции.
Контрольные вопросы:
1. Перечислите основные группы факторов неспецифической резистентности.
2. Охарактеризуйте анатомические барьеры неспецифической резистентности.
3. Каковы основные отличия неспецифической резистентности от иммунитета.
4. Охарактеризуйте гуморальные факторы неспецифической резистентности (лизоцим, иммуноцитокины, комплемент,бета-лизины, пропердиновая система, белки острой фазы)
5. Система комплемента: строение, функции, типы активации?
6. Какие клеточные факторы неспецифической резистентности вы знаете?
7. Охарактеризуйте стадии фагоцитоза.
8. Каковы формы фагоцитоза.
9. Каковы механизмы фагоцитоза.
10. Охарактеризуйте основные формы свободных радикалов.
11. Что такое фагоцитарный индекс и фагоцитарное число. Методы оценки.
12. Какими методами можно дополнительно оценить активность фагоцита?
13. Метод оценки внутриклеточного киллинга: клиническое значение, постановка.
14. Сущность опсонизации. Фагоцитарно-опсонический индекс.
15. НСТ-тест:постановка, клиническое значение.
16. Значение антилизоцимной, антикомплементарной, антиинтерфероновой активностей бактерий.
ТЕМА 3. РЕАКЦИИ ИММУНИТЕТА (1 ЗАНЯТИЕ)
Одной из форм иммунологической реактивности является способность организма к выработке антител в ответ на антиген. Антигеном является вещество определенной химической структуры, несущее чужеродную генетическую информацию. Антигены бывают полноценные, то есть способные вызывать синтез антител и связываться с ними, и неполноценные или гаптены. Гаптены способны только связываться с антителом, но не вызывать его синтез в организме. Бактерии и вирусы представлены сложной системой антигенов (таблицы 4,5), некоторые их них обладают токсическими и иммуносупрессивными свойствами.
Таблица 4
Антигены бактерий
Таблица 5
Антигены вирусов
Иммунологические методы исследования - диагностические методы исследования, основанные на специфическом взаимодействии антигенов и антител. Широко используются для лабораторной диагностики инфекционных болезней, определения групп крови, тканевых и опухолевых антигенов, видовой принадлежности белка, распознавания аллергии и аутоиммунных болезней, беременности, гормональных нарушений, а также в научно-исследовательской работе. Они включают серологические реакции, к которым относят обычно реакции прямого воздействия антигенов и антител сыворотки крови in vitro. В зависимости от механизма серологические реакции можно подразделить на реакции, основанные на феномене агглютинации; реакции, основанные на феномене преципитации; реакции лизиса и реакция нейтрализации.
Реакции, основанные на феномене агглютинации. Агглютинация представляет собой склеивание клеток или отдельных частичек - носителей антигена с помощью иммунной сыворотки к этому антигену. Реакция агглютинации бактерий с использованием соответствующей антибактериальной сыворотки относится к наиболее простым серологическим реакциям. Взвесь бактерий добавляют к различным разведениям испытуемой сыворотки крови и через определенное время контакта при t° 37° регистрируют, при каком наивысшем разведении сыворотки крови происходит агглютинация. Выделяют мелкозернистую и крупнохлопчатую реакции агглютинации. При связывании через Н-антиген бактерий образуются осадок из крупных конъюгатов аг-ат, в виде хлопьев. При контакте с О-аг появляется мелкозернистый осадок. Реакцию агглютинации бактерий используют для диагностики многих инфекционных болезней: бруцеллеза, туляремии, брюшного тифа и паратифов, кишечных инфекций, сыпного тифа.
Реакция пассивной, или непрямой, гемагглютинации (РПГА, РНГА). В ней используют эритроциты или нейтральные синтетические материалы (например, частицы латекса), на поверхности которых сорбированы антигены (бактериальные, вирусные, тканевые) или антитела. Их агглютинация происходит при добавлении соответствующих сывороток или антигенов. Эритроциты, сенсибилизированные антигенами, называют антигенным эритроцитарным диагностикумом и используют для выявления и титрования антител. Эритроциты, сенсибилизированные антителами. называют иммуноглобулиновыми эритроцитарными диагностикумами и применяют для выявления антигенов. Реакцию пассивной гемагглютинации используют для диагностики заболеваний, вызванных бактериями (брюшной тиф и паратифы, дизентерия, бруцеллез, чума, холера и др.), простейшими (малярия) и вирусами (грипп, аденовирусные инфекции, вирусный гепатит В, корь, клещевой энцефалит, крымская геморрагическая лихорадка и др.).
Реакции, основанные на феномене преципитации. Преципитация происходит в результате взаимодействия антител с растворимыми антигенами. Простейшим примером реакции преципитации является образование в пробирке непрозрачной полосы преципитации на границе наслоения антигена на антитело. Широко применяют различные разновидности реакции преципитации в полужидких гелях агара или агарозы (метод двойной иммунодиффузии по Оухтерлони, метод радиальной иммунодиффузии, иммуноэлетрофорез), которые носят одновременно качественный и количественный характер. В результате свободной диффузии в геле антигенов и антител в зоне оптимального их соотношения образуются специфические комплексы- полосы преципитации, которые выявляют визуально или при окрашивании. Особенностью метода является то, что каждая пара антиген- антитело формирует индивидуальную полосу преципитации, и реакция не зависит от наличия в исследуемой системе других антигенов и антител.
1.Поставить ориентировочную реакцию агглютинации на стекле. Для этого на предметное стекло пипеткой наносят каплю диагностической сыворотки и рядом каплю физиологического раствора. В каждую пробу с помощью бактериологической петли вносят небольшое количество бактериальной культуры и эмульгируют. Через 2-4 минуты в положительном случае в пробе с сывороткой появляются хлопья, кроме того капля становится прозрачной. В контрольной пробе капля остается равномерно мутной.
2.Поставить развернутую реакцию агглютинации. Для постановки реакции взять 6 пробирок. Первые 4 пробирки являются опытными, 5 и 6 –контрольными. Во все пробирки кроме 1 вносят 0,5мл физ.раствора. В первых 4 пробирках провести титрование исследуемой сыворотки (1:50; 1:100; 1:200; 1:400). Во все пробирки, кроме 5-й внести 0,5мл антигена. Пробирки встряхнуть и поставить в термостат (37 0 С) на 2 часа, затем оставить пробы в комнатной температуре на 18часов. Учет результатов проводят по следующей схеме:
Полная агглютинация, хорошо выраженный хлопьевидный осадок, надосадочная жидкость прозрачная
Неполная агглютинация, выраженный осадок, надосадочная жидкость слегка мутная
Частичная агглютинация, есть небольшой осадок, жидкость мутная
Частичная агглютинация, осадок слабо выражен, жидкость мутная
Агглютинации нет, осадка нет, жидкость мутная.
3.Ознакомиться с постановкой реакции преципитации при диагностике токсигенного штамма C.diphtheriae.
4. Разобрать схемы прямой и непрямой реакций Кумбса.
Контрольные вопросы
1. Иммунитет, его виды
2. Центральные и периферические органы иммунитета. Функции, строение.
3. Основные клетки, задействованные в иммунных реакциях.
4. Классификация антигенов, свойства антигенов, свойства гаптенов.
5. Антигенное строение бактериальной клетки, вируса.
6. Гуморальный иммунитет: особенности, основные клетки, задействованные в гуморальном иммунитете.
7. В-лимфоциты, строение клетки, фазы созревания и дифференцировки.
8. Т-лимфоциты: строение клетки, фазы созревания и дифференцировки.
9. Трехклеточная кооперация в иммунном ответе.
10. Классификация иммуноглобулинов.
11. Строение иммуноглобулина.
12. Неполные антитела, строение, значение.
13. Реакции иммунитета, классификация.
14. Реакция агглютинации, варианты постановки, диагностическое значение.
15. Реакция Кумбса, схема постановки, диагностическое значение.
16. Реакция преципитации, варианты постановки, диагностическое значение.
