Фагоцитоз - процесс активного поглощения клетками организма микробов и других чужеродных частиц (греч. phagos - пожирающий + kytos - клетка), в том числе собственных погибших клеток организма. И.И. Мечников - автор фагоцитарной теории иммунитета - показал, что явление фагоцитоза - это проявление внутриклеточного переваривания, которое у низших животных, например, у амеб, является способом питания, а у высших организмов фагоцитоз является механизмом защиты. Фагоциты освобождают организм от микробов, а также уничтожают старые клетки собственного организма.
По Мечникову, все фагоцитирующие клетки подразделяются на макрофаги и микрофаги. К микрофагам относятся полиморфноядерные гранулоциты крови: нейтрофилы, базофилы, эозинофилы. Макрофаги - это моноциты крови (свободные макрофаги) и макрофаги различных тканей организма (фиксированные) - печени, легких, соединительной ткани.
Микрофаги и макрофаги происходят из единого предшественника - стволовой клетки костного мозга. Гранулоциты крови - это зрелые короткоживущие клетки. Моноциты периферической крови - незрелые клетки и, выходя из кровяного русла, попадают в печень, селезенку, легкие и другие органы, где созревают в тканевые макрофаги.
Фагоциты выполняют разнообразные функции. Они поглощают и уничтожают чужеродные агенты: микробы, вирусы, отмирающие клетки самого организма, продукты распада тканей. Макрофаги принимают участие в формировании иммунного ответа, во-первых, путем презентации (представления) антигенных детерминант (эпитопов на своей мембране и, во-вторых, пугем выработки биологически активных веществ - интерлейкинов, которые необходимы для регуляции иммунного ответа.
В процессе фагоцитоза различают несколько стадий:
1) приближение и присоединение фагоцита к микробу - осуществляется благодаря хемотаксису - передвижению фагоцита в направлении чужеродного объекта. Передвижение наблюдается вследствие понижения поверхностного натяжения клеточной мембраны фагоцита и образования псевдоподий. Присоединение фагоцитов к микробу происходит благодаря наличию рецепторов на их поверхности,
2) поглощение микроба (эндоцитоз). Мембрана клетки прогибается, образуется впячивание, в результате формируемся фагосома -фагоцитарная вакуоль. Этот процесс }сшшвается при участии комплемента и специфических антител. Для фагоцитоза микробов, обладающих антифагоцитарной активностью, участие указанных факторов является необходимым;
3) внутриклеточная инактивация микроба. Фагосома сливается с лизосомой клетки, образуется фаголизосома, в которой накапливаются бактерицидные вещества и ферменты, в результате действия которых настутет гибель микроба;
4) переваривание микроба и других фагоцитированных частиц происходит в фаголизосомах.
Фагоцитоз, который приводит к инактивации микроба, то есть включает в себя все четыре стадии, называется завершенным. Незавершенный фагоцитоз не приводит к гибели и перевариванию микробов. Захваченные фагоцитами микробы выживают и даже размножаются внутри клетки (например, гонококки).
При наличии приобретенного иммунитета к данному микробу антитела-опсонины специфически усиливают фагоцитоз. Такой фагоцитоз называется иммунным. В отношении патогенных бактерий, обладающих антифагоцитарной активностью, например, стафилококков, фагоцитоз возможен только после опсонизации.
Антигены.
Антигены (греч. anti - против, genos - рождение) - генетически чужеродные вещества, которые при попадании в организм вызывают иммунный ответ. Специфические иммунные реакции, которые могут возникать в ответ на антиген, это: синтез антител, появление иммунных лимфоцитов, аллергические реакции, иммунологическая толерантность, иммунологическая память.
Полноценные антигены обладают двумя свойствами: иммуногенностью и специфичностью. Под иммуногенностью понимают способность антигена вызывать в организме иммунный ответ, в частности, образование антител и иммунных лимфоцитов. Специфичность антигена выражается в том, что он соединяется только с теми антителами и иммунными лимфоцитами, которые возникли в ответ на его введение.
Неполноценные антигены или гаптены не обладают иммуногенностью, но могут соединяться с готовыми специфическими для них антителами. Антитела, специфические для гаптена, вырабатываются при введении в организм гаптена с белком.
Для того, чтобы действовать как антигены, вещества должны быть распознаны макроорганизмом как чужеродные, "не свои", так как обычно антитела к "своим" белкам не образуются. Антигенами могут быть биоиолимерные вещества, чужеродные для данного организма, с большой молекулярной массой, имеющие жесткую химическую структуру, образующие колоидный раствор. Это, в основном, белки. Среди антигенов микробного происхождения имеются и небелковые антигены - это липополисахариды (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бактерий.
Специфичность антигена определяется его детерминантными группами. Это небольшие участки молекулы антигена (эпитоны), расположенные на ее поверхности. Именно они распознаются как чужеродные лимфоцитами (антигенраспознающими, иммунокомпетентными клетками). По химической природе детерминантные группы - это углеводы, пептиды, липиды, нуклеиновые кислоты. Если отделить их от молекулы-носителя, то они ведут себя как гаптены.
Иммуногенность повышается при введении антигенов с адъювантами (лат. adjuvantis - вспомогающий). В качестве адъюванта часто применяется гидроксид алюминия - А1(ОН) 3 .
Иммунитет -- это защитно-приспособительная реакция организма против различных болезнетворных агентов. В обычном понимании имеется в виду иммунитет к инфекционным болезням. Наука, изучающая иммунитет, называется иммунологией, а реакции сопровождающие выработку иммунитета, -- иммунологическими реакциями. И.И. Мечников так определил иммунитет: «Под невосприимчивостью к заразным болезням надо понимать общую систему явлений, благодаря которым организм может выдерживать нападение болезнетворных микробов».
Различают иммунитет видовой и приобретенный. Видовой иммунитет составляет свойство данного вида животных и передается по наследству. Например, животные не болеют корью, тифами и некоторыми другими болезнями, а человек не болеет многими инфекциями, которыми поражаются животные (чума рогатого скота, собачья чума и др.).
Видовой иммунитет может быть абсолютным и относительным.
Обладая абсолютным иммунитетом, ни животное, ни человек, ни при каких обстоятельствах не заболевают данной болезнью. Так, собаки никогда не болеют корью и другими инфекциями, наблюдающимися у человека. Однако птицы, при обычных условиях не заболевающие сибирской язвой, могут заболеть ею при ослаблении организма в результате охлаждения, голодания и других причин. Следовательно, они обладают относительным иммунитетом к сибирской язве.
В развитии относительного иммунитета большое значение имеют благоприятные социальные условия, а также приобретенные свойства организма, развившиеся в нем путем взаимосвязи с окружающей средой (например, закаливание организма физкультурой).
Приобретенный иммунитет вырабатывается у человека в течение его жизни, обычно после какого-либо инфекционного заболевания.
Осенью 1882 года Мечников вместе с женой Ольгой Николаевной Белокопытовой, другом и помощником во всех делах, уехал в Мессину, где сделал свое наиболее известное открытие.
Однажды, когда Мечников наблюдал под микроскопом за подвижными клетками (амебоцитами) личинки морской звезды, ему пришла в голову мысль, что эти клетки, захватывающие и переваривающие органические частицы, не только участвуют в пищеварении, но и выполняют в организме защитную функцию. Это предположение Мечников подтвердил простым и убедительным экспериментом. Введя в тело прозрачной личинки шип розы, он через некоторое время увидел, что амебоциты скопились вокруг занозы. Клетки, которые либо поглощали, либо обволакивали инородные тела ("вредных деятелей"), попавшие в организм, Мечников назвал фагоцитами, а само явление - фагоцитозом. В следующем, 1883 году, Мечников сделал на съезде естествоиспытателей и врачей в Одессе доклад "О целебных силах организма". Последующие 25 лет жизни он посвятил развитию фагоцитарной теории иммунитета. Для этого он обратился к изучению воспалительных процессов, инфекционных заболеваний и их возбудителей - патогенных микроорганизмов. "До этого зоолог - я сразу сделался патологом", - писал Мечников. Работая над фагоцитарной теорией, Мечников вместе с тем в 1884 и 1885 годах выполнил ряд исследований по сравнительной эмбриологии, считающихся классическими.
До Мечникова господствовало представление о ведущей роли в иммунитете микробов и других чужеродных тел.
Мечников в многочисленных опытах выяснил огромную, подчас ведущую роль макроорганизма в его борьбе с инфекциями. Он поставил многочисленные опыты, чтобы изучить процесс возникновения невосприимчивости у кроликов к микробу свиной холеры, к возбудителю краснухи свиней, к возбудителю сибирской язвы у голубей и крыс, у морских свинок -- к вибриону Мечникова и т. д. Во всех случаях доказано решающее значение фагоцитоза в процессе освобождения организма от проникших в него микробов.
Таким образом, ученый убедительно показал, что активные клетки организма -- лейкоциты в результате своего взаимодействия с микробами или с их продуктами -- токсинами или, наконец, с другими неживыми чужеродными телами специфически изменяют характер и направление своей активности, «меняют свою реактивность». Образно выражаясь, они мобилизуют свои силы и меняют уровень напряжения и активности в соответствии с особенностями и силой «вражеского нападения». «Реакция фагоцитарных клеток, -- писал Мечников, -- совершается вследствие их чувствительности».
У своего друга А.О. Ковалевского Мечников увидел в аквариуме лаборатории тусклых дафний. При изучении выяснилось, что они заполнены спорами грибка Monospora bicuspidata.
Мечников организовал экспериментальное воспроизведение этого факта и наблюдал, как иглообразные споры грибка, словно иголки, проходят через стенки пищеварительного тракта и проникают в полость тела дафнии.
Как же будет «защищаться» раненая дафния против проникших в нее врагов?
Микроскоп дает возможность наблюдать, как разыгрываются «драматические события» в теле рачка-дафнии. Прежде всего, лейкоциты, циркулирующие в большом количестве в теле дафний, совершают «бурный» натиск на «непрошеных гостей». Вокруг каждой споры грибка, как ранее вокруг занозы в личинке морской звезды, скапливаются лейкоциты. Они обволакивают и изолируют каждую спору. Но этого мало. Ведь споры грибка -- не стекло. Лейкоциты дафнии заглатывают их путем внутриклеточного пищеварения, и от спор не остается и следа. Поле битвы очищено. Убирать трупы врагов, по остроумному выражению ученика и продолжателя Мечникова, Безредка, не приходится.
Дафния «победила» споры грибка, хотя она тоже микроскопична. Ранее мутная, она светлеет и снова «здравствует» до очередной инфекции. Но этот счастливый для дафнии исход бывает не всегда. Если вражеских сил (в данном случае спор грибков) окажется больше, чем их могут одолеть образующиеся в теле дафнии лейкоциты, то те споры, которые не заглочены лейкоцитами, успевают прорасти в грибки, и общая инфекция приводит к гибели дафнии.
Таков образный пересказ, близкий к изложению самого Мечникова и его ближайших продолжателей о нескольких интересных экспериментальных эпизодах. Но именно эти эпизоды помогли Мечникову раскрыть ход процессов, лежащих в основе его бессмертного учения о фагоцитозе. Глубоко плодотворное значение фагоцитарной теории прежде всего в том, что закономерности, рассмотренные нами в двух предыдущих экспериментах, подтверждаются в основных чертах на высших животных и на человеке.
Значение в медицине
Велико значение этой теории в медицине. Она по-новому раскрывает сущность воспалительных процессов, как защитных приспособлений организма, лежит в основе борьбы с инфекциями, объясняет рассасывание тканей при явлениях регенерации и т.д.
В Стокгольме в 1908 году Мечников получил Нобелевскую премию за открытия в области иммунитета. Премию за фагоцитарную теорию иммунитета Мечников разделил с выдающимся немецким ученым Эрлихом, который разрабатывал гуморальную теорию иммунитета. Этим как бы подчеркивалось, что обе теории взаимно дополняют одна другую.
Мечников, мысленно оглядываясь на годы изнурительной борьбы, которую ему пришлось вести «в условиях недоверия и жесткой критики», язвительно сказал, что воспоминания о Bipinnaria с занозой, окруженной со всех сторон подвижными клетками, и о дафниях с кровяными шариками, пожирающими колючие споры инфекционных микробов, поддерживали в нем надежду, что его идеи избегнут поражения. История блистательно оправдала его надежды. Учение о фагоцитозе вошло в золотой фонд науки.
Современные исследования о роли вирусных факторов в развитии злокачественных опухолей обязывают с большим вниманием отнестись к этой ценной мысли гениального в своей прозорливости ученого.
ФАГОЦИТАРНАЯ ТЕОРИЯ ИММУНИТЕТА
невосприимчивость к инфекционным болезням, выдающееся открытие русского ученого И.И. Мечникова, сделанное в 1901.
Источник: Энциклопедия "Русская цивилизация"
Смотреть что такое "ФАГОЦИТАРНАЯ ТЕОРИЯ ИММУНИТЕТА" в других словарях:
I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия
- (1845 1916), биолог и патолог, один из основоположников сравнительной патологии, эволюционной эмбриологии, иммунологии, создатель научной школы российских микробиологов и иммунологов; член корреспондент (1883), почетный член (1902) Петербургской… … Энциклопедический словарь
Знаменитый ученый. Родился в 1845 г.; учился во 2 й харьковской гимназии и на отделении естественных наук Харьковского университета. За границей (1864 67) работал в Гиссене, Геттингене и Мюнхене. Степень магистра зоологии получил в 1867 г. и… … Биографический словарь
ИММУНИТЕТ - ИММУНИТЕТ. Содержание: История и современ. состояние учения об И. . 267 И. как явление приспособления........ 283 И. местный.................... 285 И. к животным ядам.............. 289 И. при протозойн. и спирохета, инфекциях. 291 И. к… …
Зоолог и патолог; род. в 1845 г.; учился во 2 й харьковской гимназии, в 1862 г. поступил на отделение естественных наук харьковского университета, где окончил курс в 1864 г. За границей (1864 67) работал в Гиссене, Геттингене и Мюнхене. Степень… … Большая биографическая энциклопедия
ГОНОРЕЯ - ГОНОРЕЯ. Содержание: Исторические данные..............686 Биология гонококка в организме........6 87 Клинический иммунитет и реиифекция.....689 Лабораторный диагноз Г.............690 Г. как общее заболевание............695 Общая патология… … Большая медицинская энциклопедия
- (от лат. immunis свободный, освобожденный, избавленный от чего либо + греч. λόγος знание) медико биологическая наука, изучающая реакции организма на чужеродные структуры (антигены), механизмы этих реакций, их проявления, течение и исход в норме и … Википедия
Книги
- Невосприимчивость в инфекционных болезнях. Выпуск № 14 , Мечников И.И.. Вниманию читателей предлагается фундаментальный труд выдающегося отечественного биолога И. И. Мечникова (1845-1916), в котором разбираются вопросы невосприимчивости кболезням и обосновывается…
- Невосприимчивость в инфекционных болезнях , И. И. Мечников. Вниманию читателей предлагается фундаментальный труд выдающегося отечественного биолога И. И. Мечникова, в котором разбираются вопросы невосприимчивости к болезням и обосновывается…
Иммунологическая реактивность
Выражение «иммунологическая реактивность» происходит от слова «иммунитет», которое пришло в медицину из древних юридических наук. В Древнем Риме «иммунный» означало «освобожденный от оплаты податей». Иммунными стали также называть людей, переболевших той или иной заразной болезнью и не восприимчивых к повторному заболеванию. Их использовали на эпидемиях чумы, холеры и других болезней для ухода за больными и уборки трупов.
Иммунологическая реактивность является важнейшим выражением реактивности вообще. Это понятие объединяет ряд взаимосвязанных явлений.
Невосприимчивость человека и животных к заразным (инфекционным) болезням, или иммунитет в собственном смысле слова.
Реакции биологической несовместимости тканей:
Реакции повышенной чувствительности (анафилаксия и аллергия).
Явления привыкания к ядам различного происхождения.
Объединяют все эти на первый взгляд разнородные явления друг с другом следующие признаки.
Все указанные явления и реакции возникают в организме при попадании в него «чужеродных» живых существ (микробов, вирусов), нормальных или болезненно измененных тканей, более и менее денатурированных белков, различных антигенов, токсинов, алкалоидов и пр. Особое место занимают реакции между эмбриональными тканями, чужеродность которых друг для друга определяется стадией развития эмбриона.
Эти явления и реакции в широком понимании являются реакциями биологической защиты, направленной на сохранение и поддержание постоянства, устойчивости, состава и свойств каждого отдельного целостного организма животного. Даже тяжелые реакции повышенной чувствительности в виде анафилактического шока сопровождаются разрушением и очищением организма от вызвавшего шок агента. Местные реакции повышенной чувствительности всегда сопровождаются фиксацией болезнетворного агента в месте реакции, что защищает организм от попадания данного агента в кровь.
Учение И. И. Мечникова о фагоцитозе. Фагоцитозом (от греч. phago - пожираю и cytos - клетка) называется процесс поглощения и переваривания микробов и животных клеток различными соединительнотканными клетками - фагоцитами. Учение о фагоцитозе создал великий русский ученый - эмбриолог, зоолог и патолог И. И. Мечников, которого следует считать основоположником учения не только о фагоцитозе, но и об иммунитете.
Впервые И. И. Мечников подошел к вопросу о фагоцитозе на основании наблюдений над поглощением клетками эндо- и мезодермы низших беспозвоночных животных (губок, кишечнополостных, бескишечных турбеллярий) частичек пищи и микробов. В фагоцитозе он видел основу воспалительной реакции, выражающей защитные свойства организма.
Защитную деятельность фагоцитов при инфекции И. И. Мечников впервые показал на примере инфекции дафнии дрожжевым грибком. В дальнейшем И. И. Мечниковым было убедительно показано значение фагоцитоза как основного механизма иммунитета при различных инфекциях человека и животного. Для человека правильность своей теории И. И. Мечников доказал при изучении фагоцитоза стрептококков при роже. В дальнейшем фагоцитарный механизм иммунитета был установлен для туберкулеза, возвратного тифа и многих других инфекций.
Пастер
Во второй половине XIX века было выдвинуто множество гипотез о том, как работают вакцины. Например, Пастер и его последователи предложили теорию «истощения». Подразумевалось, что введенный микроб поглощает в организме «нечто», пока его запасы не иссякнут, после чего микроб погибает.
Теория «пагубного препятствия» предполагала, что введенные микробы производят некие вещества, которые мешают их собственному развитию. Но обе теории опирались на одну и ту же ложную предпосылку, будто организм не играет в работе вакцины никакой роли и пассивно наблюдает со стороны за тем, как микробы сами роют себе яму.
Обе теории были забыты с появлением новых данных и новых вакцин, а вскоре эпохальная работа двух ученых не только позволила по-новому осмыслить этот процесс, но и создала новое поле научной деятельности и принесла обоим в 1908 г. Нобелевскую премию.
Илья Мечников: открытие иммунной системы
Истоки эпохального озарения русского микробиолога Ильи Мечникова восходят к 1882 г., когда он провел переломный эксперимент, в ходе которого отметил, что некоторые клетки обладают способностью мигрировать сквозь ткани в ответ на раздражение или повреждение.
Более того, эти клетки способны окружать, поглощать и переваривать другие субстанции. Этот процесс Мечников назвал фагоцитозом , а клетки - фагоцитами (от греч.phagos «пожиратель» + cytos «клетка»).
Изначально была выдвинута версия, что функция фагоцитоза - обеспечивать клетки питательными веществами. Однако Илья Мечников заподозрил, что эти клетки не просто собрались на воскресный пикник. Его подозрение подтвердилось в ходе полемики с Робертом Кохом, который в 1876 г., наблюдая за сибирской язвой, интерпретировал увиденное как вторжение возбудителей болезни в белые кровяные тельца.
Мечников взглянул на этот процесс иначе и предположил, что не бактерии сибирской язвы вторгаются в белые кровяные тельца, а наоборот, тельца окружают и поглощают бактерии.
Мечников понял, что фагоцитоз - инструмент защиты, способ взять в плен и уничтожить захватчика. Проще говоря, он обнаружил краеугольный камень величайшей загадки организма - его иммунной системы , обеспечивающей защиту от заболеваний.
В 1887 г. Мечников классифицировал фагоциты на макрофаги и микрофаги и, что не менее важно, сформулировал основной принцип работы иммунной системы.
Чтобы функционировать надлежащим образом, сталкиваясь с незнакомыми явлениями в организме, иммунная система задает очень простой, но в то же время исключительно важный вопрос: «свое» или «не свое»?
Если «не свое» (а значит, впереди вирус натуральной оспы , бактерия сибирской язвы или дифтерийный токсин , иммунная система начинает атаку.
Теория Пауля Эрлиха раскрывает загадку иммунитета
Переломное открытие Пауля Эрлиха было, как и многие другие, связано с развитием техники, которое позволило миру увидеть то, что ранее было тайной. Для Эрлиха таким средством стали красители - химические составы для окрашивания клеток и тканей, позволившие обнаружить новые подробности их строения и функционирования.
В 1878 г., когда Эрлиху было всего 24 года, с их помощью он смог описать несколько видов клеток иммунной системы, в том числе разные типы белых кровяных телец. В 1885 г. эти и другие находки подтолкнули молодого ученого к размышлениям над новой теорией питания клеток.
Пауль Эрлих предположил, что «боковые цепи» на внешней стороне клеток - сегодня мы называем их клеточными рецепторами - могут прикрепляться к определенным веществам и переносить их внутрь клетки.
Заинтересовавшись иммунологией, Пауль Эрлих задумался, может ли теория рецепторов объяснить принцип работы сывороток против дифтерии и столбняка. Как мы уже знаем, Беринг и Китасато обнаружили, что зараженное дифтерийными бактериями животное начинает вырабатывать антитоксин и его можно выделить и использовать в качестве защиты от болезни для других организмов.
Выяснилось, что эти «антитоксины» на самом деле являются антителами - специфическими белками, которые производят клетки, чтобы найти и нейтрализовать дифтерийный токсин.
В ходе новаторских опытов с антителами Эрлих размышлял о том, может ли теория рецепторов объяснить механизм действия антител. И вскоре он пришел к эпохальному озарению.
Изначально в рамках своей теории боковых цепей Эрлих предположил, что клетка обладает большим количеством разнообразных внешних рецепторов, каждый из которых прикрепляется к определенному питательному веществу. Позже он развил эту мысль и предположил, что вредоносные субстанции - бактерии и вирусы - могут имитировать питательные вещества и также прикрепляться к специфическим рецепторам. То, что происходит дальше, согласно гипотезе Эрлиха, объясняет, как клетки вырабатывают антитела против чуждого микроорганизма.
Когда вредоносная субстанция прикрепляется к нужному рецептору, клетка получает возможность определить ее ключевые характеристики и начинает вырабатывать большое количество новых рецепторов, идентичных тому, который прикреплен к захватчику. Затем эти рецепторы отделяются от клетки и становятся антителами - высокоспецифическими белками, способными отыскивать вредоносные субстанции, прикрепляться и деактивировать их.
Теория Эрлиха наконец объяснила, как специфические чужеродные вещества, попав в организм, распознаются клетками и провоцируют их на выработку специфических антител, которые преследуют и уничтожают захватчика.
Красота этой теории в том, что она объясняет, как организм производит антитела против конкретных болезней и вырабатываются ли они в ответ на предшествующее заболевание, вариоляцию или вакцинацию .
Разумеется, кое в чем Эрлих ошибался. Например, позже выяснилось, что не все клетки способны прикрепляться к захватчикам и вырабатывать антитела. Эту важную задачу выполняет только одна разновидность белых кровяных телец - В-лимфоциты. Более того, потребуется еще не одно десятилетие исследований, чтобы изучить все сложные роли В-клеток и множества других клеток и субстанций иммунной системы.
А сегодня дополняющие друг друга переломные открытия Ильи Мечникова и Пауля Эрлиха считаются двумя краеугольными камнями иммунологии и дают долгожданный ответ на вопрос о принципе работы вакцин.
