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.
Факторы неспецифической резистентности (защиты), которые обеспечивают неселективный характер ответа на антиген и являются наиболее стабильной формой невосприимчивости, обусловлены врожденными биологическими особенностями вида. Они реагируют на чужеродный агент стереотипно и независимо от его природы. Основные механизмы неспецифической защиты формируются под контролем генома в процессе развития организма и связаны с естественно-физиологическими реакциями широкого спектра - механическими, химическими и биологическими.
Среди факторов неспецифической резистентности выделяют:
ареактивность клеток макроорганизма к патогенным микроорганизмам и токсинам, обусловленную генотипом и связанную с отсутствием на поверхности таких клеток рецепторов для адгезии патогенного агента;
барьерную функцию кожи и слизистых оболочек, которая обеспечивается отторжением клеток эпителия кожи и активными движениями ресничек мерцательного эпителия слизистых оболочек. Кроме того, она обусловлена выделением экзосекретов потовых и сальных желез кожи, специфических ингибиторов, лизоцима, кислой средой желудочного содержимого и другими агентами. Биологические факторы защиты на этом уровне обусловлены губительным воздействием нормальной микрофлоры кожи и слизистых покровов на патогенные микроорганизмы;
температурную реакцию, при которой прекращается размножение большинства патогенных бактерий. Так, например, устойчивость кур к возбудителю сибирской язвы (В. anthracis) обусловлена тем, что температура их тела находится в пределах 41-42 °С, при которой бактерии не способны к самовоспроизводству;
клеточные и гуморальные факторы организма.
В случае проникновения патогенов в организм включаются гуморальные факторы, к которым относятся белки системы комплемента, пропердин, лизины, фибронектин, система цитокинов (интерлейкины, интерфероны и др.). Развиваются сосудистые реакции в виде быстрого локального отека в очаге повреждения, что задерживает микроорганизмы и не пропускает их во внутреннюю среду. В крови появляются белки острой фазы - С-реактивный протеин и маннансвязывающий лектин, которые обладают способностью взаимодействовать с бактериями и другими возбудителями. В этом случае усиливаются их захват и поглощение фагоцитирующими клетками, т. е. происходит опсонизация патогенов, а эти гуморальные факторы играют роль опсонинов.
К клеточным факторам неспецифической защиты относятся тучные клетки, лейкоциты, макрофаги, естественные (натуральные) киллерные клетки (NK-клетки, от англ. «natural killer»).
Тучные клетки - это большие тканевые клетки, в которых находятся цитоплазматические гранулы, содержащие гепарин и биологически активные вещества типа гистамина, серотонина. При дегрануляции тучные клетки выделяют особые вещества, являющиеся медиаторами воспалительных процессов (лейкотриены и ряд цитокинов). Медиаторы повышают проницаемость сосудистых стенок, что позволяет комплементу и клеткам выходить в ткани очага поражения. Все это сдерживает проникновение патогенов во внутреннюю среду организма. NK-клетки представляют собой крупные лимфоциты, не имеющие маркеров Т- или В-клеток и способные спонтанно, без предварительного контакта убивать опухолевые и вирусинфицированные клетки. В периферической крови на их долю приходится до 10 % от всех мононуклеарных клеток. NK-клетки локализованы главным образом в печени, красной пульпе селезенки, слизистых оболочках.
Фагоцитоз - биологическое явление, основанное на узнавании, захвате, поглощении и переработке чужеродных веществ эукариотической клеткой. Объектами для фагоцитоза являются микроорганизмы, собственные отмирающие клетки организма, синтетические частицы и др. Фагоцитами являются полиморфно-ядерные лейкоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), моноциты и фиксированные макрофаги - альвеолярные, перитонеальные, купферовские клетки, дендритные клетки селезенки и лимфатических узлов, клетки Лангерганса и др.
В процессе фагоцитоза (от греч. phago - пожираю, cytos - клетки) различают несколько стадий (рис. 15.1):
Приближение фагоцита к чужеродному корпускулярному объекту (клетке);
Адсорбция объекта на поверхности фагоцита;
Поглощение объекта;
Разрушение фагоцитированного объекта.
Первая фаза фагоцитоза осуществляется за счет положительного хемотаксиса.
Адсорбция происходит путем связывания чужеродного объекта рецепторами фагоцита.
Третья фаза осуществляется следующим образом.
Фагоцит обхватывает адсорбированный объект своей наружной мембраной и втягивает (инвагинирует) его внутрь клетки. Здесь образуется фагосома, которая затем сливается с лизосомами фагоцита. Формируется фаголизосома. Лизосомы представляют собой специфические гранулы, содержащие бактерицидные ферменты (лизоцим, кислые гидролазы и др.).
Специальные ферменты участвуют в образовании активных свободных радикалов О 2 и Н 2 О 2 .
На заключительном этапе фагоцитоза происходит лизис поглощенных объектов до низкомолекулярных соединений.
Такой фагоцитоз протекает без участия специфических гуморальных факторов защиты и получил название доиммунного (первичного) фагоцитоза. Именно этот вариант фагоцитоза впервые описан И. И. Мечниковым (1883) как фактор неспецифической защиты организма.
Результатом фагоцитоза является либо гибель чужеродных клеток (завершенный фагоцитоз), либо выживание и размножение захваченных клеток (незавершенный фагоцитоз). Незавершенный фагоцитоз представляет собой один из механизмов длительной персистенции (переживания) патогенных агентов в макроорганизме и хронизации инфекционных процессов. Такой фагоцитоз чаще протекает в нейтрофилах и завершается их гибелью. Незавершенный фагоцитоз выявлен при туберкулезе, бруцеллезе, гонорее, иерсиниозах и других инфекционных процессах.
Повышение скорости и эффективности фагоцитарной реакции возможно при участии неспецифических и специфических гуморальных белков, которые получили название опсонинов. К ним относят белки системы комплемента СЗb и С4b, белки острой фазы, IgG, IgM и др. Опсонины имеют химическое сродство к некоторым компонентам клеточной стенки микроорганизмов, связываются с ними, а затем такие комплексы легко фагоцитируются потому, что фагоциты имеют специальные рецепторы для молекул опсонинов. Кооперация различных опсонинов сыворотки крови и фагоцитов составляет опсонофагоцитарную систему организма. Оценку опсонической активности сыворотки крови проводят путем определения опсонического индекса или опсонофагоцитарного индекса, которые характеризуют влияние опсонинов на поглощение или лизис микроорганизмов фагоцитами. Фагоцитоз, в котором принимают участие специфические (IgG, IgM) белки-опсонины, называют иммунным.
Система комплемента (лат. complementum - дополнение, средство пополнения) - это группа белков сыворотки крови, которые принимают участие в реакциях неспецифической защиты: лизиса клеток, хемотаксиса, фагоцитоза, активации тучных клеток и др. Белки комплемента относятся к глобулинам или гликопротеинам. Они вырабатываются макрофагами, лейкоцитами, гепатоцитами и составляют 5-10% всех белков крови.
Система комплемента представлена 20-26 белками сыворотки крови, которые циркулируют в виде отдельных фракций (комплексов), различаются по физико-химическим свойствам и обозначаются символами С1, С2, С3 ... С9 и др. Хорошо изучены свойства и функция основных 9 компонентов комплемента.
В крови все компоненты циркулируют в неактивной форме, в виде коэнзимов. Активация белков комплемента (т. е. сборка фракций в единое целое) осуществляется специфическими иммунными и неспецифическими факторами в процессе многоступенчатых превращений. При этом каждый компонент комплемента катализирует активность следующего. Этим обеспечиваются последовательность, каскадность вступления компонентов комплемента в реакции.
Белки системы комплемента участвуют в активации лейкоцитов, развитии воспалительных процессов, лизисе клеток-мишеней и, прикрепляясь к поверхности клеточных мембран бактерий, способны опсонизировать («одевать») их, стимулируя фагоцитоз.
Известно 3 пути активации системы комплемента: альтернативный, классический и лектиновый.
Наиболее важным компонентом комплемента является СЗ, который расщепляется конвертазой, образующейся при любом пути активации, на фрагменты СЗа и СЗb. Фрагмент СЗb участвует в образовании С5-конвертазы. Это является начальным этапом формирования мембранолитического комплекса.
При альтернативном пути комплемент может активироваться полисахаридами, липиполисахаридами бактерий, вирусами и другими антигенами без участия антител. Инициатором процесса является компонент СЗb, который связывается с поверхностными молекулами микроорганизмов. Далее при участии ряда ферментов и белка пропердина этот комплекс активирует компонент С5, который прикрепляется к мембране клетки-мишени. Затем на нем образуется мембраноатакующий комплекс (МАК) из компонентов С6-С9. Процесс завершается перфорацией мембраны и лизисом микробных клеток. Именно этот путь запуска каскада комплементарных белков имеет место на ранних стадиях инфекционного процесса, когда специфические факторы иммунитета (антитела) еще не выработаны. Кроме того, компонент СЗb, связываясь с поверхностью бактерий, может выполнять роль опсонина, усиливая фагоцитоз.
Классический путь активации комплемента запускается и протекает с участием комплекса антиген-антитело. Молекулы IgM и некоторые фракции IgG в комплексе антиген-антитело имеют специальные места, которые способны связать компонент С1 комплемента. Молекула С1 состоит из 8 субъединиц, одна из которых является активной протеазой. Она участвует в расщеплении компонентов С2 и С4 с образованием СЗ-конвертазы классического пути, которая активирует компонент С5 и обеспечивает формирование мембраноатакующего комплекса С6-С9, как при альтернативном пути.
Лектиновый путь активации комплемента обусловлен присутствием в крови особого кальцийзависимого сахаросвязывающего протеина - маннансвязывающего лектина (МСЛ). Этот протеин способен связывать остатки маннозы на поверхности микробных клеток, что приводит к активации протеазы, расщепляющей компоненты С2 и С4. Это запускает процесс формирования лизирующего мембрану комплекса, как при классическом пути активации комплемента. Некоторые исследователи рассматривают этот путь как вариант классического пути.
В процессе расщепления компонентов С5 и СЗ образуются малые фрагменты С5а и С3а, которые служат медиаторами воспалительной реакции и инициируют развитие анафилактических реакций с участием тучных клеток, нейтрофилов и моноцитов. Эти компоненты получили название анафилатоксинов комплемента.
Активность комплемента и концентрация отдельных его компонентов в организме человека могут увеличиваться или уменьшаться при различных патологических состояниях. Могут быть и наследственные дефициты. Содержание комплемента в сыворотках животных зависит от вида, возраста, сезона и даже времени суток.
Наиболее высокий и стабильный уровень комплемента отмечен у морских свинок, поэтому в качестве источника комплемента используют нативную или лиофилизированную сыворотку крови этих животных. Белки системы комплемента очень лабильны. Они быстро разрушаются при хранении при комнатной температуре, действии света, ультрафиолетовых лучей, протеаз, растворов кислот или щелочей, удалении ионов Са++ и Mg++. Прогревание сыворотки при 56 °С в течение 30 мин приводит к разрушению комплемента, и такая сыворотка называется инактивированной.
Количественное содержание компонентов комплемента в периферической крови определяют как один из показателей активности гуморального иммунитета. У здоровых лиц содержание компонента С1 составляет 180 мкг/мл, С2 - 20 мкг/мл, С4 - 600 мкг/мл, СЗ - 13 001 мкг/мл.
Воспаление как важнейшее проявление иммунитета развивается в ответ на повреждение тканей (прежде всего покровных) и направлено на локализацию и уничтожение микроорганизмов, которые проникли в организм. В основе воспалительной реакции лежит комплекс гуморальных и клеточных факторов неспецифической резистентности. Клинически воспаление проявляется покраснением, отеком, болью, локальным повышением температуры, нарушением функции поврежденного органа или ткани.
Центральную роль в развитии воспаления играют сосудистые реакции и клетки системы мононуклеарных фагоцитов: нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, моноциты, макрофаги и тучные клетки. При повреждении клеток и тканей, кроме того, высвобождаются различные медиаторы: гистамин, серотонин, простагландины и лейкотриены, кинины, белки острой фазы, в том числе С-реактивный белок, и др., которые играют важную роль в развитии воспалительных реакций.
Бактерии, проникшие в организм при повреждении, и продукты их жизнедеятельности активируют свертывающую систему крови, систему комплемента и клетки макрофагально-мононуклеарной системы. Происходит образование сгустков крови, что предупреждает распространение возбудителей с кровью и лимфой и препятствует генерализации процесса. При активации системы комплемента образуется мембрано-атакующий комплекс (МАК), который лизирует микроорганизмы или опсонизирует их. Последнее усиливает способность фагоцитирующих клеток поглощать и переваривать микроорганизмы.
Характер течения и исход воспалительного процесса зависят от многих факторов: природы и интенсивности действия чужеродного агента, формы воспалительного процесса (альтеративное, экссудативное, пролиферативное), его локализации, состояния иммунной системы и др. Если воспаление не завершается в течение нескольких дней, оно становится хроническим и тогда развивается иммунное воспаление с участием макрофагов и Т-лимфоцитов.
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.
К гуморальным факторам относят: комплемент, интерфероны, лизоцим, бета-лизины и клеточные факторы: нейтрофильные лейкоциты (микрофаги).
Основным гуморальным фактором неспецифической резистентности является комплемент - сложный комплекс белков сыворотки крови (около 20), которые участвуют в уничтожении чужеродных антигенов, активации свертывания, образовании кининов. Для комплемента характерно формирование быстрого, многократно усиливающегося ответа на первичный сигнал за счет каскадного процесса. Активироваться комплемент может двумя путями: классическим и альтернативным. В первом случае активация происходит за счет присоединения к иммунному комплексу (антиген-антитело), а во втором - за счет присоединения к липополисахаридам клеточной стенки микроорганизмов, а также эндотоксину. Независимо от путей активации происходит образование мембранатакующего комплекса белков комплемента, разрушающего антиген.
Вторым и не менее важным фактором, является интерферон . Он бывает альфа-лейкоцитарный, бета-фиброластный и гамма-интерферониммунный. Вырабатываются они соответственно лейкоцитами, фибробластами и лимфоцитами. Первые два вырабатываются постоянно, а гамма-интерферон - только в случае попадания вируса в организм.
Кроме комплемента и интерферонов, к гуморальным факторам относятся лизоцим и бета-лизины . Суть действия данных веществ заключается в том, что, являясь ферментами, они специфически разрушают липополисахаридные последовательности в составе клеточной стенки микроорганизмов. Отличие бета-лизинов от лизоцима заключается в том, что они вырабатываются в стрессорных ситуациях. Кроме указанных веществ, к этой группе относятся: С-реактивный белок, белки острой фазы, лактоферрин, пропердин и др.
Неспецифическая клеточная резистентность обеспечивается фагоцитами: макрофагами - моноцитами и микрофагами - нейтрофилами.
Для обеспечения фагоцитоза эти клетки наделены тремя свойствами:
- Хемотаксисом - направленным движением к объекту фагоцитоза;
- Адгезивностью - способностью фиксироваться на объекте фагоцитоза;
- Биоцидностью - способностью переваривать объект фагоцитоза.
Последнее свойство обеспечивается двумя механизмами – кислородзависимым и кислороднезависимым. Кислородзависимый механизм связан с активацией мембранных ферментов (НАД-оксидазы и др.) и выработкой биоцидных свободных радикалов, которые возникают из глюкозы и кислорода на специальном цитохроме В-245. Кислороднезависимый механизм связан с белками лизосом, закладывающихся в костном мозге. Только сочетание обоих механизмов обеспечивает полное переваривание объекта фагоцитоза.
Лизоцим– термостабильный белок, типа муколитического фермента. Содержится в слезах, слюне, перитонеальной жидкости, плазме и сыворотке крови, в лейкоцитах, материнском молоке и др. Продуцируется моноцитами и тканевыми макрофагами, вызывает лизис многих бактерий, неактивен в отношении вирусов.
Система комплимента –многокомпонентная само собирающаяся система белков сыворотки крови, которая играет важную роль в поддержании гомеостаза. Активируется в процессе самосборки, т.е. последовательного присоединения к образующемуся комплексу отдельных фракций. Продуцируются они в клетках печени, мононуклеарными фагоцитами и содержатся в сыворотке крови в неактивном состоянии.
Комплемент выполняет ряд функций:
- цитолитическое и цитотоксическое действие клетки-«мишени»;
- анафилотоксины участвуют в иммунопатологических реакциях;
- эффективность фагоцитоза иммунных комплексов (через Fc-рецепторы);
- фрагмент С3b способствует связыванию и захвату иммунных комплексов фагоцитами;
- фрагменты С3b, С5а и Вb (хемоаттрактанты), участвуют в развитии воспаления.
Интерфероны – неспецифически защищают клетки МКÒ от вирусной инфекции (разные вирусы). В то же время обладает видовой специфичностью – интерферон человека, активен только в Ò человека. Также оказывает антипролиферативное (противоопухолевое), иммуномодулирующее действие.
В зависимости от происхождения, по первичной структуре и функциям их подразделяют на 3 класса:
- Лейкоцитарный α–интерферон получают в культурах лейкоцитов крови доноров, используя в качестве интерфероногенов вирусы, не опасные для людей (вирусы осповакцины и др.). Он проявляет выраженное противовирусное, а также антипролиферативное (противоопухолевое) действие.
- Фибробластный β-интерферон получают в полуперевиваемых культурах диплоидных клеток человека, в основном –противоопухолевая активность.
- Иммунный γ-интерферон получают в перевиваемых культурах лимфобластоидных клеток под действием митогенов Б! или Р! происхождения. Отличается менее выраженным антивирусным эффектом, но сильное иммуномодулирующее действие.
Механизм противовирусного действия интерферона :
Интерферон выходит из пораженной клетки и связывается со специфическими рецепторами (ганглиозидоподобные вещества) тех же или соседних клеток. Рецепторы подают сигнал для синтеза ферментов – протеинкиназы и эндонуклеазы. Ферменты активируются вирусными репликативными комплексами. При этом эндонуклеаза расщепляет вирусную иРНК, а протеинкиназа блокирует трансляцию вирусных белков Þ угнетение репродукции вирусов.
Интерферон не спасает уже пораженную клетку, но предохраняет соседние клетки от инфицирования.
Резистентность (от лат. resistere - противостоять, сопротивляться) - устойчивость организма к действию чрезвычайных раздражителей, способность сопротивляться без существенных изменений постоянства внутренней среды; это важнейший качественный показатель реактивности;
Неспецифическая резистентность представляет собой устойчивость организма к повреждению (Г. Селье, 1961), не к какому-либо отдельному повреждающему агенту или группе агентов, а вообще к повреждению, к разнообразным факторам, в том числе и к экстремальным.
Она бывает врожденной (первичная) и приобретенной (вторичная), пассивной и активной.
Врожденная (пассивная) резистентность обусловливается анатомо-физиологическими особенностями организма (например, устойчивость насекомых, черепах, обусловленная их плотным хитиновым покровом).
Приобретенная пассивная резистентность возникает, в частности, при серотерапии, заместительном переливании крови.
Активная неспецифическая резистентность обусловливается защитно-приспособительными механизмами, возникает в результате адаптации (приспособления к среде), тренировки к повреждающему фактору (например, повышение устойчивости к гипоксии вследствие акклиматизации к высокогорному климату).
Неспецифическую резистентность обеспечивают биологические барьеры: внешние (кожа, слизистые, органы дыхания, пищеварительный аппарат, печень и др.) и внутренние - гистогематические (гематоэнцефалический, гематоофтальмический, гематолабиринтный, гематотестикулярный). Эти барьеры, а также содержащиеся в жидкостях биологически активные вещества (комплемент, лизоцим, опсонины, пропердин) выполняют защитную и регулирующую функции, поддерживают оптимальный для органа состав питательной среды, способствуют сохранению гомеостаза.
ФАКТОРЫ, СНИЖАЮЩИЕ НЕСПЕЦИФИЧЕСКУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ОРГАНИЗМА. ПУТИ И МЕТОДЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ И УКРЕПЛЕНИЯ
Любое воздействие, меняющее функциональное состояние регуляторных систем (нервной, эндокринной, иммунной) или исполнительных (сердечно-сосудистой, пищеварительной и др.), приводит к изменению реактивности и резистентности организма.
Известны факторы, снижающие неспецифическую резистентность: психические травмы, отрицательные эмоции, функциональная неполноценность эндокринной системы, физическое и психическое переутомление, перетренировка, голодание (особенно белковое), неполноценное питание, недостаток витаминов, тучность, хронический алкоголизм, наркомания, переохлаждение, простуда, перегревание, болевая травма, детренированность организма, его отдельных систем; гиподинамия, резкая перемена погоды, длительное воздействие прямых солнечных лучей, ионизирующее излучение, интоксикация, перенесенные заболевания и т.п.
Различают две группы путей и методов, повышающих неспецифическую резистентность.
При снижении жизнедеятельности, утрате способности к самостоятельному существованию (переносимость)
2. Гипотермия
3. Ганглиоблокаторы
4. Зимняя спячка
При сохранении или повышении уровня жизнедеятельности (СНПС - состояние не специфически повышенной сопротивляемости)
1 1. Тренировка основных функциональных систем:
Физическая тренировка
Закаливание к низким температурам
Гипоксическая тренировка (адаптация к гипоксии)
2 2. Изменение функции регуляторных систем:
Аутогенная тренировка
Словесное внушение
Рефлексотерапия (иглоукалывание и др.)
3 3. Не специфическая терапия:
Бальнеотерапия, курортотерапия
Аутогемотерапия
Протеинотерапия
Неспецифическая вакцинация
Фармакологические средства (адаптогены - женьшень, элеутерококк и др.; фитоциды, интерферон)
К первой группе относятся воздействия, с помощью которых устойчивость повышается вследствие утраты организмом способности к самостоятельному существованию, снижения активности процессов жизнедеятельности. Таковыми являются наркоз, гипотермия, зимняя спячка.
При заражении животного в состоянии зимней спячки чумой, туберкулезом, сибирской язвой заболевания не развиваются (они возникают только после его пробуждения). Кроме того, повышается устойчивость к лучевому воздействию, гипоксии, гиперкапнии, инфекциям, отравлениям.
Наркоз способствует возрастанию устойчивости к кислородному голоданию, электрическому току. В состоянии наркоза не развиваются стрептококковый сепсис и воспаление.
При гипотермии ослабляются столбнячная и дизентерийная интоксикации, снижается чувствительность ко всем видам кислородного голодания, к ионизирующему излучению; повышается устойчивость к повреждению клеток; ослабляются аллергические реакции, в эксперименте замедляется рост злокачественных опухолей.
При всех этих состояниях наступает глубокое торможение нервной системы и, как следствие, - всех жизненных функций: угнетаются деятельность регуляторных систем (нервной и эндокринной), снижаются обменные процессы, затормаживаются химические реакции, уменьшается потребность в кислороде,замедляется крово- и лимфообращение, снижается температура тела, организм переходит на более древний путь обмена - гликолиз. В результате подавления процессов нормальной жизнедеятельности выключаются (или затормаживаются) и механизмы активной защиты, возникает ареактивное состояние, что обеспечивает организму выживание даже в очень трудных условиях. При этом он не сопротивляется, а лишь пассивно переносит патогенное действие среды, почти не реагируя на него. Такое состояние называется переносимостью (повышенная пассивная резистентность) и представляет собой способ выживания организма в неблагоприятных условиях, когда активно защититься, избежать действия чрезвычайного раздражителя невозможно.
Ко второй группе относятся следующие приемы повышения резистентности при сохранении или повышении уровня жизнедеятельности организма:
Адаптогены - это агенты, ускоряющие адаптацию к неблагоприятным воздействиям и нормализующие нарушения, вызываемые стрессом. Они оказывают широкое терапевтическое действие, повышают сопротивляемость к целому ряду факторов физической, химической, биологической природы. Механизм их действия связан, в частности, со стимуляцией ими синтеза нуклеиновых кислот и белка, а также со стабилизацией биологических мембран.
Применяя адаптогены (и некоторые другие лекарственные препараты) и адаптируя организм к действию неблагоприятных факторов внешней среды, можно сформировать особое состояние неспецифически повышенной сопротивляемости - СНПС. Для него характерны повышение уровня жизнедеятельности, мобилизация механизмов активной защиты и функциональных резервов организма, повышенная резистентность к действию многих повреждающих агентов. Важным условием при выработке СНПС является дозированное увеличение силы воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, физических нагрузок, исключение перегрузок, во избежание срыва адаптационно-компенсаторных механизмов.
Таким образом, более устойчивым оказывается тот организм, который лучше, активней сопротивляется (СНПС) или менее чувствителен и обладает большей переносимостью.
Управление реактивностью и резистентностью организма - перспективное направление современной профилактической и лечебной медицины. Повышение неспецифической резистентности - эффективный способ общего укрепления организма.
Loading...