імунологія

Іммунол про гия (від імунітет і ... логія ), Наука про захисні реакції організму, спрямованих на збереження його структурної і функціональної цілісності і біологічної індивідуальності. І. - швидко розвивається дисципліна широкого біологічного профілю, яка виросла як галузь медичної мікробіології. Теоретичні напрямки в І. - вивчення на клітинному і молекулярному рівні механізму утворення антитіл, їх патогенетичної ролі, філогенезу і онтогенезу імунної системи - все частіше об'єднують терміном іммунобіологіі.

І. бере свій початок з наступного спостереження: люди, що перенесли заразне захворювання, зазвичай можуть без небезпеки для себе доглядати за хворими під час епідемій даного захворювання. У 1796 Е. Дженнер розробив спосіб штучної імунізації проти віспи шляхом зараження людини коров'ячою віспою. Початок І. як самостійної науки поклало відкриття Л. Пастера (1880), що виявив, що імунізація курей старої холерної культурою створює у них стійкість до зараження високовірулентних збудником курячої холери. Пастер сформулював основний принцип створення вакцин і отримав вакцини проти сибірської виразки і сказу. І. І. Мечников (1887) відкрив феномен фагоцитозу і створив клітинну (фагоцитарну) теорію імунітету. До 1890 роботами німецького бактеріолога Е. Берінга і його співробітників було показано, що у відповідь на введення мікробів і їх отрут в організмі виробляються захисні речовини - антитіла . Німецький учений П. Ерліх (1898, 1900) висунув гуморальну теорію імунітету. У 1898-99 бельгійський учений Ж. Борде і російський учений Н. Н. Чистович виявили утворення антитіл у відповідь на введення чужорідних еритроцитів і сироваткових білків. Це відкриття поклало початок неінфекційної І. У 1900 австрійський імунолог К. Ландштейнер відкрив групи крові людини і створив основу вчення про тканинних ізоантігенамі (див. антигени ). Нове, передбачене австралійським ученим Ф. Бернетом напрямок в І. - вчення про імунологічну толерантність - виникло після експериментального відтворення цього феномену англійським ученим П. Медаваром (1953).

Початок вітчизняної І. поклали роботи І. І. Мечникова, А. А. Безредки, Г. Н. Габричевского, Н. Ф. Гамалії, Л. А. Тарасевича. Радянська І. 20-30-х рр. поряд з вирішенням практичних питань плідно займалася теоретичними дослідженнями (роботи І. Л. Кричевського, В. А. Барикіна, В. А. Любарського, С. І. Гінзбург-Калініної). У 40-60-і рр. проблеми І. успішно вирішувалися під керівництвом Л. А. Зильбера, П. Ф. Здродовского, Г. В. Вигодчікова, М. П. Покровської, В. І. Іоффе, А. Т. Кравченко, П. Н. Косякова і ін .

І. розвивається дуже швидкими темпами, особливо на стиках з хімією, генетикою, фізіологією, радіобіологією і ін. Галузями біології і медицини. І. складається з ряду більш-менш чітко визначилися напрямків (див. Рис. 1), перерахованих нижче.

Імуноморфологія вивчає анатомію, гістологію і цитологію імунної системи організму. У ній використовуються гістологічні і цитологічні методи дослідження, культивування клітин поза організмом, світлова, флуоресцентна і електронна мікроскопія, авторадіографія і ін. В останні роки весь процес первинної імунної відповіді лімфоїдних клітин вдалося відтворити в пробірці. Встановлено, що специфічна імунна відповідь, а почасти й природна стійкість організму забезпечуються функцією його лімфоїдної системи і розсіяних по всіх тканинах фагоцитуючих клітин (див. фагоцитоз ). Властивістю захоплювати антиген володіють нейтрофільні і еозинофільні гранулоцити, моноцити і тромбоцити в крові; гістіоцити в сполучній тканині; мікроглія в мозку; синусні клітки печінки, селезінки, надниркових залоз, кісткового мозку і передньої долі гіпофіза; ретикулярні клітини селезінки, лімфатичних вузлів, кісткового мозку, тимусу (вилочкової, або зобної, залози) і невелика частина циркулюючих лімфоцитів. Основна маса введеного у внутрішнє середовище організму антигену захоплюється, руйнується і усувається цими клітинами. Лише частки відсотка антигенних молекул зберігаються довгий час, викликаючи специфічні імунологічні реакції. Особливо важливу роль приписують тим молекулам антигена, які осідають на поверхні ретикулярних клітин в лімфатичних вузлах. Імунна відповідь відбувається при взаємодії, по крайней мере, двох типів малих лімфоцитів (рис. 2), які постійно мігрують в тканинах, циркулюючи по лімфатичних і кровоносних шляхах.

Клітини одного типу (В-клітини) походять з кісткового мозку і при зустрічі з антигеном перетворюються в клітини, що утворюють антитіла (плазматичні клітини). Клітини іншого типу (Т-клітини) походять з тимуса. Їм властива здатність специфічно реагувати на антигенні молекули і забезпечувати взаємодію По-клітин з антигеном.

В імунологічно зрілому (імунокомпетентні) організмі фагоцитирующие клітини і Т-і В-лімфоцити здійснюють всі форми специфічної відповіді: утворюють циркулюючі антитіла, що відносяться до різних класів імуноглобулінів (Верхня частина рис. 2), реалізують імунні реакції клітинного типу - сповільнену підвищену чутливість, відторгнення трансплантата та ін. Так організм відповідає на ряд бактеріальних і паразитарних інвазій (туберкульоз, бруцельоз, лейшманіоз), а також на пересадку клітин і тканин від іншого організму (див. тканинна несумісність , трансплантація ). Диференціація і взаємодія цих клітин під впливом антигену можуть привести до виникнення імунологічної «пам'яті» або специфічної імунологічної толерантності.

Порівняльна І. вивчає імунну відповідь у різних видів тварин. Еволюційний тлумачення явищ імунітету допомагає з'ясувати їх механізми. Лімфоїдна система і здатність до утворення специфічних антитіл вперше з'являються тільки у хребетних. Наприклад, морська мінога має примітивний лімфоепітеліальний тимус, лімфоїдні острівці в селезінці і кістковому мозку і циркулюючі лімфоцити; у неї утворюються антитіла і виникає імунологічна пам'ять, але асортимент антигенів, на які відповідає мінога, дуже обмежений. У примітивних хрящових риб (акул, скатів) лімфоїдна система розвиненіша; вони здатні реагувати на більшу кількість антигенів. Типові плазматичні клітини з'являються у хрящових, лучеперих і костистих риб. У цих тварин виробляється декілька типів імуноглобулінів. У земноводних вперше в ряду філогенезу утворюється система плазматичних клітин, що синтезують високо- і низькомолекулярні імуноглобуліни, що розрізняються за антигенними властивостями. Вельми схожа система є у плазунів. система комплементу (Що складається з різних білків нативної сироватки), по-видимому, дуже давня, так як в подібній формі є як у нижчих, так і у вищих хребетних.

У більшості ссавців імунні реакції розвиваються в повній мірі тільки після народження. Під час ембріонального розвитку, коли зародок захищений від дії антигенів, функціонує система виборчого перенесення імуноглобулінів від матері до плоду. Однак до 4-5 місяців плід людини самостійно утворює імуноглобуліни М і G. Птахи і ссавці, в тому числі осіб, мають однаковий спектром імунологічних реакцій. Ступінь иммунореактивности пов'язана з віком і помітно знижується в міру старіння організму.

Фізіологія імунних реакцій вивчає механізми, за допомогою яких організм виявляє і видаляє «чуже» - речовини, які не є нормальними компонентами його власних тканин: мертві і злоякісно перероджуються клітки, власні пошкоджені молекули, чужорідні клітини і молекули, бактерії, віруси, найпростіші, гельмінти і їх отрути і т. п. Функціональним вираженням чужорідність антигену є його здатність викликати утворення специфічних антитіл і з'єднуватися з ними. Природа антигенности, питання про те, чому організм, не виробляючи антитіла на величезне безліч власних молекул, утворює антитіла до нескінченного числа чужих антигенів, сутність специфічної імунної відповіді, зокрема синтезу антитіл, є головними питаннями так званої теорії утворення антитіл. Припускають, що утворення антитіл, т. Е. Біосинтез високоспеціалізованих білкових молекул, здійснюється подібно синтезу інших білків плазми крові (див. Імуногенетика ).

Загальна теорія імунологічних реакцій повинна пояснити фізико-хімічну природу антигенності, описати молекулярні механізми синтезу антитіл і розшифрувати імунохімічний специфічність. Створення такої теорії можливо при послідовному розв'язанні трьох найважливіших і взаємозв'язаних проблем імунної відповіді: 1) генетичні основи різноманітності імуноглобулінів; 2) питання про те, скільки різних по специфічності антитіл може синтезувати клітка, про міжклітинних взаємодіях і про те, на якому рівні, клітинному або субклітинному, здійснюється дія антигена; 3) механізм специфічної імунологічної толерантності (відсутність специфічної відповіді на антиген). Перша спроба хімічної інтерпретації імунологічних реакцій була зроблена П. Ерліхом (1900). Він вважав, що кожна антітелообразующіх клітина має Преформовані «бічним ланцюгом», випадково просторово відповідною антигену. «Бічні ланцюга», що відокремилися від клітки-носія і потрапили в кровотік, ототожнювалися з антитілами. Ця гіпотеза вражаюче близька до сучасних уявлень про біосинтез білка тим, що в ній передбачається передіснуванні (до впливу антигену) генетичного коду для кожного виду антитіл. Антигенні молекули повинні тільки «вибрати» (виробити селекцію) предсуществующую структуру і підсилити її відтворення. Популярність селекційної ідеї Ерліха була розхитані відкриттям К. Ландштейнера (1936), який показав, що велика кількість штучних антигенів, отриманих синтетичним шляхом, може викликати утворення специфічних антитіл. У зв'язку з цим американські вчені Ф. Брейнль і Ф. Гауровіц, Д. Александер і С. Мадд (1930) припустили, що преформованих антитіл не існує. Антиген втручається в процес утворення молекули глобуліну, порушуючи її збірку. В результаті утворюється антитіло із специфічною для даного антигену структурою. Дія антигена в цьому випадку є інструктивним, що легко пояснює безмежне розмаїття синтезованих організмом антитіл. Американський учений Л. Полінг (1940) приписував антигену роль «матриці», на якій складаються поліпептидні ланцюги антитіла. Новим етапом у розвитку І. була поява концепції австралійських учених Ф. Бернета і Ф. Феннера (1941), що розглядали синтез антитіл як окремий випадок адаптивного білкового синтезу, подібний синтезу індукованих ферментів у бактерій. Передбачалося, що антиген в клітці здійснює непряме інструктивний дію, викликаючи зміни в комплексі ферментів, які беруть участь в синтезі молекули антитіла. Згодом ця концепція була доповнена гіпотезою про існування особливих «міток» для власних антигенів організму, що пояснювало природну толерантність до них. Згідно з поданням американських вчених Р. Швіта і Р. Оуена (1957), антиген, подібно мутагенів , Викликає відповідні зміни дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), наслідком яких є біосинтез молекул антитіл. Американський учений Д. Голдштейн (1960) припустив аналогічну дію антигена на інформаційну рибонуклеїнової кислоту (і-РНК). У 1950 німецький учений Н. Ерне висунув нову гіпотезу специфічної імунної відповіді, засновану на селекційній ідеї Ерліха. Гіпотеза «натуральної селекції» Ерне зводилася до того, що в ембріональному періоді в тимусі утворюються різні по специфічності молекули антитіл. Комплекс антигена з відповідним антитілом потрапляє в синтезує антитіла клітку, яка використовує антитіло як модель для утворення подібних молекул. Ерне постулював відсутність антитіл до власних антигенів організму і «розпізнавання» лише чужорідних конфігурацій. Подальшим розвитком селекційної ідеї була клонально-селекційна теорія придбаного імунітету, висунута Ф. Бернетом (1957). Клоном називають групу клітин, що відбулися шляхом ділення від однієї клітини-попередниці. За Бернет, лімфоїдна система імунологічно зрілого організму містить безліч (не менше 104-105) клонів клітин, здатних специфічно відповідати на різні антигени. Природа генетичної різноманітності імуноглобулінів невідома. Однак саме клонально-селекційна теорія представляється найбільш правдоподібною і відповідною сучасним уявленням про біосинтез білка. Відсутність реакції на власні антигени Бернет пояснив усуненням «заборонених клонів» (здатних синтезувати антитіла до «свого») в ембріональному періоді. Відповідно до цієї теорії, антиген, потрапляючи в організм, «вибирає» клітку, яка здатна утворити відповідний антитіло, і стимулює її до розмноження з подальшим синтезом антитіла. Як відбувається цей вибір - на рівні клітинних клонів (як вважає Бернет) або субклітинних одиниць, - залежить від того, скільки різних по специфічності молекул антитіл здатна синтезувати клітка. Можна думати, що клітина несе генетичну інформацію для синтезу більш ніж 105 різних імуноглобулінів. Однак в результаті диференціювання її здатність синтезувати антитіла практично пригнічена. Антиген викликає дерепресія синтезу відповідних антитіл, в результаті чого синтезуються антитіла тільки однієї специфічності. Це положення лежить в основі гіпотези «репресії-депресії», висунутої американським вченим Л. Силардом, австралійським - І. Фінчем і радянським вченими В. П. Ефроїмсоном, А. Е. Гурвич і Р. С. Незлин.

Фізіологія імунних реакцій вивчає також чинники, що регулюють кількісні характеристики імунної відповіді, в тому числі роль нервової системи (переважно гіпоталамуса), гормонів, віку, харчування, стану організму (зокрема, ступеня стомлення) і зовнішніх впливів. Тепер відомо, що не тільки гормони гіпофіза і надниркових залоз можуть змінювати імунологічну реактивність, але і плацента виділяє особливий гормон, який в значній мірі гальмує імунні реакції організму матері на антигени плода.

Імунопатологія вивчає не тільки надмірні або ушкоджують організм імунні реакції (див. аутоімунні захворювання ), Але і захворювання, що супроводжуються дефектами імунної системи: спадкові та набуті агаммаглобулінемії і іммуноглобулінопатіі при пухлинах лімфо-ретикулярної тканини, при нефрозах, після застосування цитостатичних лікарських препаратів і після опромінення. У іммунопатологіі особлива увага приділяється методам гальмування і стимуляції імунної відповіді. Посилення імунної відповіді неспецифічними стимуляторами (так званими ад'ювантамі) або трансплантацією активних лімфоїдних тканин перспективно при інфекційних захворюваннях і при дефектах імунної системи. І навпаки, гальмування імунної відповіді - лікувальний прийом при захворюваннях з надмірною або небажаною активністю імунної системи. Гальмування досягають, ушкоджуючи лімфоїдні клітини опроміненням, азотистими Іпритом, антиметаболитами, кортикостероїдними гормонами, антилімфоцитарну сироваткою. Імунна відповідь пригнічують також пасивним введенням антитіл, наприклад введенням матері антирезусних антитіл для запобігання гемолітичній жовтяниці новонароджених.

В останні роки інтенсивно вивчаються реакції організму на клітини і макромолекули індивідуумів того ж або іншого виду. Цю галузь називають неінфекційної І. Кожен багатоклітинний організм володіє деякими унікальними, неповторними особливостями будови білків і клітинних мембран. Відмінність між цими двома індивідуума від іншого обумовлено генетичними механізмами. Саме з цієї причини введені в організм ззовні клітини і молекули розпізнаються як чужорідні і викликають комплекс імунних реакцій, спрямованих на їх видалення. Тому, незважаючи на найдосконалішу хірургічну техніку, пересаджені органи і тканини зазвичай відторгаються, будучи не в змозі подолати бар'єр тканинної несумісності; її вивченням займається трансплантаційна І. Інший розділ неінфекційної І. - імунологія пухлин - вивчає пухлинні антигени і механізми розпізнавання і видалення злокачественно перероджуються клітин. До кола проблем неінфекційної І. входить також розробка способів створення специфічної імунологічної толерантності, які в майбутньому дозволять зробити трансплантацію органів практично вживаним методом лікування всіляких захворювань. Отримувані І. дані служать основою для розвитку прикладної, клінічної І. і таких її основних напрямків, як імунопрофілактика , імунотерапія , іммунодіагностіка .

Імунологічні методи дослідження широко використовуються для тонкого аналізу в різноманітних галузях медицини (гематології, акушерстві, дерматології та ін.) І біології (в біохімії, ембріології, генетики та антропології).

Проблемами І. у СРСР займаються більше 50 науково-дослідних установ. Найбільші з них - інститут епідеміології та мікробіології ім. Н. Ф. Гамалії АМН СРСР (Відділ імунології і онкології цього інституту - міжнародний центр по опухолеспеціфіческіх антигенів), Московський інститут вакцин і сироваток ім. І. І. Мечникова, Державний контрольний інститут медико-біологічних препаратів ім. Л. А. Тарасовича, Московський інститут епідеміології та мікробіології, Ленінградський інститут експериментальної медицини.

За кордоном питаннями І. займаються: Інститут імунології (Базель) та Інститут біохімії Лозаннського університету (Швейцарія), Національний інститут медичних досліджень (Мілл-Хілл, Великобританія), Національний інститут раку, Національний інститут охорони здоров'я, а також Рокфеллеровській інститут медичних досліджень (США) . Науково-дослідний інститут імунології (Прага, Чехословаччина), Інститут Л. Пастера (Париж, Франція) та ін. З 1963 Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ), здійснюючи свою програму по І., створює довідкові центри по імунології і імуноглобулінів, скликає симпозіуми і наради з іммунопатологіі, імунології паразитарних захворювань, імунотерапії раку, по типування антигенів тканинної несумісності, по клітинному імунітету.

В СРСР роботи по І. публікуються у ряді медичних і біологічних журналів: «Журнал мікробіології, епідеміології і іммунобіологіі» (з 1924); «Патологічна фізіологія і експериментальна терапія» (з 1957); «Питання вірусології» (з 1956); «Медична паразитологія і паразитарні хвороби» (з 1923); «Бюлетень експериментальної біології і медицини» (з 1936).

За кордоном ряд періодичних видань цілком присвячений проблемам І .: «Journal of Immunology» (Balt., З 1916); «Journal of Experimental Medicine» (NY, з 1896); «Journal of Allergy» (St. Louis, з 1929); «Immunology» (Oxf., З 1958); «Clinical and Experimental Immunology» (Oxf., З 1966); «Immunochemistry» (NY, з 1964); «Advances in Immunology» (NY - L., з 1961); «Zeitschrift f ü r Immunit ä ts- und Allergieforschung» (Jena - Stuttg., З 1909); «International Archives of Allergy and Applied Immunology» (NY - Basel, з 1950); «Revue d'Immunologie et de Th é rapie antimicrobienne» (P., з 1935).

Питанням І. присвячено багато статей в «Бюлетені Всесвітньої організації охорони здоров'я» (з 1964), який видавався російською мовою, і окремі випуски з серії технічних доповідей ВООЗ, а також статті в міжнародному «Журналі гігієни, епідеміології, мікробіології та імунології», який видавався на російською мовою в Празі (з 1957).

Літ .: Незлин Р. С., Біохімія антитіл, М., 1966; Фонталін Л. Н., Імунологічна реактивність лімфоїдних органів і клітин, Л., 1967; Петров Р. В., Введення в неінфекційну імунологію, Новосиб., 1968; Здродовский П. Ф., Проблеми інфекції, імунітету і алергії, 3 вид., М., 1969; Ефроімсон В. П., Введення в медичну генетику, 2 видавництва., М., 1968; його ж, Імуногенетика, М., 1971; Бойд У. К., Основи імунології, пров. з англ., М., 1969; Бернет Ф. М., Клітинна імунологія, пер. з англ., М., 1971, с. 11; Pressman D., Grossberg AL, The structural basis of antibody specificity, NY - Amst., 1968; Humphrey J. Н., White RG, Immunology for students of medicine, 3 ed., Oxf., 1970.

А. Н. Мац.

Практична, в тому числі і клінічна, І. займається використанням імунологічних реакцій в цілях діагностики, профілактики і лікування ряду захворювань. Вона тісно пов'язана з медичною і ветеринарною мікробіологією, а також з епідеміологією, фізіологією і патофізіології, біохімією, ендокринологією і ін. Самостійними розділами практичної І. є вірусна І., І. паразитарних захворювань. І. вивчає антигенний склад мікроорганізмів, особливості імунних процесів при різних видах інфекцій і неспецифічні форми стійкості організму до інфекційного збудника. Все більшого значення набувають вивчення імунологічних процесів і імунологічної перебудови організму, викликаних неінфекційними антигенами екзогенного і ендогенного походження, розробці методів боротьби з алергічними захворюваннями (див. алергія , Алергологія ). Інтенсивно розвиваються і інші розділи клінічної І .: радіаційна І., що вивчає порушення імунологічної реактивності організму під впливом опромінення; імуногематологія, що досліджує антигенний склад клітин крові, причини і механізм розвитку імунологічних поразок системи крові і ін. І. розробляє методи імунопрофілактики, імунотерапії і иммунодиагностики. Клінічна І. використовує різні методи дослідження. Так, при вивченні природи і властивостей антигенів і антитіл використовується біохімічні і фізико-хімічні методи. За допомогою ізотопних індикаторів і флюоресцентної мікроскопії вивчають долю антигенів в організмі і закономірності антителообразования на клітинному рівні. Механізми розвитку неспецифічних запальних та алергічних реакцій досліджують біохімічними і цитохимическими методами.

Імунологічні методи дослідження засновані на специфічності взаємодії антигена (мікроба, вірусу, чужорідного білка і ін.) З антитілами. Розділ І., що вивчає реакції антигену з антитілами сироватки крові, називається серологією . До найбільш поширених імунологічних методів відносяться: реакція преципітації, реакція аглютинації, реакція лізису, реакція нейтралізації. Широке поширення отримує вивчення взаємодії антигена з імунними клітинами. Багато методів І. володіють дуже високою специфічною чутливістю (наприклад, реакція анафілаксії перевершує по чутливості методи аналітичної хімії) і використовуються в інших дисциплінах, наприклад в судовій медицині.

В СРСР і за кордоном І. викладають в медичних і ветеринарних вузах на кафедрах патологічної фізіології, мікробіології, загальної патології, а також в спец. науково-дослідних інститутах. Питання клінічної І. обговорюються на міжнародних конгресах з мікробіології і алергології і освітлюють в багатьох вітчизняних і зарубіжних журналах.

Літ .: Доссе Ж., імуногематології, пров. з франц., М., 1959; Радіаційна імунологія, М., 1965; Лабораторні методи дослідження в неінфекційної імунології, під ред. О. Є. В'язова, М., 1967; Іоффе В. І., Клінічна і епідеміологічна імунологія, [Л., 1968]; Практична імунологія, під ред. П. Н. Бургасова і І. С. Безгрошових, М., 1969.

А. Х. Канчурін, Н. В. Медуніцин.

Іммунол про гия (від   імунітет   і

Мал. 2. Схема взаємодії клітин імунної системи.

Мал. 1. Схема розвитку ідей в імунології, виникнення сучасних галузей цієї науки (по Р. В. Петрову, 1968). * Нобелівські премії, присуджені за дослідження в області імунології: 1-я за теорію імунітету (спільно з П. Ерліхом, 1908), 2-я за створення антитоксинних сироваток (1902), 3-тя за відкриття ізоантігенов і груп крові (1930) , 4-я за відкриття толерантності і теорію імунітету (спільно з Ф. Бернетом, 1960). ** Перша вакцина проти холери (А. В. Хавкін, 1892).