Вакцины: от Дженнера и Пастера до наших дней. Иммунология на службе здоровья — Гипермаркет знаний Вопросы в конце параграфа

Вопрос 1. Какова заслуга Э. Дженнера и Л. Пастера в изобретении вакцины?
Эдуард Дженнер (1749-1823) изобрел первую вакцину. Он наблюдал невосприимчивость к оспе доильщиц, переболевших коровьей оспой. Дженнер привил (14 мая 1769 г.) 8-летнему Джеймсу Фипсу коровью оспу, а через полтора месяца заразил его натуральной человеческой оспой: мальчик не заболел. Повторяя заражение Фипса через несколько месяцев и лет, Дженнер доказал возможность и высокую эффективность вакцинации против оспы.
Французский микробиолог Луи Пастер (1822-1895) первым предположил, что если удастся ослабить микроорганизмы настолько, что они смогут вызвать заболевание лишь в легкой форме, то человек, перенесший такую болезнь, окажется защищенным и от полноценных микробов, вызывающих то же заболевание. Опыты подтвердили эту мысль.

Вопрос 2. Почему прививка против кори не обеспечивает иммунитет к столбняку?
Прививка против кори не обеспечивает иммунитет к столбняку, потому что все вакцины и сыворотки специфичны, т.е. обладают строгой направленностью действия.

Вопрос 3. Что такое аллергия и как она возникает?
Аллергия - это повышенная чувствительность организма к различным веществам - аллергенам, проявляющаяся симптомами аллергического заболевания. До 25% населения индустриальных районов страдает каким-либо аллергическим заболеванием. Число случаев аллергии и ее тяжести неуклонно растет во всем мире. На организм человека, его иммунную систему действуют не только микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, но и пищевые продукты, а в большей степени - химические вещества. В наш век научно-технического прогресса синтезируется большое количество химических веществ: моющих средств, лекарственных препаратов, пищевых добавок, красителей и т. д. Попадая в организм человека даже в очень малых количествах, они могут вызывать сильные реакции. Может возникать даже аллергия на различные запахи, пыль, шерсть домашних животных, естественные пищевые продукты (земляника, апельсины, яйца, шоколад и т. д.). Она проявляется в виде чихания, сильного насморка, кашля, рвоты (защитные рефлексы), раздражения на коже, слезоточивости. Защитные силы организма, его иммунная система стараются освободиться от чужеродных веществ через кожу, слизистую оболочку и т.д.
Профилактика аллергии состоит в соблюдении правильного рационального питания. Вскармливание детей грудным молоком очень укрепляет естественный врожденный иммунитет. Полезны также здоровый образ жизни, правильный режим труда и отдыха.

Вопрос 4. Почему тканевая несовместимость является препятствием при пересадке органов?
Причиной, служащей препятствием при пересадке органов, является тканевая несовместимость. В свою очередь, причиной тканевой несовместимости является иммунная реакция. Чужая ткань по биохимическому составу отличается от ткани пациента, которому ее пересаживали. Вследствие чего некоторые химические соединения ткани воспринимаются в организме как антигены.

Вопрос 5. Какие группы крови имеются у человека?
У человека имеется четыре группы крови: первая (I), вторая (II), третья (III), и четвертая (IV). У людей с I группой крови в эритроцитах нет агглютиногенов (склеиваемых веществ), а в плазме есть оба типа агглютининов (их обозначают буквами греческого алфавита - альфа и бета; агглютинины - это склеивающие вещества). В связи с этим эту группу также обозначают как нулевую (0). Люди, имеющие 0 группу крови (таких людей около 40 %), - универсальные доноры, но им самим можно переливать кровь только 0 группы. Объясняется это тем, что кровь О группы не может «склеиться» (эта реакция называется агглютинацией): ведь в ней нет склеиваемых веществ - агглютиногенов. В эритроцитах крови II группы (группы А) содержится агглютиноген А, а в плазме - агглютинин бета. В эритроцитах III группы (группы В) - агтлютиноген В, а в плазме - агглютинин альфа. Кровь людей II и III группы можно переливать только тем людям, у кого такая же группа крови, или же людям с IV группой крови. В эритроцитах крови IV группы (группы АВ) присутствуют агглютиногены А и В; агглютининов в плазме у этой группы крови нет. Люди с IV группой крови (их около 6 %) - универсальные реципиенты, так как им можно переливать кровь всех четырех групп.
Кроме того, при переливании крови надо учитывать резус-фактор (Rh-фактор). Этот фактор содержится в эритроцитах у 86 % людей. Кровь этих людей называют резус-положительной. Если такую кровь перелить людям, кровь которых резус-отрицательна (не содержит резус-фактора), то в крови у них об¬разуются специальные агглютиногены и вещества, разрушающие эритроциты. Повторное переливание резус-положительной крови вызовет склеивание и разрушение (гемолиз) эритроцитов и может привести к смерти. Именно поэтому каждый человек должен знать свою группу крови, и какая это кровь - резус-положительная или резус-отрицательная.

Вопрос 6. Как можно объяснить конфликт между резус-положительным плодом и резус-отрицательным материнским организмом?
Если кровь плода резус-положительная, это значит, что на его эритроцитах находится особый белок, называемый «резус-фактор» (так как он был впервые обнаружен на эритроцитах обезьян вида макака-резус). Для женщины с отрицательным резусом, у которой такого белка нет, резус-белок плода является чужеродным. Ее организм начинает вырабатывать на него антитела. При их накоплении возникает резус-конфликт, сопровождающийся разрушением эритроцитов плода.

Академик Российской академии медицинских наук В. ЗВЕРЕВ, директор НИИ вакцин и сывороток им. И. И. Мечникова РАМН.

Инфекционные болезни во все времена были главными врагами человека. История знает множество примеров опустошительных последствий оспы, чумы, холеры, тифа, дизентерии, кори, гриппа. Достаточно вспомнить, что упадок Древней Греции и Рима связан не столько с войнами, которые они вели, сколько с чудовищными эпидемиями чумы, уничтожившими бo"льшую часть населения. В XIV веке чума погубила треть населения Европы. Из-за эпидемии натуральной оспы через 15 лет после нашествия Кортеса от 30-миллионной империи инков осталось менее 3 млн человек. Пандемия гриппа (так называемой "испанки") в 1918-1920 годах унесла жизни около 40 млн человек, а число заболевших составило около 500 млн человек. Это больше, чем потери на полях сражений Первой мировой войны, где погибли 8 млн 400 тыс. и были ранены 17 млн человек.

Величественный собор, украшающий площадь итальянского города Сиена, мог бы выглядеть еще грандиознее, если бы не эпидемия чумы.

Один из традиционных методов ослабления вирусов - выращивание в животных клетках.

Рекомбинантные технологии позволяют получить ослабленный вирус за более короткое время.

Хронология создания вакцин

Возвращение детских инфекций после прекращения массовой вакцинации.

ДНК-вакцинация заключается в том, чтобы ввести фрагмент ДНК, кодирующий защитные антигены и цитокины, непосредственно в мышечную ткань.

В поисках средств против инфекционных заболеваний люди испробовали многое - от заклинаний и заговоров до дезинфицирующих средств и карантинных мер. Однако только с появлением вакцин началась новая эра борьбы с инфекциями. В состав вакцин входят микроорганизмы целиком (ослабленные или убитые) либо отдельные их компоненты. Они не способны вызвать заболевание и служат своеобразным учебным "муляжом". Благодаря вакцине иммунная система запоминает характерные признаки врага и при встрече с живым возбудите лем немедленно узнает его и уничтожает.

Термин "вакцина" произошел от французского слова vacca - корова. Его ввел Луи Пастер в честь английского врача Эдварда Дженнера, которого, несомненно, можно считать пионером в области вакцинопрофилактики. В 1796 году во время практики в деревне Дженнер обратил внимание, что фермеры, работающие с коровами, инфицированными коровьей оспой, не болеют натуральной оспой. Он привил коровью оспу мальчику и доказал, что тот стал невосприимчивым к натуральной оспе. Этот метод, придуманный во времена, когда еще не были открыты ни бактерии, ни вирусы, получил широкое распространение в Европе, а в дальнейшем лег в основу ликвидации оспы во всем мире. Однако лишь спустя столетие был предложен научный подход к вакцинации. Его автором стал Луи Пастер, применивший свою концепцию инфекционных возбудителей для создания вакцины против бешенства.

Разработка новых вакцин пошла полным ходом в начале XX века, когда появились методы стабильной аттенуации (ослабления) микроорганизмов, исключающие риск развития болезни, и была открыта возможность использовать для вакцинации обезвреженные бактериальные токсины.

С тех пор появилось более 100 различных вакцин, которые защищают от сорока с лишним инфекций, вызываемых бактериями, вирусами, простейшими.

Классические вакцинные препараты можно разделить на три группы:

1. Живые вакцины. Действующим началом в них служат ослабленные микроорганизмы, потерявшие способность вызывать заболевание, но стимулирующие иммунный ответ. К этой группе относятся вакцины против кори, краснухи, полиомиелита, эпидемического паротита и гриппа.

2. Инактивированные вакцины. Они содержат убитые патогенные микроорганизмы или их фрагменты. Примером служат вакцины против гриппа, клещевого энцефалита, бешенства, брюшного тифа.

3. Анатоксины (токсоиды) - бактериальные токсины в измененной безвредной форме. К ним относятся известные и широко применяемые вакцины против дифтерии, столбняка, коклюша.

С началом бурного развития молекулярной биологии, генетики и методов генной инженерии появился новый класс вакцин - молекулярные вакцины. В них используются рекомбинантные белки или фрагменты белков патогенных микробов, синтезированные в клетках лабораторных штаммов бактерий, вирусов, дрожжей. В практику пока вошли только три таких препарата: рекомбинантная вакцина против гепатита B, вакцина против болезни Лайма и детоксицированный коклюшный токсин, который включен в состав АКДС-вакцины, применяемой в Италии.

Вакцины позволили человечеству достичь невероятных результатов в борьбе с инфекциями. В мире полностью ликвидирована натуральная оспа - заболевание, ежегодно уносившее жизни миллионов человек. Это одно из самых выдающихся событий ХХ века, которое по значимости стоит в одном ряду с полетом человека в космос. Практически исчез полиомиелит, продолжается глобальная ликвидация кори. В сотни и даже тысячи раз снижена заболеваемость дифтерией, краснухой, коклюшем, эпидемическим паротитом, вирусным гепатитом B и многими другими опасными инфекционными заболеваниями.

ДО ПОЛНОЙ ПОБЕДЫ ЕЩЕ ДАЛЕКО

Несмотря на впечатляющие успехи, инфекционные болезни до сих пор остаются одной из главных причин смертности: по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), на их долю приходится до 30% ежегодно регистрируемых смертей на планете. Наиболее опасны острые инфекции дыхательных путей, прежде всего грипп и пневмония, инфекция вирусом иммунодефицита человека, кишечные инфекции, туберкулез, вирусный гепатит B, малярия.

Согласно прогнозу экспертов ВОЗ, России и США, вспышка новых или возвращающихся инфекций может произойти в любое время и в любой точке планеты. Из природных очагов в человеческую популяцию практически ежегодно заносятся неизвестные микроорганизмы. В течение последних 30 лет мы столкнулись с 40 новыми опасными микроорганизмами, которые во многих случаях создали реальную угрозу для жизни и здоровья сотен тысяч людей. Среди них - вирус Эбола, возбудитель болезни легионеров, ВИЧ, коронавирусы и другие патогены.

Нередко на фоне эпидемиологического благополучия люди перестают делать прививки, предусмотренные национальными системами здравоохранения, и тогда инфекции, считавшиеся давно побежденными, возвращаются. В последние десятилетия эпидемии коклюша, дифтерии, полиомиелита и кори зарегистрированы в Японии, России, Азербайджане, Грузии, Таджикистане, Украине, на Гаити, в Венесуэле и Колумбии. Показателен пример с возвращением в середине 90-х годов на территорию России дифтерии, которая до этого времени встречалась лишь изредка. В результате кампании против прививок, развернутой псевдоспециалистами, дифтерией заболели более 100 тыс. человек, несколько тысяч из них умерли. И только массовая вакцинация детей позволила остановить эпидемию.

Миграция людей и животных приводит к распространению микроорганизмов на новые территории. Массовые вспышки инфекционных заболеваний возникают даже в странах с хорошо развитой системой здравоохранения, например в США. В 1999 году в Нью-Йорке зарегистрировали случаи лихорадки Западного Нила, вирус которой переносят птицы. К 2002 году это заболевание наблюдали на территории 44 штатов. Заболели более четырех тысяч человек, из которых около трехсот умерли.

В мае 2003 года появились сообщения о заболевании, вызванном вирусом оспы обезьян. В США его разносчиками стали грызуны, которых завезли из Африки в качестве экзотических домашних животных. Болезнь не получила широкого распространения только потому, что вовремя были приняты противоэпидемические меры.

Из новых инфекций, проникших в человеческую популяцию, достаточно упомянуть вспышку так называемой атипичной пневмонии (тяжелый острый респираторный синдром) в Китае и факты заражения людей вирусом гриппа птиц (H5N1). В первом случае причиной стал измененный коронавирус, носителями которого были летучие мыши. Потребовалось около года для ликвидации заболевания. Во втором случае массовые заболевания домашней птицы привели к тому, что вирусом гриппа птиц за последние три года заразились более ста человек, половина из них умерли. К счастью, этот вирус пока не передается от человека к человеку и поэтому не вызывает эпидемий среди людей. Но ряд ученых считают, что вполне вероятен обмен генов между птичьим и человеческими вариантами вируса, в результате могут появиться новые высокопатогенные для человека варианты (см. "Наука и жизнь" № 9, 2003 г. - Ред. ).

ВАКЦИНЫ ПРОТИВ "НЕИНФЕКЦИОННЫХ" БОЛЕЗНЕЙ

Эпидемиологи разных стран отмечают, что в период сезонного подъема заболеваемости гриппом увеличивается число госпитализированных с сердечно-сосудистыми проблемами и нарушениями мозгового кровообращения. Одновременно возрастает и смертность от инфарктов миокарда и инсультов, иногда в десятки раз. Часто вирусная инфекция приводит к миокардитам и эндокардитам - заболеваниям, при которых поражается сердечная ткань. Когда в США начали прививать детей против паротита, то проявился и нечаянный "побочный" эффект: резко снизилась заболеваемость эндокардитом. Обследование подтвердило, что большинство больных, страдающих этим тяжелым заболеванием, приводящим к пороку сердца, в раннем детстве перенесли паротит. Не исключено, что инфекционную природу имеет атеросклероз, поскольку в атеросклеротических бляшках коронарных сосудов и аорты человека обнаружено присутствие хламидий и некоторых других микроорганизмов.

Уже доказано, что язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, а также гастрит связаны с инфекцией.Бактерию Helicobacter pylori , открытие которой отмечено Нобелевской премией 2005 года (см. "Наука и жизнь" № - Ред. ), находят у 50% пациентов с гастритом, у 70-90% больных с язвой желудка и у 95% лиц, страдающих язвой двенадцатиперстной кишки.

Когда человек инфицирован ретровирусами, реовирусами, цитомегаловирусом и вирусом Эпштейна-Барр, происходит формирование антител, которые атакуют клетки поджелудочной железы, что может привести к развитию инсулинозависимого диабета. У 10-20% пациентов с синдромом врожденной краснухи, то есть у детей, матери которых переболели краснухой в последнем триместре беременности, также развиваются нарушения углеводного обмена. Опухоли желудка, наружных половых органов и печени во многих случаях также связаны с бактериями или вирусами.

Каким образом микроорганизмы влияют на развитие болезней, которые не считаются инфекционными? Прежде всего, орган начинает хуже выполнять свою функцию из-за того, что микробы разрушают зараженные клетки. Эксперименты с культурами клеток позволяют предположить, что по такому механизму действуют вирусы паротита, краснухи, Коксаки В.

Не исключено, что в некоторых случаях вирус только инициирует патологический процесс, а дельнейший рост опухоли происходит уже без участия микроорганизмов. Эту гипотезу предложил российский иммунолог Л. А. Зильбер при построении вирусной теории происхождения опухолей. Иногда микроорганизмы просто усиливают действие других неблагоприятных факторов, а в некоторых случаях инфекционный возбудитель запускает аутоиммунный процесс, направленный против клеток органа-мишени.

Раз многие неинфекционные болезни связаны с микробами, то появляется надежда использовать для профилактики существующие вакцины. Получены первые доказательства того, что вакцины против вируса гепатита B обладают способностью предупреждать развитие опухоли печени - гепатокарциномы. После того как на Тайване начали делать детям прививки от гепатита B, частота развития гепатокарциномы сократилась на 50%, а смертность от нее - на 70%.

Уже прошли испытания нескольких потенциальных вакцин против вируса папилломы, предотвращающих развитие злокачественных опухолей половых органов. Завершено доклиническое изучение вакцины из цельных клеток H. pylori для профилактики язвы желудка и двенадцатиперстной кишки.

В БОЙ ИДЕТ ДНК

Создавать вакцины против новых инфекций, используя старые испытанные технологии, удается не всегда. Некоторые микроорганизмы, например вирус гепатита B, практически невозможно вырастить в культуре клеток, чтобы получить инактивированную вакцину. Во многих случаях вакцины на основе убитых микробов оказываются неэффективными, а живые вакцины - слишком опасными. Большие надежды возлагались на вакцины, полученные на основе рекомбинантных белков-антигенов (именно таким способом в 1980-е годы создали вакцину, защищающую от гепатита B). Но сейчас стало очевидным, что многие рекомбинантные вакцины вызывают слабый иммунный ответ. Вероятно, причина в том, что в таких препаратах содержится "голый" белок и отсутствуют другие молекулярные структуры, часто необходимые для запуска иммунного ответа. Чтобы рекомбинантные вакцины вошли в практику, нужны вещества-усилители (адъюванты), стимулирующие антигенную активность.

За последние 10 лет сформировалось новое направление - генетическая иммунизация. Его называют также ДНК-вакцинацией, поскольку в организм вводят не белок-антиген, а нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК), в которой закодирована информация о белке. Реальная возможность использовать эту технологию в медицине и ветеринарии появилась в середине 90-х годов прошлого века. Новый подход достаточно прост, дешев и, самое главное, универсален. Сейчас уже разработаны относительно безопасные системы, которые обеспечивают эффективную доставку нуклеиновых кислот в ткани. Нужный ген вставляют в плазмиду (кольцо из ДНК) или в безопасный вирус. Такой носитель-вектор проникает в клетку и синтезирует нужные белки. Трансформированная клетка превращается в "фабрику" по производству вакцины прямо внутри организма. Вакцинная "фабрика" способна работать длительный период - до года. ДНК-вакцинация приводит к полноценному иммунному ответу и обеспечивает высокий уровень защиты от вирусной инфекции.

Используя один и тот же плазмидный или вирусный вектор, можно создавать вакцины против различных инфекционных заболеваний, меняя только последовательность, кодирующую необходимые белки-антигены. При этом отпадает необходимость работать с опасными вирусами и бактериями, становится ненужной сложная и дорогостоящая процедура очистки белков. Препараты ДНК-вакцин не требуют специальных условий хранения и доставки, они стабильны длительное время при комнатной температуре.

ДНК-вакцинация - одно из самых перспективных направлений в борьбе с раком. В опухоль можно вводить разные гены: те, что кодируют раковые антигены, гены цитокинов и иммуномодуляторов, гены "уничтожения" клетки. Все эти гены можно использовать одновременно, организуя массированную атаку оружием разных видов.

Однако, прежде чем ДНК-вакцинация войдет в медицинскую практику, следует убедиться в безопасности таких препаратов, изучить длительность индуцируемого ими иммунитета и последствия для иммунной системы.

ВАКЦИНЫ "ПО РАСЧЕТУ"

Бурное развитие в последнее десятилетие геномики, биоинформатики и протеомики привело к совершенно новому подходу в создании вакцин, получившему название "обратная вакцинология" (reverse vaccinology). Этот термин четко выражает суть нового технологического приема. Если раньше при создании вакцин ученые шли по нисходящей линии, от целого микроорганизма к его составляющим, то теперь предлагается противоположный путь: от генома к его продуктам. Такой подход основан на том, что большинство защитных антигенов - белковые молекулы. Обладая полными знаниями обо всех белковых компонентах любого возбудителя заболевания, можно определить, какие из них годятся в качестве потенциальных кандидатов на включение в состав вакцинного препарата, а какие - нет.

Чтобы определить нуклеотидную последовательность полного генома инфекционного микроорганизма, достаточно если не нескольких дней, то нескольких недель. Причем предварительная работа по получению "библиотек" клонов ДНК возбудителя уже давно выполняется с помощью стандартных наборов ферментов. Современные приборы для автоматического определения нуклеотидной последовательнос ти в молекулах ДНК позволяют проводить в год до 14 млн реакций. Полная расшифровка генома и его описание со списком кодируемых белков занимают несколько месяцев.

Проведя компьютерный (in silico) анализ генома, исследователь получает не только список кодируемых белков, но и некоторые их характеристики, например принадлежность к определенным группам, возможная локализация внутри бактериальной клетки, связь с мембраной, антигенные свойства.

Другой подход к отбору кандидатов в вакцины - определение активности отдельных генов микроорганизмов. Для этого одновременно измеряют уровень синтеза матричной РНК всех продуктов генов, производимых в клетке. Такая технология позволяет "вычислить" гены, вовлеченные в процесс распространения инфекции.

Третий подход основан на протеомной технологии. Ее методы дают возможность детализировать количественную и качественную характеристику белков в компонентах клетки. Существуют компьютерные программы, которые по аминокислотной последовательности могут предсказать не только трехмерную структуру изучаемого белка, но и его свойства и функции.

Используя эти три метода, можно отобрать набор белков и соответствующие им гены, которые представляют интерес для создания вакцины. Как правило, в эту группу входит около 20-30% всех генов бактериального генома. Для дальнейшей проверки необходимо синтезировать и очистить отобранный антиген в количествах, необходимых для иммунизации животных. Очистку белка проводят с помощью полностью автоматизированных приборов. Используя современные технологии, лаборатория, состоящая из трех исследователей, может в течение месяца выделить и очистить более 100 белков.

Впервые принцип "обратной вакцинологии" использовали для получения вакцины против менингококков группы B. За последние годы таким способом разработаны вакцинные препараты против стрептокок ков Streptococcus agalactiae и S. рneumoniae , золотистого стафилококка, бактерии Porphyromonas gingivalis , вызывающей воспаление десен, провоцирующего астму микроорганизма Chlamydia pneumoniae и возбудителя тяжелой формы малярии Plasmodium falciparum .

Важно не только создать вакцину, но и найти наилучший способ ее доставки в организм. Сейчас появились так называемые мукозальные вакцины, которые вводятся через слизистые оболочки рта или носа либо через кожу. Преимущество таких препаратов в том, что вакцина поступает через входные ворота инфекции и тем самым стимулирует местный иммунитет в тех органах, которые первыми подвергаются атаке микроорганизмов.

ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ ВАКЦИНЫ

Обычные вакцины предназначены для предупреждения болезни: прививку делают здоровому человеку, чтобы заранее "вооружить" организм средствами борьбы с инфекцией (исключение - разработанная Пастером вакцина против бешенства, которую применяют после укуса бешеным животным; ее эффективность объясняется длительным инкубационным периодом этого вирусного заболевания). Но в последнее время отношение к вакцинам исключительно как к профилактическому средству изменилось. Появились терапевтические вакцины - препараты, которые индуцируют иммунный ответ у больных и тем самым способствуют выздоровлению или улучшению состояния. Такие вакцины нацелены на хронические заболевания, вызванные бактериями или вирусами (в частности, вирусами гепатитов B и C, вирусом папилломы, ВИЧ), опухоли (прежде всего меланому, рак молочной железы или прямой кишки), аллергические или аутоиммунные болезни (рассеянный склероз, диабет I типа, ревматоидный артрит).

Существующие терапевтические вакцины для лечения хронических воспалительных заболеваний, вызванных бактериями или вирусами, получают классическими методами. Такие вакцины способствуют развитию иммунитета к входящим в их состав микроорганизмам и активизируют врожденный иммунитет.

Одна из важнейших целей разработчиков терапевтических вакцин - ВИЧ-инфекция. Уже проведена серия доклинических и клинических испытаний нескольких препаратов. Их способность вызывать развитие клеточного иммунитета у здоровых людей не вызывает сомнений. Однако убедительных данных о том, что вакцины подавляют размножение вируса у больных, пока нет.

Большие надежды в лечении нарушений иммунитета при раковых заболеваниях связаны с дендритными вакцинами. Их делают на основе дендритных клеток - особой разновидности лейкоцитов, которые занимаются поиском потенциально опасных микроорганизмов. Дендритные клетки "патрулируют", прежде всего, слизистые оболочки и кожу, то есть органы, контактирующие с внешней средой. Встретив патогенную бактерию или вирус, дендритные клетки поглощают чужака и используют его белки-антигены для того, чтобы активизировать иммунную систему на борьбу с врагом.

Схема изготовления дендритной вакцины такова: из крови больного выделяют клетки, которые дают начало дендритным клеткам, и размножают их в лабораторных условиях. Одновременно из опухоли пациента выделяют белки-антигены. Дендритные клетки некоторое время выдерживают вместе с опухолевыми антигенами, чтобы они запомнили образ врага, а затем вводят больному. Такая стимуляция иммунной системы заставляет организм активно бороться с опухолью.

Дендритные вакцины можно использовать для лечения как спонтанных опухолей, так и новообразований, ассоциированных с вирусами. Первые результаты испытания дендритных противораковых вакцин на людях (в небольших группах пациентов IV стадии заболевания) показали безвредность таких вакцин, а в ряде случаев зарегистрирован положительный клинический эффект.

У мышей дендритные вакцины помогают предупредить повторное развитие карциномы после удаления опухоли. Это позволяет надеяться, что они будут эффективны для продления безрецидивного периода онкологических больных после хирургического вмешательства.

В XX веке успехи вакцинологии определялись, прежде всего, победами над очередной опасной инфекцией. С развитием наших представлений о работе иммунной системы сфера применения вакцин постоянно расширяется. Есть надежда, что в XXI веке вакцины помогут снизить заболеваемость диабетом, миокардитом, атеросклерозом и другими "неинфекционными" болезнями. Полным ходом идет разработка препаратов для иммунопрофилактики и иммунотерапии онкологических заболеваний. В перспективе - создание средств иммунологической защиты от наркозависимости и курения, конструирование вакцин для лечения и предупреждения аллергии, аутоиммунных заболеваний.

См. в номере на ту же тему

Инфекционные болезни во все времена были главными врагами человека. История знает множество примеров опустошительных последствий оспы, чумы, холеры, тифа, дизентерии, кори, гриппа. Достаточно вспомнить, что упадок Древней Греции и Рима связан не столько с войнами, которые они вели, сколько с чудовищными эпидемиями чумы, уничтожившими бо льшую часть населения. В XIV веке чума погубила треть населения Европы. Из-за эпидемии натуральной оспы через 15 лет после нашествия Кортеса от 30-миллионной империи инков осталось менее 3 млн человек. Пандемия гриппа (так называемой «испанки») в 1918-20 годах унесла жизни около 40 млн человек, а число заболевших составило около 500 млн человек. Это больше, чем потери на полях сражений Первой мировой войны, где погибли 8 млн 400 тыс. и были ранены 17 млн человек.

В поисках средств против инфекционных заболеваний люди испробовали многое — от заклинаний и заговоров до дезинфицирующих средств и карантинных мер. Однако только с появлением вакцин началась новая эра борьбы с инфекциями. В состав вакцин входят микроорганизмы целиком (ослабленные или убитые) либо отдельные их компоненты. Они не способны вызвать заболевание и служат своеобразным учебным «муляжом». Благодаря вакцине иммунная система запоминает характерные признаки врага и при встрече с живым возбудителем немедленно узнает его и уничтожает.

Термин «вакцина» произошел от латинского слова vacca — корова. Его ввел Луи Пастер в честь английского врача Эдварда Дженнера, которого, несомненно, можно считать пионером в области вакцинопрофилактики. В 1796 году во время практики в деревне Дженнер обратил внимание, что фермеры, работающие с коровами, инфицированными коровьей оспой, не болеют натуральной оспой. Он привил коровью оспу мальчику и доказал, что тот стал невосприимчивым к натуральной оспе. Этот метод, придуманный во времена, когда еще не были открыты ни бактерии, ни вирусы, получил широкое распространение в Европе, а в дальнейшем лег в основу ликвидации оспы во всем мире. Однако лишь спустя столетие был предложен научный подход к вакцинации. Его автором стал Луи Пастер, применивший свою концепцию инфекционных возбудителей для создания вакцины против бешенства.

Разработка новых вакцин пошла полным ходом в начале XX века, когда появились методы стабильной аттенуации (ослабления) микроорганизмов, исключающие риск развития болезни, и была открыта возможность использовать для вакцинации обезвреженные бактериальные токсины.

С тех пор появилось более 100 различных вакцин, которые защищают от сорока с лишним инфекций, вызываемых бактериями, вирусами, простейшими.

Классические вакцинные препараты можно разделить на три группы:

1. Живые вакцины. Действующим началом в них служат ослабленные микроорганизмы, потерявшие способность вызывать заболевание, но стимулирующие иммунный ответ. К этой группе относятся вакцины против кори, краснухи, полиомиелита, эпидемического паротита и гриппа.
2. Инактивированные вакцины. Они содержат убитые патогенные микроорганизмы или их фрагменты. Примером служат вакцины против гриппа, клещевого энцефалита, бешенства, брюшного тифа.
3. Анатоксины (токсоиды) — бактериальные токсины в измененной безвредной форме. К ним относятся известные и широко применяемые вакцины против дифтерии, столбняка, коклюша.

С началом бурного развития молекулярной биологии, генетики и методов генной инженерии появился новый класс вакцин — молекулярные вакцины. В них используются рекомбинантные белки или фрагменты белков патогенных микробов, синтезированные в клетках лабораторных штаммов бактерий, вирусов, дрожжей. В практику пока вошли только три таких препарата: рекомбинантная вакцина против гепатита B, вакцина против болезни Лайма и детоксицированный коклюшный токсин, который включен в состав АКДС-вакцины, применяемой в Италии.

Вакцины позволили человечеству достичь невероятных результатов в борьбе с инфекциями. В мире полностью ликвидирована натуральная оспа — заболевание, ежегодно уносившее жизни миллионов человек. Это одно из самых выдающихся событий ХХ века, которое по значимости стоит в одном ряду с полетом человека в космос. Практически исчез полиомиелит, продолжается глобальная ликвидация кори. В сотни и даже тысячи раз снижена заболеваемость дифтерией, краснухой, коклюшем, эпидемическим паротитом, вирусным гепатитом B и многими другими опасными инфекционными заболеваниями.

Вопросы в начале параграфа.

Вопрос 1. Чем занимается иммунология?

Иммунология - наука, которая занимается изучением иммунитета.

Вопрос 2. Как появились вакцины и лечебные сыворотки?

Вопрос 3. Чем искусственный иммунитет отличается от естественного?

Искусственный иммунитет включает приобретенный активный после прививки (введение вакцины) и приобретенный пассивный (введение сыворотки).Естественный иммунитет включает врожденный иммунитет и приобретенный активный (после перенесенного заболевания). А также пассивный при передаче антител ребёнку от матери.

Вопрос 4. Отчего бывает аллергия?

Возникновению аллергической реакции может способствовать множество причин, главными из которых являются: вдыхание аллергических веществ, чаще всего пыли, растительной пыльцы; контакт с шерстью животных; продукты питания (яйца, сладкая вода, фрукты, овощи, рыба, молоко, химические вещества и др.); медикаментозные средства (в основном антибактериальные препараты пенициллинового и цефтриаксонового ряда); тополиный пух; очень часто встречается аллергия на солнце, которая проявляется достаточно обширной, одиночной либо множественной сыпью, напоминающая крапивницу, которая имеет ярко – красный оттенок; психоэмоциональное расстройство либо сильный стресс; укусы насекомых (мошки, комары, клещ, мухи и др.); цветы.

Вопрос 5. Что такое совместимость тканей и почему при переливании крови надо учитывать группу крови донора и больного?

Попытки пересадить ткань от одного человека другому предпринимались давно. Однако даже при удачно сделанной операции пересаженная ткань через некоторое время отторгалась. Причиной была иммунная реакция. Чужая ткань по биохимическому составу несколько отличалась от ткани пациента, которому ее пересаживали. Этого было достаточно, чтобы некоторые химические соединения ткани воспринимались в организме как антигены.

Чем меньше пересаживаемая ткань содержит антигенов, тем больше шансов, что она приживется. Поэтому первая задача хирургов - отыскать таких людей, у которых ткани были бы совместимы. Другой путь пересадки тканей заключается в подавлении иммунной реакции, используя специальные препараты.

Вопросы в конце параграфа.

Вопрос 1. Какова заслуга Э. Дженнера и Л. Пастера в изобретении вакцины?

Эдуард Дженнер (1749–1823) изобрел первую вакцину. Он наблюдал невосприимчивость к оспе доильщиц, переболевших коровьей оспой. Дженнер привил (14 мая 1769 г.) 8-летнему Джеймсу Фипсу коровью оспу, а через полтора месяца заразил его натуральной человеческой оспой: мальчик не заболел. Повторяя заражение Фипса через несколько месяцев и лет, Дженнер доказал возможность и высокую эффективность вакцинации против оспы.

Французский микробиолог Луи Пастер (1822–1895) первым предположил, что если удастся ослабить микроорганизмы настолько, что они смогут вызвать заболевание лишь в легкой форме, то человек, перенесший такую болезнь, окажется защищенным и от полноценных микробов, вызывающих то же заболевание. Опыты подтвердили эту мысль.

Вопрос 2. Почему прививка против кори не обеспечивает иммунитет к столбняку?

Прививка против кори не обеспечивает иммунитет к столбняку, потому что все вакцины и сыворотки специфичны, т. е. обладают строгой направленностью действия.

Вопрос 3. Что такое аллергия и как она возникает?

Аллергия - это повышенная чувствительность организма к различным веществам - аллергенам, проявляющаяся симптомами аллергического заболевания. До 25% населения индустриальных районов страдает каким-либо аллергическим заболеванием. Число случаев аллергии и ее тяжести неуклонно растет во всем мире. При попадании в организм аллерген вызывает иммунную реакцию. Антитела прикрепляются к стенкам сосудов, к клеткам различных тканей и органов. При вторичном попадании аллергена в организм эти антитела образуют с ним комплексы антиген–антитело. При этом выделяются вещества, повреждающие клетки, к которым эти антитела были прикреплены. Возникают покраснение, зуд и другие признаки раздражения. Например, раздражение слизистой полости носа ведет к насморку и чиханию, раздражение слизистой бронхов - к кашлю и усиленному выделению мокроты. Аллергены бывают: бытовые (домашняя пыль, дафнии), эпидермальные (перхоть и шерсть животных, перья, чешуя рыб), аллергены яда насекомых, пищевые, лекарственные, инфекционные, промышленные, пыльцевые.

Вопрос 4. Почему тканевая несовместимость является препятствием при пересадке органов?

Причиной, служащей препятствием при пересадке органов, является тканевая несовместимость. В свою очередь, причиной тканевой несовместимости является иммунная реакция. Чужая ткань по биохимическому составу отличается от ткани пациента, которому ее пересаживали. Вследствие чего некоторые химические соединения ткани воспринимаются в организме как антигены.

Вопрос 5. Какие группы крови имеются у человека?

У человека имеется четыре группы крови: первая (I), вторая (II), третья (III), и четвертая (IV).

Вопрос 6. Как можно объяснить конфликт между резус-положительным плодом и резус-отрицательным материнским организмом?

Если кровь плода резус-положительная, это значит, что на его эритроцитах находится особый белок, называемый «резус-фактор» (так как он был впервые обнаружен на эритроцитах обезьян вида макака-резус). Для женщины с отрицательным резусом, у которой такого белка нет, резус-белок плода является чужеродным. Ее организм начинает вырабатывать на него антитела. При их накоплении возникает резус-конфликт, сопровождающийся разрушением эритроцитов плода.

На рисунке 48 показан процесс приготовления противодифтерийного антитоксина, состоящего из антител, нейтрализующих дифтерийный яд.

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Что находится в колбе, содержимое которой вводят лошади несколько раз, постепенно увеличивая дозу?

В колбе находится дифтерийный яд, который вводят лошади, постепенно увеличивая дозу.

Что происходит в организме лошади в ответ на введение этого вещества?

В организме лошади происходит образование антитоксинов – веществ против дифтерийного яда.

Как обрабатывают кровь лошади, чтобы получить антидифтерийный антитоксин?

Кровь освобождают от форменных элементов, получают плазму крови, удаляют фибриноген.

В каких случаях применяют антидифтерийный антитоксин?

Дифтерийный антитоксин применяют для борьбы с дифтерией у людей.

Какой тип иммунитета вырабатывается у больного, которому ввели антидифтерийный антитоксин?

Происходит выработка искусственного пассивного иммунитета.

1. Чем занимается иммунология?
2. Как появились вакцины и лечебные сыворотки?
3. Чем искусственный иммунитет отличается от естественного?
4. Отчего бывает аллергия?
5. Что такое совместимость тканей и почему при переливании крови надо учитывать группу крови донора и больного?

В настоящее время изучением иммунитета занимается наука - иммунология.

Ее вклад в медицину, животноводство и другие отрасли народного хозяйства огромен, а начиналась она с довольно скромного эпизода.

Первую вакцину изобрел английский ученый Эдуард Дженнер (1749-1823). Он заметил, что женщины, доившие больных оспой коров, у которых на вымени были оспенные пузырьки, гораздо реже болели натуральной оспой. Дженнер взял жидкость из оспенных пузырьков женщины, болевшей коровьей оспой, и перенес ее на оцарапанную кожу мальчика. Через некоторое время он заразил этого мальчика натуральной оспой, но мальчик не заболел. Дело в том, что вирус коровьей оспы, неопасный для человека, вызвал в организме пациента появление антител, нейтрализующих вирус черной оспы.

Продолжил дело Э. Дженнера французский микробиолог Луи Пастер (1822-1895). Он первый понял, что возбудителями инфекционных болезней являются микробы, и обратил внимание на то, что после перенесения болезни человек, как правило, не болеет. Пастер предположил: если удастся ослабить микроорганизмы настолько, чтобы они могли вызвать заболевание человека лишь в легкой форме, то человек, перенесший такую болезнь, окажется защищенным от микробов, вызывающих то же натуральное заболевание. Опыты подтвердили эту мысль.

Препараты из ослабленных микробов Луи Пастер (или их ядов) стали называть вакцинами, (1822-1895) Что в переводе означает «коровьи», в память о первой вакцине, созданной Э. Дженнером. Процедура введения вакцины получила название прививка. После прививки иммунитет развивается в среднем в течение месяца.
Лечебные сыворотки. При введении вакцины организм самостоятельно вырабатывает антитела. При введении сыворотки организм получает антитела в готовом виде. Особенно важно это в том случае, если заражение уже произошло.

Кровь для лечебной сыворотки берут либо у человека, перенесшего данное заболевание, либо у животных, которых предварительно иммунизируют (рис. 48), вводя возбудителя инфекционного заболевания или же его токсин (яд). В ответ на это в организме животного вырабатываются защитные антитела – или антимикробные, или антитоксические. Например, противодифтерийная сыворотка - антитоксин. Ее получают путем введения в организм животного дифтерийного токсина.

Все вакцины и сыворотки специфичны, то есть обладают строгой направленностью действия (например, антидифтерийная сыворотка не предохранит от других инфекционных заболеваний).

Естественный и искусственный иммунитет.

Иммунитет может быть природный - естественный и искусственно созданный. Естественный иммунитет может быть подразделен на видовой, наследственный и приобретенный. Например, человек никогда не заболевает чумкой собак, потому что в человеческом организме нет условий для жизнедеятельности возбудителя этого заболевания. Это видовой иммунитет. Некоторые люди невосприимчивы к заболеваниям, которыми страдают другие люди. Это наследственный иммунитет. Наконец, есть иммунитет, приобретенный в результате перенесенного заболевания или же полученный грудным ребенком с молоком матери.

Искусственный иммунитет может быть только приобретенным.

Он активный, когда вводится вакцина и организм сам вырабатывает антитела, или пассивный, когда человеку вводят лечебную сыворотку, содержащую уже готовые антитела (см. схему).

Аллергия.

Повышенная чувствительность организма к некоторым факторам окружающей среды, например к продуктам питания, пахучим веществам, медицинским препаратам, предметам бытовой химии, называется аллергией.

Вещество, вызывающее аллергию, называется аллергеном. Попавший в организм аллерген вызывает иммунную реакцию. Антитела прикрепляются к стенкам сосудов, к клеткам различных тканей и органов. При вторичном попадании аллергена в организм эти антитела образуют с ним комплексы антиген-антитело. При этом выделяются вещества, повреждающие клетки, к которым эти антитела были прикреплены. Возникают покраснение, зуд и другие признаки раздражения. Например, раздражение слизистой полости носа ведет к насморку и чиханию, раздражение слизистой бронхов - к кашлю и усиленному выделению мокроты.

Аллергеном может быть цветочная пыльца, комнатная пыль, стиральные порошки, корм для рыб, шерсть собаки или кошки, антибиотики, выбросы городских и сельских предприятий.

Тканевая совместимость.

Попытки пересадить ткань от одного человека другому предпринимались давно. Однако даже при удачно сделанной операции пересаженная ткань через некоторое время отторгалась. Причиной была иммунная реакция. Чужая ткань по биохимическому составу несколько отличалась от ткани пациента, которому ее пересаживали. Этого было достаточно, чтобы некоторые химические соединения ткани воспринимались в организме как антигены.
Чем меньше пересаживаемая ткань содержит антигенов, тем больше шансов, что она приживется. Поэтому первая задача хирургов - отыскать таких людей, у которых ткани были бы совместимы. Другой путь пересадки тканей заключается в подавлении иммунной реакции, используя специальные препараты.

Переливание крови.

С проблемой тканевой совместимости медики столкнулись и при переливании крови, так как содержащиеся в эритроцитах чужой крови антигены разрушались антителами плазмы больного, если их кровь была несовместимой.

Люди, дающие кровь, называются донорами, а получающие ее - реципиентами. Когда наследственный иммунитет реципиента и донора не совпадал, вводимые в организм больного эритроциты донорской крови разрушались и это приводило больного к гибели. Изучение переливания крови позволило открыть четыре группы крови. Они были обозначены римскими цифрами I, II, III, IV. Кровь разных людей одной группы крови всегда совместима. Кроме того, кровь I группы можно было переливать всем остальным группам без неблагоприятных последствий. Люди с I группой крови являются универсальными донорами, но им самим можно переливать кровь только их группы. Наряду с универсальными донорами имеются и универсальные реципиенты. Это люди, кровь которых принадлежит к IV группе. Им можно переливать кровь любой группы. Людям, имеющим кровь II и III групп, можно переливать кровь I группы и их собственной.

В течение всей жизни человека его группа крови не меняется: антигены, присутствующие в эритроцитах, и антитела, находящиеся в плазме, постоянны в течение всей жизни.

Резус-фактор.

У многих людей в эритроцитах имеется белок, который получил название резус-фактор. Он обозначается символом Rh+. Впервые этот белок был обнаружен у обезьян вида макака-резус. Кровь людей, которые имеют его, называют резус-положительной, а кровь людей, в эритроцитах которых он отсутствует, - резус-отрицательной.

Если человеку с резус-отрицательной кровью перелить резус-положительную кровь, в его организме начнется выработка антител против резус-фактора. При вторичном переливании резус-положительной крови человеку с резус-отрицательной кровью наступает иммунологический конфликт, возникают реакции несовместимости.

Резус-конфликт может произойти и в том случае, когда мать резус-отрицательна, а отец резус-положителен. Если плод будет резус-положительным, то в организме матери начнут вырабатываться антитела, разрушающие резус-белок Rh+. При первой беременности может накопиться немного этих антител, и тогда родится нормальный ребенок. Но при повторной беременности, когда антител накопится много, про¬исходит резус-конфликт, сопровождающийся разрушением эритроцитов ребенка. Развивается гемолитическая болезнь, опасная для жизни новорожденного. С целью ее предупреждения всем беременным с резус-отрицательной кровью делают анализы для выявления антител к резус-фактору. В случае их наличия сразу же после рождения ребенку делают обменное переливание крови.

Иммунология, лечебные сыворотки, предупредительные прививки (вакцины), антитела, антитоксины, естественный иммунитет: видовой, наследственный, приобретенный; искусственный иммунитет: пассивный, активный; аллергия, аллерген, тканевая совместимость, 1, II, III и IV группы крови, резус-фактор, донор, реципиент.

1. Какова заслуга Э. Дженнера и Л. Пастера в изобретении вакцины?
2. Почему прививка против кори не обеспечивает иммунитет к столбняку?
3. Что такое аллергия и как она возникает?
4. Почему тканевая несовместимость является препятствием при пересадке органов?
5. Какие группы крови имеются у человека?

Как можно объяснить конфликт между резус-положительным плодом и резус-отрицательным материнским организмом?

1. На рисунке 48 показан процесс приготовления противодифтерийного антитоксина, состоящего из антител, нейтрализующих дифтерийный яд.

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Что находится в колбе, содержимое которой вводят лошади несколько раз, постепенно увеличивая дозу?
Что происходит в организме лошади в ответ на введение этого вещества?
Как обрабатывают кровь лошади, чтобы получить антидифтерийный антитоксин?
В каких случаях применяют антидифтерийный антитоксин?
Какой тип иммунитета вырабатывается у больного, которому ввели антидифтерийный антитоксин?

Перепишите схему в тетрадь.

Пометьте стрелочками, кому можно переливать кровь I, II, III и IV группы.

Колосов Д. В. Маш Р. Д., Беляев И. Н. Биология 8 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта

Содержание урока конспект уроку и опорный каркас презентация урока акселеративные методы и интерактивные технологии закрытые упражнения (только для использования учителями) оценивание Практика задачи и упражнения,самопроверка практикумы, лабораторные, кейсы уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный домашнее задание Иллюстрации иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа рефераты фишки для любознательных шпаргалки юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты Дополнения внешнее независимое тестирование (ВНТ) учебники основные и дополнительные тематические праздники, слоганы статьи национальные особенности словарь терминов прочие Только для учителей