Иммунология

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет им. А.М. Горького»

Биологический факультет Кафедра физиологии человека и животных

ИММУНОЛОГИЯ

Программа дисциплины (Стандарт ПД-ОПД)

Екатеринбург

2008

I.Введение

1. Цель дисциплины

Изучение основ иммунологии, как фундаментальной науки о сохранении биологической индивидуальности организмов путем распознавания и элиминации продуктов чужеродной генетической информации.

2. Задачи дисциплины

Изучение основных понятий и принципов иммунологии, истории иммунологии как науки. Получение знаний о структурной организации иммунной системы, о развитии системы иммунитета. Изучение естественных факторов иммунной защиты. Получение знаний о молекулярных основах иммунного распознавания. Изучение механизмов и вариантов иммунного ответа. Получение знаний о важнейших феноменах и реакциях иммунитета, о прикладном значении иммунологии и о нарушениях в системе иммунитета.

3.Место дисциплины в системе высшего профессионального образования (какие дисциплины используются в качестве основы для данной и для каких

используется данная дисциплина)

Основой для изучения иммунологии служат такие разделы биологической науки как: анатомия, физиология, гистология, эмбриология, цитология, генетика, молекулярная биология, биологическая химия, микробиология. В свою очередь, знание основ иммунологии, обеспечивает целостное представление о механизмах генетического гомеостаза, что необходимо при изучении большинства разделов биологической науки. В частности дисциплина является необходимой для изучения вирусологии, иммунофизиологии, эндокринологии, молекулярной физиологии.

4. Требования к уровню освоения содержания курса (приобретаемые компетенции, знания, умения, навыки)

Требования соответствуют вузовскому компоненту к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по специальности Биология 011600 / 020201; бакалавра, магистра по направлению Биология 5106000 / 02200 по циклу ОПД-В «Общепрофессиональных и специальных дисциплин» государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования

5.Методическая новизна курса.

Впреподавании дисциплины используются традиционные методические приёмы и формы работы, учитывающие постоянное развитие изучаемой науки и накопление новых сведений.

II.Содержание курса

1.Разделы курса, темы, их краткое содержание

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИПЫ ИММУНОЛОГИИ. ИСТОРИЯ ИММУНОЛОГИИ

Определение иммунологии. Зарождение и развитие иммунологии — эмпирический период, роль Пастера и его школы в создании научной иммунологии, развитие инфекционной иммунологии в первой половине XX века, переориентация и расширение фундаментальных задач во второй половине XX века. Связь иммунологии с другими науками, специфическое распознавание как основа иммунологии и гарантия ее суверенности. Развитие иммунологических идей (изменение представлений о предмете иммунологии и назначении иммунных процессов): защита от инфекционных агентов, сохранение биологической индивидуальности, возможность других трактовок; теории иммунитета. Основные понятия иммунологии — антиген, антигенраспознающие

структуры, включая рецепторы и антитела, иммунологическая специфичность. Двойственность иммунной системы — филогенетически древние механизмы естественной резистентности, связанные с воспалением, как основа, на которой развиваются антигенспецифические процессы адаптивного иммунитета, приводящие к формированию иммунологической памяти.

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

Клетки иммунной системы. Лимфоциты Т, В, NК - морфология, маркеры, стадии развития, гуморальные факторы, контролирующие развитие и пролиферацию. Антигенраспознающие рецепторы - формирование в процессе дифференцировки, последовательное появление проторецепторов и зрелых рецепторов. Миелоидные клетки - моноциты, макрофаги, дендритные клетки, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, тучные клетки.

Костный мозг как источник клеток иммунной системы. Центральные органы иммунной системы. Тимус - строение, роль в развитии и селекции Т-лимфоцитов, секреторная Функция, структура и биологическая роль гормонов тимуса; проблема внетимусного развития Т-лимфоцитов. Лимфатические узлы и селезенка - строение, Т- и В-клеточные зоны.

Лимфоидные структуры кожи и слизистых оболочек - структурированная и диффузная лимфоидная ткань, специфика распределения Т- и В-лимфоцитов, дендритных клеток. Микроокружение лимфоцитов - дифференциация стромальных клеток в различных лимфоидных структурах.

Рециркуляция и хоминг лимфоцитов - пути рециркуляции, механизмы хоминга, роль молекул адгезии и хемокинов в распределении лимфоцитов в организме, особенности распределения наивных лимфоцитов и клеток памяти. Обновление клеток иммунной системы - срок жизни различных клеток, его изменения после контакта с антигеном, механизм элиминации старых клеток.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ

Воспаление как основа иммунных процессов. Миелоидные клетки (моноциты, макрофаги, нейтрофилы и т.д.) — главные эффекторы естественной резистентности. Фагоцитоз — стадии, природа направленного движения, механизмы поглощения объектов, факторы, определяющие бактерицидность, роль активных форм кислорода, оксида натрия.

Естественные киллеры: природа распознавания, ограничение цитолиза сингенных клеток, механизмы клеточноопосредованного цитолиза.

Система комплемента — природа факторов, принцип каскадной активации, СЗ/С5, конвертазы - центральное звено системы комплемента, пусковые механизмы альтернативного, классического и лектинового путей активации комплемента, эффекторная фаза комплементзависимого цитолиза, место опсонизации и цитолиза, опосредованных комплементом, в иммунной защите.

Другие гуморальные факторы естественного иммунитета — роль лектинового распознавания в реализации активности гуморальных факторов естественного иммунитета. Острофазные белки, эйкозаноиды и их роль в нормальных и патологических иммунных процессах. Связь факторов естественного иммунитета со свертывающей, кининовой другими гуморальными системами организма.

Цитокины и цитокиновая сеть — классификация цитокинов, роль в гемопоэзе, развитии воспаления, в реакциях естественной резистентности, природа рецепторов, связь с активацией клеток, локальность действия, взаимодействие между цитокинами, избыточность в системе цитокинов. Хемокины — роль в организации иммунной системы, развитии воспаления и иммунных процессов.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ИММУННОГО РАСПОЗНАВАНИЯ

Иммуноглобулины/антитела как типичные антигенраспознающие молекулы, генетический контроль, строение полипептидных цепей, их доменная структура; изотипы, аллотипы. Вариабельные домены как структурная основа иммунологичесв! распознавания; строение антигенсвязывающего участка, идиотипия. Антигенраспознаюи рецепторы лимфоцитов. 1 Структура В-клеточного рецептора - особенности мембранных иммуноглобулинов,

вспомогательные молекулы В-клеточного рецептора. Т-клеточный рецептор, разновидности, полипептидные цепи рецепторов, их доменная структура, структура антигенсвязывающего участка, дополнительные молекулы (СD3, ζ-цепь).

Формирование антигенраспознающего репертуара лимфоцитов - разнообразие зародышевых V-генов, их перестройка при дифференцировке лимфоцитов, ферменты, участвующие в перестройке. Селекция клонов лимфоцитов как средство адаптации антигенраспознающего репертуара к запросам индивидуального организма. Структурные основы антигенности.

Физико-химические закономерности взаимодействия антигенов и антител, феноменология взаимодействия антигенов и антител, свойства иммунных комплексов. Особенности распознавания антигенов Т-лимфоцитами, необходимость презентации антигенов.

Главный комплекс гистосовместимости - генетика, классы генов гистосовместимости, их связь с презентацией антигенов, химическая структура молекул I и II классов. Структурные основы презентации антигенов - особенности процессинга антигенов I и II классов, структура антигенсвязывающей бороздки и взаимодействие с ней пептидов, сродство пептидов к аллельным формам молекул главного комплекса гистосовместимости как основа генетического контроля уровня иммунного ответа на конкретные антигенные эпитопы. Презентация липидных и углеводных эпитопов, роль молекул СD1.

Клеточные основы представления антигенов - антигенпрезентирующие клетки, условия их взаимодействия с Т-лимфоцитами, формирование иммунного синапса, роль корецепторов, костимулирующих и адгезивных молекул. Последствия представления антигенов - передача активационного сигнала, активация, включение пролиферации, дифференцировки, анергии, апоптоза лимфоцитов. Презентация антигена как центральное событие иммунного ответа, связывающее неспецифическую и антигенспецифическую составляющие иммунной системы.

ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Пусковые механизмы иммунного ответа - восприятие антигена антигенпрезентирующими клетками, его транспортировка в лимфоидные органы и представления Т-хелперам. Роль дифференцировки Т-хелперов в выборе формы иммунного ответа - клеточного или гуморального: концепция Тh1/Тh2-дивергенции, роль цитокинов в индукции иммунного ответа.

Гуморальный иммунный ответ - взаимодействие В-лимфоцитов с Т-хелперами, индукция пролиферации и дифференцировки В-клеток, селекция в зародышевых центрах, переключение изотипов иммуноглобулинов, созревание аффинитета, роль цитокинов, дифференцировка плазматических клеток, секреция антител.

Клеточный иммунный ответ - его разновидности (цитотоксический ответ и гиперчувствительность замедленного типа), дифференцировка цитотоксических Т- лимфоцитов, особенности восприятия ими антигенного и хелперного сигналов, роль цитокинов, взаимодействие СD4+ Т-клеток и макрофагов.

Эффекторные механизмы иммунитета - механизмы естественного иммунитета как основа, на которой базируется действие специфических иммунных механизмов. Эффекторные функции антител, их нейтрализующая и опсонизирующая активность, активация комплемента, связь с фагоцитарной и киллерной функциями, механизмы клеточноопосредованного цитолиза, армирование макрофагов и нейтрофилов.

Генетический контроль иммунного ответа. Регуляция иммунитета - роль иммунных комплексов и Fс-рецепторов, идиотипическая регуляция, представления о клеткахсупрессорах и их месте в регуляции иммунного ответа, нейроэндокринная регуляция иммунных процессов.

Иммунологическая память - дифференцировка В- и Т-клеток памяти, их отличия от «наивных» клеток, особенности активации клеток памяти, преимущества вторичного иммунного ответа перед первичным.

Антиинфекционная защита - спектр иммунных механизмов, вовлекаемых в иммунный ответ на патогенны. Особенности защиты от внутриклеточных и внеклеточных патогенов, теоретические основы вакцинологии. Защита от паразитов и ее связь с аллергией немедленного типа.

Противоопухолевый иммунитет - иммуногенность опухолевых клеток, их ускользание от иммунных факторов, механизмы и результативность противоопухолевого иммунитета, роль цитокинов и возможности их использования в противоопухолевой терапии.

Трансплантационный иммунитет и реакция трансплантат-против-хозяина. Иммунологическая толерантность - естественная толерантность, ее связь с делецией и анергией клонов, искусственная толерантность, нарушения естественной толерантности и аутоиммунные процессы.

Нарушения иммунных процессов — первичные иммунодефициты и их молекулярные основы, иммунодефициты, вызванные действием внешних факторов, вирусами (СПИД), сопутствующие заболеваниям.

Экологическая иммунология. Окружающая среда и адаптация организма. Повреждение иммунитета и его причины. Значение иммунологического мониторинга в экологических исследованиях.

РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ИММУНИТЕТА

Филогенез иммунитета. Иммунитет у беспозвоночных - гуморальные и клеточные факторы, фагоцитоз, зачатки специфических иммунных процессов, роль молекул адгезии, лектинов. Зарождение антигенспецифического распознавания и адаптивного иммунного ответа — происхождение суперсемейства иммуноглобулинов, V-генов, антител, антигенраспознающих рецепторов. Формирование процесса презентации антигенов, происхождение молекул главного комплекса гистосовместимости, эволюция процессии антигенов, системы костимуляции.

Эволюция системы иммунитета у позвоночных — органы и клетки иммунной системы, тимус, сумка Фабриция и другие центральные - лимфоидные органы и структуры. Эволюция клеточного и гуморального иммунитета, противоинфекционной и противоопухолевой защиты. Уникальность иммунных процессов и их эволюционные истоки. Формирование факторов антигенспецифического адаптивного иммунитета в эволюции.

Онтогенез системы иммунитета. Формирование в онтогенезе миелоидных лимфоидных рядов гемопоэза — роль желточного мешка, печени эмбрионов, тип костного мозга. Миграции клеток иммунной системы в онтогенезе: перемещение стволовых кроветворных клеток, волны заселения тимуса и эмиграции Т-клеток из тимуса. Изменение реакции лимфоцитов на стимуляцию в процессе онтогенеза — соотношение пролиферации и апоптоза, анергии и иммунного ответа.

Иммунные процессы в перинатальном периоде — перестройки в иммунной системе, формирование основных типов иммунных процессов, формирование клеток памяти к основным антигенам среды обитания, автономизация периферического звена иммунной системы.

Старение иммунной системы - инволюция тимуса и факторы, ее вызывающие, динамика гормонов тимуса, цитокинов, возрастной дисбаланс Тh1/Тh2-регуляции иммунных процессов, старческий иммунодефицит и его последствия.

2.Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы

1.Анафилаксия.

2.Анафилактический шок.

3.Антигензависимая и антигеннезависимая дифференцировка лимфоцитов.

4.Биологические барьеры, клеточные и гуморальные факторы неспецифической резистентности.

5.Иммунитет матери и плода во время беременности.

6.Инструктивная теория образования антител. Работы К.Ландштейнера, Л.Полинга.

7.История изучения природы антител. Работы Э.Ру, А.Йерсина, П.Эрлиха, Ландштейнера, Э.Кэбота, А.Эдельмана, Р.Портера.

8.История оспопрививания.

9.История открытия аллергических реакций.

10.История открытия естественной и искусственной толерантности. Работы П.Медавара, Н. Ерне.

11.Классификация иммунодефицитных состояний.

12.Клеточная кооперация в ходе формирования иммунного ответа. 13.Клонально-селекционная теория иммунитета Ф.Бернета. 14.Местные анафилактические реакции.

15.Методы лабораторной диагностики ВИЧ-инфекции.

16.Методы оценки иммунного статуса организма.

17.Механизм двойного распознавания антигенов.

18.Механизм первичного и вторичного иммунного ответа.

19.Механизм развития иммунодефицита при ВИЧ-инфекции.

20.Механизм цитотоксических реакций гиперчувствительности. Примеры. 21.Механизмы поглощения и внутриклеточного переваривания бактерий при фагоцитозе. 22.Морфо-функциональная характеристика В-лимфоцитов.

23.Морфо-функциональная характеристика Т-лимфоцитов.

24.Общая характеристика и классификация иммунодефицитных состояний.

25.Онтогенез иммунной системы.

26.Определение понятий “аффинность” и “авидность” антител.

27.Определение понятия “антиген”. Химическая природа и основные свойства антигенов. 28.Основные виды бактериальных антигенов, их свойства.

29.Основные возбудители СПИД-ассоциированных заболеваний. 30.Основные заслуги Р.Коха в области микробиологии и иммунологии. 31.Основные отличия первичного и вторичного иммунного ответа. 32.Основные этапы развития теории иммунитета.

33.Основы трансплантационного иммунитета.

34.Особенности иммунной системы и иммунитета новорожденного. 35.Причины гибели Т-хелперов при ВИЧ-инфекции.

36.Прямые и непрямые серологические реакции.

37.Работы И.Мечникова и П.Эрлиха в области изучения иммунитета. 38.Работы Л.Пастера в области изучения природы инфекционных заболеваний.

39.Работы Л.Пастера в области создания вакцин против инфекционных заболеваний. 40.Работы Р.Коха, Ш.Рише, П.Портье, К.Пирке в области изучения аллергии и

иммунопатологии.

41.Реакции гиперчувствительности немедленного и замедленного типа.

42.Реакции прямой и непрямой иммунофлуоресценции.

43.Реакция агглютинации.

44.Реакция бласт-трансформации лимфоцитов.

45.Реакция непрямой гемагглютинации.

46.Реакция преципитации. Флоккуляция, кольцепреципитация, диффузионная преципитация, радиальная иммунодиффузия.

47.Реакция связывания комплемента.

48.Роль В-клеточного звена в развитии иммунного ответа.

49.Роль клеточной кооперации в ходе первичного иммунного ответа.

50.Роль нормальной микрофлоры в формировании иммунного статуса макроорганизма. 51.Роль Т-клеточного звена иммунитета в развитии иммунного ответа. 52.Селективная теория образования антител П. Эрлиха.

53.Синдром приобретенного иммунодефицита.

54.Строение активного центра антитела. 55.Строение генов - и - цепей иммуноглобулинов. 56.Строение генов Н-цепей иммуноглобулинов. 57.Строение молекулы Ig A.

58.Строение молекулы Ig G.

59.Строение молекулы Ig M.

60.Строение Т-клеточных рецепторов.

61.Структурно - функциональные особенности иммуноглобулинов классов Ig A, G, D, E, M.

62.Сывороточная болезнь.

63.Твердофазный иммуноферментный анализ. 64.Теория “боковых цепей” П.Эрлиха. 65.Филогенез иммунной системы.

66.Характеристика главного комплекса гистосовместимости.

67.Характеристика гуморальных факторов неспецифической резистентности (комплемент, лизоцим, интерферон, ингибиторы вирусной репродукции).

68.Характеристика лимфоидно - макрофагальной системы.

69.Характеристика периодов развития ВИЧ-инфекции.

70.Характеристика субпопуляций Т-лимфоцитов. 71.Характеристика Т- и В- лимфоцитов по рецепторам класса CD.

72.Характеристика Т-зависимого и Т-независимого иммунного ответа. 73.Характеристика центральных и периферических органов иммунной системы. 74.Характеристика цитокинов и их роль в формировании иммунного ответа. 75.Эволюция иммунных механизмов.

III. Распределение часов курса по темам и видам работ

№	Наименование разделов				ВСЕГ	Аудиторные занятия	Самостоятельная
п/п	и тем				О	(час)	работа
					(часов)
						в том числе
						Лекции
1.	Введение в предмет. История и этапы				4	2	2
	развития иммунологии.			Основные
	понятия и феномены иммунологии.
	Виды и формы иммунитета. Их
	характеристика.
2.	Специфические	и	неспецифические		6	2	4
	механизмы	защиты		организма.
	Клеточные и гуморальные механизмы
	неспецифической резистентности.
3.	Роль нормальной		микрофлоры в		6	2	4
	формировании	иммунного статуса
	организма.
4.	Антигены.	Природа,		строение,	6	2	4
	свойства. Антигены микробного и
	немикробного происхождения.

5.	Антитела.	Природа		и	строение		6	2	4
	иммуноглобулинов.				Механизм
	продукции. Свойства и функции
	антител.
6.	Теории иммунитета.			Генетический			12	4	8
	контроль иммунного ответа.
7.	Реакции	иммунитета.		Механизмы			6	2	4
	взаимодействия антигенов и антител.
8.	Эволюция	иммунных		механизмов.			12	4	8
	Филогенез	и	онтогенез		иммунной
	системы.
9.	Иммунная		система		человека.		12	4	8
	Иммунокомпетентные					клетки.
	Иммунофенотипическая
	характеристика лимфоцитов.
10.	Клеточная		кооперация		в	ходе	6	2	4
	иммунного ответа. Система цитокинов.
	Механизмы иммунного распознавания.
11.	Гиперчувствительность.					Основы	6	2	4
	аллергологии.					Реакции
	гиперчувствительности немедленного и
	замедленного типов.
12.	Трансплантационный			иммунитет.			6	2	4
	Иммунологическая			толерантность.
	Роль	главного			комплекса
	гистосовместимости.			Иммунология
	беременности.
13.	Иммунопатология.				состояния.		6	2	4
	Иммунодефицитные
	Синдром		приобретенного
	иммунодефицита.
14.	Прикладная		иммунология.			Реакции	6	2	4
	прямого и непрямого серологического
	анализа. Методы оценки иммунного
	статуса	организма.			Основные
	показатели			иммунограммы
	(нормограммы) человека.
		ИТОГО:					100	34	66

IV. Форма итогового контроля

Сеточный зачёт по билетам, каждый из которых содержит 3 вопроса: 1) вопрос по разделам общей иммунолоии; 2) вопрос по разделам прикладной иммунологии; 3) вопрос по разделу «нарушения иммунитета».

V.Учебно-методическое обеспечение курса

1.Рекомендуемая литература (основная)

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ

Альбертс Б., Брей Д., Льюиз Д. Молекулярная биология клетки. - М.: Мир, 1994, т.1-3. Галактионов В.Г. Иммунология. - М.: Изд-во МГУ. 1998.

Галактионов В.Г. Иммунология. - М.: Академия, 2004.

Петров Р.В., Атауллаханов Р.И. Клеточные мембраны и иммунитет. - М.: Высшая школа, 1991.

Практикум по иммунологии: Учеб. пособие / Под ред. И.А. Кондратьевой и В.Д. Самуилова. - М.: Изд-во МГУ, 2001.

Ройт А., Бростофф Дж., Мейбл Д. Иммунология, М., 2000.

Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. - М.: Медицина. 2000. Ярилин А.А. Основы иммунологии. - М.: Медицина. 1999.

Jаnеwау С.А., Тrаvеrs Р., Wаlport М., Сарrа J.D. Immunobiology. Immune System in Health and Disease. 1997. 4th edition. – London – New York: Garland Publishing/Churchill Livingstone.

2. Рекомендуемая литература (дополнительная)

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

Белки иммунной системы (под ред. В.Т. Иванова). - М.: ИБХ. 1997. Галактионов В.Г. Очерки эволюционной иммунологии. - М.: Наука. 1995.

Кетлинский С.А., Симбирцев А.С., Воробьев А.А. Эндогенные иммуномодуляторы. – СПб: Гиппократ. 1992.

Практикум по иммунологии / Под ред. И.А. Кондратьевой и А.А. Ярилина. - М.:Академия, 2004.

Тотолян А.А., Фрейдлин И.О. Клетки иммунной системы. I-II. - СПб: Наука, 1999. Ульянкина Т.И. Зарождение иммунологии. - М: Наука. 1994.

Хаитов Р.М., Пинегин Б.В., Истамов Х.И. Экологическая иммунология. - М.: Изд-во ВНИРО, 1995.

Фонталин Л.Н. Молекулярно-клеточные механизмы иммунологической толерантности / Отв. Ред. Г.И. Абелев. - М.: Наука, 1994.

Фролов А.К., Арцимович Н.Г., Сохин А.А. Иммуногенетика. - М.: Медицина, 1993. Ярилин А.А., Пинчук В.Г., Гриневич Ю.А. Структура тимуса и дифференцировка Т- лимфоцитов. - Киев: Наукова думка. 1991.

VI. Ресурсное обеспечение

1. Аудитория

Учебная аудитория, снабженнаямультимедийным проектором и экраном.

2. Лаборатории

Лаборатории кафедры физиологии человека и животных УрГУ.

3. Приборная база, лабораторное оборудование, материалы

Световые микроскопы. Штатное лабораторное оборудование кафедры физиологии человека и животных УрГУ.

4. Натурные объекты, коллекции, модели

Демонстрационные материалы, препараты (к разделам прикладной иммунологии, оценка иммунного статуса организма).