Klimnik_Sitnik_mikrobiologiya

цілеспрямованого хемотаксису. Речовини, що визначають напрям руху макрофага, називаються хемоантрактантами. До них відносяться фрагменти системи комплементу, глобуліни, продукти деградації: колагену, фібрину, клітин. Поступове підключення різних хемоантрактантів забезпечує постійний приплив нових макрофагів із судинного | русла. На відміну від поліморфноядерних лейкоцитів, макрофаги - ! тривалоіснуючі клітини.

Щоб відбулося поглинання фагоцитами бактерій (фагоцитоз), ос-‘ танні повинні адсорбуватись на поверхні нейтрофіла або макрофага. Після адсорбції розпочинається фаза поглинання шляхом активізації і актин-міозинової скорочувальної системи, що призводить до утворен- і ня навколо бактерії псевдоподій. У міру того, як близько розташовані: рецептори приєднуються до мікроба, плазматична мембрана насува­ ється на нього, поки він не опиниться у вакуолі (фагосомі). Наступні] події розгортаються досить швидко, і протягом короткого часу лізосоми < зливаються з фагосомою, впорскуючи в неї свої гідролітичні ф ер м ен ті Знищення чужорідних клітин здійснюється за двома механізмамигщ кисеньзалежним і кисеньнезалежним. При кисеньзалежному механізмі 1 утворюються біологічно активні речовини, які згубно діють на захопи лений об’єкт: надпероксидний аніон, пероксид водню, гідроксильнії радикали та інші. При кисеньнезалежному механізмі створюються,: оптимальні умови для руйнування бактеріальної мембрани катіонни- 1 ми білками. Певне значення тут мають лізоцим, лактоферин, оксиді азоту, низька концентрація водневих іонів. Отже при фагоцитозі* виділяють такі основні стадії:

1.	Наближення фагоцита до мікробів у результаті позитивної^
хемотаксису.		"
2.	Адгезія бактерій на поверхні фагоцита.	'

3.Активація мембрани фагоцита і поглинання мікроорганізмів.^

4.Злиття фагосоми з лізосомою і перетравлення чужорідних

агентів.	!
5. Видалення продуктів розпаду за межі клітини.	*

Проте мікроорганізми виробили ряд пристосувань, які захищаюгі їх від згубної дії фагоцитів. Наприклад, збудники туберкульозу, лепри, бруцели, потрапивши всередину макрофага, здатні навіть розмножуй ватись. Це пояснюється тим, що мікобактерії туберкульозу пригнічуй ють злиття фагосом з лізосомами, а оболонка збудника лепри н* підцається дії ферментів фагоцита. Деякі рикетсії здатні покидати фагосоми й існують безпосередньо в цитоплазмі. щ

170

Явище, коли мікроорганізми не перетравлюються у фагоциті, одержало назву незавершеного фагоцитозу.

Водночас існує ряд факторів, що стимулюють фагоцитарну актив­ ність лейкоцитів. У першу чергу - це антитіла й компоненти компле­ менту, а також лімфокіни, лізоцим, простагландини, інтерферон. Ці речовини можуть з ’єднуватись з мікроорганізмами, зумовлюючи їх опсонізацію. Відомо, що на поверхні фагоцита є рецептори до Ес фрагмента антитіла і СЗ комплементу. Завдяки цьому опсонізована частинка легко зв’язується з фагоцитом.

Природні кілери (ПК). Ці клітини подібні до великих гранулярних лімфоцитів, виконують в організмі дуже важливу функцію. Вони контролюють появу й знищують пухлинні клітини. Як тільки рецеп­ тори природного кілера зв’язуються з трансформованою клітиною, ПК активується й впорскує в позаклітинний простір клітини-мішені речовину, подібну до С9 комплементу - перфорин. У лічені хвилини пухлинна клітина руйнується. При цьому ПК залишається неушкодженим і здатний вступити в контакт із наступною мішенню.

Вважають, що природні кілери - основні клітини, які забезпечу­ ють протипухлинний захист організму. Вони складають близько 3 % лімфоцитів крові й виконують різноманітні функції: контролюють ріст первинних і метастатичних пухлинних клітин, розвиток мікроб­ них і вірусних інфекцій, виробляють медіатори, беруть участь в імунорегулюючих процесах, започатковують розвиток транспланта­ ційного імунітету.

ПК активно стимулюються у-інтерфероном, вони стійкі до іоні­ зуючої радіації й не фагоцитуються.

Таким чином, в організмі постійно існує і функціонує розгалужена система вродженого природнього захисту від чужорідних агентів, основу якої складають різноманітні активні речовини, що знаходяться в сироватці крові, секретах, тканинах, органах. Складовою цієї систе­ ми є також нормальна мікрофлора організму, яка має виражені ан­ тагоністичні властивості відносно багатьох збудників. Мікрофаги, мак­ рофаги та природні кілери здатні успішно знищувати чужорідні та змінені власні клітини, бактерії, віруси. Все це створює першу лінію захисту організму, яка успішно протистоїть збудникам інфекційних захворювань.

Як приклад синергідної взаємодії різних факторів неспецифічної та специфічної резистентності наводимо основні чинники, що забезпе­ чують протимікробний захист слизових оболонок (табл. 2).

171

Таблиця 2

Основні чинники протиінфекційного захисту слизових оболонок

Фактори вроджепі, неспецифічні			Фактори специфічні, набуті ||
фізичні	гум оральні	клітинні	гум оральні	клітинні И
Рух війок	Лізоцим	РЕС	Секреторні	В-лімфоцити
Змивання	Лактоферин	Фагоцитоз	антитіла
Виділення	Інтерферон	Нейтрофіли	IgA, Ig М
Чхання	Пропердин	Еозинофіли	Тканинні -	Т-лімфоцити
Кашель	Пептиди	Макрофаги	антитіла
Злущення	Пероксидаза		IgG, IgE
епітелію	Комплемент

Набутий імунітет

При проникненні в організм збудників захворювань, чужорідних: речовин, одночасно з наведеними вище механізмами збереження гомеостазу, мобілізується друга, більш ефективна лінія захисту, - імунна система. На кожен збудник в організмі виникають специфічні гуморальні й клітинні фактори, які спричиняють нейтралізацію й \ знешкодження патогенного чинника та зумовлюють резистентність, до повторного зараження - набутий імунітет. Останній має місце й при профілактичних щепленнях.

Яка ж будова і як функціонує ця специфічна система захисту,/ що забезпечує розвиток набутого імунітету?

Структура імунної системи

Імунна система, яка оберігає постійність внутрішнього середовища, * розміщена по всьому організму. Розрізняють центральні та перифе-^ ричні органи імунітету. До центральних органів належать вилочковаЧ залоза (тимус) і сумка (бурса) Фабриціуса у птахів (bursa - сумка)Ц Вважають, що її функцію у людини виконує кістковий мозок. Пери**! феричні органи імунітету представлені селезінкою, лімфатичним^! вузлами, а також всіма лімфатичними скупченнями організм^! (рис. 46). 1

Центральною фігурою імунної системи є лімфоцит. Залежно віДІ функції і місця утворення, лімфоцити поділяються на дві великії групи: Т-лімфоцити, джерелом яких є тимус (вилочкова залоза) Р

172

Рис. 46. Структура імунної системи людини

В-лімфоцити, які утворюються в птахів у бурсі Фабриціуса, а в людей у кістковому мозку:

173

Відповідно до цього розрізняють Т- і В-системи імунітету. Т-сис- тема в основному забезпечує захист організму за рахунок активності високоспеціалізованих клітин - Т-лімфоцитів, а В-система - за раху­ нок синтезу специфічних фракцій гамаглобулінів, які одержали назву імуноглобулінів або антитіл. Перед ознайомленням з механізмом ■ імунного захисту організму, необхідно вияснити зміст таких основних імунологічних понять як антигени й антитіла.

Антигени та їх властивості

Антигени - це біополімери, природні або синтетичні сполуки, які розпізнаються лімфоїдними клітинами й здатні викликати імунну відповідь. Остання може проявитись синтезом антитіл, підвищеною чутливістю (гіперчутливістю), імунологічною пам’яттю, імунологіч­ ною толерантністю (Іоіегапіла - переносимість, терпимість). Антигени ! характеризуються двома основними взаємозв’язаними властивостями:; 1) вибірково взаємодіють із рецепторами лімфоцитів, викликаючи синтез антитіл; 2) специфічно реагують з цими антитілами.

Антигенами є органічні речовини мікробного, рослинного і тварин- і ного походження, а також одержані синтетичним шляхом. Ними мо- І жуть бути як шкідливі, так і нешкідливі для організму речовини. За, хімічною будовою антигенами є білки, деякі поліпептиди, полісахари-' ди, ліпіди та їх сполуки.

Виходячи з цього, неважко уявити, яке різноманіття антигенів., містять віруси, бактерії, гриби, найпростіші, клітини, тканини, мік-І робні отрути, отрути бджіл, змій, павуків тощо.

У той же час існують речовини, які самостійно не можуть ВИКЛИ-;! кати імунної відповіді, але якщо вони з ’єднуються з високомолекуЧ лярними білковими носіями, то такої здатності набувають. Ці речовини! одержали назву неповноцінних антигенів або гаптенів. Гаптени Щ хімічними сполуками малої молекулярної маси (антипірин, арсеніла^ ти), а також більш складні субстанції (полісахариди, ліпіди, нуклеї-] нові кислоти). Антитіла, що синтезувались на комплекс гаптенбілоК* здатні реагувати як із цілим комплексом, так і окремим гаптеном.*

Які властивості повинна мати речовина, щоб вона стала анти-« геном?

По-перше, речовина повинна бути генетично чужорідною. Відома* що імунна система не допускає в організм речовин з іншою генетично^

174

програмою і контролює генетичний склад свого внутрішнього сере­ довища. Отже, щоб бути антигенами, ці субстанції повинні нести в собі інформацію про гени, які відсутні в даному організмі. У зв’язку

зцим різні види живих істот містять різні антигени. Існує антигенна відмінність і всередині виду. Ступінь чужорідності є важливим факто­ ром антигенності речовин. В той же час, відомо, що речовини, які виконують у різних організмів одну й ту ж функцію є поганими ан­ тигенами (гемоглобін, інсулін та ін.). Однак, у власному організмі присутні речовини і тканини, які в період ембріонального розвитку не контактували з лімфоїдною тканиною, а тому імунна система “не знає” про їх існування. І якщо при певних патологічних процесах ці речовини потрапляють в кров, імунна система реагує на них, як на чужорідні (кришталик ока, тканина щитовидної залози, мозкова тканина, сперматозоїди). Таким чином, вони стають антигенами для власного організму і називаються аутоантигенами.

По-друге, важливе значення має їх макромолекулярність. Чим вища молекулярна маса речовини, чим складніша її структура, тим кращим антигеном є вона. Як правило, у більшості антигенів молекулярна маса становить десятки тисяч дальтон.

По-третє, існує пряма залежність між стабільністю структури молекули та її антигенними властивостями. Антиген повинен мати жорстку конструкцію молекули.

По-четверте, ці речовини повинні розчинятись у рідинах організму. Однією з найважливіших властивостей будь-якого антигена є його специфічність. За своєю структурою повноцінний антиген скла­ дається з двох частин: високомолекулярного носія, який забезпечує молекулярну масу (білок або полісахарид) і детермінантної групи (епітоп), яка зумовлює антигенну специфічність. Детермінантами специфічності білкових антигенів є комбінації кінцевих залишків амінокислот, які утворюють тривимірну конфігурацію (-СООН, -ОН, -БОдН). У полісахаридних антигенах детермінантами специ­ фічності можуть бути моно-, ди, -трисахариди, які складаються

здекількох простих цукрів. Специфічність антигена залежить не тільки від структури детермінанти, але й її просторового розмі­ щення (орто-, пара-), Ь- і Б-структури. Речовини з однаковими Детермінантами, але різними за їх просторовим розміщенням в антигенному відношенні відмінні. Детермінанта група розпізнається відповідними рецепторними структурами імунокомпетентних клі­ тин і антитіл.

175

Розрізняють видову, групову, типову, гетероспецифічність. Видо­ ва специфічність полягає в тому, що кожний вид живих істот має власні, характерні для нього антигени, які одержали назву видових.

Водночас у різних індивідуумів одного й того ж виду однакові білки відрізняються за антигенними властивостями, що зумовлено генотипічно. Ці відмінності називаються алотипічними.

Групова специфічність. У тварин одного й того ж виду і в людей є групи, які відрізняються специфічними антигенами. Такі антигени, спільні для окремих груп тварин чи людей, називаються груповими або ізоантигенами. У людей є 18 груп крові за ізоантигенами еритро­ цитів, з яких в клінічній практиці найчастіше виділяють чотири, залежно від наявності антигенних детермінант А і В. Якщо еритроцити людини містять антигенні детермінанти А, то їх відносять до групи А, при наявності В-детермінант - до групи В, якщо мають обидві детермінанти - групи АВ, при відсутності цих двох антигенів - групи 0. Крім того, існує система лейкоцитарних антигенів, за якими відрізняються окремі індивідууми. Ці та інші антигени обов’язково визначають при переливанні крові, трансплантації органів і тканин.

Типова специфічність. Типові антигени зумовлюють відмінності серед штамів одного й того ж виду бактерій і вірусів. За такими ти­ повими антигенами розрізняють окремі типи стрептококів, ботулінового токсину тощо.

Під гетероспецифічністю розуміють такий стан, коли у різних видів знаходять однакові антигени. Такі загальні антигени часто зустрі­ чаються в клітинах тварин і мікроорганізмів, що дозволяє останнім і у певній мірі протистояти на перших порах захисним силам організму.* Велике практичне значення має знання антигенного складу бак­ терій і вірусів. Відомо, що до складу мікроорганізмів входять білки, полісахариди, сполуки білків з полісахаридами, ліпідами, нуклеїнові кислоти. Такою складністю хімічної будови зумовлена й мозаїчність; їх антигенної структури. Проте основні антигени бактерій можна поділити на дві групи: групові - загальні для декількох видів бактерій,

і специфічні видові, які притаманні тільки одному виду і відсутні В інших. У межах одного виду теж можуть бути варіанти, що розрізня- і ються за окремими, властивими тільки їм антигенами, що має ви-: рішальне значення при проведенні мікробіологічної діагностики ін- \ фекційних захворювань. У глибині клітинної стінки, де розташовані Ц глюцидоліпідопротеїнові структури, розміщені термостабільні 0-1 антигени (соматичні). У рух тивих бактерій в джгутиках, які складаються

176

з білків, розрізняють термолабільні Н-антигени
(джгутикові). У вірулентний сальмонел черевно­
го тифу в оболонці знаходяться Уі-антигени. Кап­
сульні мікроорганізми містять капсульні К-ан-
тигени (рис. 47). Деякі мікроорганізми мають про-
тективні антигени. Це досить активні бактерійні
субстанції, які здатні стимулювати синтез анти­
тіл, що забезпечують захист організму. Вони вхо­	будова бактеріальної
дять до складу бактерійної клітини або виділя­	клітини (О, К, Н - ан­
ються назовні у вигляді продуктів метаболізму.	тигени)

Всі бактеріальні токсини теж мають виражені антигенні властивості. Кожен вірус має свої специфічні білки, які зумовлюють антигенну своєрідність відповідного вірусу. Високими імуногенними властивос­ тями володіють гемаглютинін вірусу грипу, поверхневий антиген

вірусу гепатиту В, антигени вірусів сказу, ящуру.

Антитіла (імуноглобуліни) та їх характеристика

Найважливішим моментом у процесі імунної відповіді є виявлен­ ня, пізнання хімічної сполуки (маркеру), який властивий “чужому” антигену, на відміну від “свого”. Ця функція покладена на особливі білки, які відрізняються дивовижною різноманітністю молекулярної структури. Індивідуальність кожної такої молекули дозволяє їй виявляти специфічні чужорідні маркери.

Найбільш відомими розпізнавальними білками є імуноглобуліни (Ig) або антитіла. Існує п’ять класів імуноглобулінів людини: G, М, А, Е, D. Молекули кожного класу складаються з важких (Н) і легких

(L) поліпептидних ланцюгів. У легких і важких поліпептидних лан­ цюгах розрізняють постійні ділянки (С) і змінні, варіабельні (V).

Першим імуноглобуліном, структура якого була розшифрована був IgG (рис. 48). На його прикладі ознайомимось з принциповою будовою імуноглобулінів. IgG має два легкі і два важкі поліпептидні ланцюги. За допомогою ферментного розщеплення (папаіном) молекула Ig розпадається на три фрагменти, які частково зберігають біологічні й фізико-хімічні властивості інтактної молекули: 2 Fab-фрагменти (fragment antigen binding - фрагмент, що зв’язує антиген) і один Fc-фрагмент (fragment cristalizable - фрагмент, який кристалізується). Ці фрагменти утворюються в результаті розриву пептидних зв’язків

177

Рис. 48. Структура імуноглобуліна

у “шарнірній“ ділянці імуноглобуліну. ГаЬ-фрагмент моновалентний, здатний зв’язувати антиген. Він містить Ь-ланцюг і термінальну ді­ лянку Н-ланцюга. Гс-фрагмент складається з двох об’єднаних С-кін- цевих половин Н-ланцюгів і здатний фіксуватись на клітинних мемб­ ранах і зв’язувати комплемент. У ЕаЬ-фрагментах імуноглобуліну розміщений активний центр. Активний центр - це щілина між ' варіабельними ділянками легкого і важкого ланцюгів імуноглобуліну." Активний центр завжди з ’єднується з детермінантою специфічності ;, антигена. Специфічність активних центрів пов’язана з послідовністюамінокислот варіабельних ділянок молекули імуноглобуліну. Оскільки} існує величезна кількість комбінацій послідовності розміщення аміно­ кислот, то існує практично необмежена кількість різних за специфікою , активних центрів. V Постійні ділянки поліпептидних ланцюгів є спільними для одного! класу антитіл і зумовлюють загальні властивості: здатність зв’язувати* комплемент, фіксуватись на клітинних рецепторах, проходити через*

плаценту.

У просторовому розміщенні окремі ділянки поліпептидних ланцю­ гів тісно скручуються в глобули (містять 100-120 амінокислотних! залишків), які одержали назву доменів. Кожен домен макромолекули - виконує певну біологічну функцію.

178

Імуноглобуліни класу М (^М ). Імунна відповідь організму роз­ починається із синтезу імуноглобулінів цього класу. ІдМ складається із 5 мономерів, які об’єднуються додатковим ланцюгом 3 в одну струк­ туру. В зв’язку з цим він має 10 активних центрів і активно зв’язує комплемент, що зумовлює виражені гемолітичні властивості. Основ­ ним джерелом ІдМ є селезінка. Він знаходиться в крові й секретах, чим, в основному, пояснюються бактерицидні властивості. У жінок вміст І£М в сироватці значно більший, ніж у чоловіків, тому бактери­ цидні властивості сироватки жінок значно вищі. Імунітет проти збуд­ ників кишечних інфекцій, в основному, пов’язаний з цим класом імуноглобулінів, але вони не проходять через плаценту. Тому від матері новонароджені не одержують цих антитіл, і від кишечних інфекцій вони беззахисні. В той же час нестача ^ М компенсується за рахунок поступлення в організм дитини ІдМ та ІдА з молоком матері. Ось чому так важливо годувати дитину материнським моло­ ком. В сироватці крові кількість ІдМ становить 0,4-1,2 г/л.

Імуноглобуліни класу О (^С). У процесі імунної відповіді синтез 1% М замінюється утворенням основного класу антитіл сироватки крові - ^ ^ Цей клас імуноглобулінів продовжує синтезуватись про­ тягом тривалого часу після потрапляння антигена. Імунологічна пам’ять відносно синтезу цих антитіл зберігається довго, і у випадку необхідності організм може протягом короткого часу різко збільшити їх кількість. ^ С складають 70 % усіх імуноглобулінів. У значній мірі вони виділяються у відповідь на повторне проникнення антигена в організм. Ія О нейтралізують віруси, токсини, стимулюють фагоци­ тоз, зв’язують комплемент. їх активність відносно токсинів у сотні разів вища, ніж у ІдМ. Це єдиний імуноглобулін, який проходить через плаценту і захищає дитину в перші дні після народження від дифтерії, правця, коклюшу, кору та інш. До ІдС відносяться так звані Ші (антирезусні) антитіла, які можуть призвести до серологіч­ ного конфлікту між матір’ю і плодом. Кількість ІдС у сироватці крові досягає 7-15 г/л ІяС.

Імуноглобуліни класу А. За будовою розрізняють сироватковий та секреторний ІяА. Сироватковий може мати структуру мономе­ ру (80 %), димеру і рідше полімеру. В останніх є ще додатковий ланцюг .1, який об’єднує мономери.

Секреторні імуноглобуліни А (Б^А) найчастіше бувають у вигляді димеру і мають секреторний компонент (Б-фрагмент), який захищає ІЯА від руйнування його протеазами слизових оболонок.

179