Учебникът се състои от седем части. Част първа – „Обща микробиология” – съдържа информация за морфологията и физиологията на бактериите. Част втора е посветена на генетиката на бактериите. Трета част – „Микрофлора на биосферата” – разглежда микрофлората на околната среда, нейната роля в кръговрата на веществата в природата, както и човешката микрофлора и нейното значение. Четвърта част - "Изследване на инфекцията" - е посветена на патогенните свойства на микроорганизмите, тяхната роля в инфекциозния процес, а също така съдържа информация за антибиотиците и техните механизми на действие. Пета част – „Учението за имунитета” – съдържа съвременни представи за имунитета. Шестата част – „Вирусите и болестите, които причиняват” – предоставя информация за основните биологични свойства на вирусите и болестите, които причиняват. Част седма - "Частна медицинска микробиология" - съдържа информация за морфологията, физиологията, патогенните свойства на патогените на много инфекциозни заболявания, както и съвременните методи за тяхната диагностика, специфична профилактика и терапия.
Учебникът е предназначен за студенти, докторанти и преподаватели от висши медицински учебни заведения, университети, микробиолози от всички специалности и практикуващи лекари.
5-то издание, преработено и допълнено
Книга:
Глава 49 Характеристики на антивирусния имунитет
Характеристики на антивирусния имунитет
Някои значителни разлики в защитните механизми на организма срещу вируси и бактерии се основават на биологията на тези патогени.
Всички имунни системи участват в защитата на организма от вируси, но антивирусният имунитет има значителни специфични характеристики. Те се определят от факта, че не системите на комплемента и макрофагите реагират първи на проникването на вируса в тялото, а системите на интерферона и Т-убийците. Друга особеност на формирането на имунитета е свързана с факта, че вирусите имат слаб антигенен ефект върху В-лимфоцитите и тяхното активиране, пролиферация и диференциация изисква участието на Т-хелперни клетки и, съответно, представянето на последните на обработен вирусен антиген (пептидни фрагменти ) с участието на МНС клас II молекули. Следователно ролята на макрофагите и другите антиген-представящи клетки не е толкова самата фагоцитоза, а по-скоро обработката и представянето на антигена.
Друга особеност на антивирусния имунитет се дължи на структурната организация на някои вириони. Вирусите могат да причинят заболяване само ако проникнат в клетка. За да се прикрепят към него, те използват клетъчни рецептори, които клетката използва за собствените си физиологични цели. Всички идентифицирани вирус-специфични рецептори са гликопротеини или сиалогликолипиди. Вирусът "разпознава" специфични рецептори и се прикрепя към тях, използвайки своите VAP прикрепващи протеини. вирионни прикрепващи протеини). Те играят ролята на своеобразни пилоти, насочващи движението на вируса в клетката. При някои вируси молекулите на тези пилотни протеини се намират на скрити места - "пукнатини", "каньони", т.е. вдлъбнатини на повърхността на вириона. Техният диаметър (дълбочина) за вирусите на грипа, полиомиелита и ХИВ не надвишава 2,5 nm. Диаметърът на активния център на молекулата на антитялото е 3,5 nm, така че антитялото не може да се свърже с пилотния протеин на вируса и да го блокира. В резултат на това вирусонеутрализиращата активност на антителата е отслабена. Първият отговор на проникването на вируса е интерфероновата система, която потиска вътреклетъчното възпроизвеждане на вирусите. В допълнение, β- и β-инхибиторите, присъстващи в кръвния серум, имат антивирусен ефект. Алфа инхибитор– термостабилен субстрат, част от β-глобулините, предотвратява адсорбцията на вируси върху клетката и се разрушава от невраминидазата на орто- и парамиксовирусите. Бета инхибитор– термолабилен мукопептид, част от β-глобулините, потиска репродукцията на орто- и парамиксовируси.
Интерфероните и инхибиторите обаче не бяха достатъчни за защита срещу вируси, така че природата създаде друг, много мощен защитен механизъм срещу вируси на ниво тяло. Представен е предимно от Т-цитотоксични лимфоцити и други клетки убийци. Тези клетки разпознават всички чужди антигени, включително вирусни, представени им от МНС молекули клас I. Основното биологично значение на Т-клетките убийци е откриването и унищожаването на всякакви клетки, заразени с чужди антигени.
Синтезът на антитела от своя страна е свързан със системата от фагоцити, В- и Т-лимфоцити и МНС. В-лимфоцитите, използвайки имуноглобулинови рецептори, разпознават съответния антиген и реагират на него чрез синтезиране на рецептори, необходими за разпознаване на сигнали от Т-хелперни клетки. Активираните Т-хелперни клетки синтезират и отделят фактори за активиране, пролиферация и диференциация на В-лимфоцитите. В резултат на тяхното действие от активирани В-лимфоцити се образуват клонове на антитялообразуващи клетки и клетки на паметта (съответно възникват и клонинги на Т-лимфоцити на паметта).
Защитната роля на антителата в антивирусния имунитет се състои главно във факта, че чрез взаимодействие с вирусните рецептори те изключват възможността за адсорбция на вируси върху клетъчната мембрана и по този начин неутрализират тяхната активност, което прави невъзможно вирусът да проникне в клетката. Само по този начин, т.е. изключвайки възможността вирусът да навлезе в клетката, антителата осигуряват формирането на придобит имунитет. Придобитият антивирусен имунитет в присъствието на постоянни клонове на клетки на паметта може да се запази за цял живот. В допълнение към способността да неутрализират вирусите, антителата играят основна роля в освобождаването на тялото от вируси и вирусни антигени. Свързвайки се с тях, антителата образуват имунни комплекси, които отстраняват тези антигени от тялото. Ефективността на антителата при формирането на придобит имунитет срещу вирусни инфекции е потвърдена от дългогодишна практика в специфичната профилактика на полиомиелит, морбили, жълта треска и други инфекции и пълното унищожаване на едрата шарка на Земята.
Лекция 11
Основният механизъм на антивирусния имунитет са имунните клетъчни реакции, осъществявани от Т-ефекторите, като основна роля в тези клетъчни реакции играят Т-клетките убийци, които разпознават заразена клетка в тялото и предизвикват нейната цитолиза. В резултат на това тялото се освобождава от клетки, които произвеждат инфекциозно вирусно потомство.
Т-лимфоцитите, индуцирани от вирусния антиген, придобиват способността да разпознават вирусния антиген, разположен на повърхността на заразените клетки. Вирусните детерминанти, разпознати от Т-лимфоцитите, са подобни или идентични с тези, открити от В-лимфоцитите на повърхността на заразените клетки. Въпреки това, за разлика от В-лимфоцитите, Т-лимфоцитите разпознават само онези инфектирани клетки, на повърхността на които вирусният антиген е свързан с клетъчните антигени на основния комплекс за хистосъвместимост - HLA при хората.
Т-лимфоцитите са силно специфични и могат, например, да правят разлика между клетки, които са заразени с вируси на грип тип А или грип тип В. Специфичността на Т-лимфоцитите за вируси обаче е относителна и варира в различните таксономични групи.
Макрофагите са съществен фактор за антивирусния имунитет. Те участват в имунната стимулация, разпознаването на антигена, регулирането на пролиферацията и диференциацията на лимфоцитите. В допълнение, те са активни помощници при унищожаването и отстраняването на несвързани антигени от тялото. Цитотоксичната активност на макрофагите е неспецифична и се проявява в ранните стадии на инфекциозния процес.
Други фактори на клетъчния имунитет също са важни за антивирусния имунитет, като активността на естествените клетки убийци и антитяло-зависимата цитотоксичност, причинена от неимунни лимфоидни клетки.
Клетъчният имунитет, както е посочено, играе по-важна роля при вирусни инфекции от хуморалния имунитет. Само някои вируси (по-специално пикорнавирусите) бързо унищожават клетките, които засягат; повечето вируси не причиняват незабавна смърт, докато онкогенните вируси, напротив, причиняват пролиферация на засегнатите клетки. Следователно, заразените клетки стават мишена за цитолитичното действие на Т-ефекторите, естествените клетки убийци и макрофагите. Цитолитичният ефект се проявява при всички вирусни инфекции и следователно трябва да се класифицира заедно с интерферона (виж по-долу) като основните фактори, допринасящи за възстановяването на организма от вирусна инфекция.
Характеристики на имунитета при някои вирусни инфекции. Продължителността и силата на имунитета варира при различните вирусни инфекции. Така че при едра шарка, морбили, паротит имунитетът е много силен. При други вирусни инфекции имунитетът не е толкова стабилен и дълготраен и затова са възможни повторни заболявания. Това изглежда е така за някои парамиксовируси (респираторен синцитиален вирус), както и за риновируси, въпреки че повторното заразяване може да се дължи на инфекция с други серологични типове риновируси.
Особеностите на имунитета при грип са своеобразни. Предишната инфекция създава траен имунитет: например първата вълна от грип през 1977-1978 г., причинена от вируса H1N1, който циркулира през 1957 г., се характеризира с факта, че почти изключително се разболяват хора под 20 години и родени след 1957 г. , По този начин повтарящите се грипни заболявания от същия серотип са свързани не с нестабилност на имунитета, а с антигенен дрейф на два повърхностни вирусни протеина. Силата на имунитета по време на грип се доказва от феномена на антигенно доминиране или „първоначален антигенен грях“. При повтарящи се грипни заболявания, заедно с появата на антитела срещу вируса, причинил заболяването, се стимулира растежа на антитела към вируса, с който индивидът се е сблъскал за първи път. Това явление се използва широко за "серологична археология" - откриване кои грипни вируси са циркулирали в миналото, преди тяхното откриване.
Много вируси продължават да съществуват в тялото въпреки наличието на антитела. Например, аденовирусите могат да персистират дълго време в сливиците, херпесните вируси могат да персистират дълго време и дори за цял живот в нервните клетки на сензорния ганглий на тригеминалния нерв или в дорзалните ганглии. При редица персистиращи вирусни инфекции причината за персистирането е недостъпността на вируса за циркулиращите в кръвта антитела. Някои вируси могат да се разпространяват от клетка на клетка, без да навлизат в извънклетъчното пространство. Например херпесните вируси могат да проникнат от една клетка в друга чрез цитоплазмени мостове. Много вируси (човешки парагрипни вируси, морбили, респираторен синцитиален и др.) причиняват сливането на съседни клетки и се разпространяват чрез образуване на симпласт или синцитиум. Възможно е вирусът и субвирусните компоненти да проникнат в дъщерните клетки по време на клетъчното делене. Има няколко начина вирусите да „избягат“ от имунологичното наблюдение: 1) потискане на фагоцитозата; 2) инхибиране на Т- и В-системите; 3) специална локализация на вируса в тялото, предпазваща го от действието на имуноцитите. В резултат на това се създават условия за разпространение на вируса в организма и неговото персистиране. Функцията на лимфоцитите е нарушена при повечето вирусни инфекции. Вирусите на грипа, морбили, полиомиелита, херпеса, ротавирусите и особено вирусът на СПИН инхибират имунните реакции на Т-лимфоцитите и предотвратяват тяхното стимулиране. Вирусът на СПИН причинява разрушаването на Т-хелперните клетки. Херпесните вируси - причинителите на варицела и херпес зостер, цитомегалия, инфекциозна мононуклеоза - водят до увеличаване на абсолютния и относителния брой на Т-супресорите. Активирането на супресорите се причинява от вируса на енцефалита, пренасян от кърлежи.
По този начин придобитият имунитет след вирусна инфекция може да бъде различен: в някои случаи предпазва от повтарящи се заболявания в продължение на много години или за цял живот; в други случаи се губи след няколко години или дори месеци и следователно са възможни повтарящи се заболявания; в трети случаи имунитетът не предотвратява персистирането на вируса в организма и появата на периодични рецидиви.
ИМУНОПАТОЛОГИЧНИ РЕАКЦИИ
В имунологията имунопатологичните реакции са онези имунологични явления, които водят до увреждане на органите и тъканите на гостоприемника и едновременно с това са насочени срещу патогена. Въпреки това, при вирусни инфекции, наред с имунопатологичните реакции, наблюдавани при други инфекции (образуване на имунни комплекси, автоантитела и т.н.), се срещат и необичайни явления, които също могат да бъдат приписани на имунопатологията.
Запазване на инфекциозния вирус в имунния комплекс и макрофагите.Когато вирусите взаимодействат с антитела, могат да се образуват имунни комплекси, в които вирусите запазват инфекциозна активност. Това обикновено се случва, когато се използват недостатъчни концентрации на антитела, но излишъкът от антитела не винаги има допълнителен инактивиращ ефект при редица инфекции. Дългосрочната циркулация на такива имунни комплекси в тялото води, първо, до постоянна инфекция на чувствителни клетки и второ, до антигенна стимулация на вирус-специфични имунокомпетентни клетки. В резултат на това се образуват нови имунни комплекси, съдържащи инфекциозния вирус. Получените имунни комплекси се фиксират върху клетки, съдържащи рецептори за Fc фрагмента на имуноглобулина и в резултат на това се създават условия за прикрепване и проникване на вируса в клетките.
Увеличаването на количеството вирус, свързан с клетката, която е част от имунните комплекси, се обяснява със следните причини.
1. Клетъчните рецептори за редица вируси не могат да осигурят такова ефективно проникване в клетката.
2. Агрегираният вирус прониква в клетката по-трудно от мономерна вирусна частица, заобиколена от антитела.
3. Антителата предпазват вируса от протеолитично разграждане от клетъчни ензими.
Феноменът на парадоксалното усилване на вирусната репродукция при използване на недостатъчни концентрации на антивирусни антитела е присъщ на много вируси: алфа и флавивируси, бунявируси, рабдовируси и реовируси. Това явление се проявява особено ясно, когато макрофагите са заразени с вируси: вирусните частици, свързани с антитела, се размножават по-добре в макрофагите в сравнение със свободните. Феноменът се проявява най-ясно при използване на вируса на денга (флавивирус).
Макрофагите са способни да фагоцитират много вируси. Въпреки това, не всички фагоцитирани вируси се унищожават от ензимните системи на макрофагите; непълната фагоцитоза в някои случаи може да не предотврати развитието на инфекция, но да стане неин източник. Тази инфекция може да се прояви както в остра, така и в хронична форма. Пример за установена персистенция по време на взаимодействието на вирус и макрофаги е експерименталната цитомегалия.
Имунно унищожаване на заразени клетки.Клетъчните мембрани могат да бъдат унищожени от хуморални фактори - лимфотоксини, които се синтезират от лимфоцитите. Лимфотоксините имат неспецифичен ензимен ефект в близост до секретиращите ги клетки. Въпреки това, основният механизъм на унищожаване на заразените клетки е цитотоксичният ефект на Т-лимфоцитите. Вирус-специфичните Т-клетки убийци се появяват скоро след инфекцията, в рамките на 1-3 дни. Способността на Т-лимфоцитите да унищожават заразените клетки може да доведе не само до защитен ефект и възстановяване от инфекция, но и до имунопатологични реакции в резултат на увреждане на органи и тъкани. Защитните или увреждащите ефекти на Т-лимфоцитите зависят от етапа на инфекцията, по време на който действат. Ако унищожаването на заразените клетки се случи в ранните етапи на инфекцията, смъртта на няколко заразени клетки, разположени главно на входните врати на инфекцията, няма да доведе до нарушаване на хомеостазата и ще настъпи възстановяване. Напротив, с действието на Т-лимфоцитите в по-късните стадии на инфекцията, когато разпространението на вируса в тялото уврежда клетките на много органи и тъкани, имунната цитолиза може да доведе до некомпенсирани нарушения в жизнените функции на тялото. и влошаване на инфекциозния процес.
В някои случаи специфични антитела могат да засегнат клетките при липса на комплемент (при някои имунодефицитни състояния, увреждане на нервните клетки, които са недостъпни за комплемента и др.). Антителата в отсъствието на литичното действие на комплемента водят до намаляване на освобождаването на вирусни протеини върху клетъчната повърхност, в резултат на което може да се развие вътреклетъчно персистиране на вирусни компоненти.
Единният механизъм, който е в основата на защитните и увреждащи действия на имунните Т-лимфоцити, предполага задължително участие на имунопатологичен компонент в патогенезата на всяка вирусна инфекция, а имунопатологията може да се разглежда като задължително плащане за възстановяване от вирусни инфекции. При различни инфекции с вирусна етиология съотношението на защитните и увреждащите ефекти на Т-лимфоцитите варира значително.
Автоимунни антитела.Унищожаването на инфектираните с вируси клетки по време на инфекция води до появата на антигенно променени клетъчни структури, които се възприемат от тялото като чужди и причиняват образуването на хуморални и клетъчни имунни фактори, способни да взаимодействат с антигени на нормални клетки. Конформационното пренареждане на молекулата на антигена, взаимодействаща с антитялото, също е причина за образуването на автоантитела срещу собствените имуноглобулини. В резултат на това възникват автоимунни реакции. В тяхната патогенеза важна роля играе нарушението на съдовата пропускливост под въздействието на имунни комплекси. В резултат на това възниква антигенна стимулация на елементи от лимфоидна тъкан, синтез на автоантитела и образуване на авто-Т-лимфоцити, които унищожават клетъчните антигени, които са станали чужди. Автоимунните процеси често водят до развитие на усложнения по време на вирусни инфекции. С автоимунни процеси е свързана например появата на орхит като усложнение на вирусния паротит, причинено от повишена пропускливост на кръвоносните и лимфните съдове на тестикуларната тъкан; появата на миокардит по време на инфекция, причинена от Coxsackie вируси. При пациенти с хроничен хепатит В се откриват клетки с цитотоксична активност спрямо хепатоцитите, която се реализира в присъствието на антитела срещу специфичен чернодробен липопротеин, разположен на повърхността на хепатоцитите.
Патология на имунния комплекс.Образуването на имунни комплекси по време на взаимодействието на вируса с антителата е важен механизъм, който осигурява възстановяването и формирането на антивирусен имунитет. Въпреки това, имунните комплекси могат да имат не само защитен, но и увреждащ ефект върху тялото. Патологията на имунния комплекс е широко разпространена при вирусните инфекции и играе значително по-голяма роля в тяхната патогенеза в сравнение с други инфекциозни и неинфекциозни заболявания.
В образуването на имунни комплекси участват предимно антитела от клас IgG, но тяхното образуване може да стане и с участието на антитела IgM и IgA. По този начин, IgM и IgA антитела като част от имунните комплекси са открити в гломерулните отлагания на бъбреците при алеутска болест на норките, инфекциозна мононуклеоза и хепатит В. Образуването на имунни комплекси става както в течна среда, така и на повърхността на вируса. заразени клетки. Антителата могат да се свържат с вирусни гликопротеини, разположени на повърхността на заразените клетки, последвано от освобождаване на имунни комплекси в извънклетъчното пространство. Такива имунни комплекси се образуват по време на морбили. Размерът, разтворимостта и биологичната активност на комплексите зависят от съотношението на антиген към антитяло и тяхната относителна концентрация. Имунните комплекси са склонни към агрегация и вторично свързване на различни молекули: компоненти на комплемента, антитела към тях, антиглобулини, антиидиотипни антитела.
Съдбата на имунните комплекси и тяхната биологична активност в организма може да бъде различна. Те могат да взаимодействат с клетките на имунната система, като се свързват с рецепторите за Fc фрагмента на имуноглобулините, докато афинитетът към рецепторите на имунния комплекс е повишен в сравнение с имуноглобулина. Взаимодействието с рецептора води до активиране на клетките, секреция на биологично активни вещества, които повишават съдовата пропускливост, активират системата за коагулация на кръвта и др. Имунните комплекси могат да променят хуморалния и клетъчния отговор чрез взаимодействие с В и Т клетките, да засилят или потиснат активността на лимфоцити .
Имунните комплекси могат да циркулират в кръвния поток и интерстициалната течност. Големите имунни комплекси бързо се изчистват от кръвообращението с участието на мононуклеарната фагоцитна система. Малки имунни комплекси могат да бъдат фиксирани в стените на кръвоносните съдове или мембраните на бъбречните гломерули. Имунните комплекси, разположени в интерстициалните пространства, се екскретират слабо и причиняват локално възпаление на тъканта. Увеличаването на имунните комплекси, тяхната сорбция по стените на кръвоносните съдове и тъканите причиняват увреждане на органите и тъканите и причиняват "заболявания на имунния комплекс", чиято патогенеза е свързана с развитието на гломерулонефрит. и за първи път е разработен за серумна болест.
Елементи на патология на имунния комплекс се откриват при повечето вирусни инфекции и играят важна роля в тяхната патогенеза. Най-изследваната имунокомплексна патология е при хепатит В, херпесна инфекция, хеморагична треска денга и подостър склерозиращ паненцефалит. В продромалния период на хепатит B възникват васкулит и артрит, причинени от циркулиращи имунни комплекси, съдържащи HBs антиген и анти-HBv антитела, и гломерулонефрит, свързан с гранулирани отлагания на имунни комплекси в бъбречната тъкан.
В ядрата на хепатоцитите при хроничен хепатит В редовно се откриват както вирусни антигени, така и IgG антитела, които проникват в клетката в резултат на нарушена пропускливост на клетъчните мембрани. Основният антигенен компонент е HBs антигенът, но HBc и HBe антигените се намират в имунните комплекси. При хеморагичната треска на денга имунните комплекси предизвикват засилено възпроизвеждане на вируса чрез взаимодействие с Fc рецепторите на моноцитите и активиране на системата на комплемента. Имунни комплекси, съдържащи автоантитела, са открити при инфекциозна мононуклеоза, лимфом на Бъркит и назофарингеален карцином. При деца с цитомегалия се откриват циркулиращи имунни комплекси и имунни комплекси в мембраните на бъбречните гломерули. При редица вирусни инфекции патологията на имунния комплекс е в основата на патогенезата. По този начин смъртта на мишки in utero, заразени с вируса на лимфоцитен хориоменингит, впоследствие настъпва от имунен комплексен гломерулонефрит; същата причина за смърт се наблюдава при болестта на алеутската норка. При други вирусни инфекции патологията на имунния комплекс не е ясно изразена, но също играе роля в патогенезата на заболяването. Например, по време на инфекция с полиовирус, образуването на имунни комплекси, които се фиксират в стените на кръвоносните съдове, води до нарушаване на тяхната пропускливост и улеснява проникването на вирусни частици през кръвно-мозъчната бариера.
Запазването на инфекциозната активност на вируса като част от имунните комплекси е една от основните причини за възникване на хронични форми на вирусни инфекции. Това създава порочен кръг: дълготраен патологичен процес уврежда възстановителните системи на организма за хомеостаза, което от своя страна води до създаване на условия за персистиране на вируса или неговите компоненти.
ИНТЕРФЕРОН
A. Isaacs и J. Lindeman откриха през 1957 г., че клетките, заразени с вирус, произвеждат специално вещество, което инхибира възпроизвеждането както на хомоложни, така и на хетероложни вируси, което те нарекоха интерферон. По-късно беше показано, че има много интерферони и следователно трябва да говорим за интерфероновата система. Ако имунната система осигурява протеинова хомеостаза и чрез нея елиминира чуждата генетична информация, тогава интерфероновата система директно засяга чуждата генетична информация, елиминирайки я от тялото на клетъчно ниво и по този начин осигурява нуклеиновата хомеостаза. Интерфероновата система взаимодейства тясно с имунната система.
Интерфероните са протеини с молекулно тегло, което варира при различните интерферони от 22x10 3 (миши интерферон) до 94x10 3 (интерферон за пъстърва).
Интерфероните са кодирани в генетичния апарат на клетката. Гените за човешкия фибробластен интерферон са разположени на 2-ро, 9-то и дългите рамена на хромозома 5, а генът, който регулира транскрипцията, е разположен на късото рамо на същата хромозома. Генът, който определя чувствителността към интерферон, е локализиран на хромозома 21. Генът за ά-интерферон се намира на 9-та хромозома, а за γ-интерферон - на 11-та хромозома.
Интерфероновата система няма централен орган, тъй като всички клетки на тялото на гръбначните животни имат способността да произвеждат интерферон, въпреки че белите кръвни клетки го произвеждат най-активно.
Интерферонът не се произвежда спонтанно от непокътнати клетки и за образуването му са необходими индуктори, които могат да бъдат вируси, бактериални токсини, екстракти от бактерии и гъбички, фитохемаглутинини, синтетични вещества - поликарбоксилати, полисулфати, декстрани, но най-ефективните индуктори на интерферона са двуверижните. РНК: двойно-верижна вирусна РНК и двойно-верижни синтетични съполимери на рибонуклеотиди (поли-GC, поли-IC) и др. Индукцията на интерферон възниква поради дерепресия на неговите гени.
Видове интерферони.Известни са три вида човешки интерферони: ά-интерферон или левкоцитен интерферон, който се произвежда от левкоцити, третирани с вируси и други агенти; β-интерферон или фибробластен интерферон, който се произвежда от фибробласти, третирани с вируси и други агенти. И двата интерферона принадлежат към тип 1. По-силният γ-интерферон или имунният интерферон принадлежи към тип 2. Има няколко подвида ά-интерферон и общият им брой при хората достига 25. Сравнителните характеристики на човешките интерферони са дадени в маса. 14. Активността на интерферона се измерва в международни единици (IU). Една единица съответства на количеството интерферон, което инхибира репродукцията на вируса с 50%.
По време на индуцирането на интерферони се синтезират два или повече вида. Така, когато интерферонът се индуцира върху лимфобласти, се образуват 87% от левкоцитния и 13% фибробластен интерферон; когато интерферонът се индуцира върху фибробластите, се получават противоположни съотношения. Между трите вида интерферони могат да съществуват синергични взаимодействия.
Свойства на интерфероните.Интерфероните имат тъканна специфичност. Това означава, че човешкият интерферон е активен само при хора, но е неактивен при други видове. Разбира се, бариерите пред видовата специфичност не са абсолютни: човешкият интерферон проявява известна активност в тъканите на човекоподобните маймуни, а кокошият интерферон в тялото на близкородствени видове от семейство Кокоши. Въпреки това, активността на интерферона в хетерогенни организми е драматична
намалява. Следователно можем да заключим, че интерфероните, които се появяват в гръбначните животни, са еволюирали заедно с техните гостоприемници. Интерферонът е относително стабилен протеин и понася кисела среда (pH 2,2), която се използва за неговото изолиране и пречистване. Антигенните свойства на интерфероните са слабо изразени, поради което антитела срещу него могат да бъдат получени само след многократни имунизации.
Интерфероните нямат специфичност за вируси и имат инхибиращ ефект върху репродукцията на различни вируси, въпреки че различните вируси имат различна чувствителност към интерферон. Чувствителността към него обикновено съвпада с индуцираната активност на интерферона. Най-често използваните индуктори на интерферон и тестови вируси за титруването му са рабдовируси (вирус на везикулозен стоматит), парамиксовируси и тогавируси. Производството на интерферон също зависи от естеството на използваните клетки. Има клетки с дефект в няколко интерферонови гена.
Интерфероните имат антивирусни, противотуморни, имуномодулиращи и много други ефекти. Техният антивирусен ефект е най-изучен и именно върху вирусни модели са изяснени биологичните и други свойства на интерфероните.
Интерферонът има антитуморен ефект, когато се прилага парентерално в големи дози, свързан с потискането на цитопролиферативната му активност. Добавянето на интерферон към култура от нормални клетки се придружава в рамките на 2 часа от инхибиране на синтеза на ДНК в тях. При индуцирани от вируси тумори интерферонът инхибира възпроизвеждането на онковируси и в същото време потиска цитопролиферативната активност.
Интерферонът е регулатор на различни механизми на имунния отговор, като има стимулиращ или инхибиращ ефект върху имунните отговори.
Механизмът на действие на интерферона.Интерферонът се свързва с клетъчните рецептори, разположени на плазмената мембрана, което служи като сигнал за дерепресия на съответните гени. В резултат на това се индуцира синтеза на специална протеин киназа, която присъства в следи във всички клетки на бозайниците и се активира от ниски концентрации на двойноверижна РНК, а в инфектираните с вирус клетки от вирусни репликационни комплекси.
Протеин киназата фосфорилира ά субединицата на фактора за иницииране на транслацията eIF-2 и фосфорилирането блокира активността на фактора за иницииране. В резултат на това иРНК, свързана с иницииращия комплекс, не може да се свърже с голямата рибозомна субединица и следователно нейната транслация е блокирана. Иницииращият фактор eIF-2 е еднакво необходим за транслацията както на клетъчни, така и на вирусни иРНК, но транслацията на вирусни иРНК, свързани с вирусни двойноверижни РНК структури, е за предпочитане блокирана в резултат на локално активиране на протеин киназа.
В третирани с интерферон клетки се индуцира синтеза на ензим синтетаза, който катализира 2,5-олигоадениловата киселина, която превключва действието на клетъчните нуклеази за унищожаване на вирусни иРНК. По този начин вирусните иРНК се разрушават от нуклеази. Блокирането на интерферона на етапа на иницииране на транслацията и разрушаването на иРНК определят неговия универсален механизъм на действие при
инфекции, причинени от вируси с различен генетичен материал.
Използване на интерферони.Интерфероните се използват за предотвратяване и лечение на редица вирусни инфекции. Техният ефект се определя от дозата на лекарството, но високите дози интерферон имат токсичен ефект. Интерфероните се използват широко при грип и други остри респираторни заболявания. Лекарството е ефективно в ранните стадии на заболяването и се прилага локално, например чрез вливане или приложение чрез инхалатор в горните дихателни пътища в концентрации до 3-10 4 - 5-10 4 единици. 2-3 пъти на ден. При конюнктивит интерферонът се използва под формата на капки за очи. Интерфероните имат терапевтичен ефект срещу хепатит В, херпес, както и срещу злокачествени новообразувания. За тези заболявания се предписват по-високи концентрации. Лекарството се използва парентерално - интравенозно и интрамускулно в доза от 10 5 единици. на 1 кг телесно тегло. По-високите дози имат странични ефекти (треска, главоболие, косопад, замъглено зрение и др.). Интерферонът може също да причини лимфопения, забавено съзряване на макрофагите, тежък шок при деца и миокарден инфаркт при пациенти със сърдечно-съдови заболявания. Пречистването на интерферона значително намалява неговата токсичност и позволява използването на високи концентрации. Пречистването се извършва с помощта на афинитетна хроматография с използване на моноклонални антитела срещу интерферон.
Генно модифициран интерферон.Генно модифицираният левкоцитен интерферон се произвежда в прокариотни системи (Escherichia coli). Биотехнологията за получаване на интерферон включва следните етапи: 1) обработка на левкоцитна маса с индуктори на интерферон; 2) изолиране на смес от иРНК от третираните клетки; 3) получаване на обща комплементарна ДНК (cDNA) с помощта на обратна транскриптаза; 4) вмъкване на сДНК в плазмида на Е. coli и неговото клониране; 5) селекция на клонове, съдържащи интерферонови гени; 6) включване на силен промотор в плазмида за успешна транскрипция на гена; 7) генна експресия на интерферон, т.е. синтез на съответния протеин; 8) разрушаване на прокариотни клетки и пречистване на интерферон с помощта на афинитетна хроматография. Получени са високо пречистени и концентрирани интерферонови препарати, които се изпитват в клиниката.
В процеса на еволюцията се формира сложна система за защита на организма от навлизане на чужди и патогенни агенти, състояща се от централни и периферни органи и тъкани, наречена имунна система. Основната задача на тази система е да унищожи чужд агент, който е влязъл в тялото или клетките на тялото, които са придобили характеристиките на „чужди“.
Основните връзки на тази система са имунокомпетентни клетки– Т- и В-лимфоцити, моноцити, полиморфонуклеари, NK клетки, дендритни клетки и др.
Координацията на функционирането на различни части на имунната система се осъществява с помощта на цитокини - полипептиди, произвеждани от клетките и които са средство за комуникация между тях.
е единичен процес на взаимодействие между клетъчни, хуморални и общи физиологични реакции на тялото към чужд (включително вирусен) агент.
Има неспецифични (естествени, вродени) и специфични (адаптивни, придобити). Защитата на организма е резултат от комбинираното действие на много звена на неспецифичния и специфичния имунитет.
Първоначалната реакция на тялото към въвеждането на вирусен агент е експресията на антивирусни цитокини, като α-IFN и β-IFN, които имат директен антивирусен ефект. Тези IFN взаимодействат с техните рецептори и предават сигнал към клетъчното ядро. Включени са гени за протеини, които инхибират репликацията на вируса в клетката.
IFN също играят доминираща роля в активирането на естествените имунни клетки (NK клетки и макрофаги) и адаптивния имунен отговор (CD8 + Т лимфоцити).
В този случай се активират хемокини, привличащи гранулоцити и; синтез на IL-1 (интерлевкин-1) и TNF (от макрофаги), повишена адхезия на циркулиращите левкоцити към съдовия ендотел с излизане от съдовете и миграция към мястото на инфекцията. IL-1 навлиза в мозъка чрез кръвния поток и засяга центъра за терморегулация, което води до повишаване на телесната температура, което също е един от защитните механизми на тялото.
В допълнение, IL-1 служи като сигнал за активиране на CD4 + Т-лимфоцити, които от своя страна секретират IL-2 и β-IFN. Те активират NK клетките и CD8 + Т лимфоцитите, които, използвайки цитотоксина перфорин, въвеждат разтворими протеини (протеолитични и липолитични ензими) в инфектираната с вируса клетка, което води до смъртта на целевата клетка. Освен това, антивирусният потенциал на NK клетките и цитотоксичните лимфоцити (CTLs) се определя не само от цитолитичните свойства на тези ефекторни клетки, но и от способността им да произвеждат β-IFN и TNF с участието на механизми на медиирана апоптоза.
НЕСПЕЦИФИЧЕН АНТИВИРУСЕН ИМУНИТЕТ
Основната задача на неспецифичния имунитет е бързото реагиране на въвеждането на чужд патогенен агент.
Неспецифичният имунитет се характеризира с наличието на следните връзки.
(както и моноцити, полиморфонуклеарни левкоцити-гранулоцити) играят независима роля в антивирусния имунитет: те са важни във фагоцитозата на вируси и особено комплекси от вируси () със специфични антитела (). В допълнение, макрофагите участват в сътрудничество с Т-клетките (чрез секретирания от тях IL-1), осигурявайки специфичен адаптивен имунитет. В този случай макрофагите, заедно с дендритните клетки, образуват група от антиген-представящи клетки (APC).
Дендритни клеткие популация от клетки, които подобно на макрофагите имат способността да се представят на Т и В лимфоцитите. Незрелите дендритни клетки са многоядрени подвижни клетки, повечето от които се намират в кожата и епитела (Лангерхансови клетки), които след като уловят вируса и го разградят на пептиди, започват да синтезират β-IFN и се придвижват до лимфните възли, където заселват се и се превръщат в неподвижни БТР . Дендритните клетки увеличават производството на β-IFN и засилват цитотоксичните функции на NK клетките.
IFN системасе състои от два класа: първият включва ?-IFN (според старата терминология - левкоцит; около 20 подтипа) и ?-IFN (фибробластен; 1 подтип); Вторият клас IFN е представен от a-IFN. IFN системата е първата защитна линия, когато вирус нахлуе и се активира в рамките на минути и часове. Интерфероните са част от цитокинова мрежа и отделянето им в отделна система се дължи на ролята им в защитата срещу вируси. Клас 1 IFN гени присъстват в генома на всички клетки (на хромозома 9) и, подобно на гените на други цитокини, се активират само когато се получи съответен сигнал. IFN имат паракринни свойства, т.е. Те действат не върху собствената си клетка, а върху съседните. IFN от клас 1 имат изразен антивирусен ефект. α-IFN, чийто ген присъства в имунокомпетентните клетки (CD4 +, CD8 +) и е локализиран на хромозома 12, играе важна роля в имунните процеси, по-специално в развитието на клетъчния имунитет. Под въздействието на β-IFN Т-хелперните клетки придобиват способността да синтезират (в допълнение към β-IFN) IL-2, IL-12 и редица други цитокини, които потенцират клетъчния имунитет. α-IFN повишава способността на макрофагите да фагоцитират вируси.
В допълнение, и двата класа интерферони повишават нивото на експресия на антигени от основен комплекс за хистосъвместимост клас I (MHC I), участващи в представянето на уловения вирусен пептид върху повърхността на заразената клетка, като по този начин го правят разпознаваем за цитотоксичните CD8 + Т лимфоцити .
Цитокинова система. Цитокиновият профил се определя от две субпопулации на CD4 + Т хелперни клетки (Th1 и Th2), образуването на които се извършва от така наречените Th0 лимфоцити. , продуцирани от Th1 лимфоцити - ?-IFN, IL-2, IL-12 - повишават клетъчния имунитет, при който клетките с CD8 + рецептори играят важна роля в борбата срещу инфекцията: те инхибират хуморалния имунитет, което води до защитен ефект срещу инфекциозни агенти, които се инактивират главно поради клетъчни имунни реакции.
Продуцирани от Th2 лимфоцити - IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13, засилват хуморалния имунитет, т.е. те са по-свързани с участието на антитела и инхибират клетъчния имунитет, в резултат на което имат защитен ефект срещу патогенни агенти, отстранени чрез хуморални имунни реакции.
Естествени клетки убийци (Н.К.-клетки)е специална субпопулация от лимфоидни клетки, които нямат антиген-специфични повърхностни рецептори и нямат тясната специализация, характерна за CD4 + и CD8 + Т лимфоцитите.
Все още не е напълно ясно какви молекулярни механизми и структури са важни за разпознаването на инфектирани с вирус прицелни клетки от NK клетки. Рецепторите, отговорни за индуцирането на NK цитотоксичност, разпознават лиганди върху клетки-мишени, които очевидно са различни от молекулите на MHC I, и активирането на NK клетки обикновено не е процес, ограничен от MHC.
NK клетките реагират на чужди структурни компоненти на вируси и ефективно лизират инфектирани с вирус клетки и туморни клетки. Основното предимство на тези клетки е способността им незабавно да действат като ефекторни клетки и да ограничат разпространението на вирусна инфекция в ранните етапи. Механизмът на цитотоксичното действие на NK клетките е свързан със синтеза на цитокини, чиито протеини принадлежат към класа на перфорините. След като перфоринът се свърже с рецептора на целевата клетка, гранзимите навлизат в клетката през получените канали, водещи клетката-мишена до смърт. В допълнение, NK клетките произвеждат редица цитокини, които участват в имунните процеси (β-IFN, хемокини и др.).
СПЕЦИФИЧЕН АНТИВИРУСЕН ИМУНИТЕТ
Специфичният, или адаптивен, антивирусен имунитет (за разлика от естествения, вроден имунитет) се определя от уникалните свойства на имунните Т- и В-лимфоцити да реагират избирателно на чужди, вкл. вирусни, антигени и формират специфична имунна памет, изразяваща се в засилена и ускорена реакция при повторна среща със същия инфекциозен агент.
На повърхността на лимфоцитите има индивидуални антиген-свързващи рецептори, благодарение на които те са способни селективно да разпознават и специфично да взаимодействат с чужд антиген (антигенни детерминанти или епитопи) поради комплементарност (стерично съответствие, афинитет). Афинитетът на пространствените конфигурации определя взаимодействието на антигенните детерминанти на вируса с рецепторите на Т и В лимфоцитите. В резултат на това в лимфоцитите се активират метаболитни процеси и лимфоцитите придобиват способността да се размножават в клонове на абсолютно идентични клетки и да се диференцират в по-зрели клетки, които изпълняват определени ефекторни функции. Според теорията за клоналната селекция на Burnett (1971), всеки клонинг на имунокомпетентни лимфоцити има свой собствен рецептор, уникален по специфичност, способен да взаимодейства само със специфична антигенна детерминанта.
Основните връзки на специфичния имунитет са две популации от лимфоцити: Т- и В-клетки. На свой ред Т-лимфоцитите са разделени на няколко функционално хетерогенни субпопулации.
Имунокомпетентните В-лимфоцити реагират предимно на извънклетъчен вирус с последващо неутрализиране на неговите инфекциозни свойства от антитела, докато Т-лимфоцитите елиминират инфектираните с вируса клетки гостоприемници.
Във връзка с това те разграничават: 1) антитяло-медииран хуморален имунитет, зависим от В-клетките на лимфоидната система; 2) клетъчен имунитет, медииран от Т-лимфоцити.
Имунните реакции, медиирани от Т клетки и хуморални антитела, играят голяма роля в антивирусната защита на организма.
Клетъчно-медииран специфичен имунитет.Механизмите на клетъчния антивирусен имунен отговор на организма като цяло са много сложни и се основават на сътрудничеството на различни видове клетки - APC (макрофаги и дендритни клетки), NK, Th, CTL - с хуморални фактори: специфични антитела и неспецифични медиатори (IFN, цитокини, комплемент, инхибитори и др.).
Клетъчното сътрудничество в имунния отговор може да бъде положително или отрицателно.
Основните субпопулации на специфичния имунитет включват ефекторите на цитотоксичните реакции: Т-лимфоцити (CD8 + и CD4 + CTL) и вече споменатите регулаторни CD4 + типове Th1 и Th2. Известно е също, че има много други субпопулации, които изпълняват голямо разнообразие от функции.
CD8 + CTL носят върху своята повърхностна мембрана комплекс от молекули: Т-клетъчен антиген-свързващ рецептор, CD4 и CD8 (корецептори). Именно с помощта на тези три вида молекули CTL специфично разпознават вирусни антигени, обработени в къси пептиди (епитопи) на повърхността на целевите клетки, представени във връзка с антигени MHC I. Т-клетъчният антиген-свързващ рецептор е подобен на структура спрямо тази на В-лимфоцитите и хуморалните антитела; той също е член на суперсемейството рецептори от молекули.
Т-лимфоцитите селективно разпознават чужди вирусни антигени само в комбинация със „своите“, т.е. хомоложни (генетично подобни) МНС антигени. Това явление се нарича MHC рестрикция.
МНС I антигени присъстват на повърхността на всички клетки, които играят значителна роля в разпознаването на вирусни антигени от Т-клетъчните CTL рецептори. Функцията на МНС I е да свързва малки вирус-специфични пептиди вътре в клетката и да ги представя на CD8 + Т лимфоцитите на клетъчната повърхност.
CD8 + CTLs, бидейки ефекторни клетки, са способни да упражняват директен цитолитичен ефект с унищожаване на инфектирани с вирус хомоложни клетки (MHC I-ограничени) чрез секретирания от тях лимфотоксин, перфорин.
CD4 + Th клетките играят важна роля в регулирането на всички имунни антивирусни отговори, медиирани както от CTL, така и от В клетки. В резултат на специфична антигенна стимулация с участието на APC, Th1 или Th2 клетките се активират и пролиферират в клонове, необходими за диференциацията на други клетки, способни на имунен отговор към този антиген.
Освен това е установено, че CD4 + лимфоцитите могат да действат като директни ефекторни клетки (CD4 + CTL), експресиращи перфорин. Перфоринът изглежда играе основна роля в антиген-специфичната цитотоксичност, медиирана както от CD8+, така и от CD4+ CTL.
Специфичен хуморален антивирусен имунитет.Доказана е огромната роля на хуморалния компонент на имунния отговор, предизвикан от антитела, заедно с Т-клетъчните имунни фактори в антивирусната защита. Хуморалните не са нищо повече от имуноглобулинови антиген-свързващи рецептори на В-лимфоцитите. Специфичността се основава на съответствието и взаимното допълване на активния център на AT с пространствената конфигурация на детерминантата AG.
Има тимус-зависими и тимус-независими антигени. В-клетъчният отговор към тимус-независими Ags започва с APCs, транспортиращи вируса, за да индуцират директно В клетките. Последните селективно разпознават и взаимодействат с чужди антигени, след което започват активно да се размножават с образуването на клонинги от идентични клетки с по-нататъшна диференциация в АТ-продуциращи плазмени клетки, които секретират специфични хуморални антитела.
Повечето вирусни антигени са зависими от тимуса, което означава, че В-клетъчният имунен отговор към такива антигени изисква помощта на медиатори, произведени от Th2 клетки. В този случай APCs първо представят антигенни детерминанти, свързани с MHC II към Т хелперни клетки, които активират В клетки.
Въпреки съществуването на тимус-независим хуморален отговор, има причина да се смята, че тимус-зависимият AT отговор е най-ефективен.
Мономерът на молекулата на имуноглобулина (Ig) се състои от 2 еднакви тежки и 2 леки вериги, свързани в специфична структура чрез дисулфидни връзки. Всяка верига съдържа променливи и постоянни области.
Поради разликите в постоянните участъци, тежките вериги се разделят на пет класа: IgM, IgG, IgE и IgD, чието значение за антивирусния имунитет не е еднакво. Най-важна роля играят IgG, IgM и.
Антителата от клас IgM възникват в резултат на първичната реакция на организма към антиген. Те се появяват първи в ранните стадии на инфекцията. Смята се, че те са ефективни при виролиза и аглутинация на вируса. IgM се синтезира без помощта на CD4 + Т клетки, но цитокините, секретирани от тези клетки, обикновено са необходими за преминаването от IgM към IgG.
IgG се образува по-късно от IgM. Те съставляват 70-80% от кръвния серум. Има системен и локален IgG отговор. Хуморалните IgG играят важна роля в защитния имунитет по време на остри и хронични инфекции, те участват в елиминирането на вируси, контролирането на вирусната репликация и защитата срещу повторно заразяване. IgG е особено ефективен при неутрализиране на вируси. Важно е, че IgG антителата могат да преминат през плацентата от майката към плода и да осигурят трансплацентарен имунитет.
Секреторните, заедно с IgG, определят локалния имунитет. Идващи от серума или синтезирани в лигавиците, те са важни за формирането на локален имунитет при вирусни инфекции на дихателните, чревните и гениталните пътища. Смята се, че серумните антитела и CTL са основните фактори, от които зависи изходът от инфекциозния процес и възстановяването на организма, докато кръстосано реагиращите секреторни IgA имат значителна превантивна стойност: предотвратяват появата на инфекции, причинени от различни вируси. варианти.
Антителата действат както върху свободния извънклетъчен вирус, като го неутрализират, виролиза, аглутиниращи, опсонизиращи ефекти и т.н., така и върху вътреклетъчния вирус, участвайки в унищожаването на инфектирани клетки-мишени с помощта на ефекторни клетки или комплемент.
Неутрализиращата активност на антителата зависи от техния афинитет и авидитет. Афинитетът е степента на афинитет между АТ и АГ, изразена като равновесна константа и определяща силата на тяхното взаимодействие под влияние на междумолекулни нековалентни връзки. Авидността на AT характеризира силата на връзката между AG и AT.
В ранните етапи на инфекцията се образуват по-малко запалени антитела, които лесно се отделят от комплекси с вируси. Вторичният имунен отговор се развива по-бързо и е по-ефективен от реакцията към хипертония. Това се обяснява с факта, че тялото запазва В клетките на паметта, които стимулират синтеза на антитела с висок афинитет. Установена е пряка връзка между титрите на специфични антитела в кръвта на преболедували или ваксинирани лица и резистентността към вирусни инфекции.
Хуморалният отговор на тялото се формира по отношение на определени видове вируси, отделни протеини и антигенни детерминанти на вирусни протеини. Но заедно с това има и индуциране на кръстосано реагиращи антитела, които възникват от общи антитела на хетероложни вируси, което е важно за превенцията на инфекции, причинени от различни вирусни варианти, вкл. когато се ваксинира.
Защитната роля на антителата също е различна при различни вирусни инфекции, което зависи преди всичко от природата и свойствата на самия патоген и механизмите на патогенезата на инфекциозния процес. Връзките между отделните компоненти на имунитета при остри инфекции се различават от тези при хронични и латентни вирусни инфекции.
МЕХАНИЗМИ НА ИЗБЯГВАНЕ НА ВИРУСА ОТ ИМУНЕН КОНТРОЛ
Имунната система не винаги осигурява надеждна антивирусна защита. Това се обяснява с факта, че много вируси имат в арсенала си инструменти, които им позволяват повече или по-малко успешно да преодолеят имунната защита на организма. Освен това някои вируси използват различни стратегии, за да избегнат имунното наблюдение. Някои вируси заобикалят имунния контрол от страна на гостоприемника чрез генериране на мутантни варианти, което води до прекъсване на представянето на вирусни MHC I антигени и позволява на тези вируси да избегнат разпознаването от CTL. Други вируси инфектират директно лимфоидните клетки. Инфекцията на лимфоцитите от вируси инхибира активността на CTL и допринася за развитието на персистираща инфекция и латентност. Имунните реакции не са в състояние напълно да елиминират инфекцията и вирусът продължава да съществува в тялото дълго време, без да причинява разрушаване на клетките.
ВИРУСНА МИМИКРИЯ
Някои вируси имат гени, подобни на тези на клетката гостоприемник. Установено е, че тези гени кодират протеини, използвани от вируса за противодействие на имунните реакции на организма. Тяхното генетично картографиране и установяването на хомоложни последователности с клетъчни гени направиха възможно да се вярва, че те са били уловени от вируси в процеса на еволюция и модифицирани в полза на вируса. Това могат да бъдат гени за цитокини, техните рецептори, растежни фактори, MHC I протеини и др. Много от тях са много подобни на съответните клетъчни гени, други, които имат незначителна степен на хомология, въпреки това имат функционални прилики. Функционирането на такива гени може да доведе до инхибиране на синтеза или обработката на важни за имунитета клетъчни протеини; блокиране на свързването на антивирусни цитокини с клетъчните рецептори; блокиране на предаването на вътреклетъчни сигнали, което засяга естеството на имунния отговор.
В макроорганизма вирусът може да бъде в различни състояния:
извънклетъчен (вирион);
вътреклетъчно, на различни етапи на бързо или бавно продуктивно взаимодействие с чувствителна клетка (вирус);
да бъдат интегрирани в генома на целевата клетка (непродуктивно взаимодействие, провирус).
Съгласно тези основни състояния на вируса, възникващият антивирусен имунитет е насочен към неутрализиране и отстраняване на вируса и неговите антигени от тялото, което се постига с помощта на антитела, както и към унищожаване на собствените клетки-мишени, заразени с вируса от цитотоксични Т-лимфоцити (Tc).
IgG антителата, образувани по време на вирусни инфекции, могат да участват в различни биологични реакции.
1. Неутрализиране на инвазивните свойства на вирионите.Полученият комплекс се свързва с повърхността на макрофага благодарение на своите Fc рецептори. Абсорбцията на комплекса обикновено води до смъртта на патогена (фиг. 58), неабсорбираните имунни комплекси могат да се дисоциират и освободените вириони заразяват чувствителните клетки. Дългосрочната циркулация на неабсорбирани и недисоциирани имунни комплекси в тялото може да доведе до тяхното отлагане в различни тъкани на тялото и да индуцира развитието на локални възпалителни реакции чрез активиране на системата на комплемента или интерлевкини след фиксиране на комплекса от клетки, които имат рецептор за Fc фрагмент на антитела (хепатит В, инфекциозна мононуклеоза, подостър склерозиращ паненцефалит и др.).
2. Антитяло-медиирана комплемент-зависима цитолизаинфектираните с вирус прицелни клетки са показани на фиг. 58. Лизисът на мембраната на заразена клетка възниква поради мембранно атакуващия комплекс (MAC) на комплемента. Освободените вириони са изложени на антитела.
3. Антитяло-медиирана цитолизаприцелните клетки от макрофагите и гранулоцитите, когато освобождават гранзими и цитолизини в момента на контакт със засегнатата клетка (фиг. 58). Такива макрофаги и гранулоцити трябва да имат Fc рецептори. Те нямат специфичност към вирусния антиген. Цитотоксичните Т-лимфоцити не участват в тази реакция. Тяхната активност не зависи от наличието на антитела. Унищожаването на клетките, засегнати от вируса, се извършва и от цитотоксични Т-лимфоцити Tc (фиг. 59). ТС са способни да лизират инфектирани с вирус клетки, като реагират на вирусния антиген, представен от клетката на MHC-I.
Ориз. 58. Участие на АТ в антивирусния имунитет
а) Неутрализиране на свободни вириони от антитела.
б) Медиирана от антитяло комплемент-зависима цитоза на таргетната клетка.
в) Антитяло-медиирана цитоза от гранулоцити.
За цитотоксичен ефект Тс лимфоцитите изискват директен контакт с клетката-мишена. След това Tc лимфоцитите отделят гранзими или цитолизини, които причиняват промяна в пропускливостта на мембраната на таргетната клетка. Неговото осмотично набъбване, разкъсване на мембраната и освобождаване на цитоплазмено съдържание в микросредата. 
Ориз. 59. Цитотоксично взаимодействие
Т-лимфоцит с прицелна клетка.
Вирусите и ретровирусите, съдържащи ДНК, имат способността да интегрират вирусна нуклеинова киселина в генома на целевата клетка. Потомството на заразената клетка наследява провируса. Вирусните антигени (протеини) не се синтезират в клетката, те не се представят на MHC-I. Такава клетка не е податлива на имунен надзор.
ОСНОВНА ЛИТЕРАТУРА
Авакян А.А., Биковски А.Ф. Атлас по анатомия и онтогенеза на човешки и животински вируси. М., 1970.
Бережная Н.М., Бобкова Л.П., Петровская И.А., Ялкут С.И. Алергология. - Киев. – 1986. – 445 с.
Вирусология. Изд. Б. Фийлдс и Д. Найп. – т. 1. – М. „Мир”, 1989. – 494 с.
Гусев М.В., Минеева Л.А. микробиология. М., Московски държавен университет. – 1994. – 294 с.
Javetz E., Melkic J.L., Eidelbert E.A. Ръководство по медицинска микробиология. М., 1982, Т.1. – 264s.
Западнюк И.П., Западнюк В.И., Захарня Е.А. Лабораторни животни. - Киев. – 1983. – 292 с.
Кашкин П.Н., Лисин В.В. Практическо ръководство по медицинска микология. М., 1983. – 185 с.
Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинска микробиология с имунология и вирусология. СПб., 1998. ––592 с.
Люин Б. Гени. – Мир, 1987. – 544 с.
Маянски A.N. Микробиология за лекари. Издателство НГМА, Нижни Новгород, 1999. – 450 с.
Медицинска микробиология. Изд. В И. Покровски и О.Е. Поздеева. М. - “Геотарска медицина” - 1998. – 1184 с.
Микробиология и имунология. Изд. А.А. Воробьова. М. – „Медицина” – 1999. – 464 с.
Playfair J. Визуална имунология. М. – GEOTAR Медицина. – 1999. – 96 с.
Шлегел Г. Обща микробиология. – М., Мир. – 1987. – 566 с.
Фактори на неспецифичен и специфичен антивирусен имунитет.Доктрината за антивирусния имунитет е част от съвременната имунология, която изучава защитните механизми, които осигуряват постоянството на вътрешната среда на тялото чрез разпознаване и взаимодействие с чужд субстрат.
При вирусни инфекции, както и при бактериални, след боледуване в организма се формира имунитет с различна интензивност и продължителност. Трябва да се отбележи, че когато вирусът навлезе в тялото, не винаги възникват имунологични реакции. Този вид имунитет е характерен за животни от определен вид към определен инфекциозен агент и се предава от поколение на поколение, например конете не боледуват от шап, говедата от сап, кучетата от чума по свинете, и др. Механизмите на такъв имунитет се основават на (вроден имунитет - видово-специфичен, наследствен, генетичен) към определени патогени е липсата в клетките на рецептори и субстрати, необходими за взаимодействието на вирусите, наличието на вещества, които блокират възпроизводството на вируси. Последният не може да се възпроизвежда в тялото и болестта не възниква. Трябва да се отбележи, че в много случаи новородените нямат видова резистентност; например кърмещите зайци и мишки са податливи на инфекция с вируса на шап.
Защитните средства или факторите на антивирусния имунитет са разделени на неспецифични и специфични, които са разнообразни по природа и механизъм на действие (фиг. 21).
Неспецифичен антивирусен имунитет.Създаването на имунитет се осигурява от неспецифични защитни фактори: 1) общи физиологични; 2) хуморален; 3) клетъчен.
Изброените фактори осигуряват защита на микроорганизма срещу вируси на молекулярно, клетъчно и организмово ниво, които са неразривно свързани.
Общи физиологични фактори. За да проникне в чувствителните клетки и тъкани, вирусът трябва да преодолее защитните бариери.
Кожно-лигавични бариерииздържат на първата атака на вируси. Ненарушената кожа и лигавиците служат не само като механична бариера, но и като стерилизиращ фактор.
Ако вирусите са преодолели кожната и лигавичната бариера, тогава започва масовото им проникване в тъканите. Огромна маса от фагоцити бързо пристига в заразената зона и по този начин се създава защитна стена около възпалителния фокус, като същевременно ограничава разпространението на микроби в съседните тъкани и кръв.
Общи физиологични фактори като температуратела и разпределяневирус от тялото чрез различни секрети. С повишаване на телесната температура процесите на имуногенеза се засилват, метаболизмът се ускорява и производството на интерферон се увеличава, което заедно допринася за възстановяването. Повишаването на телесната температура причинява директно инактивиране на извънклетъчния вирус и спомага за потискане на възпроизводството вътре в клетката, а също така ускорява метаболитните процеси в клетките и в тялото, което е придружено от намаляване на pH на извънклетъчната и вътреклетъчната среда (състояние на ацидоза ). Киселинната среда потиска вирусите и, обратно, има благоприятен ефект върху инхибиторите, съдържащи се в тъканите и течностите на тялото.
Отделителната система също участва в отстраняването на вирусите от тялото. Вирусите се появяват в урината за кратко време (10...30 минути). За разлика от бактериите, те могат да преминат през бъбречния филтър. Способността да се отделят с урината е доказана за много животински и човешки вируси – грип, морбили, чума, шап и др.
Вирусите се отделят от тялото не само от бъбреците, но и от други отделителни системи със слюнка (грип, бяс), секрети от респираторни заболявания, черва, засегнати клетки, червени кръвни клетки и др. Освобождаването на вируси в околната среда с урина и други екскрети допринасят за по-бързото възстановяване на относително постоянство на вътрешната среда на тялото, нарушена от вирусна инфекция.
Хуморални фактори. Неспецифичната защита на тялото се осигурява от пропердин, инхибитори в кръвния серум и хормони.
Пропердин(гама-глобулин) се намира в нормалния кръвен серум и участва в неутрализирането на вирусите. Активността се проявява не от самия пропердин, а от пропердиновата система (комплемент и двувалентни магнезиеви йони).
инхибитори- това са неспецифични антивирусни вещества с протеинова природа, които присъстват в нормалния кръвен серум, секретите на епитела на лигавиците на дихателните и храносмилателните пътища, в екстракти от органи и тъкани. Те имат способността да потискат активността на вирусите в нечувствителни клетки: когато вирусът е в кръвта и течностите. Инхибиторите се делят на термолабилни (загубват своята активност при нагряване на кръвния серум при 60...62 °C за 1 час) и термостабилни (издържат на нагряване до 100 °C). Инхибиторите имат универсална вируснеутрализираща и антиген аглутинираща активност срещу много вируси.
В допълнение към серумните инхибитори има инхибитори на тъкани, секрети и екстракти. Такива инхибитори са доказали своята активност срещу много вируси. Например, секреторните инхибитори на дихателните пътища имат антихемаглутинираща и вирусонеутрализираща активност.
Механизмът на действие на инхибиторите е да ги комбинират с вируси, причинявайки неутрализиране на вирусните рецептори, което се изразява в намаляване на техните физикохимични адсорбционни свойства. В резултат на това вирусите губят способността си да се адсорбират върху повърхността на чувствителните клетки и да проникват в тях; вирусните частици се отхвърлят от повърхността на чувствителните клетки.
Защитната функция на инхибиторите, подобно на антителата, зависи от природата на вируса и неговото количество, както и от активността на самите инхибитори. Активността на инхибиторите се влияе от индивидуални и възрастови характеристики и др. При ниско съдържание на инхибитори (в млади организми) вирусът може да се освободи и да възстанови своята активност. При високо съдържание на инхибитори (броят им нараства с възрастта) и висок титър, вирусът се неутрализира и става обект на влиянието на други имунологични фактори.
Хормониможе индиректно да повлияе резистентността към вирусни агенти. Например, големите дози кортизон намаляват, а малките дози, напротив, повишават защитните функции на организма.
Проникналите в клетките вируси се повлияват от т.нар убийци, които са кръвни клетки (малки лимфоцити). Естествените клетки убийци обграждат клетките на собственото си тяло, които са засегнати от всеки вирус, и с помощта на ензими унищожават клетката заедно с вируса.
Клетъчни фактори. Неспецифичният антивирусен имунитет включва фагоцитни клетки (микро- и макрофаги).
Макрофагие полиморфна група от клетки, които активно фагоцитират чужд материал, който е влязъл в кръвния поток: кръвни моноцити, клетки от костен мозък, клетки на Купфер на черния дроб, хистиоцити, макрофаги на далака, лимфни възли и серозни кухини. Макрофагите участват активно в процеса на образуване на антитела, влизайки в сътрудничество с Т и В клетки (лимфоцити). Т-лимфоцитите са тимус-зависими имуноцити. В-лимфоцитите са клетки, получени от прогениторни клетки на костен мозък, които мигрират към специфични места в лимфните възли и далака. Повечето В клетки са локализирани в лимфоидните тъкани; друга част може да циркулира с лимфа и кръв.
Фагоцитозата на патогените от макрофагите се улеснява от специфични антитела, които имат опсонизиращ и аглутиниращ ефект върху вирусите. В допълнение, фагоцитите са производители на антитела и интерферон.
Ролята на левкоцитите в антивирусния имунитет е неефективна (незначителна). Вирусите се адсорбират върху левкоцитите и се абсорбират от тях, но последващото им разрушаване в клетките не настъпва: целият процес спира на етапа на непълна фагоцитоза. Опитите при експериментални условия за трансформиране на незавършена фагоцитоза в завършена не дадоха положителни резултати. Неспособността на макрофагите да усвояват вируси е една от основните характеристики на механизма на антивирусния и антибактериалния имунитет. Фагоцитозата обаче не играе съществена роля в антивирусния имунитет.
Ако вирусът преодолее действието на факторите на хуморалния имунитет (антитела и инхибитори) и проникне в чувствителна клетка, тогава от този момент започва вътреклетъчното развитие на патогена и инфекцията, причинена от него. Въпреки това, проникването на вируса в клетката не винаги е придружено от неговото вътреклетъчно развитие. Клетката остава морфологично непроменена, в нея не протичат деструктивни процеси и тя става устойчива на повторни инфекции с други вируси.
Нарича се потискане на процеса на възпроизвеждане на един вирус от друг в живите клетки вирусна намеса.Материалната основа за намесата е специално вещество - интерферон, произведено от клетката в отговор на проникването на вирус в нея. Има антивирусно, антипролиферативно и имуномодулиращо действие. По химическа природа интерферонът (интерфероните) е гликопротеин (протеин) с молекулно тегло 20...30 kDa. Интерферонът се инактивира при замразяване и размразяване, когато се нагрява до 60 °C за 1 час и при 100 °C за 5 минути, когато се облъчва с ултравиолетово лъчение, и се разрушава от трипсин и пепсин. Не се повлиява от рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза или специфични имунни серуми. Той е нетоксичен и неантигенен; активността му се проявява както в кисела, така и в алкална среда (рН 2,0... 10,0).
Интерферонът се открива в тялото 1...2 часа след въвеждането на вируса; максималното ниво е след 4...8 ч. Интерфероновите индуктори са живи и инактивирани вируси, синтетични полинуклеотиди и бактерии и техните ендотоксини.
Интерферонът се намира в кръвта, урината, цереброспиналната течност, назофарингеалните промивки и в различни органи (бъбреци, бели дробове и др.) и тъкани на тялото. Произвежда се от почти всички клетки на тялото, но най-активно от RES клетки (особено на далака) и левкоцити (макрофаги и лимфоцити). Образуването на интерферон в клетката се определя от два фактора: устойчивостта на клетката към вируса и степента на вирулентност на вируса. Ако клетката е резистентна към вируса и вирусът е слабо вирулентен, тогава синтезът на интерферон започва в клетката. Интерферонът потиска синтеза на вирусни нуклеази и активира синтеза на друг клетъчен протеин, който има антивирусна активност. Освен това местата на такова действие на интерферона могат да бъдат вирусна информационна РНК или клетъчни рибозоми. Но ако клетката е чувствителна към вируса и последният е достатъчно вирулентен, тогава клетката синтезира вирусни компоненти; започва размножаването на вирусни частици.
Интерферонът има изразена видова специфичност, т.е. той, образуван от клетките на един животински вид, по-ефективно защитава животни от същия вид, независимо от какъв вирус е индуциран.
За разлика от антителата, интерферонът има широк спектър на антивирусно действие; предпазва клетките от инфекция не само от хомоложен вирус, но и от хетероложни вируси.
Интерферонът се адсорбира от други клетки и при адсорбцията се развива резистентност на клетките към вирусна инфекция. Не инактивира извънклетъчния вирус инвитро,което се потвърждава от запазването на инфекциозността на последния след смесването му с интерферон, а също така предотвратява адсорбцията на вируса от клетката и само с появата на интерференция предотвратява натрупването на вируса в клетката и развитието на цитопатичен ефект. По време на латентни инфекции възниква баланс между производството на вирус и интерферон от клетките. Външно такива клетки не се различават от здравите.
По този начин антивирусният ефект на интерферона в крайна сметка се свежда до превръщането на заразената клетка в система, в която възпроизвеждането на вируса е невъзможно или потиснато.
Специфичен антивирусен имунитет.Специфичната защита на животните от вируси се осъществява от имунната система, която има уникалната способност да разпознава много различни агенти (микроорганизми, включително вируси, токсини и др.) - антигении разработете конкретни отговори на това признание антителаи сенсибилизирани лимфоцити.
Имунните механизми осигуряват: 1) хуморални фактори; 2) клетъчни фактори. Както е известно, вирусите са силни дразнители за макроорганизма, т.е. антигените. Тяхната антигенност е свързана с протеините, които изграждат мембраните. Вирусите имат два вида антигени: S – вътрешни и Vi – външни. По-късно започват да се развиват специфични фактори, представляващи последния и най-мощен ешелон на защитата на организма, а именно хуморални и клетъчни фактори.
Доказано е, че хуморалните фактори по време на вирусни инфекции са в основата на антивирусния имунитет. По време на вирусни инфекции се образуват вируснеутрализиращи, комплемент-фиксиращи и преципитиращи антитела.
Специфични антивирусни антитела се произвеждат върху рибозомите на плазмените клетки - в лимфоцитите по време на тясното им взаимодействие с Т-лимфоцитите и макрофагите. Антивирусните антитела се образуват в същите клетки като антибактериалните и механизмът на този процес е същият. Разликата е, че антителата към някои вируси се образуват много бързо - на 2-ри...3-ти ден след заразяване на организма, например при грип. Антивирусните антитела са свързани с глобулиновата фракция на серумните протеини (Ig): A, M, G, E, D. IgG, IgA и IgM са от най-голямо значение, докато защитната функция на IgD и IgE е относително малка, а IgE е свързани с появата на алергии.
Ролята на антителата в антивирусния имунитет е висока. Съществува пряка връзка между чувствителността на организма и концентрацията на антитела в кръвта. Доказано е, че формирането на имунитет по време на вирусни инфекции зависи от времето на появата на антитела; степента на имунитет се повишава с повишаване на нивото на антителата. Действието на специфичните антивирусни антитела е насочено директно към вирусната частица или нейните отделни компоненти (Vi- и S-антигени), а не към клетките.
Форми на взаимодействие с антитела.Първичното взаимодействие на антитела с хомоложен вирус се основава на процеса на специфична адсорбция: молекулата на антитялото се прикрепя към повърхността на вирусната частица, променяйки нейните физикохимични свойства. В резултат на това вирусът става неспособен да се свърже с рецепторите на чувствителната клетка и да проникне в нея.
Общоприето е, че една вирусна частица може да бъде неутрализирана от една молекула антитяло (въпреки че вирусът може да има няколко адсорбционни връзки). Ако броят на антителата, включени в комплекса вирус-антитяло, е малък, тогава антителата неутрализират само една адсорбционна повърхност на вируса, а от другата, свободна страна, вирусът може да се свърже с чувствителна клетка и да я зарази. Следователно, антителата основно прекъсват контакта между вируса и чувствителната клетка, предотвратявайки началната фаза на вирусните инфекции.
Неутрализирането на вируса от антитела е динамичен процес, който зависи от масата и количеството на тези две реагиращи системи, както и от йонната концентрация на соли, температура и други фактори, влияещи върху взаимодействието на вируса и антитялото. При излишък от антитела инактивирането на вируса може да бъде пълно. Скоростта на имунологичната реакция зависи от концентрацията на антителата и времето на тяхното излагане на вируса. През началния период комплексът вирус-антитяло е крехък и процесът може да е обратим. С течение на времето връзката става силна и е невъзможно вирусът да се изолира от комплекса. Различните вируси обаче произвеждат нееднакво стабилни комплекси с антитела, което очевидно зависи от сложността на структурата и вирулентността на вирусните частици. Трябва да се отбележи, че действието на специфични антивирусни антитела е насочено към инактивиране (неутрализиране) на вируси, които са само извън клетката в извънклетъчната среда. И това действие се извършва на молекулярно ниво на три защитни линии: на входните врати на вирусите, по пътя на придвижването им към податливите клетки и на самата територия на клетките с вируси, разположени в клетките, въпреки че все още няма обосновани доказателства за това.
Антивирусните антитела са способни да реагират с вирус, който вече е адсорбиран на повърхността на клетките. В същото време те неутрализират хемаглутиниращите свойства на вируса, което води до отхвърляне на вирусни частици от клетъчната повърхност.
Антителата могат да променят развитието на инфекцията чрез насочване към чувствителни към вируса клетки. Това е доказано в резултат на използването на имунни серуми за различни вирусни инфекции (енцефалит, пренасян от кърлежи, грип, морбили, полиомиелит при маймуни и др.) - Въвеждането на имунни серуми в ранните стадии на заболяването има положителен терапевтичен ефект ефект. В този случай те блокират вече засегнатите от вируса клетки, които остават в първичния фокус. В резултат на това се предотвратява разпространението на патологичния процес. Антителата не възстановяват структурите и функциите на инфектираните с вируса клетки.
Огромна роля в антивирусния имунитет играят клетъчните фактори, главно лимфоцитите: Т-лимфоцитите се образуват от незрели стволови клетки в тимуса, В-лимфоцитите - в бурсата на Фабрициус. Т-лимфоцитите са първите, които разпознават чужд антиген в тялото, произвеждат специални вещества (медиатори), които активират моноцитите и В-лимфоцитите, убиват клетки с вируси (или други антигени), адсорбирани върху тях, произвеждат интерферон и др. под въздействието на обработени моноцити антиген и медиатори се превръщат в плазмени клетки, които произвеждат специфични антитела. Някои форми на Т-лимфоцити (клетки убийци, супресори, помощници) и В-лимфоцити, заедно с моноцитите, образуват мощен клетъчен фактор за защита на организма от вируси.
По този начин антивирусният имунитет, подобно на имунитета срещу други инфекциозни агенти, е комплекс от защитни фактори, насочени към поддържане и възстановяване на постоянството на вътрешната среда на тялото като цяло, по-специално на клетъчната хомеостаза. В същото време антивирусният имунитет също има своя присъща уникалност, която се състои преди всичко във факта, че той е доминиран от процеси, протичащи на клетъчно и молекулярно ниво.
Свързана информация.
