Армия иммунитета Пришла пора выяснить, какое оружие и кто солдаты непобедимой армии иммунитета. Именно непобедимой, не возражайте. Не приводите в качестве примеров ужасающие и опустошительные эпидемии «черной смерти» (чумы) в Западной Европе XIV века. Помнит автор и про

5.2. Особенности эволюции Понятие хаоса в противоположность понятию космоса было известно древним грекам. Синергетики называют хаотическими все системы, которые приводят к несводимому представлению в терминах вероятностей. Другими словами, такие системы нельзя описать

2.7. Особенности метода ССП В последние десятилетия разработаны методы регистрации активности мозга, обладающие значительными исследовательскими возможностями (см. также гл. 2). Однако и при разработке новых методов исследований активности мозга, и при верификации

Индивидуальные особенности Следует помнить, что описанная схема поведения является только схемой. Реальный организм всегда обладает индивидуальностью, т. е. конкретный человек отличается от всех остальных удельным весом отдельных компонентов поведенческого акта. Мы

1. Клональная теория иммунитета Принципиальные отличия клональной теории Барнетта от всех предыдущих становятся понятнее, если антиген сравнить с замком, а антитело к нему - с ключом, которое отпирает именно этот замок, выбирая его из множества других. Трудность решения

2. Клеточные механизмы иммунитета Иммунитет осуществляется лимфоцитами, которые, как и все клетки крови, образуются из одного источника - стволовых клеток крови в костном мозге и селезенке. Начальным этапом образования лимфоцитов являются полустволовые клетки -

Лекция 11

Основным механизмом противовирусного иммунитета являются иммунные клеточные реакции, осуществляемые Т-эффекторами, а основную роль в этих клеточных реак­циях играют Т-киллеры, которые распознают зараженную клетку в организме и вызывают ее цитолиз. В результате организм освобождается от клеток, продуцирующих ин­фекционное вирусное потомство.

Индуцированные вирусным антигеном Т-лимфоциты приобретают свойства распознавать вирусный антиген, на­ходящийся на поверхности зараженных клеток. Вирусные детерминанты, распознаваемые Т-лимфоцитами, сходны или идентичны детерминантам, выявляемым В-лимфоцитами на поверхности зараженных клеток. Однако в отли­чие от В-лимфоцитов, Т-лимфоциты распознают только те зараженные клетки, на поверхности которых вирусный антиген сцеплен с клеточными антигенами главного комп­лекса гистосовместимости - HLA у человека.

Т-лимфоциты обладают высокой специфичностью и могут, например, различать клетки, которые заражены вирусами гриппа типа А или гриппа типа В. Однако специфичность Т-лимфоцитов в отношении вирусов отно­сительна и варьирует у разных таксономических групп.

Существенным фактором в противовирусном иммуни­тете являются макрофаги. Они принимают участие в иммунной стимуляции, распознавании антигена, регуляции пролиферации и дифференцировки лимфоцитов. Кроме того, они являются активными помощниками в разруше­нии и удалении из организма неродственных антигенов. Цитотоксическая активность макрофагов имеет неспеци­фический характер и проявляется на ранних стадиях ин­фекционного процесса.

В противовирусном иммунитете имеют значение и другие факторы клеточного иммунитета, такие как актив­ность естественных киллеров и зависимая от антител цитотоксичность, обусловленная неиммунными лимфоидными клетками.

Клеточный иммунитет, как указывалось, играет более важную роль при вирусных инфекциях, нежели гумораль­ный иммунитет. Лишь часть вирусов (в частности, пикорнавирусы) быстро разрушают пораженные ими клетки, большинство же вирусов не вызывают немедленной их гибели, а онкогенные вирусы, наоборот, вызывают про­лиферацию пораженках клеток. Поэтому зараженные клетки становятся мишенью для цитолитического действия Т-эффекторов, естественных киллеров и макрофагов. Цито-литическое действие имеет место при всех вирусных ин­фекциях и поэтому должно быть отнесено вместе с интер­фероном (см. далее) к основным факторам, способствую­щим выздоровлению организма от вирусной инфекции.

Особенности иммунитета при некоторых вирусных ин­фекциях. Продолжительность и прочность иммунитета варьирует при разных вирусных инфекциях. Так, при оспе, кори, паротите иммунитет является весьма прочным. При других вирусных инфекциях иммунитет не столь стоек и продолжителен и поэтому возможны повторные заболе­вания. Это, по-видимому, относится к некоторым парамиксовирусам (респираторно-синцитиальный вирус), а также к риновирусам, хотя повторное заражение может объясняться заражением другими серологическими типами риновирусов.

Своеобразны особенности иммунитета при гриппе. Пе­ренесенная инфекция создает стойкий иммунитет: так, первая волна гриппа в 1977-1978 гг., вызванная вирусом H1N1, циркулировавшим в 1957 г., характеризовалась тем, что заболели почти исключительно лица моложе 20 лет, родившиеся после 1957 г. Таким образом, повторные заболевания гриппом одного и того же серотипа связаны не с нестойкостью иммунитета, а с антигенным дрейфом двух поверхностных вирусных белков. О прочности имму­нитета при гриппе свидетельствует феномен антигенной доминанты или «первородного антигенного греха». При повторных заболеваниях гриппом наряду с появлением антител к вирусу, вызвавшему заболевание, стимулируется рост антител к вирусу, с которым произошла первая встреча данного индивидуума. Этот феномен был широко использован для «серологической археологии» - выясне­ния, какие вирусы гриппа циркулировали в прошлом, до их открытия.

Многие вирусы персистируют в организме, несмотря на наличие антител. Например, аденовирусы могут дли­тельно персистировать в миндалинах, вирусы герпеса мо­гут длительно и даже пожизненно сохраняться в нервных клетках чувствительного ганглия тройничного нерва или в дорзальных ганглиях. При ряде персистентных вирусных инфекций причиной персистенции является недоступность вируса для циркулирующих в крови антител. Некоторые вирусы способны распространяться из клетки в клетку без выхода во внеклеточное пространство. Например, вирусы герпеса могут проникать из одной клетки в другую по цитоплазматическим мостикам. Многие вирусы (вирусы парагриппа человека, кори, респираторно-синцитиальный и др.) вызывают слияние соседних кле­ток и распространяются путем формирования симпласта или синцития. Возможно проникновение вируса и субвирус­ных компонентов в дочерние клетки при клеточном делении. Существует несколько способов «ускользания» вирусов от иммунологического надзора: 1) подавление фагоцитоза; 2) угнетение Т- и В-системы; 3) особая локализация вируса в организме, защищающая его от действия им-муноцитов. В результате создаются условия для распро­странения вируса в организме и его персистенции. Нару­шение функции лимфоцитов имеется при большинстве вирусных инфекций. Вирусы гриппа, кори, полиомиелита, герпеса, ротавирусы и особенно вирус СПИД угнетают иммунные реакции Т-лимфоцитов, препятствуют их сти­муляции. Вирус СПИД вызывает, деструкцию Т-хелперов. Вирусы герпеса - возбудители ветряной оспы и опоя­сывающего герпеса, цитомегалии, инфекционного мононуклеоза - приводят к увеличению абсолютного и от­носительного количества Т-супрессоров. Активацию су-прессоров вызывает вирус клещевого энцефалита.

Таким образом, приобретенный иммунитет после пере­несенной вирусной инфекции может быть разным: в одних случаях он защищает от повторных заболеваний на мно­гие годы или на всю жизнь; в других случаях утрачи­вается через несколько лет и даже месяцев, в связи с чем возможны повторные заболевания; в третьих случаях им­мунитет не предотвращает персистирование вируса в орга­низме и появление периодических рецидивов.

ИММУНОПАТОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

В иммунологии иммунопатологическими реакциями на­зывают такие иммунологические феномены, которые приводят к повреждению органов и тканей хозяина и одно­временно направлены против возбудителя. Однако при ви­русных инфекциях наряду с иммунопатологическими реак­циями, наблюдающимися и при других инфекциях (обра­зование иммунных комплексов, аутоантител и др.), встре­чаются и необычные феномены, которые также можно от­нести к иммунопатологии.

Сохранение инфекционного вируса в иммунном комп­лексе и макрофагах. При взаимодействии вирусов с анти­телами могут формироваться иммунные комплексы, в ко­торых вирусы сохраняют инфекционную активность. Обычно это имеет место при использовании недостаточной концентрации антител, однако избыток антител не всегда оказывает дополнительный инактивирующий эффект при ряде инфекций. Длительная циркуляция в организме та­ких иммунных комплексов приводит, во-первых, к посто­янному инфицированию чувствительных клеток, во-вторых, к антигенной стимуляции вирусспецифических иммунокомпетентных клеток. В результате формируются новые иммунные комплексы, содержащие инфекционный вирус. Образующиеся иммунные комплексы фиксируются на клетках, содержащих рецепторы к Fc-фрагменту иммуно­глобулина, и в результате создаются условия для прикреп­ления и проникновения в клетки вируса.

Увеличение количества связавшегося с клеткой вируса, находящегося в составе иммунных комплексов, объясняет­ся следующими причинами.

1. Клеточные рецепторы для ряда вирусов не могут обеспечить такого эффективного проникновения в клетку.

2. Агрегированный вирус труднее проникает в клетку, чем мономерная вирусная частица, окруженная антитела­ми.

3. Антитела защищают вирус от протеолитической деградации клеточными ферментами.

Феномен парадоксального усиления репродукции виру­сов при использовании недостаточных концентраций анти­вирусных антител присущ многим вирусам: альфа- и флавивирусам, буньявирусам, рабдовирусам, реовирусам. Особенно четко этот феномен проявляется при заражении вирусами макрофагов: связанные с антителами вирусные частицы лучше размножаются в макрофагах по сравнению со свободными. Наиболее четко феномен проявляется при использовании вируса денге (флавивирус).

Макрофаги способны фагоцитировать многие вирусы. Однако не все фагоцитированные вирусы разрушаются ферментными системами макрофагов; незавершенный фа­гоцитоз в ряде случаев может не предотвращать разви­тие инфекции, а становиться ее источником. Такая инфекция может протекать как в острой, так и хронической форме. Примером устанавливающейся персистенции при взаимодействии вируса и макрофагов является экспери­ментальная цитомегалия.

Иммунная деструкция зараженных клеток. Клеточные мембраны могут разрушаться гуморальными факторами - лимфотоксинами, которые синтезируются лимфоцитами. Лимфотоксины оказывают неспецифическое ферментатив­ное действие вблизи секретирующих их клеток. Однако основным механизмом деструкции зараженных клеток яв­ляется цитотоксическое действие Т-лимфоцитов. Вирус-специфические Т-киллеры появляются вскоре после зара­жения, через 1-3 суток. Способность Т-лимфоцитов разру­шать зараженные клетки может приводить не только к защитному эффекту и выздоровлению от инфекции, но и к иммунопатологическим реакциям в результате пораже­ния органов и тканей. Защитное или повреждающее дейст­вие Т-лимфоцитов зависит от стадии инфекции, в течение которой они действуют. Если разрушение зараженных кле­ток происходит на ранних стадиях инфекции, гибель немногочисленных зараженных клеток, находящихся, в основном, у входных ворот инфекции, не приведет к на­рушению гомеостаза, и наступит выздоровление. Напротив, при действии Т-лимфоцитов на более поздних стадиях инфекции, когда в результате распространения вируса в организме повреждены клетки многих органов и тканей, иммунный цитолиз может привести к некомпенсируемым нарушениям жизненно важных функций организма и усу­губить инфекционный процесс.

В ряде случаев специфические антитела могут воз­действовать на клетки в отсутствии комплемента (при некоторых иммунодефицитных состояниях, поражении нервных клеток, недоступных для комплемента и т. д.). Антитела в отсутствие литического действия комплемента приводят к уменьшению выхода вирусных белков на кле­точную поверхность, в результате чего может развиться внутриклеточная персистенция вирусных компонентов.

Единый механизм, лежащий в основе защитного и повреждающего действия иммунных Т-лимфоцитов, пред­полагает обязательное участие иммунопатологического компонента в патогенезе любой вирусной инфекции, и иммунопатологию можно рассматривать как обязательную плату за выздоровление при вирусных инфекциях. При разных инфекциях вирусной этиологии соотношение за­щитного и повреждающего действия Т-лимфоцитов су­щественно варьирует.

Аутоиммунные антитела. Деструкция зараженных ви­русом клеток в процессе инфекции приводит к появлению антигенно измененных клеточных структур, которые вос­принимаются организмом как чужеродные и вызывают формирование гуморальных и клеточных факторов имму­нитета, способных взаимодействовать с антигенами нор­мальных клеток. Конформационная перестройка молекулы антигена, взаимодействующего с антителом, также являет­ся причиной образования аутоантител против собственных иммуноглобулинов. В результате возникают аутоиммунные реакции. В их патогенезе важную роль играет нарушение сосудистой проницаемости под действием иммунных ком­плексов. В результате происходит антигенная стимуляция элементов лимфоидной ткани, синтез аутоантител и формирование ауто-Т-лимфоцитов, разрушающих ставшие чужеродными клеточные антигены. Аутоиммунные процес­сы часто приводят к развитию осложнений при вирусных инфекциях. С аутоиммунными процессами связано, на­пример, возникновение орхита как осложнения при ви­русном паротите, обусловленного повышением проницае­мости кровеносных и лимфатических сосудов тестикулярной ткани; возникновение миокардита при инфекции, выз­ванной вирусами Коксаки. У больных хроническим ге­патитом В обнаруживаются клетки с цитотоксической активностью к гепатоцитам, которая реализуется в присут­ствии антител против специфического липопротеина пе­чени, находящегося на поверхности гепатоцитов.

Иммунокомплексная патология. Образование иммун­ных комплексов при взаимодействии вируса с антителами является важным механизмом, обеспечивающим выздоров­ление и формирование противовирусного иммунитета. Однако иммунные комплексы могут оказывать не только защитное, но и повреждающее действие на организм. Им­мунокомплексная патология широко распространена при вирусных инфекциях и играет значительно большую роль в их патогенезе по сравнению с другими инфекционными и неинфекционными болезнями.

В образовании иммунных комплексов участвуют преи­мущественно антитела класса IgG, однако их формирова­ние может происходить и с участием IgM- и IgA-антител. Так, IgM- и IgA-антитела в составе иммунных комплексов были обнаружены в клубочковых отложениях почек при алеутской болезни норок, инфекционном мононуклеозе, ге­патите В. Формирование иммунных комплексов происхо­дит как в жидкой среде, так и на поверхности зараженных вирусом клеток. Может происходить связывание антител с вирусными гликопротеидами, расположенными на по­верхности зараженных клеток, с последующим освобожде­нием иммунных комплексов во внеклеточное пространство. Такие иммунные комплексы образуются при кори. Размер, растворимость и биологическая активность комплексов за­висят от отношения антигена к антителу и их относитель­ной концентрации. Иммунные комплексы склонны к агре­гации и вторичному связыванию различных молекул: ком­понентов комплемента, антител к ним, антиглобулинов, антиидиотипических антител.

Судьба иммунных комплексов и их биологическая активность в организме могут быть различными. Они могут взаимодействовать с клетками иммунной системы путем связывания с рецепторами к Fc-фрагменту имму­ноглобулинов, при этом аффинитет к рецепторам иммун­ных комплексов повышен по сравнению с иммуноглобули­ном. Взаимодействие с рецептором ведет к активации клеток, секреции биологически активных веществ, кото­рые увеличивают проницаемость сосудов, активизируют свертывающую систему крови и т. д. Иммунные комплексы могут изменить гуморальный и клеточный ответ путем взаимодействия с В- и Т-клетками, усиливать или подавлять активность лимфоцитов.

Иммунные комплексы могут циркулировать в кровотоке и в межтканевой жидкости. Крупные иммунные комплексы быстро выводятся из циркуляции с участием системы мононуклеарных фагоцитов. Мелкие иммунные комплексы могут фиксироваться в стенках сосудов или мембранах почечных клубочков. Иммунные комплексы, находящиеся в межтканевых пространствах, плохо выводятся и вызы­вают локальное воспаление ткани. Укрупнение иммунных комплексов, их сорбция на стенках сосудов и тканях вызывают повреждение органов и тканей и обусловливают «болезни иммунных комплексов», патогенез которых связан с развитием гломерулонефрита. и впервые разра­ботан при сывороточной болезни.

Элементы иммунокомплексной патологии встречаются при большинстве вирусных инфекций и играют значитель­ную роль в их патогенезе. Наиболее изучена иммунокомплексная патология при гепатите В, герпетической инфек­ции, геморрагической лихорадке денге, подостром склерозирующем панэнцефалите. В продромальном периоде гепатита В возникают васкулиты и артриты, обус­ловленные циркулирующими иммунными комплексами, содержащими HBs-антиген и анти-НВв-антитела, и гломерулонефриты, связанные с гранулярными отложениями иммунных комплексов в ткани почек.

В ядрах гепатоцитов при хроническом гепатите В регулярно обнаруживают как вирусные антигены, так и антитела класса IgG, которые проникают в клетку в результате нарушения проницаемости клеточных мембран. Основным антигенным компонентом является HBs-антиген, однако в иммунных комплексах обнаруживаются НВс- и НВе-антигены. При геморрагической лихорадке денге иммунные комплексы обусловливают усиленную репродукцию вируса путем взаимодействия с Fc-рецепто-рами моноцитов и активацию системы комплемента. При инфекционном мононуклеозе, лимфоме Беркитта и назофарингеальной карциноме обнаружены иммунные комплексы, содержащие аутоантитела. У больных цитомегалией детей обнаружены циркулирующие иммунные комплексы и иммунные комплексы в мембранах почечных клубочков. При ряде вирусных инфекций иммунокомп­лексная патология лежит в основе патогенеза. Так, гибель мышей, внутриутробно зараженных вирусом лимфоцитарного хориоменингита, наступает впоследствии от иммунокомплексного гломерулонефрита; та же причина гибели наблюдается при алеутской болезни норок. При других вирусных инфекциях иммунокомплексная патология явно не выражена, однако она также играет роль в патогенезезаболевания. Например, при полиовирусной инфекции формирование иммунных комплексов, фиксирующихся в стенках кровеносных сосудов, приводит к нарушению их проницаемости и способствует проникновению вирус­ных частиц через гематоэнцефалический барьер.

Сохранение инфекционной активности вируса в составе иммунных комплексов является одной из основных причин возникновения хронических форм вирусных инфекций. При этом создается порочный круг: длительно текущий патологический процесс наносит ущерб репарационным системам гомеостаза организма, что, в свою очередь, приводит к созданию условий для персистенции вируса или его компонентов.

ИНТЕРФЕРОН

А. Айзекс и Ж. Линдеман в 1957 г. обнаружили, что клетки, зараженные вирусом, вырабатывают особое вещест­во, угнетающее размножение как гомологичных, так и гетерологичных вирусов, которое они назвали интерфероном. В дальнейшем было показано, что существует много интерферонов и поэтому следует говорить о системе интерферона. Если иммунная система обеспечивает белковый гомеостаз и через него устраняет чужеродную генетическую информацию, то система интерферона непосредственно воздействует на чужеродную генетиче­скую информацию, устраняя ее из организма на клеточном уровне, и тем самым обеспечивает нуклеиновый гомеостаз. Система интерферона тесно взаимодействует с иммунной системой.

Интерфероны являются белками с молекулярной массой, колеблющейся у разных интерферонов от 22х10 3 (мышиный интерферон) до 94х10 3 (интерферон форели).

Интерфероны закодированы в генетическом аппарате клетки. Гены для человеческого фибробластного интерфе­рона располагаются во 2-й, 9-й и длинном плече 5-й хромосомы, а ген, регулирующий транскрипцию - в коротком плече той же хромосомы. Ген, детерминирующий восприимчивость к действию интерферона, локализован в 21-й хромосоме. Ген для ά-интерферона располагается в 9-й хромосоме, для γ-интерферона - в 11-й хромосоме.

Система интерферона не имеет центрального органа, так как способностью вырабатывать интерферон обладают все клетки организма позвоночных животных, хотя наиболее активно вырабатывают его клетки белой крови.

Интерферон спонтанно не продуцируется интактными клетками и для образования его нужны индукторы, како­выми могут быть вирусы, бактериальные токсины, экстракты из бактерий и грибов, фитогемагглютинины, синтетические вещества - поликарбоксилаты, полисуль­фаты, декстраны, но наиболее эффективными индукторами интерферона являются двунитчатые РНК: двунитчатые вирусные РНК и двунитчатые синтетические сополимеры рибонуклеотидов (поли-ГЦ, поли-ИЦ) и др. Индукция интерферона происходит вследствие дерепрессии его генов.

Типы интерферонов. Известны три типа интерферонов человека: ά-интерферон, или лейкоцитарный интерферон, который продуцируется лейкоцитами, обработанными вирусами и другими агентами; β-интерферон, или фибробластный интерферон, который продуцируется фибробластами, обработанными вирусами и другими агентами. Оба эти интерферона принадлежат к типу 1. Более сильный γ-интерферон, или иммунный интерферон, принадлежит к типу 2. Имеется несколько подтипов ά-интерферона, и общее число их у человека доходит до 25. Сравнительная характеристика интерферонов человека приведена в табл. 14. Активность интерферонов измеряется в междуна­родных единицах (ME). Одна единица соответствует количеству интерферона, которое ингибирует репродукцию вируса на 50%.

При индукции интерферонов синтезируется два и более его типов. Так, при индукции интерферона на лимфобластах образуется 87% лейкоцитарного и 13% фибробластного интерферона, при индукции интерферона на фибробластах имеют место обратные соотношения. Между тремя типами интерферонов могут существовать синергические взаимодействия.

Свойства интерферонов. Интерфероны обладают видотканевой специфичностью. Это означает, что интерфе­рон человека действует только в организме человека, но неактивен в организме других биологических видов. Конечно, барьеры видовой специфичности не абсолютны: интерферон человека проявляет некоторую активность в тканях человекообразных обезьян, а куриный интерфе­рон в организме близких видов семейства куриных. Однако активность интерферона в гетерогенных организмах резко

снижается. Поэтому можно заключить, что интерфероны, появившиеся у позвоночных, эволюционировали вместе с хозяевами. Интерферон является относительно устой­чивым белком и хорошо переносит кислую среду (рН 2,2), что используется для выделения его и очистки. Антигенные свойства интерферонов мало выражены, в связи с чем антитела к нему удается получить лишь после многократных иммунизации.

Интерфероны не обладают специфичностью в отноше­нии вирусов и действуют угнетающе на репродукцию различных вирусов, хотя разные вирусы обладают неоди­наковой чувствительностью к интерферону. Чувствитель­ность к нему обычно совпадает с индуцирующей актив­ностью к интерферону. Наиболее часто применяемыми индукторами интерферона и тест-вирусами для его титрования являются рабдовирусы (вирус везикулярного стоматита), парамиксовирусы, тогавирусы. Продукция интерферона зависит также от характера применяемых клеток. Существуют клетки, дефектные по нескольким генам интерферона.

Интерфероны оказывают антивирусное, противоопухо­левое, иммуномодулирующее и многие другие действия. Наиболее изучено их антивирусное действие, и именно на вирусных моделях выяснены биологические и другие свойства интерферонов.

Интерферон оказывает противоопухолевое действие при парентеральном введении в больших дозах, связанное с подавлением им цитопролиферативной активности. Добавление интерферона к культуре нормальных клеток сопровождается уже через 2 ч угнетением в них синтеза ДНК. При вирусиндуцированных опухолях интерферон угнетает репродукцию онковирусов и одновременно подав­ляет цитопролиферативную активность.

Интерферон является регулятором различных меха­низмов иммунного ответа, оказывая стимулирующее или угнетающее действие на иммунные реакции.

Механизм действия интерферона. Интерферон связы­вается с клеточными рецепторами, находящимися на плазматической мембране, что служит сигналом для дерепрессии соответствующих генов. В результате индуци­руется синтез особой протеинкиназы, которая при­сутствует в следовых количествах во всех клетках млекопитающих и активируется низкими концентрациями двунитчатой РНК, а в зараженных вирусами клетках - вирусными репликативными комплексами.

Протеинкиназа фосфорилирует ά-субъединицу иниции­рующего фактора трансляции eIF-2, и фосфорилирование блокирует активность инициирующего фактора. В результате иРНК, связанная с инициирующим комплек­сом, не может связаться с большой рибосомальной субъ­единицей, и поэтому ее трансляция блокируется. Ини­циирующий фактор eIF-2 в одинаковой степени необ­ходим для трансляции как клеточных, так и вирусных иРНК, однако преимущественно блокируется трансляция вирусных иРНК, связанных с вирусными двунитчатыми РНК-структурами, в результате локальной активации протеинкиназы.

В обработанных интерфероном клетках индуцируется синтез фермента - синтетазы, которая катализирует 2,5-олигоадениловую кислоту, переключающую действие клеточных нуклеаз на разрушение вирусных иРНК. Таким образом, вирусные иРНК подвергаются разруше­нию нуклеазами. Блокирование интерфероном стадии инициации трансляции и разрушение иРНК обусловливают его универсальный механизм действия при

инфекциях, вызванных вирусами с разным генетическим материалом.

Применение интерферонов. Интерфероны применяются для профилактики и лечения ряда вирусных инфекций. Их эффект определяется дозой препарата, однако высокие дозы интерферона оказывают токсическое действие. Интерфероны широко применяются при гриппе и других острых респираторных заболеваниях. Препарат эф­фективен на ранних стадиях заболевания, применяется местно, например путем закапывания или введения с помощью ингалятора в верхние дыхательные пути в кон­центрациях до 3-10 4 - 5-10 4 ед. 2-3 раза в день. При конъюнктивитах интерферон применяют в виде глазных капель. Интерфероны оказывают терапевтическое действие при гепатите В, герпесе, а также при злокачественных ново­образованиях. При этих заболеваниях назначают более высокие концентрации. Препарат применяется парентераль­но - внутривенно и внутримышечно в дозе 10 5 ед. на 1 кг массы тела. Более высокие дозы оказывают побочное дей­ствие (повышение температуры, головная боль, выпадение волос, ослабление зрения и т. д.). Интерферон может вызвать также лимфопению, задержку созревания макро­фагов, у детей - тяжелые шоковые состояния, у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями - инфаркт мио­карда. Очистка интерферона значительно снижает его ток­сичность и позволяет применять высокие концентрации. Очист­ка осуществляется с помощью аффинной хроматографии с использованием моноклональных антител к интерферону.

Генноинженерный интерферон. Генноинженерный лейкоцитарный интерферон получают в прокариотических системах (кишечной палочке). Биотехнология получения интерферона включает следующие этапы: 1) обработка лейкоцитарной массы индукторами интерферона; 2) вы­деление из обработанных клеток смеси иРНК; 3) получение суммарных комплементарных ДНК (кДНК) с помощью обратной транскриптазы; 4) встраивание кДНК в плазмиду кишечной палочки и ее клонирование; 5) отбор клонов, содержащих гены интерферона; 6) вклю­чение в плазмиду сильного промотора для успешной транскрипции гена; 7) экспрессия гена интерферона, т. е. синтез соответствующего белка; 8) разрушение прокарио-тических клеток и очистка интерферона с помощью аффин­ной хроматографии. Получены высокоочищенные и концентрированые препараты интерферона, которые испытываются в клинике.

Факторы неспецифического и специфического противовирусного иммунитета. Учение о противовирусном иммунитете является час­тным разделом современной иммунологии, которая занимается изучением механизмов защиты, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма путем распознавания и взаимодей­ствия с чуждым ему субстратом.

При вирусных инфекциях, как и при бактериальных, после пе- реболевания в организме формируется иммунитет различной на­пряженности и длительности. Следует отметить, что при попада­нии вируса в организме не всегда происходят иммунологические реакции. Этот вид невосприимчивости свойствен животным опре­деленного вида к определенному возбудителю инфекции и пере­дается из поколения в поколение, например лошади не болеют ящуром, крупный рогатый скот - сапом, собаки - чумой свиней и др. В основе механизмов такой невосприимчивости (врожденно­го иммунитета - видового, наследственного, генетического) к оп­ределенным возбудителям лежит отсутствие в клетках рецепторов и субстратов, необходимых для взаимодействия вирусов, наличие веществ, блокирующих репродукции вирусов. Последние не могут репродуцироваться в организме, и заболевание не происходит. Необходимо отметить, что у новорожденных во многих случаях видовая устойчивость отсутствует, например крольчата-сосуны и мышата чувствительны к заражению вирусом ящура.

Защитные приспособления, или факторы противовирусного иммунитета, подразделяют на неспецифические и специфичес­кие, которые разнообразны по своей природе и механизму дей­ствия (рис. 21).

Неспецифический противовирусный иммунитет. Создание имму­нитета обеспечивают факторы неспецифической защиты: 1) об­щие физиологические; 2) гуморальные; 3) клеточные.

Перечисленные факторы обеспечивают защиту микроорганиз­ма против вирусов на молекулярном, клеточном и организменном уровнях, которые неразрывно связаны между собой.

Общие физиологические факторы. Для проникно­вения в восприимчивые клетки и ткани вирусу необходимо пре­одолеть защитные барьеры.

Кожно-слизистые барьеры выдерживают первую атаку вирусов. Неповрежденные кожа и слизистая оболочка служат не только ме­ханической преградой, но и являются стерилизующим фактором.

Если вирусы преодолели кожные и слизистые барьеры, то на­чинается их массивное проникновение в ткани. В инфицирован­ный участок быстро прибывает огромная масса фагоцитов, и та­ким образом создается защитный вал вокруг воспалительного очага, при этом ограничивается распространение микробов в сосед­ние ткани и кровь.

В создании иммунитета участвуют и такие общефизиологичес­кие факторы, как температура тела и выделение вируса из орга­низма различными секрециями. При повышении температуры тела усиливаются процессы иммуногенеза, ускоряется обмен ве­ществ, усиливается продукция интерферона, что в совокупности способствует выздоровлению. Повышение температуры тела вы­зывает непосредственную инактивацию внеклеточного вируса и способствует подавлению репродукции внутри клетки, а также ус­коряет обменные процессы в клетках и в организме, что сопро­вождается снижением рН внеклеточной и внутриклеточной среды (состояние ацидоза). Кислая среда подавляет вирусы и, наоборот, благоприятно влияет на ингибиторы, содержащиеся в тканях и жидкостях организма.

В удалении вирусов из организма принимают участие и выдели­тельные системы. Вирусы уже через короткое время (10...30 мин) появляются в моче. В отличие от бактерий они способны прохо­дить через почечный фильтр. Способность выделяться с мочой до­казана для многих вирусов животных и человека - гриппа, кори, чумы, ящура и др.

Вирусы выделяются из организма не только почками, но и дру­гими выделительными системами со слюной (грипп, бешенство), секретами при респираторных заболеваниях, кишечником, пора­женными клетками, эритроцитами и др. Выделение вирусов в ок­ружающую среду с мочой и другими экскретами способствует бо­лее быстрому восстановлению относительного постоянства внут­ренней среды организма, нарушаемого вирусной инфекцией.

Гуморальные факторы. Неспецифическую защиту орга­низма обеспечивают пропердин, ингибиторы в сыворотке крови, гормоны.

Пропердин (гамма-глобулин) содержится в нормальной сыво­ротке крови и принимает участие в нейтрализации вирусов. Ак­тивность проявляется за счет не самого пропердина, а системы пропердина (комплемента и двухвалентных ионов магния).

Ингибиторы - это неспецифические противовирусные веще­ства белковой природы, которые присутствуют в нормальной сы­воротке крови, секретах эпителия слизистых оболочек дыхатель­ного и пищеварительного трактов, в экстрактах органов и тка­ней. Они обладают способностью подавлять активность вирусов внечувствительной клетки: при нахождении вируса в крови и жид­костях. Ингибиторы подразделяют на термолабильные (теряют свою активность при прогревании сыворотки крови при 60...62 °С в течение 1 ч) и термостабильные (выдерживают нагревание до 100 °С). Ингибиторы обладают универсальной вируснейтрализую- щей и антигенагглютинирующей активностью в отношении мно­гих вирусов.

Помимо сывороточных ингибиторов различают ингибиторы тканей, секретов и экстрактов. Такие ингибиторы оказались ак­тивными в отношении многих вирусов. Например, секреторные ингибиторы респираторного тракта обладают антигемагглютини- рующей и вируснейтрализующей активностью.

Механизм действия ингибиторов заключается в соединении их с вирусами, вызывая нейтрализацию вирусных рецепторов, что выражается в понижении их физико-химических адсорбционных свойств. В результате вирусы теряют способность адсорбироваться на поверхности чувствительных клеток и проникать в них; вирус­ные частицы отторгаются с поверхности чувствительных клеток.

Защитная функция ингибиторов так же, как и антител, зависит от природы вируса и его количества, от активности самих ингиби­торов. На активности ингибиторов сказываются индивидуальные и возрастные особенности и др. При низком содержании ингиби­торов (у молоды^ организмов) вирус может освобождаться и вос­станавливать свою активность. При большом содержании ингиби­торов (с возрастом количество их увеличивается) и высоком их титре вирус нейтрализуется и становится объектом воздействия других иммунологических факторов.

Гормоны могут опосредованно влиять на резистентность к ви­русным агентам. Например, большие дозы кортизона снижают, а малые дозы, наоборот, повышают защитные функции организма.

На проникшие же в клетки вирусы действуют так называемые киллеры , представляющие собой клетки крови (малые лимфоци­ты). Естественные киллеры окружают клетки собственного орга­низма, пораженные любым вирусом, и с помощью ферментов раз­рушают клетку вместе с вирусом.

Клеточные факторы. В неспецифическом противови­русном иммунитете участвуют фагоцитирующие клетки (микро- и макрофаги).

Макрофаги - это полиморфная группа клеток, активно фаго­цитирующих чужеродный материал, попавший в кровоток: моно­циты крови, клетки костного мозга, купферовские клетки печени, гистиоциты, макрофаги селезенки, лимфатических узлов и сероз­ных полостей. Макрофаги принимают активное участие в процес­се антителообразования, вступая в кооперацию с Т- и В-клетками (лимфоцитами). Т-лимфоциты - это тимусзависимые иммуноциты. В-лимфоциты - это клетки, происходящие из клеток предше­ственников костного мозга, которые мигрируют в определенные участки лимфатических узлов и селезенки. Большинство В-клеток локализовано в лимфоидных тканях, другая их часть может цирку­лировать с лимфой и кровью.

Фагоцитозу возбудителей макрофагами способствуют специ­фические антитела, оказывающие опсонирующие и агглютиниру­ющие действия на вирусы. Кроме того, фагоциты являются проду­центами антител и интерферона.

Роль лейкоцитов в противовирусном иммунитете малоэффек­тивна (незначительна). Вирусы адсорбируются на лейкоцитах и поглощаются ими, но последующего разрушения их в клетках не происходит: весь процесс останавливается на стадии незавершен­ного фагоцитоза. Попытки в экспериментальных условиях пере­вести незавершенный фагоцитоз в завершенный не дали положи­тельных результатов. Неспособность макрофагами переваривать вирусы - одна из основных особенностей механизма противови­русного и противобактериального иммунитета. Однако в противо­вирусном иммунитете фагоцитозу не отводится существенная роль.

Если вирус преодолевает действие гуморальных факторов им­мунитета (антител и ингибиторов) и проникает в чувствительную клетку, то с этого момента начинается внутриклеточное развитие возбудителя и инфекции, вызванной им. Однако проникновение вируса в клетку не всегда сопровождается его внутриклеточным развитием. Клетка остается морфологически не измененной, дест­руктивные процессы в ней не происходят и она приобретает ус­тойчивость к повторным заражениям другими вирусами.

Подавление процесса репродукции одного вируса другим в жи­вых клетках называется вирусной интерференцией. Материальной ос­новой интерференции служит особое вещество - интерферон, образующийся клеткой в ответ на проникновение в нее вируса. Он обладает антивирусной, антипролиферативной и имунномо- дулирующей активностью. По химической природе интерферон (интерфероны) представляет собой гликопротеид (белок) с моле­кулярной массой 20...30 кДа. Интерферон инактивируется при за­мораживании и оттаивании, при нагревании до 60 °С в течение 1 ч и при 100 °С в течение 5 мин, при облучении ультрафиолетовым излучением, разрушается трипсином и пепсином. На него не дей­ствуют рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, специфические им­мунные сыворотки. Он не обладает токсичностью и антигеннос- тью; его активность проявляется как в кислой, так и в щелочной среде (рН 2,0... 10,0).

В организме интерферон обнаруживают через 1...2 ч после вве­дения вируса; максимальный уровень - через 4...8 ч. Индуктора­ми интерферона являются вирусы живые и инактивированные, синтетические полинуклеотиды и бактерии, их эндотоксины.

Интерферон содержится в крови, моче, спинномозговой жид­кости, смывах носоглотки, в различных органах (почки, легкие и др.) и тканях организма. Его продуцируют практически все клетки организма, но наиболее активно клетки РЭС (особенно селезен­ки) и лейкоциты (макрофаги и лимфоциты). Образование интер­ферона в клетке обусловлено двумя моментами: устойчивостью клетки к вирусу и степенью вирулентности вируса. Если клетка устойчива к вирусу и вирус маловирулентный, то в клетке начина­ется синтез интерферона. Интерферон подавляет синтез вирусных нуклеаз и активирует синтез другого клеточного белка, обладаю­щего антивирусной активностью. Причем местами такого дей­ствия интерферона могут быть вирусная информационная РНК или клеточные рибосомы. Но если клетка чувствительна к вирусу и последний достаточно вирулентен, то клетка синтезирует вирус­ные компоненты; начинается репродукция вирусных частиц.

Интерферон обладает выраженной видовой специфичностью, т. е. он, образованный клетками одного вида животного, более эф­фективно защищает животных этого же вида, независимо от того, каким вирусом он был индуцирован.

В отличие от антител интерферон обладает широким спектром антивирусного действия; предохраняет клетки от заражения не только гомологичным вирусом, но и гетерологичными вирусами.

Интерферон адсорбируется другими клетками, и по мере на­ступления адсорбции развивается устойчивость клеток к зараже­нию вирусом. Он не инактивирует внеклеточный вирус ин витро, что подтверждается сохранением инфекционности последнегопосле смешивания его с интерфероном, а также препятствует ад­сорбции вируса клеткой и лишь с наступлением интерференции предотвращает накопление вируса в клетке и развитие цитопати- ческого эффекта. При латентных инфекциях наступает равнове­сие между продукцией клетками вируса и интерферона. Внешне такие клетки не отличаются от здоровых.

Таким образом, антивирусное действие интерферона сводится в конечном счете к превращению инфицированной клетки в сис­тему, в которой репродукция вируса либо невозможна, либо по­давлена.

Специфический противовирусный иммунитет. Специфическая за­щита животных от вирусов осуществляется иммунной системой, которая обладает уникальной способностью распознавать множе­ство разнообразных агентов (микроорганизмы, в том числе и ви­русы, токсины и др.) - антигенов и вырабатывать в ответ на это распознавание специфические антитела и сенсибилизированные лимфоциты.

Иммунные механизмы обеспечивают: 1) гуморальные факторы; 2) клеточные факторы. Как известно, вирусы для макроорганизма представляют собой чрезвычайные раздражители, т. е. антигены. Антигенность их связана с белками, входящими в состав оболочек. У вирусов различают два типа антигенов: S - внутренний и Vi - внешний. Позже начинают развиваться специфические факторы, представляющие заключительный и наиболее мощный эшелон за­щиты организма, а именно гуморальный и клеточный факторы.

Доказано, что гуморальные факторы при вирусных ин­фекциях составляют основу противовирусного иммунитета. При вирусных инфекциях образуются вируснейтрализующие, компле- ментсвязывающие и преципитирующие антитела.

Специфические противовирусные антитела вырабатываются на рибосомах плазматических клеток - в лимфоцитах при тесном взаимодействии их с Т-лимфоцитами и макрофагами. Противови­русные антитела образуются в тех же клетках, что и противобакте- риальные, и механизм этого процесса один и тот же. Отличие со­ставляет то, что к некоторым вирусам антитела образуются очень быстро - на 2...3-й сутки после заражения организма, например при гриппе. Противовирусные антитела связаны с глобулиновой фракцией сывороточных белков (Ig): А, М, G, Е, D. Наибольшее значение имеют IgG, IgA и IgM, в то время как защитная функция IgD и IgE сравнительно невелика, a IgE связывают с возникнове­нием аллергии.

Роль антител в противовирусном иммунитете высока. Суще­ствует прямая зависимость между восприимчивостью организма и концентрацией антител в крови. Доказано, что формирование им­мунитета при вирусных инфекциях зависит от сроков появления антител; степень напряженности иммунитета возрастает по мере повышения уровня антител. Действие специфических противови-русных антител направлено непосредственно на вирусную части­цу или ее отдельные компоненты (Vi- и S-антигены), а не на клетки.

Формы взаимодействия антител. В основе первичного взаимо­действия антител с гомологичным вирусом лежит процесс специ­фической адсорбции: молекула антитела присоединяется к повер­хности вирусной частицы, изменяет ее физико-химические свой­ства. В результате вирус становится неспособным соединяться с рецепторами чувствительной клетки и проникать в нее.

Принято считать, что одна вирусная частица может нейтрали­зоваться одной молекулой антитела (хотя вирус может обладать несколькими адсорбционными связями). Если количество анти­тел, вошедших в комплекс вирус-антитело, невелико, то проис­ходит нейтрализация антителами лишь одной адсорбционной поверхности вируса, а другой, свободной стороной вирус может связываться с восприимчивой клеткой и инфицировать ее. Следо­вательно, антитела прежде всего разрывают контакт между виру­сом и восприимчивой клеткой, препятствуя начальной фазе ви­русных инфекций.

Нейтрализация вируса антителами представляет подвижный процесс, который зависит от массы, количества этих двух реаги­рующих систем, а также от ионной концентрации солей, темпе­ратуры и других факторов, влияющих на взаимодействие вируса и антитела. При избытке антител инактивация вируса может быть полной. Скорость иммунологической реакции зависит от концентрации антител и времени их воздействия на вирус. В тече­ние начального периода комплекс вирус-антитело непрочный и процесс может быть обратимым. С течением времени связь стано­вится прочной и выделить из комплекса вирус невозможно. Однако различные вирусы дают неодинаково стойкие комплексы с антите­лами, что, по-видимому, зависит от сложности структуры и виру­лентности вирусных частиц. Необходимо отметить, что действие специфических противовирусных антител направлено на инактива­цию (нейтрализацию) вирусов, находящихся только вне клетки в экстрацеллюлярной среде. И это действие осуществляется на моле­кулярном уровне на трех линиях защиты: в местах входных ворот вирусов, на пути продвижения их к восприимчивым клеткам и на самой территории клеток с вирусами, находящимися в клетках, хотя до сих пор обоснованных доказательств этого не имеется.

Противовирусные антитела способны вступать в реакцию с ви­русом, уже адсорбированным на поверхности клеток. При этом они вызывают нейтрализацию гемагглютинирующих свойств ви­руса, в результате чего происходит отторжение вирусных частиц с поверхности клетки.

Антитела могут изменить развитие инфекции путем воздей­ствия на чувствительные к вирусам клетки. Это доказано в резуль­тате применения иммунных сывороток при различных вирусныхинфекциях (клещевом энцефалите, гриппе, кори, полиомиелите обезьян и др.)- Введение иммунных сывороток в ранние сроки за­болевания оказывает положительный лечебный эффект. В этом случае они блокируют уже пораженные вирусом клетки, которые остаются в первичном очаге. В результате этого предотвращается распространение патологического процесса. Структуры и функ­ции пораженных вирусом клеток антитела не восстанавливают.

Огромную роль в противовирусном иммунитете играют клеточ­ные факторы, в основном лимфоциты: Т-лимфоциты формиру­ются из незрелых стволовых клеток в тимусе, В-лимфоциты - в фабрициевой сумке. Т-лимфоциты первыми распознают чужерод­ный антиген в организме, вырабатывают особые вещества (медиа­торы), которые активизируют моноциты и В-лимфоциты, убива­ют клетки с адсорбированными на них вирусами (или другими ан­тигенами), вырабатывают интерферон и др. В-лимфоциты под действием переработанного моноцитами антигена и медиаторов превращаются в плазмоциты, вырабатывающие специфические антитела. Некоторые формы Т-лимфоцитов (киллеры, супрессо- ры, хелпер) и В-лимфоциты вместе с моноцитами образуют мощ­ный клеточный фактор защиты организма от вирусов.

Таким образом, противовирусный иммунитет, как и иммунитет против других инфекционных агентов, - это комплекс защитных факторов, направленных на сохранение и восстановление посто­янства внутренней среды организма в целом, гомеостаза клеток в частности. Вместе с тем противовирусный иммунитет имеет и присущее ему своеобразие, заключающееся прежде всего в том, что в нем главенствуют процессы, происходящие на клеточном и молекулярном уровнях.

Похожая информация.