Советская микробиология: на страже здоровья народа. История советской микробиологической науки в биографиях некоторых её представителей

Пассивный искусственный приобретённый иммунитет воспроизводится путём введения гамма-глобулина, сыворотки людей, переболевших некоторыми болезнями, или иммунных сывороток, полученных путём гипериммунизации животных (обычно лошадей) (подробнее о применении сывороток см. ниже). При пассивной иммунизации в организм поступают уже готовые иммунные вещества – антитела. Они не являются самостоятельными факторами иммунитета, так как действуют через физиологические механизмы, направленные на поддержание внутренней среды организма. Поэтому понятие «пассивный искусственный иммунитет», в общем-то, относительное.

Это мы говорили о классификации иммунитета по признаку его происхождения.

По проявлению и механизму действия иммунитет разделяют на специфический и неспецифический, а также на стерильный и нестерильный.

Специфический – это такой иммунитет, который проявляется только в отношении одного вида микроба (например, иммунитет к брюшному тифу, дифтерии и др.).

Неспецифический – это иммунитет, не имеющий специфической избирательной направленности в отношении только одного патогенного микроба. Обычно принято неспецифический иммунитет соотносить с врождённым (видовым) иммунитетом и считать, что он обусловлен врождёнными биологическими факторами. Однако опыт вакцинации позволяет, на наш взгляд, внести немаловажную поправку в это утверждение. Например, было замечено, что применение живой полиомиелитной вакцины в СССР привело к снижению сезонной заболеваемости гриппом и ОРВИ. Не менее показательна и ситуация с распространением вируса COVID -19 на постсоветском пространстве. Замечено, что процент «тяжёлых» заболевших этим вирусным заболеванием «у нас» ниже, чем в Западных странах (Европа и США). Отсюда, кстати, и смертность на порядок меньше (это, очевидно, главная причина; хотя, безусловно, играет немаловажную роль и оперативность реагирования властей, эффективность функционирования медицинской системы). И на вопрос «почему?» находится единственный ответ: советская система вакцинации, продолжающая ещё и сейчас функционировать (хотя её разрушают и «сверху», и «снизу»), даёт свои плоды, заключающиеся в том, что у значительной части «нашего» населения стимулирован тот самый неспецифический иммунитет, позволяющий организму противостоять новому, коварному заболеванию.

Т.е. приходится, очевидно, признать, что неспецифический иммунитет может быть не только врождённым, но в определённой степени и искусственным приобретённым.

Стерильный (или постинфекционный) – это такой иммунитет, который сохраняется в организме и после исчезновения вызывающих его микробов. Таким, например, является иммунитет при скарлатине, дифтерии, холере и ряде других заболеваний.

Нестерильным (или инфекционным) называют такой иммунитет, который сохраняется лишь в течение пребывания соответствующего инфекционного начала в организме (например, при туберкулёзе).

Врождённый (видовой) иммунитет обусловлен действием нескольких уровней защитных механизмов организма человека (или животного).

Первый уровень – барьерные механизмы. Они препятствуют проникновению микробов в организм. К ним относятся кожные и слизистые барьеры (т.е. внешние барьерные приспособления), а также лимфатические узлы, печень, почки, плацента (при беременности у женщин) (т.е. внутренние барьерные приспособления).

Второй уровень – гуморальные факторы иммунитета. Под ними принято понимать наличие в жидкостях организма (кровь, тканевые жидкости, экссудат и пр.) бактерицидных веществ, которые убивают и растворяют микробов.

Третий уровень – клеточные защитные приспособления организма. Т.е. защитная функция обеспечивается именно непосредственно клетками, контактирующими с патогеном.

Второй и третий уровни иммунитета начинают действовать, когда микробам всё-таки удаётся проникнуть в организм. Действие этих уровней иммунитета приводит к гибели микробов.

Кожные и слизистые барьеры. Кожа непроницаема для большинства бактерий. Факторы, способствующие проницаемости кожи, понижают её устойчивость к инфекции, а все воздействия, понижающие её проницаемость, действуют в обратном направлении. Постоянное слущивание поверхностных слоёв эпидермиса способствует механическому удалению бактерий с поверхности кожи.

Но кожа не является только механическим барьером для микробов, она обладает и бактерицидными свойствами: микробы, попавшие на кожу, быстро погибают. Однако бактерицидное действие кожи обнаруживается лишь в отношении тех видов микробов, которые приходят с ней в соприкосновение сравнительно редко или совсем не встречаются с ней. В отношении микробов, являющихся привычными обитателями кожи, это действие ничтожно. Бактерицидное действие присуще только живой коже, после смерти организма оно быстро исчезает.

Слизистые оболочки конъюктивы глаз, носоглотки, дыхательных, пищеварительных и мочеполовых путей, покрытые эпителием, предотвращают проникновение болезнетворных агентов в организм. С одной стороны, слизистые покровы непроницаемы для патогенных микробов и их токсинов, а с другой – они способны удалять инородные вещества (работа слизистых желез и мерцательных ресничек дыхательного эпителия, двигательные рефлексы защитного характера (чиханье и кашель), способствующие выбрасыванию инородных частиц со слизью и мокротой).

Отделяемое слизистых оболочек также обладает бактерицидными свойствами. В этом отношении большое значение имеет лизоцим – вещество, содержащееся в слезах, мокроте, слюне, которое растворяет ряд микробов. Желудочный сок убивает некоторые проникающие в желудок патогенные микроорганизмы благодаря содержанию в нём соляной кислоты. Таким же действием обладают секрет эпителия тонких кишок и желчь.

Если микробам удаётся проникнуть через кожные и слизистые барьеры во внутреннюю среду организма, то они наталкиваются на внутренние барьерные приспособления. Такие микробы задерживаются, прежде всего, в лимфатических узлах. Мощной преградой для проникновения чужеродных веществ (ядов, тяжёлых металлов), а также и ряда бактерий является печень. Подобные бактерии выделяются в кишечник вместе с желчью. Задержка микробов в печени обусловливается наличием в ней элементов ретикуло-эндотелия [3 - Ретикуло-эндотелиальная система (РЭС) – совокупность клеток организма позвоночных животных и человека, способных, как считалось ранее, к превращению в свободноподвижные фагоцитирующие клетки – макрофаги. Основоположником учения о РЭС был И.И. Мечников (об этой системе несколько ниже).]. Барьерную функцию выполняют и почки. В некоторых случаях бактерии и токсины выводятся из крови почками с мочой.

При беременности плацента препятствует проникновению ряда микробов в организм плода.

Гуморальные факторы иммунитета макроорганизма, как было указано, связаны с наличием в его жидкостях бактерицидных веществ, которые убивают и растворяют микробов, проникших через барьерные механизмы.

Одним из таких веществ является пропердин (от лат. «perdere» – разрушать) – белок сыворотки крови и тканевой жидкости млекопитающих, относящийся к глобулинам. Он может как самостоятельно уничтожать или блокировать патогены, так и активировать другие факторы иммунитета – систему комплемента и фагоцитоз. Поэтому говорят даже об особой системе пропердина, в которую входят, помимо этого белка, ещё комплемент (устаревшее название – алексин) и ион магния Mg 2+. Эту систему открыл в 1954 году американский биохимик Пиллимер. Она представляет собой т.н. альтернативный путь запуска системы комплемента.

Система комплемента – это целый комплекс белков сыворотки крови. Этих белков насчитывается девять. Обозначают их большой буквой «С» с порядковыми номерами от 1 до 9, т.е., например, С2, С5 и т.д. Основная функция белков системы комплемента – опсонирующая. Они покрывают патогенный микроорганизм и в сочетании с антителами начинают разрушение его оболочки. Затем в дело вступает лизоцим сыворотки крови, который продолжает лизис патогена, а также усиливается процесс фагоцитоза.

Запуск в действие (активация) системы комплемента может происходить двумя путями: классическим (посредством нормальных антител (см. ниже)) и альтернативным (посредством пропердина (см. выше)).

Уже знакомый нам лизоцим присутствует не только в слизистых оболочках, слезах, слюне, а содержится практически во всех жидкостях организма (в том числе и в крови). Это фермент мурамидаза, обладающий большой литической активностью в отношении патогенных бактерий.

В сыворотке крови присутствуют бета-лизины – белки, синтезируемые тромбоцитами. Они термостабильны и обладают бактерицидным действием.

Фибронектин – ещё один белок плазмы крови, а также тканевых жидкостей, обладающий защитными функциями. Он синтезируется макрофагами.

В тканях человеческого организма и лейкоцитах крови присутствуют так называемые дефензины (от английского «defense» – защита) – это эндогенные пептиды-антибиотики, состоящие из ряда аминокислот. Они активны в отношении бактерий, грибков и многих вирусов.

Антимикробную гуморальную активность определяет и ещё ряд белков: лактоферрин (обладает способностью связывать железо, необходимое для метаболизма бактериальной клетки), трансферин (сывороточный бета-глобулин, вырабатываемый фагоцитами и действующий подобно лактоферрину), лактопероксидаза (содержится в слюне и материнском молоке).

К гуморальным факторам неспецифического (врождённого) иммунитета можно отнести и интерфероны (хотя действуют они не только в жидкостях организма, но и в клетках, а следовательно, могут считаться и фактором клеточного уровня иммунитета).

Интерфероны – это тоже белки. Они вырабатываются в поражённой вирусом клетке и подавляют внутриклеточное размножение ДНК и РНК вирусов. Однако сверх того они защищают и другие клетки данной области, индуцируя и у них выработку антивирусных белков.

Однако на этом роль интерферонов не заканчивается. Установлено, что они, кроме самостоятельного действия на поражённые или поражаемые вирусом клетки, способны активировать и другие звенья иммунитета: они усиливают активность макрофагов и Т-лимфоцитов, контролируют воспалительную реакцию и даже могут защитить организм от опухолей. Очевидно, именно с функцией активизации других участков иммунной системы связано то обстоятельство, что, оказывается, индукцию синтеза интерферонов вызывают не только вирусы, но и бактерии, риккетсии, простейшие и даже попавшие в организм синтетические соединения.

Различают три вида интерферонов:

1) Альфа-интерфероны. Продуцируются лейкоцитами, оказывают противовирусное и противоопухолевое действие.

2) Бета-интерфероны. Продуцируются фибропластами и оказывают противоопухолевое действие.

3) Гамма-интерфероны. Продуцируются лимфоцитами и оказывают иммуномодулирующее действие.

Казалось бы, интерфероны – мощное средство защиты организма. Однако, к сожалению, – далеко не панацея от всех бед, т.е. патогенов, проникших в организм. Некоторые вирусы могут подавлять их образование внутри заражаемых ими клеток. Видимо, что-то подобное происходит и в случае с COVID-19, хотя здесь вопросов пока больше, чем ответов, потому что в значительном количестве случаев выздоровления от этого вируса специфических антител в крови выздоровевших не обнаруживается. А это может говорить об «интерферонном ответе» на данный патоген.

В общем, интерфероны – это быстрый ответ организма на получение клетками неспецифического сигнала чужеродности. Но очень часто «интерферонный ответ» – лишь первая «линия обороны» организма на гуморальном уровне, которая стимулирует другие звенья иммунитета, задерживает продвижение «врага» в организме, тем самым давая ему время на выработку антител и иммунных клеток.

Весь этот комплекс веществ, вся эта группа факторов гуморального иммунитета неспецифичны, они оказывают бактерицидное действие на многие виды патогенных микроорганизмов, проникающих в макроорганизм.

Однако гуморальный иммунитет включает и специфическую защиту – образование антител как реакцию на вторжение в организм определённого патогена. Поэтому подробный разговор об антителах будет несколько ниже, а именно тогда, когда речь пойдёт о механизмах приобретённого иммунитета.

Тем не менее необходимо отметить, что, как установлено, определённое количество антител нормально присутствует в сыворотке крови (т.н. нормальные или естественные антитела), т.е. не связано с иммунизацией (естественной или искусственной). Таким образом, эти антитела являются фактором врождённого иммунитета, т.е., очевидно, представляют собой следствие длительного эволюционного приспособления макроорганизма к борьбе с патогенными микробами. Выше мы отмечали, что именно нормальные антитела активируют систему комплемента по классическому пути.

Наконец, клеточный уровень врождённого иммунитета исторически связывали, прежде всего, с явлением фагоцитоза.

Фагоцитозом называют поглощение всевозможных посторонних тел, в том числе и микробов, клетками организма. Клетки, обладающие способностью фагоцитировать, называют фагоцитами.

Основателем учения о фагоцитозе является великий русский учёный Илья Ильич Мечников.

Современники И.И. Мечникова Эрлих, Кох, Леффлер считали, что единственным защитным механизмом макроорганизма против инфекционного начала являются специфические антитела. И.И. Мечников, будучи биологом и сторонником учения Дарвина, подошёл к изучению иммунитета с позиций сравнительной физиологии и патологии. Им были изучены на различных ступенях зоологической лестницы процессы внутриклеточного пищеварения и воспаления как защитной реакции организма против различных вредных агентов.

В результате И.И. Мечников доказал, во-первых, что воспаление, наблюдаемое при различных инфекционных заболеваниях, сопровождается фагоцитозом, а следовательно, воспаление является для организма не вредным, а полезным процессом, защитной реакцией; во-вторых, что фагоцитоз даже у высокоорганизованных существ отображает функцию пищеварения. В процессе эволюции это внутриклеточное пищеварение превратилось в специфический защитный механизм.

Мечников делил клетки, способные к фагоцитозу, на две группы: микрофаги и макрофаги. К первым им относились полинуклеары, ко вторым – большие моноциты крови и клетки ретикуло-эндотелиальной системы (эндотелиальные клетки капилляров, купферовские клетки, клетки соединительной ткани).

Собственно, сами названия отражали лишь разницу в размерах фагоцитов: «микрофаги» – «малые пожиратели» (размер – от 6 до 8 микрон), «макрофаги» – «большие пожиратели» (размер – до 20 микрон).

И те, и другие являются лейкоцитами, т.е. белыми кровяными клетками. Фагоцитоз и тех, и других проходит одинаковые стадии: 1) движение к фокусу инфекции и эмиграция (просачивание) через стенки капилляров в ткани организма; 2) захватывание микробов; 3) внутриклеточное переваривание фагоцитированного микроба.

Однако уже И.И. Мечниковым было замечено, что микрофаги – это клетки-полинуклеары, т.е. клетки, имеющие сегментированное ядро (употребляются также термины «многолепестковые ядра», «лопастные ядра», «полиморфные ядра»), а макрофаги – клетки, ядро которых несегментированно, монолитно, имеет округлую форму.

Наблюдая за явлением фагоцитоза, И.И. Мечников пришёл к выводу, что фагоцитарная активность клеточных элементов является причиной благоприятного течения инфекции. Тот факт, что инфекционный процесс в организме сопровождается очень часто увеличением числа лейкоцитов в нём, также, по мнению И.И. Мечникова и его учеников и последователей (Савченко, Высоковича, Тарасевича, Заболотного и др.), является доказательством их значения в естественном иммунитете.