Понятие об иммунном статусе. Иммунологическая недостаточность
Функциональное состояние иммунной системы определяется комплексом специфических и неспецифических показателей, характеризующих работу как отдельных звеньев, так и системы в целом. Эти показатели могут быть измерены и выражены в количественной форме, так как известен их уровень при нормальном функционировании иммунной системы и можно наблюдать отклонения при нарушениях ее работы. Показателями, характеризующими состояние специфического звена иммунной системы, являются следующие: уровень иммуноглобулинов всех классов в крови; количество и функциональная активность Т- и В-лимфоцитов и их субпопуляций; выраженность клеточного и гуморального иммунитета на введение антигенов и митогенов, а также реакции ГЗТ и кожных реакций; состояние системы им-муноцитокинов; активность иммунного фагоцитоза и др. Состояние факторов, определяющих естественную резистентность учитывают путем определения содержания макрофагов и их фагоцитарной способности, функционирования нормальных киллеров, содержания в крови комплемента, интерферона, некоторых ферментов (лизоцим) и ингибиторов.
Совокупность показателей специфического и неспецифического характера определяет иммунное состояние организма, т. е. иммунный статус.Иммунный статус организма находится в динамическом равновесии, так как на него постоянно действуют факторы окружающей среды (климатические, социально-биологические, экологические) и эндогенные факторы, влияющие на физиологические и биохимические процессы организма. Поэтому иммунный статус определяется прежде всего физиологическим состоянием организма в целом.
Работа иммунной системы, как и любой другой системы организма, может нарушаться под влиянием неблагоприятных воздействий (инфекция, излучение, химические вещества, лекарственные препараты, образование аутоантигенов и аутоантител, нарушение белкового синтеза и др.), а также в результате врожденных генетических дефектов анатомического и функционального характера. Нарушения иммунного статуса, неполноценное функционирование иммунной системы называют иммунодефицитами. Иммунодефициты изучает клиническая иммунология, так как они сопровождаются или лежат в основе специфических клинических симптомов и болезней.Иммунодефицитное состояние делят на первичные (врожденные) и вторичные (приобретенные). Как те, так и другие могут зависеть или от дефицита Т- или В-системы иммунитета, т. е. недостаточности клеточного или гуморального звена, или быть комбинированными (недостаточность Т- и В-системы). Примером врожденной недостаточности В-системы является гамма-глобулинемия (неспособность вырабатывать γ-глобулины), а недостаточности Т-системы – гипоплазия вилочковой железы (синдром Ди Джорджи). Встречаются врожденные дефекты фагоцитарной системы, комплемента и других звеньев иммунной системы.Вторичные иммунодефициты развиваются при многих бактериальных и вирусных инфекциях, опухолях, воздействии на организм веществ, обладающих супрессивным действием (некоторые І лекарственные вещества, антибиотики), влиянии профессиональных вредностей и т. д.Первичные и вторичные иммунодефициты являются причиной многих болезней, ведут к характерным клиническим проявлениям, чаще всего к возникновению инфекций (пневмонии, желудочно-кишечные заболевания, гнойные и воспалительные заболевания кожи, суставов, нервной, мочеполовой системы и т. д.), а также опухолевых процессов. Наглядным примером являются вторичные инфекции, поражающие организм при ВИЧ-инфекции.
Иммунодефицитные состояния, лежащие в основе многих болезней и клинических проявлений, поддаются лечению и коррекции. Для этого применяют иммуностимулирующую и иммуносупрессивную терапию (см. главы 6 и 9).
Реакции иммунитета
Процесс взаимодействия антигена и антитела протекает в две фазы – специфическую и неспецифическую, механизм и скорость протекания которых различны. Специфическая фаза состоит из специфического соединения активного центра антитела с соответствующим антигеном. Она развивается быстро. Затем, более медленно, развивается неспецифическая фаза – внешнее проявление реакции антиген – антитело. Неспецифическая фаза осуществляется обычно в присутствии электролитов, зависит от свойств антигена и проявляется в виде хлопьев, если корпускулярные антигены агрегируются с помощью антител (феномен агглютинации); помутнения (преципитата) в результате взаимодействия растворимых (молекулярных) антигенов с антителами и др.
Комплекс антиген – антитело характеризуется прочностью, он стабилизирован нековалентными связями между детерминантами (эпитопами) антигена и аминокислотными остатками, образующими полость активного центра антител (вариабельной части Fab-фрагмента антител).В связывании антигена с активным центром антител участвуют гидрофобные взаимодействия, водородные связи, вандерваальсовы силы и др. Таким образом, прочность соединения антитела и антигена обусловлена комплементарностью или пространственной точностью их взаимодействующих участков – активного центра антител и антигенной детерминанты антигена. Прочность соединения активного центра антитела и антигенной детерминанты антигена называется аффинитетом. Суммарная сила взаимодействия поливалентного антитела с несколькими детерминантами антигена (полидетерминантным антигеном) называется авидностью антител.
Реакции иммунитета используются при диагностических и иммунологических исследованиях у больных и здоровых людей.С этой целью применяют серологические исследования (от лат. serum – сыворотка + logos – учение) – методы изучения антител и антигенов с помощью реакций антиген – антитело в сыворотке крови и других жидкостях, а также тканях организма.Обнаружение в сыворотке крови больного антител к возбудителю инфекционной болезни или соответствующего антигена позволяет установить этиологический фактор заболевания. При выделении микроорганизма от больного проводят идентификацию возбудителя, изучая его антигенные свойства с помощью иммунной диагностической сыворотки (так называемая серологическая идентификация микроорганизмов). Серологические исследования применяют также для определения антигенов различных веществ, групп крови, тканевых антигенов, антигеновопухолей, а также уровня гуморального звена иммунитета. Для выявления иммунных комплексов, образовавшихся при специфическом взаимодействии антиген – антитело, также используют различные серологические реакции.Различают реакции агглютинации, преципитации, нейтрализации, реакции с участием комплемента, с использованием меченых антител и антигенов (радиоиммунологический, иммуноферментный, иммунофлюоресцентный). Перечисленные реакции отличаются по регистрируемому эффекту и технике постановки, однако все они основаны на реакции взаимодействия антигена с антителом и применяются для выявления как антител, так и антигенов.
Реакция агглютинации (РА) – простая по постановке реакция, при которой происходит склеивание корпускулярных антигенов (микроорганизмы, эритроциты, другие клетки, а также индифферентные корпускулярные частицы с адсорбированными на них антигенами) под действием антител, что проявляется образованием осадка или хлопьев. Реакцию агглютинации используют для определения антител в сыворотке крови больных, например при брюшном тифе и паратифах (реакция Видаля), бруцеллезе (реакции Райта, Хеддлсона), туляремии и других инфекционных болезнях, а также для определения возбудителя, выделенного от больного. Эта же реакция применяется для определения групп крови.Реакция агглютинации имеет несколько разновидностей.Развернутую реакцию агглютинации проводят в пробирках. К разведениям сыворотки больного добавляют взвесь убитых микроорганизмов (диагностикум) и через определенное время при 37ºС отмечают наибольшее разведение (титр) сыворотки, при котором произошла агглютинация.Ориентировочную реакцию агглютинации ставят на предметном стекле для определения возбудителя, выделенного от больного. К капле диагностической иммунной сыворотки вразведении 1:10, 1:20 добавляют чистую культуру возбудителя. Если появляется хлопьевидный осадок, ставят развернутую реакцию агглютинации с культурой, выделенной от больного, и с разведениями диагностической сыворотки. Реакцию ставят с увеличивающими разведениями диагностической сыворотки, добавляя в каждую дозу сыворотки 2-3 капли взвеси микроорганизма. Реакцию считают положительной, если агглютинация отмечается в разведении, близком к титру диагностической сыворотки. В контролях (сыворотка, разведенная изотоническим раствором хлорида натрия, или взвесь микроорганизмов в том же растворе) осадок в виде хлопьев должен отсутствовать. Широко применяют диагностические адсорбированные агглютинирующие сыворотки, которые получают в реакции адсорбции и удаления родственных перекрестно реагирующих антител поКастеллани.
Реакция непрямой (пассивной) гемагглютинации (РНГА) основана на использовании эритроцитов с адсорбированными на их поверхности антигенами или антителами (эритроцитарный диагностикум), взаимодействие которых с соответствующими антителами или антигенами сыворотки крови больных вызывает выпадение эритроцитов на дно пробирки в виде фестончатого осадка. Реакцию применяют для диагностики инфекционных болезней, определения гонадотропного гормона в моче при установлении беременности, выявления повышенной чувствительности больного к лекарственным препаратам и гормонам.
Реакция торможения гемагглютинации (РТГА) основана на способности антител иммунной сыворотки нейтрализовать вирусы, которые в результате этого процесса теряют свойство агглютинировать эритроциты. Реакцию применяют в диагностике многих вирусных болезней, возбудители которых (вирусы гриппа, кори, краснухи, клещевого энцефалита и др.) могут агглютинировать эритроциты различных животных.Реакция агглютинации для определения групп крови и резус-фактора. Антитела к резус-фактору эритроцитов являются неполными, поэтому, связываясь с эритроцитами, эти антитела не могут их агглютинировать. Для их выявления дополнительно в реакцию вводят антиглобулиновую сыворотку, содержащую антитела к иммуноглобулинам человека (реакция Кумбса). Антитела антиглобулиновой сыворотки, взаимодействуя с неполными антителами к резус-фактору, адсорбированными на эритроцитах, агглютинируют эритроциты. С помощью реакции Кумбса выявляют как антитела против резус-фактора, так и резус-фактор; диагностируют гемолитическую болезнь новорожденных, эритроциты которых соединяются с циркулирующими в крови неполными антителами к резус-фактору.
Разновидностью реакции агглютинации является реакция коагглютинации – реакция, в которой антигены возбуди-теля определяют с помощью стафилококков, предварительно обработанных иммунной диагностической сывороткой. Стафилококки, содержащие протеин А, имеющий сродство к иммуноглобулинам, неспецифически адсорбируют антимикробные антитела, которые затем взаимодействуют активными центрами с соответствующими микроорганизмами, выделенными от больных. В результате коагглютинации образуются хлопья, состоящие из стафилококков, антител диагностической сыворотки и определяемого микроорганизма.
Реакция преципитации (РП) – осаждение комплекса антиген – антитело, образующегося в результате соединения растворимого антигена со специфическими антителами. Осадок комплекса антиген – антитело называется преципитатом. Реакцию ставят в пробирках нанесением (наслоением) раствора антигена на иммунную сыворотку. При оптимальном соотношении антигена и антител на границе этих растворов образуется непрозрачное кольцо преципитата (реакция кольцепреципитации). Избыток антигена не влияет на результат реакции кольцепреципитации в результате постепенной диффузии реагентов к границе жидкостей. Если в качестве антигенов в реакции кольце-преципитации используют прокипяченные и профильтрованные водные экстракты органов и тканей, реакция носит название реакции термопреципитации (реакция Асколи).
Широкое распространение получили реакции преципитации в полужидком геле агара или агарозы – двойная иммунодиф-фузия по Оухтерлони, радиальная иммунодиффузия, иммуно-электрофорез и др.Для постановки реакции двойной иммунодиффузии по Оухтерлони растопленный агаровый гель выливают тонким слоем на стеклянную пластинку и после затвердевания вырезают в нем лунки размером 2-3 мм. В лунки раздельно помещают антигены и иммунные сыворотки, которые, диффундируя в агар, образуют в месте встречи преципитат в виде белой полосы.При постановке реакции радиальной иммунодиффузии иммунную сыворотку вносят в агаровый гель. В лунки геля помещают раствор антигена, который, диффундируя в гель, образует кольцевые зоны преципитации вокруг лунок. Диаметр кольца преципитации пропорционален концентрации антигена. Реакцию используют, в частности, для определения содержания в крови иммуноглобулинов различных классов, компонентов системы комплемента.Иммуноэлектрофорез сочетает метод электрофореза и реакцию преципитации; смесь антигенов разделяют в геле с помощью электрофореза, затем параллельно зонам электрофореза вносят иммунную сыворотку, антитела которой диффундируют в гель и образуют в месте встречи с антигеном линии преципитации. Разновидностью преципитации является реакция флок-куляции – появление опалесценции или хлопьевидной массы (иммунопреципитация) при реакции токсин – антитоксин или анатоксин – антитоксин; применяется для определения активности анатоксина или антитоксической сыворотки.
Реакция нейтрализации (РН). Антитела иммунной сыворотки способны нейтрализовать повреждающее действие микроорганизмов или их токсинов на чувствительные клетки ткани. Это связано с блокадой микробных антигенов антителами, т. е. их нейтрализацией. При постановке реакции смесь антиген – антитело, полученную in vitro, вводят животным или вносят в культуру клеток. При отсутствии повреждающего действия микроорганизмов или их антигенов и токсинов говорят о нейтрализующем действии иммунной сыворотки и, следовательно, специфичности взаимодействия комплекса антиген – антитело.Реакции с участием комплемента основаны на активации комплемента в результате присоединения его к антителам, находящимся в комплексе с антигеном (реакции связывания комплемента, радиального гемолиза и др.).
Реакцию связывания комплемента (РСК) проводят в две фазы: -1-я фаза – инкубация смеси искомого антигена (или антитела) с диагностической сывороткой (или антигеном-диагностикумом) и комплементом; 2-я фаза – индикаторная -определение наличия в смеси свободного комплемента добавлением гемолитической системы, состоящей из эритроцитов барана и гемолитической сыворотки, содержащей антитела к эритроцитам барана. В 1-й фазе реакции при образовании комплекса антиген – антитело происходит связывание им комплемента, во 2-й фазе гемолиз сенсибилизированных антителами эритроцитов отсутствует (реакция положительная). При отрицательной реакции, если антиген и антитело не соответствуют друг другу, комплемент остается свободным и во 2-й фазе реакции он присоединяется к комплексу эритроцит – антиэритроцитарное антитело гемолитической сыворотки, вызывая гемолиз. РСК применяют для диагностики многих инфекционных болезней, в частности сифилиса (реакция Вассермана).
Реакцию радиального гемолиза ставят в геле агара, содержащем эритроциты барана и комплемент. После внесения в лунки геля гемолитической сыворотки вокруг них в результате радиальной диффузии антител образуется зона гемолиза, размеры которой пропорциональны титру сыворотки. Таким образом можно определить активность комплемента и гемолитической сыворотки, а также антитела в сыворотке крови больныхгриппом, краснухой, клещевым энцефалитом. Для этого на эритроцитах адсорбируют соответствующие антигены вируса, а в лунки геля с данными эритроцитами добавляют сыворотку крови больного. Противовирусные антитела взаимодействуют с вирусными антигенами, адсорбированными на эритроцитах, после чего к этому комплексу присоединяются компоненты комплемента, вызывая гемолиз. Реакцию радиального гемолиза применяют также при определении антителообразования.
Реакция иммунного прилипания основана на активации системы комплемента корпускулярными антигенами (бактерии, вирусы), обработанными иммунной сывороткой. В результате образуется активированный третий компонент комплемента (СЗЬ), который присоединяется к корпускулярному антигену в составе иммунного комплекса. На эритроцитах, тромбоцитах, макрофагах имеются рецепторы для СЗЬ, благодаря чему при смешивании этих клеток с иммунными комплексами, несущими СЗЬ, происходят их соединение и агглютинация.
Реакции с использованием меченых антител или антигенов.
Реакция иммунофлюоресценции – РИФ (метод Кун-са) основана на том, что антигены тканей или микроорганизмы, обработанные иммунными сыворотками с антителами, меченными флюорохромами, способны светиться в УФ-лучах люминесцентного микроскопа (прямой метод). Бактерии в мазке, обработанные такой специфической сывороткой, светятся по периферии клетки в виде каймы зеленого цвета. Различают три основные разновидности метода: прямой, непрямой, непрямой с комплементом.
Иммуноферментный анализ – ИФА (иммуноферментный метод) – выявление антигенов с помощью соответствующих им антител, конъюгированных с ферментом (пероксидазой хрена, р-галактозой или щелочной фосфатазой). После соединения антигена с меченной ферментом иммунной сывороткой в смесь добавляют субстрат, который расщепляется ферментом с окрашиванием раствора в желто-коричневый (пероксидаза) или желто-зеленый (фосфатаза) цвет. Наиболее распространен твердофазный иммуноферментный метод. На твердом носителе, например в лунках микропанелей из полистирола, сорбируют антиген. В лунки с адсорбированным антигеном добавляют сыворотку крови больного и затем антиглобулиновую (противоче-ловеческую) сыворотку, меченную ферментом, и субстрат для фермента. При положительном результате изменяется цвет раствора. Твердофазный носитель можно сенсибилизировать не только антигеном, но и антителом. Тогда в лунки с сорбированными антителами вносят искомый антиген, добавляют иммунную сыворотку против антигена, меченную ферментом, затем субстрат для фермента. Иммуноферментный метод применяется для диагностики вирусных, бактериальных и паразитарных заболеваний, в частности диагностики ВИЧ-инфекций, гепатита В и др.
Радиоиммунологический анализ (РИА) – количественное определение антител или антигенов, меченных радионуклидом, с применением аналогичных антител или антигенов: например, искомого антигена с применением иммунной сыворотки и аналогичного антигена, меченного радионуклидом. После их взаимодействия отделяют образовавшийся радиоактивный комплекс антиген – антитело и определяют его радиоактивность по счетчику импульсов: количество меченого антигена, связавшегося с антителами, обратно пропорционально количеству искомого антигена. Широкое распространение получили так называемые прямой и непрямой варианты твердофазного радиоиммунологического метода, при которых используют полистиролевые плашки с адсорбированными антигенами или антителами. Метод применяют для выявления антигенов микроорганизмов, определения гормонов, ферментов, лекарственных веществ и иммуноглобулинов.
Иммуноблоттинг – определение антигенов или антител с помощью известных сывороток или антигенов. Метод основан на выделении антигена с помощью электрофореза в полиакриламидном геле, последующем переносе выделенного антигена из геля на активированную бумагу или нитроцеллюлозу (блот-пятно) и выявлении на подложке искомого антигена с помощью
ИФА. Используется как диагностический метод.