Развитие микробиологии. И.И. Мечников. Вклад в создание иммунологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омская государственная медицинская академия

Кафедра «общественного здоровья и здравоохранения»

Реферат

Развитие микробиологии. И.И. Мечников. Вклад в создание иммунологии

Омск 2012

Введение

Актуальность темы. С глубокой древности человечество использовало такие микробиологические процессы, как сбраживание виноградного сока, скисание молока, приготовление теста. Микробиология прошла длительный путь развития, исчисляющийся многими тысячелетиями. Уже в V.VI тысячелетии до н.э. человек пользовался плодами деятельности микроорганизмов, не зная об их существовании. Виноделие, хлебопечение, сыроделие, выделка кож . не что иное, как процессы, проходящие с участием микроорганизмов. Тогда же, в древности, ученые и мыслители предполагали, что многие болезни вызываются какими-то посторонними невидимыми причинами, имеющими живую природу.

Следовательно, микробиология зародилась задолго до нашей эры. В своем развитии она прошла несколько этапов, не столько связанных хронологически, сколько обусловленных основными достижениями и открытиями.

Микробиология является сравнительно молодой наукой. Начало развития относится к концу 17 века. Первым кто описал микроорганизмы был Антонии ван Левенгук, который сам изготовил линзы (первый микроскоп).

Однако в связи со слабым развитием промышленности наука о микробах носила описательный характер и лишь в 19 веке, когда произошел прогресс промышленности, возросло и практическое значение микробиологии. Появились более совершенные микроскопы. Начало нового направления в развитии микробиологии - физиологического периода связанного с работой французского ученого Луи Пастера. Он опроверг теорию Либаха о химической природе процесса брожения. Обнаружил бактерии, которые могут развиваться и без кислорода, открыл природу заразных болезней человека и животных, изготовил вакцины против бешенства, сибирской язвы.

Другой микробиолог Роберт Кох ввел в микробиологическую практику плотные питательные среды для выращивания микроорганизмов, открыл возбудителей туберкулеза и холеры. Известны работы и отечественных ученых. И.И. Мечников. Трудно назвать такую книгу по эволюционному учению, микробиологии или эмбриологии, где ни упоминалось бы многократно имя Ильи Ильича Мечникова, ни рассказывалось бы о его научных трудах. Имя Мечникова известно во всех странах мира. Его знает не только каждый врач и биолог, но и каждый культурный человек. Мечников впервые разработал фагоцитарную теорию иммунитета. Это открытие дало развитие науке иммунологии.

В настоящее время микробиология постоянно и интенсивно развивается, как и тесно связанные с ней биотехнология и генная инженерия. В зависимости от решаемых задач микробиология делится на следующие отрасли:

* общая;

* промышленная;

* сельскохозяйственная; ветеринарная; санитарная;

* медицинская микробиология.

Предмет изучения медицинской микробиологии:

* микроорганизмы -- представители нормальной микрофлоры тела человека и возбудители различных заболеваний человека;

* методы лабораторий диагностики, специфической профилактики и этиотропной терапии вызываемых ими заболеваний.

Благодаря микробиологии вы медицине найдены способы лечения многих болезней.

1. Вклады учёных в развитие микробиологии

А. Ван Левенгук

Заинтересовавшись строением льняного волокна, А. Ван Левенгук, отшлифовал для себя несколько грубых линз. Позднее А. Ван Левенгук увлекся этой тонкой и кропотливой работой и достиг большого совершенства в деле изготовления линз, названных им «микроскопиями». А. Ван Левенгук с интересом рассматривал все, что попадалось под руку: воду из пруда, зубной налет, настой перца, слюну, кровь и многое другое. С 1673 г. результаты своих наблюдений он начал посылать в Лондонское Королевское общество, членом которого впоследствии был избран. Сопоставив описание, приведенное в этом отрывке, и оптические возможности имевшихся в распоряжении А. Ван Левенгука линз, можно сделать заключение о том, что в 1676 г. ему впервые удалось увидеть бактерии.

А. Ван Левенгук повсюду обнаруживал микроорганизмы и пришел к выводу, что окружающий мир густо заселен микроскопическими обитателями.

Л. Пастер

В 1854 г. Л. Пастер получил должность штатного профессора в университете г. Лилля. Именно здесь он начал свои микробиологические исследования, положившие начало микробиологии как самостоятельной научной дисциплине. К этому времени было накоплено довольно много сведений о повсеместном распространении микроорганизмов, однако роль микроскопических существ в природе, и в частности для человека, оставалась загадкой. Поводом для начала изучения процессов брожения послужило обращение к Л. Пастеру лилльского фабриканта с просьбой помочь выяснить причины систематических неудач в сбраживании свекловичного сока для получения спирта. Результаты исследования, опубликованные в конце 1857 г., с несомненностью доказывали, что процесс спиртового брожения связан с жизнедеятельностью определенной группы микроорганизмов -- дрожжей и происходит в условиях без доступа воздуха. Почти одновременно с изучением спиртового брожения Л. Пастер приступил к изучению молочнокислого брожения и также показал, что этот вид брожения вызывается микроорганизмами.

Изучение маслянокислого брожения привело Л. Пастера к выводу, что жизнь некоторых микроорганизмов не только может протекать в отсутствие свободного кислорода, но последний вреден для них. Итог двадцатилетним исследованиям в области брожений был подведен Л. Пастером в «Исследовании о пиве, его болезнях, их причинах, способах сделать его устойчивым, с приложением новой теории брожения» (1876). В этой работе была четко сформулирована в законченном виде физиологическая теория брожений, являющихся результатом «жизни без воздуха, жизни без свободного кислорода».

Дальнейшие работы Л. Пастера в области изучения инфекционных заболеваний привели к открытию им возбудителей куриной холеры, остеомиелита, гнойных абсцессов, одного из возбудителей газовой гангрены. Таким путем Л. Пастер показал и доказал, что каждое заболевание порождается специфическим микроорганизмом.

И, наконец, работы Л. Пастера в области изучения инфекционных болезней животных и человека (болезнь шелковичных червей, сибирская язва, куриная холера, бешенство) позволили ему не только выяснить природу этих заболеваний, но "и найти способ борьбы с ними. Поэтому мы с полным правом можем считать, что своими классическими работами по изучению инфекционных болезней и мер борьбы с ними Л. Пастер положил начало развитию медицинской микробиологии.

Роберт Кох

Роберт Кох внес огромный вклад в развитие медицинской микробиологии, открыл и изучил возбудителей таких тяжелых инфекционных заболеваний человека, как туберкулез и холера. Микробиологическая наука обязана Коху совершенствованием методов микробиологической, техники: он предложил способы окраски микроорганизмов, которые помогли изучить строение многих микробов, использовал при микроскопии освещение (осветитель Аббе), ввел микрофотографирование. Методы микробиологических исследований, разработанные Кохом, позволили получить чистую культуру возбудителей инфекционных болезней (микроорганизмы только одного вида). Это стало возможным при выращивании микроорганизмов на плотных питательных средах, предложенных Кохом. На этих средах можно получить из одной клетки популяцию микроорганизмов, растущую в виде колонии. Появилась возможность изучить не только морфологию, но и физиологические и биохимические свойства микробов, определить их способность вызывать заболевания у экспериментальных животных. Указанные методы за 10--20 лет позволили открыть, описать и изучить многих возбудителей инфекционных заболеваний и послужили основой формирования медицинской микробиологии. Кох пытался приготовить из туберкулезной палочки препарат для лечения этого заболевания -- туберкулин, представляющий продукт жизнедеятельности возбудителя. Однако туберкулин был неэффективен при лечении заболевания. В настоящее время он успешно применяется с диагностической целью (пробы Пирке и Манту), выявляя зараженность человека туберкулезными микобактериями.

Работы Пастера и Коха привели к дальнейшим успехам микробиологии.

Конец XIX и начало XX века характеризуются открытием, описанием и изучением различных возбудителей инфекционных заболеваний.

В 1884 г. Эберт и Гаффки описали возбудителя брюшного тифа -- брюшнотифозную палочку, Николайер и Китазато -- возбудителя столбняка, Китазато и Йерсен -- возбудителя чумы. Немецкий врач Леффлер первым обнаружил возбудителя дифтерии, который получил название палочки Леффлера. Английский исследователь Дэвид Брюс в 1886 г. открыл возбудителя лихорадки острова Мальта. В честь этого открытия возбудитель заболевания был назван бруцеллой, а заболевание -- бруцеллезом. Тогда же было показано, что спирохеты могут быть возбудителями очень тяжелых заболеваний человека.

В 1868 г. Обермейер открыл спирохету -- возбудителя возвратного тифа. Шаудинн и Гофман в 1905 г. описали бледную спирохету-- возбудителя сифилиса. Пути открытия и изучения некоторых возбудителей, например риккетсий, были поистине драматичными. Заболевания сыпным тифом среди населения различных стран были известны давно, однако долгое время не удавалось найти их возбудителя и установить пути заражения здорового человека от больного.

В 1876 г. русский исследователь О.О. Мочутковский неоднократно вводил себе кровь сыпнотифозного больного, в результате чего заболел сыпным тифом. Этот героический опыт, проведенный на себе, показал, что возбудители при сыпном тифе находятся в крови больного человека. Оставалось неясным, как из крови больного они могут проникать в организм здорового человека. Однако за 2 года до опытов Мочутковского профессор Казанского университета Г.Н. Минх высказал мысль, что возбудители сыпного и возвратного тифов переносятся здоровым людям кровососущими насекомыми, в частности вшами. Основанием для такого утверждения послужили опыты Минха, также заразившего себя кровью больного возвратным тифом. Предположение Минха блестяще было подтверждено в 1909 г: Шарлем Николем, который в экспериментах на обезьянах доказал, что переносчиком сыпнотифозной инфекции является платяная вошь. В этом же году Рекетс обнаружил возбудителя сыпного тифа в Америке, а Провачек -- в Европе. В честь исследователей, умерших от сыпного тифа при изучении его, возбудитель назван риккетсией Провачека.

В конце XIX века были обнаружены возбудители заболеваний среди простейших. В 1875 г. в Петербурге Ф.А. Леш открыл возбудителя амебной дизентерии -- дизентерийную амебу. Через 5 лет французский военный врач Лаверан в крови больных малярией нашел возбудителя заболевания -- малярийного плазмодия. Англичанин Росс, итальянец Грасси и русский ученый В.Я. Данилевский доказали, что переносчиком возбудителя малярии от больного человека здоровому являются комары. В 1898 г. П.Ф. Боровский описал возбудителя кожного лейшманиоза, оказавшегося жгутиковым простейшим, а Брюс открыл патогенных трипаносом -- возбудителей сонной болезни в Африке.

Большой вклад в науку был внесен Д.Л. Романовским, предложившим специальные методы окраски препаратов крови и простейших организмов. Это позволило детально изучить их морфологию и дифференцировать. В 1901 г. Н.С. Соловьев в Томске установил, что простейшие балантидии вызывают у человека тяжелое поражение кишечника -- балантидиоз. Значительно позже были обнаружены и изучены вирусы, хотя история их открытия началась в конце XIX века. Особенно большое значение в открытии вирусов имели работы Д.И. Ивановского, связанные с изучением природы мозаичной болезни листьев табака. Исследователю удалось установить, что сок, полученный из листьев больного растения, при втирании в здоровые листья вызывает их поражение. Д.И. Ивановский (1892) пришел к выводу, что болезнь табака вызывает мельчайший агент, отличающийся от известных уже микроорганизмов тем, что он не растет на питательных средах и проходит через фильтры.

Датский ботаник Мартин Бейеринк, также изучавший болезнь табака, назвал вновь открытое вещество вирусом, определив его как «жидкое живое заразное начало». Ремленже (1906) предложил название «фильтрующиеся вирусы». История изучения вирусов начинается только после 1932 г., когда американский биохимик Стенли заинтересовался загадочными невидимками. Он установил белковую природу вирусов. Исследуя белок вирусов, английские биохимики Боуден и Пири показали, что он является фосфопротеином, а в дальнейшем установили, что вирусы, как и все живые организмы, содержат нуклеопротеиды. Увидеть вирус удалось лишь после того, как стали применять электронные микроскопы, дающие огромное увеличение изучаемых объектов, что позволило изучить форму вирусов, их строение и структуру.

В наше время были изучены также процессы размножения вирусов, отличающиеся от размножения других микроорганизмов. Вирусы оказались возбудителями значительного числа тяжелых и распространенных заболеваний, таких, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, полиомиелит, грипп и др.

В начале XX века были найдены вирусы у бактерий (бактериофаги), а позднее у актиномицетов (актинофаги). Доказана роль вирусов в возникновении опухолей у животных. Предполагают также, что вирусы могут быть причиной развития некоторых опухолей человека. Конец XIX века ознаменовался открытиями не только возбудителей заразных заболеваний, но также факторов, с помощью которых организм человека защищается от проникших в него микробов. В 1890 г, Беринг и Китазато установили, что в крови больного дифтерией появляются противоядия, которые защищают организм от яда дифтерийной палочки. Они назвали их антителами. В 1898 г. Пауль Эрлих, основываясь на этих опытах, создал первую теорию иммунитета, т. е. невосприимчивости к инфекционным заболеваниям. Она получила название гуморальной теории иммунитета (от лат. humor -- жидкость), поскольку защищающие организм противоядия -- антитела -- находятся в крови. В результате открытия антител Берингом и Ру были получены противодифтерийные антитоксические сыворотки, которые с большим успехом использовались для лечения дифтерии. Это величайшее открытие было удостоено первой Нобелевской премии 1908 г., которую они разделили с создателем фагоцитарной теории иммунитета И. И. Мечниковым. В дальнейшем были получены высокоэффективные антитоксические сыворотки против токсинов возбудителей столбняка, газовой гангрены, ботулизма, которые позволили спасти жизнь многих тысяч больных.

2. Микробиология в 20 в.

За прошедшие с начала XX века десятилетия были достигнуты колоссальные успехи в поисках препаратов, предохраняющих от инфекционных заболеваний: открыты специфические лечебные средства (химиотерапевтические препараты и антибиотики), позволившие сохранить жизнь миллионам людей; изготовлены эффективные лечебные сыворотки, оказавшиеся единственным способом спасения жизни человека при некоторых заболеваниях, например при ботулизме; разработаны специфические профилактические препараты, способные предупредить возникновение заразных заболеваний.

Такие препараты -- вакцины, полученные на основе исследований Дженнера и Пастера, созданы против многих важнейших инфекций человека и животных. Среди них особенно эффективны живые вакцины из ослабленных (аттенуированных) бактерий и вирусов. С успехом используются живые вакцины против чумы (М.П. Покровская, Н.Н. Жуков-Вережников, Е.И. Коробкова), сибирской язвы (Н.Н. Гинзбург), туляремии (Н.А. Гайский, Б.Я. Эльберт), бруцеллеза (П.А. Вершилова), разработанные советскими учеными.

На примере создания и применения вакцины против полиомиелита можно проследить значение вакцинных препаратов для снижения и ликвидации инфекционных заболеваний. Работа по получению прививочного материала против детского паралича (полиомиелит) была начата более 50 лет назад. Первая эффективная вакцина была создана Солком (США) из убитых вирусов полиомиелита. Ее широко использовали для прививок детям и молодым людям в разных странах. Однако трудность введения (шприцем под кожу) и получение недостаточно напряженного иммунитета заставили искать другие методы повышения невосприимчивости. Вторая, более эффективная, вакцина против полиомиелита была создана Сэбиным, приготовившим ее из живых, но ослабленных вирусов. Эта вакцина (ее вводили через рот) была испытана в 1954--1958 гг. в США, Голландии, Мексике и Чехословакии. Однако полное признание вакцина Сэбина получила лишь после того, как в СССР в 1959--1960 гг. с ее помощью были проведены массовые прививки. За 2 года было привито 77 млн. человек, причем 72 млн. -- в возрасте до 20 лет. туляремии, бруцеллеза также привело к резкому снижению заболеваемости этими инфекциями.?В результате вакцинации заболеваемость полиомиелитом в СССР почти ликвидирована. За разработку методов борьбы с полиомиелитом и внедрение их в практику М.П. Чумакову и А.А. Смородинцеву была присуждена Ленинская премия. Применение вакцин против туляремии, бруцеллеза также привело к резкому снижению заболеваемости этими инфекциями.

Для профилактики заразных болезней, помимо вакцин, при некоторых инфекциях используют препараты, приготовленные из токсинов возбудителей. Основанием для их применения послужили работы французского ученого Рамона (192-3). Изучая действие формалина и высокой температуры на столбнячный токсин, Рамон обнаружил потерю им ядовитых свойств при сохранении способности иммунизировать организм и предохранять его от заболевания. Эти препараты получили название анатоксинов. Анатоксины готовят из токсинов возбудителей дифтерии, столбняка, газовой гангрены и применяют для предупреждения этих заболеваний. Новая эра в борьбе с инфекциями наступила с разработкой химиотерапевтических препаратов и открытия антибиотиков. Первым химиотерапевтическим препаратом для лечения инфекционных заболеваний явился сальварсан-606, полученный П. Эрлихом и эффективный в отношении спирохет -- возбудителей сифилиса. В 1935 г. Г. Домагк, испытав огромное количество сульфаниламидных препаратов, открыл пронтозил (красный стрептоцид), который оказался эффективным средством борьбы с инфекциями, вызываемыми кокками (стрептококки, стафилококки, гонококки). В Советском Союзе в 1937 г. был получен белый стрептоцид, а в Англией синтезирован сульфидин, особенно активный в отношении пневмококков. В дальнейшем был изучен механизм действия сульфаниламидных препаратов на возбудителей различных инфекций. Замечательным этапом в борьбе с инфекционными болезнями явилось открытие и применение антибиотиков, тесно связанное с изучением явлений антагонизма у микробов. Впервые А.Г. Полотебнов и В.А. Манассеин (1871--1872) указали на антагонистические свойства зеленой плесени -- пенициллиума. Открытие антибиотика пенициллина принадлежит английскому ученому А. Флемингу, который показал, что зеленая плесень -- пенициллиум нотатум -- убивает стафилококков, стрептококков, дифтерийные палочки и другие микроорганизмы. Однако получить пенициллин в чистом виде удалось лишь много лет спустя. В настоящее время получены антибиотики, позволившие перейти в широкое наступление на инфекционные заболевания. Были получены стрептомицин, сыгравший большую роль в борьбе с туберкулезом, ауреомицин -- средство против брюшного тифа, тетрациклины -- антибиотики с широким спектром действия. Большой вклад в открытие антибиотиков, их изучение, получение и внедрение в практику внесли советские ученые. 3.В. Ермольева впервые в СССР в 1942 г. получила пенициллин-крустозин, применение которого спасло миллион жизней. Г.Ф. Гаузе и М.С. Бражникова открыли грамицидин С, Н.А. Красильников (1939) получил из актиномицетов антибиотик мицетин, близкий к стрептомицину. Отечественные микробиологи внесли значительный вклад в развитие бактериологии, вирусологии, иммунологии, паразитологии. Благодаря работам Е.И. Марциновского, П.Г. Сергиева, В.М. Беклемишева и их многочисленных сотрудников в Советском Союзе ликвидирована малярия. При изучении возбудителя чумы и изыскании средств борьбы с ней заразились и умерли И.А. Деминский, М.А. Лебедева, А.Л. Берлин, И.В. Мамонтов и др., но героический труд этих исследователей был основой для ликвидации заболеваний чумой в нашей стране.

Крупными советскими исследователями являются Л.А. Зильбер, П.Ф. Здродовский, 3.В. Ермольева, М.А. Морозов и др.

Л.А. Зильбер (1894--1966) известен своими трудами в области микробиологии, иммунологии, вирусологии. Он автор капитального труда «Основы иммунологии». Изучение весенне-летнего энцефалита на Дальнем Востоке привело в 1937 г. к открытию возбудителя заболевания -- вируса и его переносчика -- клеща. Работами Л.А. Зильбера и его сотрудников были заложены основы для борьбы с этим заболеванием. Л.А. Зильбер является автором вирусогенетической теории происхождения злокачественных опухолей; он впервые установил наличие в них специфических антигенов.

П.Ф. Здродовский (1890--1976)--микробиолог-иммунолог, которым проведены обширные исследования по паразитологии, иммунологии и эпидемиологии малярии, кишечных протозойных инфекций, лейшманиозов. Свои исследования в области иммунологии он завершил созданием и внедрением в практику ряда профилактических и лечебных препаратов. Много внимания П.Ф. Здродовский уделил изучению бруцеллеза и риккетсиозов. Под его руководством была разработана эффективная живая вакцина против бруцеллеза. Монография П.Ф. Здродовского «Учение о риккетсиях и риккетсиозах» остается классическим трудом до настоящего времени.

В заключение краткого обзора исторического развития микробиологии следует отметить, что только самоотверженный, а иногда и героический труд многих исследователей -- врачей, ученых, биологов позволил достигнуть таких огромных успехов в микробиологической науке и использовать их в борьбе с инфекционными заболеваниями, уносившими ранее немало человеческих жизней.

3. Вклад Мечникова в развитие иммунология

Илья Мечников внес весомый вклад в развитие таких наук, как сравнительная эмбриология, микробиология, иммунология, геронтология, антропология. В историю мировой биологической науки он вошел как замечательный представитель самобытной русской научной мысли. Его имя овеяно неувядаемой славой, и ученые всего мира относятся к нему с глубочайшим уважением.

Илья Ильич Мечников родился 15 мая 1845 года в селе Панасовке Харьковской губернии. В детские и гимназические годы Илья Ильич обнаруживал недюжинные способности, особую склонность проявлял к естественно-биологическим наукам.

В 1862 году он окончил с золотой медалью Харьковскую гимназию и осенью того же года поступил на естественный факультет Харьковского университета. Здесь он познакомился с трудами выдающегося английского натуралиста Чарльза Дарвина, который на основании обширных собственных наблюдений доказывал, что происхождение видов, разнообразие растительного и животного мира связаны с длительным процессом естественного развития и являются результатом этой эволюции. Материалистические основы эволюционной теории Дарвина определили научное мировоззрение И.И. Мечникова в области зоологии, сравнительной эмбриологии и патологии, обусловив создание стройного учения о невосприимчивости организма к инфекции.

Блестящие способности И.И. Мечникова, его горячее стремление выйти на самостоятельный путь исследователя дали ему возможность в короткий срок подготовиться к выпускным экзаменам и успешно сдать их.

И.И. Мечников окончил Харьковский университет в 1864 году с ученой степенью кандидата естественных наук. В это время Илье Ильичу исполнилось 19 лет. Получив научную стипендию, он в следующем году поехал в Неаполь и вместе с А.О. Ковалевским с увлечением занялся природоведением, исследуя многочисленных представителей морской фауны. Эти зоологические и эмбриологические наблюдения впоследствии помогли И. И. Мечникову обосновать и развить учение о внутриклеточном переваривании патогенных микробов в сложном организме животного и человека. В Неаполе состоялось первое знакомство И.И. Мечникова с русским физиологом Иваном Михайловичем Сеченовым, который первым подошел к материалистическому пониманию психической деятельности человека, гениально используя для этого рефлекторные механизмы.

По возвращении в Россию И.И. Мечников преподает курс зоологии в Петербургском университете. Блестяще защитив в 1867 году диссертацию, он получает степень магистра, а в следующем году доктора наук.

В 1870 году Илья Ильич избран профессором зоологии Новороссийского университета в Одессе. Двадцатипятилетний профессор вскоре завоевал репутацию выдающегося лектора. И.И. Мечников так умел донести до слушателей содержание своих лекций, что студенты посещали их с живейшим интересом. Однако слава его среди студенчества и широких научных кругов вызывала недружелюбное отношение и зависть у критично настроенной профессуры и представителей администрации Новороссийского университета. Условия для работы молодого специалиста были невыносимыми, и в 1882 году он вынужден был подать прошение об отставке, и уехал за границу.

Исследуя внутриклеточное переваривание чужеродных частиц в организме личинки морской звезды, он пришел к открытию фагоцитоза как защитной клеточной реакции. И.И. Мечников проявлял огромный интерес к изучению инфекционных болезней, выяснял процессы защиты организма от патогенных микробов, вернувшись в Россию, организовал и возглавил в Одессе первую бактериологическую станцию. Но полезная, насыщенная страстной энергией деятельность Мечникова, увы, не спасла его от врагов и завистников. Ильич был вынужден искать базу для дальнейших научных исследований за пределами России. Он обратился к известному французскому ученому Луи Пастеру с просьбой предоставить ему работу в лаборатории Парижского микробиологического института. Пастер радушно принял И.И. Мечникова и предложил ему руководить микробиологической лабораторией. В то же время он читал лекции врачам, проводил с ними практические занятия.

Под руководством Мечникова совершенствовали свои знания и выполняли научные исследования такие выдающиеся ученые, как В.И. Исаев, открывший совместно с Р. Пфейффером явление специфического лизиса холерных вибрионов; И.Г. Савченко, известный работами по иммунитету при возвратном тифе; Ф.Я. Чистович, первым открывший явление преципитации, как одну из реакций иммунитета, и ряд других. В Пастеровском институте И.И. Мечников проработал 28 лет, после смерти Л. Пастера он стал заместителем директора института. Благотворное влияние этого великого человека на научную жизнь института получило широкое признание и было оценено директором института -- видным французским микробиологом Эмилем Ру.

В первый период научной деятельности И.И. Мечников (до 1883 года) занимался преимущественно зоологическими и эмбриологическими исследованиями простейших животных, от одноклеточных организмов до сложно устроенных живых существ.

Он установил не только последовательные стадии развития яйцеклетки и низших животных, но и смог, пользуясь сравнительно-аналитическим методом, доказать цепь постепенных превращений эмбрионов у беспозвоночных. В дальнейших исследованиях Мечников показал, что у позвоночных животных эмбрионы формируются приблизительно в той же последовательности и проходят те же стадии развития, что и у беспозвоночных. Отсюда следовал вывод: существует несомненная родственная анатомо-физиологическая связь между всеми живыми организмами, в том числе между полостными и бесполостными животными. Эти исследования дали новые доказательства в пользу эволюционной теории Дарвина. Исследуя в 1865 году низших червей -- земляных планарий, И.И. Мечников обратил внимание на то, что у них пищеварение осуществляется всегда внутриклеточно, поскольку они не обладают пищеварительной полостью. Спустя 10 лет, изучая в 1875 году различные виды губок, он убедился в том, что процессы внутриклеточного пищеварения происходят с помощью особых подвижных клеток.

Накапливая все больше и больше таких фактов, И.И. Мечников установил, что внутриклеточное пищеварение имеется у низших червей, кишечнополостных, иглокожих, у некоторых других видов животных. Он сделал вывод о том, что подвижные клетки, осуществляющие внутриклеточное пищеварение, могут играть и роль защиты организма от вредных микробов.

Для решения вопроса, могут ли подвижные клетки защищать сложные многоклеточные организмы от различных вредных воздействий, он поставил следующий опыт: ввел в прозрачное тело личинки морской звезды шип розы и проследил, будет ли шип окружен подвижными клетками и сколь скоро они способны противодействовать вредным влияниям внешней среды. Шип розы, погруженный в тело морской звезды, вскоре оказался облепленным подвижными клетками, стремящимися преодолеть его вредное воздействие на тело морской звезды. Продолжая наблюдения, И.И. Мечников сделал вывод, что в многоклеточных организмах подвижные клетки сложных организмов поглощают и переваривают вредные для организма частицы и вещества, которые получили название фагоцитов, или «клеток-пожирателей».

Обращаясь впоследствии к вопросам патологии человека, И.И. Мечников убедился в том, что заноза, введенная под кожу, вызывает воспалительную реакцию, а нередко и нагноение, причем к очагу воспаления устремляется огромное количество подвижных клеток, преимущественно лейкоцитов. И поскольку воспаление связано с проникновением в организм патогенных микробов, а сама воспалительная реакция протекает при непременном участии лейкоцитов и других подвижных клеток, из этого следует вывод, что воспаление это своего рода защитная фагоцитарная реакция организма.

Фагоцитарные клетки выполняют роль защитников организма от патогенных микробов, благодаря чему воспаление носит характер защитной реакции. Эти данные, полученные И.И. Мечниковым, имели огромное значение для общей патологии. Течение инфекционной болезни, ее исход зависят от того, насколько энергично и успешно фагоциты преодолевают деятельность патогенных микробов, проникших в организм. С помощью многочисленных, тщательно продуманных экспериментов И.И. Мечников обосновал положение, что степенью фагоцитарной активности лейкоцитов и неподвижных клеток организма, находящихся в костном мозгу, печени, селезенке и в соединительной ткани, определяется состояние невосприимчивости (иммунитет) организма к инфекциям.

Первые основы фагоцитарной теории иммунитета были представлены И.И. Мечниковым в его докладе «О целебных силах организма», с которым он выступил на съезде русских врачей и естествоиспытателей, состоявшемся в 1883 году в Одессе. Мечников провел огромное количество экспериментов, чтобы выяснить роль фагоцитов в борьбе организма с инфекцией.

Он установил, что фагоцитарной активностью у высших позвоночных животных обладают не только микрофаги, то есть подвижные белые кровяные клетки (лейкоциты), но и макрофаги -- большие неподвижные клетки, фиксированные в костном мозгу, печени, селезенке и в соединительной ткани.

Факты, характеризующие защитную природу воспаления и роль фагоцитоза в процессах невосприимчивости организма к инфекциям, были описаны И.И. Мечниковым во множестве научных работ, важнейшие из которых «Лекции о сравнительной патологии воспаления» (1892) и «Невосприимчивость к инфекционным болезням» (1901).

Приступая к исследованию невосприимчивости организма к патогенным микробам, И.И. Мечников был уверен в том, что чем сильнее развита фагоцитарная активность лейкоцитов к возбудителю сибирской язвы у мышей и морских свинок, тем меньше они восприимчивы к этой инфекции. В другой серии опытов Мечников показал, что если кролику привить ослабленную культуру сибиреязвенных бактерий, то у него развивается сильнейший фагоцитоз, способный предохранить животное от заражения высокой вирулентной дозой тех же микробов. Важнейшие положения фагоцитарной теории подтверждали все новые и новые факты. Однако, наряду с признанием, эта теория вызывала и ряд протестов. Особенно ожесточенным нападкам фагоцитарная теория Мечникова подверглась со стороны немецкой школы микробиологов, крупнейшими представителями которой были Кох, Баумгартен, Бухнер, Циглер. Эти ученые считали, что организм освобождается от инфекции при помощи собственных жидкостей и соков, то есть тех защитных гуморальных веществ, которые могут содержаться у невосприимчивых животных и людей в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, лимфе, тканевой жидкости. Эти ученые утверждали, что фагоцитарные клетки лишены всякой защитной роли. С помощью тщательно проведенных экспериментов И.И. Мечников разбил все доводы своих противников и нашел новые убедительные доказательства в пользу роли фагоцитарных клеток (микрофагов и макрофагов) в преодолении инфекционного процесса и предупреждении инфекции. Бурная полемика по поводу фагоцитарной теории развернулась на международных гигиенических и медицинских конгрессах (Берлин, 1890; Лондон, 1891; Будапешт, 1894; Париж, 1900).

С огромной страстностью ученый отстаивал основы фагоцитарной теории иммунитета. Но дискуссия этим не ограничилась. Начиная с 1894 года, немецкий микробиолог Р. Пфейффер, основываясь на факте лизиса холерных вибрионов в брюшной полости морской свинки, впервые открытом в его совместных опытах с русским ученым В. И. Исаевым, весьма односторонне представляя себе механизмы иммунитета, утверждал, что не фагоцитоз, а лизис, расплавление и распад микробов в организме предохраняют животное и человека от инфекционных бактерий. Свои утверждения гуморалисты подкрепляли заявлением о том, что фагоциты способны переваривать только мертвые микробы. При помощи остроумных опытов Мечников показал, что микрофаги могут захватывать и переваривать не только мертвые, но и живые, вирулентные микроорганизмы, причем предохранительные прививки повышают фагоцитарную активность лейкоцитов. Под влиянием точных экспериментальных данных, представленных И.И. Мечниковым, фагоцитарная теория приобретала все больше и больше сторонников.

В 1896 году английский хирург Джозеф Листер в речи, произнесенной на конгрессе Британской медицинской ассоциации, восторженно охарактеризовал выдающееся значение научных заслуг И.И. Мечникова: «Если в патологии была когда-нибудь романтическая глава, то это -- история фагоцитоза». Луи Пастер также был сторонником фагоцитарной теории Мечникова. Научные исследования И. И. Мечникова были признаны во всем мире, он был избран почетным академиком Российской академии наук и Петербургской военно-медицинской академии, почетным членом Парижской, Венской, Румынской, Нью-Йоркской, Бельгийской и ряда других академий наук, членом научных обществ различных стран мира. В 1908 году И.И. Мечникову присуждена международная Нобелевская премия. Вышеперечисленные факты свидетельствуют о мировом значении его работ. Мечникову, приехавшему в Россию после получения Нобелевской премии, была оказана восторженная встреча. Будучи страстным сторонником фагоцитарной теории иммунитета, великий ученый не превращал ее в догму и не упускал из виду другие важные механизмы иммунитета.

И.И. Мечников показал, что фагоцитарные клетки играют важную роль в антитоксическом иммунитете; макрофаги, способные поглощать токсины, могут сами активно вырабатывать антитоксические вещества.

К числу классических работ И.И. Мечникова по микробиологии относятся его совместные с Э. Ру исследования по сифилису. Изучение данного заболевания и разработка способов лечения затруднялись тем, что возбудитель сифилиса был неизвестен, а экспериментальное воспроизведение его у подопытных животных не давало положительных результатов. Объектом для опытов с болезнью, присущей только человеку, могли служить животные, наиболее близкие к нему в филогенетическом отношении. И.И. Мечников и Э. Ру использовали в качестве подопытных животных антропоидных обезьян. Благодаря проведенным опытам, ученые установили ряд фактов, освещающих патогенез заболевания, формирование иммунитета и роль фагоцитоза как в развитии невосприимчивости, так и в преодолении инфекции.

После первого сообщения И. Мечникова и Э. Ру об удачной прививке самке шимпанзе сифилиса от человека Шаудин и Гоффман сообщили об открытии ими бледной спирохеты, вызывающей сифилис. Получив премию за научные исследования, И. Мечников и Э. Ру потратили ее на приобретение дорогостоящих обезьян, необходимых им для дальнейших опытов.

Самоотверженность ученого, стремящегося разрешить важный в научном отношении вопрос, весьма характерна для И.И. Мечникова. Так, например, когда данные эксперимента на животных для выяснения вопросов иммунитета при холере и возвратном тифе оказались недостаточными, И. И. Мечников заразил себя вирулентной культурой холерных вибрионов и кровью больного возвратным тифом. В результате этих опытов он заболел возвратным тифом.

В последние годы жизни И.И. Мечников занимался вопросами долголетия и рационального гигиенического режима людей. Книга Мечникова «Этюды оптимизма» (1907) отражает глубокую веру ученого в долголетие человека. Придавая большое значение вредным влияниям со стороны флоры кишечника на организм, он предлагал широко применять приготовленную особым образом простоквашу, содержащую бактерии молочнокислого брожения, которые препятствуют размножению вредных микробов, обитающих в кишечнике.

С 1913 года И.И. Мечников страдал заболеванием сердца, болезнь прогрессировала, и 16 июля 1916 года его не стало. Жизнь И.И. Мечникова была наполнена подлинным горением, страстной борьбой ученого за научную истину.

4. Этапы формирования иммунологии

Иммунология возникла как часть микробиологии в результате ее практического применения для лечения инфекционных болезней, поэтому на первом этапе развивалась инфекционная иммунология.

С момента возникновения иммунология тесно взаимодействовала с другими науками: генетикой, физиологией, биохимией, цитологией. За последние 30 лет она стала обширной, самостоятельной фундаментальной биологической наукой. Медицинская иммунология практически решает большинство вопросов диагностики и лечения болезней и в этом отношении занимает центральное место в медицине.

У истоков иммунологии лежат наблюдения древних народов. В Египте и в Греции было известно, что люди не болеют чумой повторно и поэтому переболевших привлекали к уходу за больными. Несколько веков назад в Турции, на Ближнем Востоке, в Китае для профилактики оспы втирали в кожу или слизистые оболочки носа гной из подсохших оспенных гнойников. Такое инфицирование обычно вызывало заболевание оспой в легкой форме и создавало невосприимчивость к повторному заражению. Этот метод профилактики оспы получил название вариоляции. Однако позже выяснилось, что этот метод далеко не безопасен, так как иногда приводит к заболеванию оспой в тяжелой форме и к смерти.

С давних времен люди знали, что больные, перенесшие коровью оспу, не заболевают натуральной. В течение 25 лет английский врач Э. Дженнер многочисленными исследованиями проверял эти данные и пришел к заключению, что заражение коровьей оспой предупреждает заболевание натуральной оспой. В 1796 году Дженнер привил материал из оспенного гнойника женщины, зараженной коровьей оспой, восьмилетнему мальчику. Через несколько дней у мальчика повысилась температура и появились гнойники в месте введения инфекционного материала. Затем эти явления исчезли. Через 6 недель ему ввели материал пустул от больного натуральной оспой, но мальчик не заболел. Этим опытом Дженнер впервые установил возможность предупредить заболевание оспой. Метод получил широкое распространение в Европе, вследствие чего резко снизилась заболеваемость оспой.

Научно обоснованные методы профилактики инфекционных болезней были разработаны великим французским ученым Луи Пастером. В 1880 году Пастер изучал куриную холеру. В одном из опытов для заражения кур он использовал старую культуру возбудителя куриной холеры, хранившуюся длительное время при температуре 37° С. Часть зараженных кур выжила, и после повторного заражения свежей культурой куры не погибли. Пастер сделал сообщение об этом эксперименте в Парижской Академии наук и высказал предположение, что ослабленные микробы можно использовать для предупреждения инфекционных болезней. Ослабленные культуры получили название вакцины (Vacca - корова), а метод профилактики - вакцинации. В дальнейшем Пастером были получены вакцины против сибирской язвы и бешенства. Разработанные этим ученым принципы получения вакцин и методы их применения успешно используются на протяжении 100 лет для профилактики инфекционных болезней. Однако о том, как создается иммунитет, долгое время не было известно.

Развитию иммунологии как науки в значительной мере способствовали исследования И.И. Мечникова. По образованию И.И. Мечников был зоологом, работал в Одессе, затем в Италии и во Франции, в институте Пастера. Работая в Италии, он проводил эксперименты с личинками морских звезд, которым вводил шипы розы. При этом он наблюдал, что вокруг шипов скапливаются подвижные клетки, обволакивающие и захватывающие их. И.И. Мечников разработал фагоцитарную теорию иммунитета, согласно которой освобождение организма от микробов происходит при помощи фагоцитов.

Второе направление в развитии иммунологии представлял немецкий ученый П. Эрлих. Он считал, что основным защитным механизмом от инфекции являются гуморальные факторы сыворотки крови - антитела. К концу XIX века выяснилось, что эти две точки зрения не исключают, а взаимно дополняют друг друга. В 1908 году за развитие учения об иммунитете И.И. Мечников и П. Эрлих были удостоены Нобелевской премии.

Последние два десятилетия XIX века ознаменовались выдающимися открытиями в области медицинской микробиологии и иммунологии. Были получены антитоксические противостолбнячные и противодифтерийные сыворотки путем иммунизации кроликов дифтерийным и столбнячным токсином. Так, впервые в медицинской практике, появилось эффективное средство для лечения и профилактики дифтерии и столбняка. В 1902 году за это открытие Беринг был удостоен Нобелевской премии.

В 1885 году Бухнер и сотрудники установили, что в свежей сыворотке крови микробы не размножаются, то есть она обладает бактериостатическим и бактерицидным свойствами. Вещество, содержащееся в сыворотке, при ее нагревании и длительном хранении разрушалось. В дальнейшем Эрлих назвал это вещество комплементом.

Бельгийский ученый Ж. Борде показал, что бактерицидные свойства сыворотки определяются не только комплементом, но и специфическими антителами.

В 1896 году Грубер и Дурхем установили, что при иммунизации животных различными микробами в сыворотке образуются антитела, которые вызывают склеивание (агглютинацию) этих микробов. Эти открытия расширили представление о механизмах антибактериальной зашиты и позволили применить реакцию агглютинации для практических целей. Уже в 1895 году Видаль применил реакцию агглютинации для диагностики брюшного тифа. Несколько позже были разработаны серологические методы диагностики туляремии, бруцеллеза, сифилиса и многих других заболеваний, которые широко применяются в клинике инфекционных болезней и в настоящее время.

В 1897 году Крауз обнаружил, что кроме агглютининов, при иммунизации животных микробами образуются и преципитины, которые соединяются не только с микробными клетками, но и с продуктами их метаболизма. В результате образуются нерастворимые иммунные комплексы, которые выпадают в осадок.

В 1899 году Эрлих и Моргенрот установили, что эритроциты адсорбируют на своей поверхности специфические антитела и при добавлении к ним комплемента лизируются. Этот факт имел важное значение для понимания механизма реакции антиген-антитело.

Начало XX века ознаменовалось открытием, превратившим иммунологию из эмпирической науки в фундаментальную, и заложившим основу развития неинфекционной иммунологии. В 1902 г. австрийский ученый К. Ландштейнер разработал метод конъюгации гаптенов с носителями. Это открыло принципиально новые возможности для исследования антигенной структуры веществ и процессов синтеза антител. Ландштейнер открыл изоантигены эритроцитов человека системы АВО и группы крови. Стало понятным, что существует неоднородность антигенной структуры разных организмов (антигенная индивидуальность), и что иммунитет - биологическое явление, которое имеет прямое отношение к эволюции.

В 1902 г. французские ученые Рише и Портье открыли явление анафилаксии, на основе которого в последующем создано учение об аллергии.

В 1923 г. Глени и Рамон обнаружили возможность превращения бактериальных экзотоксинов под влиянием формалина в нетоксичные вещества - анатоксины, обладающие антигенными свойствами. Это позволило использовать анатоксины в качестве вакцинных препаратов.

Серологические методы исследования находят применение еще в одном направлении - для классификации бактерий. Используя антипневмококковые сыворотки, Гриффит в 1928 г. разделил пневмококки на 4 типа, а Ленсфильд с помощью антисывороток против группоспецифических антигенов, классифицировала все стрептококки на 17 серологических групп. По антигенным свойствам классифицированы уже многие виды бактерий и вирусов.

Новый этап развития иммунологии начался в 1953 г. с исследований английских ученых Биллинхема, Брента, Медавара и чешского ученого Гашека по воспроизведению толерантности. Исходя из идеи, высказанной в 1949 г. Бернетом и в дальнейшем развитой в гипотезе Ерне о том, что способность различить собственные и чужеродные антигены не является врожденной, а формируется в эмбриональном и постнатальном периодах, Медавар с сотрудниками в начале шестидесятых годов получили толерантность к кожным трансплантатам у мышей. Толерантность у половозрелых мышей к кожным трансплантатам доноров возникала, если им в эмбриональном периоде вводили лимфоидные клетки доноров. Такие реципиенты, став половозрелыми, не отторгали кожные трансплантаты доноров той же генетической линии. За это открытие Бернету и Медавару в 1960 г. присуждена Нобелевская премия.

Резкий подъем интереса к иммунологии связан с созданием в 1959 г. клонально-селекционный теории иммунитета Ф. Бернетом исследователем, внесшим огромный вклад в развитие иммунологии. Согласно этой теории, система иммунитета осуществляет надзор за постоянством клеточного состава организма и уничтожением мутантных клеток. Клонально-селекционная теория Бернета явилась базой для построения новых гипотез и предположений.

В исследованиях Л. А.Зильбера и его сотрудников, выполненных в 1951-1956 гг., была создана вирусно-иммунологическая теория происхождения рака, по которой провирус, интегрированный в геном клетки, вызывает ее превращение в раковую клетку.

В 1959 г. английский ученый Р. Портер изучил молекулярную структуру антител и показал, что молекула гамма-глобулина состоит из двух легких и двух тяжелых полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями.

В дальнейшем была выяснена молекулярная структура антител, установлена последовательность аминокислот в легких и тяжелых цепях, иммуноглобулины разделены на классы и подклассы, получены важные данные об их физико-химических и биологических свойствах. За исследования по молекулярной структуре антител Р. Портеру и американскому ученому Д. Эдельману в 1972 г. присуждена Нобелевская премия.

Еще в 30-е годы А. Комза обнаружил, что удаление тимуса приводит к нарушению иммунитета. Однако истинное значение этого органа было выяснено после того, как в 1961 г. австралийский ученый Дж. Миллер произвел неонатальную тимэктомию у мышей, после которой развивался специфический синдром иммунологической недостаточности, в первую очередь, клеточного иммунитета. Многочисленные исследования показали, что тимус - центральный орган иммунитета. Интерес к тимусу особенно резко возрос после открытия в 70-х годах его гормонов, а также Т - и В-лимфоцитов.

В 1945-1955 гг. опубликован ряд работ, в которых было показано, что при удалении у птиц лимфоэпителиального органа, именуемого сумкой Фабрициуса, снижается способность вырабатывать антитела. Таким образом, выяснилось, что существует две части иммунной системы - тимусзависимая, отвечающая за реакции клеточного иммунитета, и зависимая от сумки Фабрициуса, влияющая на синтез антител. Дж. Миллер и английский исследователь Г. Кламан в 70-е годы впервые показали, что в иммунологических реакциях клетки этих двух систем вступают в кооперативное взаимодействие между собой. Изучение клеточных коопераций является одним из центральных направлений современной иммунологии.

В 1948 г. А. Фагреус установила, что антитела синтезируют плазматические клетки, а Дж. Гоуенс путем переноса лимфоцитов в 1959 г. доказал роль лимфоцитов в иммунном ответе.

В 1956 г. Жан Доссе с сотрудниками открыли систему антигенов гистосовместимости HLA у человека, что позволило производить типирование тканей.

Мак Деввит в 1965 г. доказал, что гены иммунологической реактивности (Ir-гены), от которых зависит способность реагировать на чужеродные антигены, принадлежат к главному комплексу гистосовместимости. В 1974 г. П. Цинкернагель и Р. Догерти показали, что антигены главного комплекса гистосовместимости являются объектом первичного иммунологического распознавания в реакциях Т-лимфоцитов на различные антигены.

Важное значение для понимания механизмов регуляции деятельности иммунокомпетентных клеток и их взаимодействий со вспомогательными клетками имело открытие в 1969 г. Д. Дюмондом лимфокинов, продуцируемых лимфоцитами, и создание Н. Ерне в 1974 г. теории иммунорегуляторной сети «идиотип-антиидиотип».

Огромное значение для развития иммунологии, наряду с полученными фундаментальными данными, имели новые методы исследований. К ним относятся методы культивирования лимфоцитов (П. Новелл), количественного определения антителообразующих клеток (Н. Ерне, А. Нордин), колониеобразующих клеток (Мак Куллоч), методы культивирования лимфоидных клеток (Т. Мейкинодан), обнаружения рецепторов на мембранах лимфоцитов. Возможности использования иммунологических методов исследований и повышение их чувствительности значительно увеличилось в связи с внедрением в практику радиоиммунологического метода. За разработку этого метода американской исследовательнице Р. Ялоу в 1978 г. присуждена Нобелевская премия.

На развитие иммунологии, генетики и общей биологии оказала важное воздействие гипотеза, высказанная в 1965 г. В. Дрейером и Дж. Беннетом, о том, что легкая цепь иммуноглобулинов кодируется не одним, а двумя разными генами. До этого общепринятой была гипотеза Ф Жакоба и Ж. Моно, согласно которой синтез каждой молекулы белка кодируется отдельным геном.

Очередным этапом развития иммунологии явилось изучение субпопуляций лимфоцитов и гормонов тимуса, оказывающих как стимулирующее, так и ингибирующее влияние на иммунный процесс.