Теорія утворення і функції антитіл Ерліха і фагоцитарна теорія Мечнікова

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

КАФЕДРА БІОТЕХНОЛОГІЇ І МІКРОБІОЛОГІЇ

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Основи імунології»

на тему: «Теорія утворення і функції антитіл Ерліха і фагоцитарна теорія Мечнікова»

Студента ІІ курсу 3 групи

напряму підготовки «Біотехнологія»

Даценко Є. О.

Керівник: Лич Інна Валентинівна

доцент, кандидат біологічних наук

Київ - 2013

РЕФЕРАТ

Дана курсова робота присвячена викладу інформації щодо двох різних теорій імунітету: гуморальної - Ерліха та фагоцитарної - Мечнікова, однаково удостоєних Нобелівською премією, а також опису всіх Нобелівських лауреатів в галузі імунології.

Курсова робота складається з вступу, трьох розділів, графічних матеріалів, списку використаної літератури з 16 найменувань. Загальний обсяг роботи 42 сторінки, 2 рисунка, 1 таблиця, 1 додаток.

Вступ починається з висвітлення історії імунології.

В першому розділі наводиться детальний перелік нобелівських лауреатів в галузі імунології і їх досягнення в області фізіології і медицини.

Другий розділ присвячений гуморальній теорії імунітету Пауля Ерліха, його впливу на тогочасну науку, вклад в розвиток імунології, а також біографії вченого.

Третій розділ розкриває суть фагоцитарної теорії імунітету Іллі Мечнікова, фундаментальність його досліджень, вклад в імунологію.
Ключові слова: «теорія бічних ланцюгів», фагоцитоз, фагоцитарна теорія.

ерліх фагоцитарна мечніков імунітет нобелівська

ЗМІСТ

РЕФЕРАТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. Нобелівські лауреати в галузі імунології

РОЗДІЛ 2. Теорія «бічних ланцюгів» П. Ерліха

2.1 Біографія Пауля Ерліха

2.2 Суть теорії «бічних ланцюгів

РОЗДІЛ 3. Фагоцитарна теорія І. Мечнікова

3.1 Біографія Іллі Мечнікова

3.2 Суть фагоцитарної теорії

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

Імунологія як наука бере свій початок ще 2 тис. років тому. На протязі цього часу основним підходом в даній області був емпіричний пошук шляхів попередження інфекційних захворювань. В основі такого пошуку було достовірне спостереження за тим, що люди, які перенесли деякі «заразні хвороби», повторно ними не хворіють. Яскраво і очевидно цей факт проявлявся при віспі - саме це захворювання стало «плацдармом» для формування імунології.

Описано попередження розвитку віспи у спадкоємця китайського імператора за допомогою нанесення на слизову носа матеріалу з пустул людей, видужуючих від віспи. Це перше письмове свідчення, яке однозначно можна віднести до області імунології (близько 1 тис. років до н.е.), профілактичний досвід в даному випадку був успішним.

Народження імунології як науки пов'язане з ім'ям Л. Пастера. Широко відомо, що Л. Пастер створив мікробіологію і довів роль мікроорганізмів у розвитку та поширенні інфекційних захворювань. Він же сформулював загальні принципи імунологічної профілактики інфекційних захворювань, що розглядають, як відправну точку імунології, як самостійної науки. В якості точки відліку її існування приймають 1880 р., коли були опубліковані результати досліджень Пастера по створенню і успішному випробуванню живої ослабленої вакцини проти курячої холери. Суть експериментів полягала в тому, що курям прищеплювали вібріони курячої холери, довгий час культивовані в несприятливих умовах, що не викликало у тварин захворювання і в той же час запобігало розвитку захворювання при наступному введенні активних збудників холери курей, які вбивали не вакцинованих птахів.

Пізніше, вчені один за іншим описували нові імунологічні феномени і фактори. І. І. Мечніков першим став говорити про існування спеціалізованої системи ( імунної системи), функція якої - формування та здійснення реакцій імунітету.[1] Л. Дейтч ввів термін «антиген» (1903 р.) для позначення речовин, на які реагує імунна система, забезпечуючи їх видалення з організму.[1] Розробивши спосіб фарбування клітин, П. Ерліх описав основні різновиди лейкоцитів, які вже тоді вважали ефекторними (виконавчими) клітинами імунітету. Він же описав тучні клітини - головні ефектори алергічних реакцій негайного типу та ввів термін «антитіло».[1] Алергія була відкрита в 1902 р. Ш. Ріше і П. Портьє, описавши феномен анафілаксії, Ж. Борде відкрив систему комплементу.[1]

Період 80-90 рр. минулого століття та початок нинішнього характеризується сплеском нових знань, експериментальні досягнення цього періоду дуже численні, але їх значимість не завжди можна оцінити. Назвемо лише деякі з них: розшифровка сигнальних шляхів, забезпечують активацію лімфоцитів і клітин вродженого імунітету; вивчення дендритних клітин, як клітин, що пов'язують вроджений і адаптивний імунітет (з дендритними клітинами пов'язані багато спроб практичного застосування досягнень імунології, зокрема при створенні вакцин різного роду); розшифровка факторів і механізмів, визначаючих розподілення клітин в організмі та шляхи їх рециркуляції, а також гомеостаз лімфоїдних клітин; відкриття механізмів формування лімфоїдних органів; виявлення гетерогенності хелперних Т- лімфоцитів і їх зв'язку з патологією. Найбільш великим теоретичним узагальненням, що спричинило велике число експериментальних досліджень і практично значущих розробок, послужило вчення Ч. Джанеуея і його послідовників, про природу розпізнавання у вродженому імунітеті та ієрархічних взаємодіях вродженого і адаптивного імунітету.[1]

Імунологія не стоїть на місці і розвивається дуже швидкими темпами. Цьому сприяють вчені, які своїми зусиллями в дослідженнях іноді докорінно змінюють значення цілих процесів. За це вони отримують Нобелівські премії, та тільки двоє отримали премію за різні по суті та підходах теорії але однаково важливі за значенням, - це теорії імунітету Ерліха та Мечнікова.

РОЗДІЛ 1. НОБЕЛІВСЬКІ ЛАУРЕАТИ В ГАЛУЗІ ІМУНОЛОГІЇ

Саме нобелівські лауреати, та їх відкриття змогли поставити сучасну імунологію на одні з найперспективніших напрямів досліджень. З року в рік починаючи з 1901 року, за найвизначніші відкриття в різних областях науки і не тільки, присуджують нобелівські премії. Так в області фізіології та медицини, починаючи з 1901 року було присуджено 18 нобелівських премій в галузі імунології. Список лауреатів представлений в таблиці нижче.[1,2]

Таблиця 1

Нобелівські лауреати в галузі імунології

Рік	Вчені	Формулювання
1901	Еміль Берінг (E. von Behring)	За роботи по серотерапії і її використанні в боротьбі з дифтерією
1905	Роберт Кох (Robert Koch)	За дослідження туберкульозу
1908	Ілля Мечніков, Пауль Ерліх (Paul Ehrlich)	За створення теорій імунітету
1913	Шарль Ріше (Charles Richet)	За роботи по анафілаксії
1919	Жуль Борде (Jules Bordet)	За відкриття комплемента
1930	Карл Ландштейнер (Karl Landsteiner)	За відкриття груп крові людини
1951	Макс Тейлер (Max Theiler)	За розробку вакцини проти жовтої лихорадки
1957	Даніель Бове (Daniel Bovеt)	За відкриття ролі гістаміну і розробку протигістамінних препаратів.
1960	Френк Бернет (F. Burnet), Пітер Медавар (Peter В. Medawar)	За досліди по штучній індукції імунологічної толерантності
1972	Родні Портер (Rodney Porter), Джеральд Едельман(Gerald Edelman)	За визначення хімічної будови антитіл
1977	Розалін Ялоу (Rosalyn Yalow)	За розробку радіо імунологічного аналізу
1980	Бару Бенецерраф (Baruj Benacerraf)	За відкриття поверхневих структур клітин, регулюючих імунологічні реакції
1984	Нільс Йерне (Niels К. Jerne)	За розробку теорії ідіотипічних сіток
1984	Георг Келлер(Georges F. Koehler), Цезар Мільштейн(Cesar Milstein)	За розробку метода отримання моноклональних антитіл і гібридом
1987	Сузуму Тогенава (Susumu Tonegawa)	За відкриття генів імуноглобулінів
1996	Пітер Дохерті(Peter Doherty), Рольф Цинкернагель(Rolf Zinkernagel)	За відкриття подвійного розпізнавання в імунології - природної функції МНС
1997	Стенлі Прусінер (Stenly Prusiner)	За відкриття пріонних білків, що викликають губчастий енцефаліт
2001	Лілацд Хартуелл (L. Hartwall), Тімоті Хант (Т. Hunt), Пол Нерс(P. Nerth)	За дослідження генів і їх продуктів, що контролюють проліферацію клітин

Тепер хотілося б детальніше висвітлити історію деяких відкриттів, за які були отримані Нобелівські премії.

Першою Нобелівською премією з медицини був удостоєний Еміль фон Берінг. Свої дослідження фон Берінг проводив у Роберта Коха у Кохівському інституті в Берліні. Після того як в 1883 р. Леффлер виділив дифтерійну бактерію, а Ру і Йерсин в 1888 р. виявили дифтерійний екзотоксин, фон Берінг зі своїми співробітниками Кітасато і Верніке в 90-92 рр. минулого століття показали, що імунітет до дифтерії та правцю залежить від утворення антитоксинів, які у крові. Він показав, що пасивне введення антитоксичної сироватки може забезпечити одужання хворих, і цим поклав початок сироваткової імунотерапії різноманітних хвороб. Премія була присуджена йому «за його дослідження з сироваткової терапії, і, зокрема, за застосування її проти дифтерії, в результаті чого він відкрив новий шлях в галузі медичної науки і дав у руки лікаря переможну зброю проти хвороби і смерті»[4]

Наступна премія присуджена Роберту Коху «за його дослідження і відкриття, пов'язані з туберкульозом». Кох був лікарем у маленькому німецькому місті, коли в 1876 р. його дослідження про життєвий цикл збудника сибірської виразки та етіології цього захворювання привернули до нього увагу фахівців-медиків. Спочатку він отримав лабораторію, а потім і інститут у Берліні, і саме тут з допомогою чудової плеяди учнів він перетворив бактеріологію на справжню науку, розробивши суворі методи виділення та культивування бактерій і висунувши свої знамениті постулати, як критерій етіологічної ролі збудника. Кох присвятив себе вивченню багатьох різних хвороб, але присудження йому Нобелівської премії було пов'язано з відкриттям збудника туберкульозу, вивченням туберкуліну і безперервним інтересом до дослідження туберкульозу. Імунодіагностика за допомогою туберкулінового тіста і «феномен Коха», який виявляється в підвищеній шкірній реакції на туберкульозні бацили при введенні їх в шкіру сенсибілізованих тварин, зіграли вирішальну роль у вивченні механізмів клітинного імунітету.[4]

Далі, премія присуджена Шарлю Ріше «за дослідження з анафілаксії». Ріше вивчав медицину в Парижі і особливо цікавився фізіологією. Цей інтерес спонукав його під час круїзу на яхті принца Монако, зайнятися дослідженням фізіологічних реакцій, що виникають при введенні тваринам отрут, отриманих від морських безхребетних. Разом зі своїм колегою Полем Портьє він відкрив феномен анафілаксії, обумовлений не токсичними властивостями вводяться речовин, а їх дією як антигенів у попередньо сенсибілізованому організмі. Тим самим він відкрив новий і в той час вельми несподіваний напрям у медицині, показавши, що «захисні» механізми імунітету можуть також викликати розвиток хвороби. Пізніше Ріше показав зв'язок між експериментальною анафілаксією та іншими, більш відомими, видами алергії у людини.[5]

Премія присуджена Жюлю Борде «за його дослідження з імунітету». Борде був бельгійським лікарем, у віці 24 років він відправився в Пастерівський інститут у Парижі, щоб працювати з Мечніковим. Незабаром він зробив важливий внесок у розуміння механізму комплементзалежного бактеріолізу, а в 1898 р. відкрив феномен специфічного гемолізу.[3]

Премії удостоєний Карл Ландштейнер «за відкриття груп крові у людини». До своєї імунологічної кар'єри Ландштейнер був лікарем у Відні і проявляв глибокий інтерес до структурної органічної хімії. Здається, що Ландштейнер з самого початку вмів вибирати для своєї роботи найбільш важливі напрямки або робити важливими ті проблеми, на які він звертав увагу. У своїх ранніх дослідженнях з антиеритроцитарним антитілам він описав в 1901 р. ряд ізогемаглютинінів людини, які в наш час складають систему груп крові АВО. У 1926 р. Ландштейнер і Філіп Левін відкрили систему MNP, а в 1940 р. разом з Альбертом Вінером - систему груп крові Rh.[3]

Премія присуджена Максу Тендеру «за розробку вакцини проти жовтої лихоманки» Саме він показав, що збудником жовтої лихоманки є вірус, і описаний ним тест захисту мишей (при якому сироваткові антитіла в суміші з вірусом захищають мишу від загибелі при внутрішньомозковому зараженні) став досить важливим інструментом в епідеміологічних та інших дослідженнях жовтої лихоманки.[4]

Премія присуджена Даніелю Бове, швейцарському фізіологу та фармакологу, «за розробку антигістамінних препаратів для лікування алергії». Відкриття феномену Шульца - Дейла (скорочення шматочка матки під впливом антигену) дозволило моделювати in vitro алергічні реакції і вивчати залучені до них фізіологічні механізми. У результаті цього було виявлено, що серед факторів, які звільняються при анафілаксії, найбільш важливими є гістамін, серотонін та інші біологічно активні речовини. Бове, мабуть, познайомився з імунологією і алергією у період своєї роботи у Еміля Ру у Пастерівському інституті в Парижі, коли він опублікував багато робіт про дію різних хімічних сполук на вегетативну нервову систему. Ці дослідження привели його до пошуку речовин, здатних пригнічувати дію гістаміну; в результаті з'явилися лікарські препарати, що опинилися ефективним засобом лікування астми і сінної лихоманки.[4]

Премія присуджена Баруху Бенацеррафу та Джорджу Снеллу «за їх роботу по генетично детермінованим структурам клітинної поверхні, регулюючим імунологічні реакції». Спостереження за тим, що здатність миші відторгати пересаджену пухлину залежить від генетичних факторів, стимулювали генетика Снелла на пошуки методів, які дозволили б дослідити гени, відповідальні за дане явище. Це привело його в середині 40-х років до ідеї конгенних мишей - тварин, які генетично ідентичні у всьому, за вийятком лише одного якогось локусу або генетичної області. Працюючи разом з Пітером Горером, Снелл ідентифікував локус, найбільш важливий для відторгнення алотрансплантату і позначений як Н-2 (Н, від англ. hystocompatibility - гістосумісність). Надалі було показано, що він являє собою комплекс багатьох тісно зчеплених генів з безліччю різних алелів для кожного локусу. Відтоді зусиллями багатьох дослідників було досягнуто глибоке розуміння структури і функції цієї складної ділянки ДНК, що позначається в даний час, як головний комплекс гістосумісності.[2,3]

РОЗДІЛ 2. ТЕОРІЯ «БІЧНИХ ЛАНЦЮГІВ» П. ЕРЛІХА

2.1 Біографія Пауля Ерліха

Пауль Ерліх народився 14 березня 1854 в сілезькому місті Штрелен (нині Польща) в забезпеченій єврейській родині. Його батько Ісмар Ерліх володів винокурнею, що дісталася йому від його батька, заможного торговця Геймана Ерліха. Мати Ерліха, Роза Вайгерт була домогосподаркою. Великий вплив на духовний розвиток дитини надав його дідусь Гейман Ерліх, що мав багатосторонні інтереси і знаходився в центрі інтелектуального життя маленького містечка.У шестирічному віці Пауль пішов у початкову школу, де він легко освоював всі предмети і вважався зразковим учнем. Потім він продовжив навчання у м. Вроцлав в гімназії Св. Марії Магдалини. Поряд з успішним оволодінням древніх і основних європейських мов, Пауль Ерліх особливо цікавився природничими науками.[7]

Після отримання атестата зрілості, Пауль Ерліх вступив до Стразбурський університет, де вивчав медицину, біологію, фізику та хімію. Диплом йому вручили у Лейпцігському університеті в 1878 році.[8]

З 1878 по 1887 рік Ерліх пропрацював лікарем, а потім завідувачем відділенням у відомій берлінській університетській клініці Шаріте. Одночасно він продовжував лабораторні дослідження, в тому числі з туберкульозною паличкою Коха. Ймовірно, в результаті лабораторного зараження у Ерліха виник легеневий туберкульозний процес і він змушений був залишити роботу в університетській клініці. Майже два роки він провів у сухому кліматі Єгипту, що дозволило йому зупинити розвиток хвороби.

У 1885 р. Ерліх захистив докторську дисертацію в Берлінському університеті на тему «Потреба організму в кисні», але повернутися на роботу в Шаріте він вже не міг. У 1890 р. Роберт Кох запропонував йому очолити лабораторію з вивчення туберкуліну в Інституті інфекційних хвороб. Спільна робота трьох талановитих вчених - Роберта Коха, Еміля фон Берінга і Пауля Ерліха - дозволила створити: протидифтерійну сироватку, правцевий антитоксин та інші діагностичні та лікувальні препарати.

Пауль Ерліх працював в епоху бурхливого розквіту бактеріології і відкриття нових мікробних збудників хвороб. Він розробив теорію утворення антитіл і біохімічних рецепторів у клітинах і тканинах, взаємодії антигенів і антитіл за принципом "замок - ключ". Його ідеї про циркулюючі у крові та інших рідинах специфічні захисні речовини послужили теоретичною основою серотерапії, що сприяла порятунку багатьох тисяч життів від дифтерії, правця, ящуру та інших інфекцій.[7]

Великі заслуги Ерліха і його школи в розвитку гістології та гематології. Він ввів забарвлення клітин і тканин гематоксилін - еозином, метиленовою синню і флуоресциїном, виділив різноманітні клітини еритроцитарного ряду і мегалобласти. Ерліхом були описані пароксизмальна гемоглобінурія і внутрішньосудинний гемоліз, введено поняття гемолізинів. Він відкрив гематоенцефалічний бар'єр, вивчав механізм кровотворення, довів різне походження лімфоцитів і лейкоцитів, описав базо- і еозинофіли.[9]

Починаючи з 1891 Ерліх займався пошуками способів лікування інфекційних захворювань за допомогою хімічних речовин, здатних придушувати життєдіяльність збудників інфекцій. Особливе значення мали роботи Ерліха по лікуванню сифілісу органічними сполуками миш'яку. У 1907 Ерліх розповів про відкриття арсфенаміна (похідного арсенобензола), ефективного засобу проти сифілісу, дослідник назвав його сальварсаном (від лат. Salvatio - порятунок). Починаючи з 1901 року Ерліх приділяв велику увагу проблемі злоякісних пухлин. Ним булв розроблений ряд методів експериментального одержання прищеплених пухлин у тварин і вперше була доведена можливість отримання саркоми у мишей похідними стирилхіноліна, а також наявність імунологічних реакцій у тварин після розсмоктування прищепленої пухлини.

У галузі хімії Ерліх розробив ряд реакцій, що мають велике теоретичне і практичне значення, за що був удостоєний медалі Лібіха та звання почесного члена німецького хімічного товариства. Ним відкриті діазореакція в сечі з сульфаніловою кислотою, реакція з диметиламінобензальдегідом для визначення уробіліногену, ряд реакцій для визначення ароматичних нітросполук, нафтохінонів. Для лабораторної практики Ерліх запропонував квасцевий гематоксилін - кислий барвник, що представляє собою суміш спиртового розчину гематоксиліну з водним розчином калійних квасців, гліцерину і льодяної оцтової кислоти, а також діазореактів - водний розчин діазофенілсульфонової кислоти, при взаємодії якої з білірубіном утворюється карміново-червоне забарвлення, а при взаємодії з білками, що містять тирозин, триптофан або гістидин, - оранжево-червоне забарвлення.[7]

20 серпня 1915 на курорті Бад Хомбург, куди Ерліх приїхав для зміцнення здоров'я, він раптово помер від повторного інсульту. Незважаючи на воєнний час на похорон Ерліха у Франкфурт приїхало багато видатних вчених країни.

Пауль Ерліх був удостоєний багатьох премій і нагород, включаючи почесну премію Міжнародного медичного конгресу (1906), медалі Лібіха, Німецького хімічного товариства (1911), премії Камерона та звання почесного лектора Единбурзького університету (1914). Він був членом 81 наукового товариства та академій різних країн і володарем почесних звань університетів Чикаго, Гетінгена, Оксфорда, Бреслау та інших.[8,9]

2.2 Суть теорії «бічних ланцюгів»

Теорія, що описується, більш відома під назвою «гуморальна теорія імунітету».[5]

Спочатку в термін антитіло не вкладалось якогось певного сенсу. Цим словом позначали будь-який початок, присутній в імунній сироватці і здатний нейтралізувати токсини і патогенні бактерії. Однак можливість пасивного перенесення імунітету за допомогою сироватки показала, що антитіла повинні бути особливими речовинами, які якимось чином виникають в імунізованих організмах. Механізм їх утворення відразу ж з'явився предметом для теоретичних побудов і досліджень. Спочатку виникла цілком правдоподібна версія про те, що інформацію, яка визначає специфічність антитіл, несе сам антиген, який якимось чином включається в молекулу антитіла і надає їй здатності специфічно реагувати з іншими молекулами антигену, що мають подібну будову. Ця теорія не змогла проіснувати довго, бо вже ранні кількісні дослідження показали, що в організмі утворюється значно більше антитіл, ніж це може бути обумовлено кількістю введеного антигену, а сам процес утворення антитіл, почавшись одного разу, продовжується без додаткових ін'єкцій антигену. І нарешті, в 1897 р. Пауль Ерліх запропонував всеосяжну теорію утворення антитіл, яка спочатку була доповненням до його видатних робіт по кількісному визначенню дифтерійного токсину та антитоксину, а потім була детально розроблена самим Ерліхом і його учнями.[5]

Ерліх вважав, що антитіла представляють собою макромолекули, специфічність яких для антигену і комплементу залежить від присутності певних стереохімічних конфігурацій, що володіють комплементарністю до аналогічних структур антигену, що забезпечує специфічну взаємодію між ними. На його думку, антитіла - це природний компонент організму, що грає роль специфічного рецептора поверхневої мембрани клітин, де вони виконують у нормі такі ж фізіологічні функції, як гіпотетичні рецептори для поживних речовин або як рецептори для лікарських препаратів, існування яких стверджував Ерліх у своїх пізніших теоріях хіміотерапії. Один з постулатів Ерліха полягав у тому, що антиген специфічно відбирає відповідні антитільні рецептори, що відриваються потім від поверхні клітин. Це призводить до конденсаторної гіперпродукції рецепторів , які накопичуються в крові у вигляді циркулюючих антитіл. Блискуча теорія, запропонована Ерліхом, зробила глибокий і тривалий вплив і - особливо в Німеччині - визначила розвиток ідей у найрізноманітніших областях медицини. Проте в подальші десятиліття в імунології сталися події, що кинули тінь сумніву на теорію Ерліха. Перша з них наштовхнула провести цілий потік досліджень, які показали, що антитіла можна отримати проти величезної кількості різноманітних цілком нешкідливих природних речовин. Крім того, у двадцяті роки з'явилися дані Ф. Обермайєра і Е. П. Піка, значно розвинені потім Карлом Ландштейнером. Після цього стало здаватися неймовірним, щоб організм міг виробляти специфічні антитіла проти такої величезної кількості чужорідних і навіть штучно створених структур.[5]

Однією з найважливіших заслуг П. Ерліха є створення теорії «бічних ланцюгів».[6] В основу взаємодії токсинів з антитоксинами і чутливими до токсинів клітинам, так само як і будь-яких антигенів з клітинами і антитілами, був покладений хімічний принцип - наявність особливих специфічних для кожного антигену і антитіла структур - рецепторів, за допомогою яких і здійснюється взаємодія між клітинами, а також антигена з антитілом. Були введені поняття про рецептори, які фіксують речовини -хеморецептори, а також рецептори, які фіксують антигени. Відокремлені від клітин рецептори, на думку П. Ерліха, є антитілами. Створивши рецепторну теорію, П. Ерліх багато в чому передбачив сучасні теорії утворення антитіл. Наявність специфічних іммуноглобулінових рецепторів у Т-клітин, які розпізнають антигени, рецепторів у В-клітин і макрофагів, активних центрів у молекул антитіл і комплементарних до них детермінантних груп у антигенів є одним з найважливіших досягнень сучасної імунології.[6] Обгрунтовані працями П. Ерліха гуморальна теорія продовжуює успішно розвиватися.

В якості моделі клітини, що утворює антитіла, Пауль Ерліх розглядав молекулу діазобензальдегіда. Відповідно до цієї хімічної аналогії Ерліха, клітина, яка виробляє антитіла, представлялася, як гігантська органічна молекула, що несе на собі рецептори ( «бічні ланцюги» ) протоплазми, здатні захоплювати поживні речовини або зв'язувати антигени, таким же чином, як у діазобензальдегіді кожна з приєднаних до бензольного кільця реакційно здатних груп може утворювати серію хімічних сполук (рис. 1).

Рис. 1. Праворуч: рисунок Ерліха що ілюструє теорію бічних ланцюгів.

Ліворуч: молекула діазобензальдегіда, з якою Ерліх порівнював

клітину, яка утворює антитоксини

У теоріях П. Ерліха містилися елементи, які значно випереджають час, зокрема, ідея попереднього існування та селекції рецепторів для антигенів, що через півстоліття на іншому науковому фундаменті стала основою сучасної імунології.[1]

Ідеї Ерліха про рецепторні структури на поверхні клітини істотно збагатили клітинну біологію, розширивши розуміння процесів клітинного диференціювання, міжклітинних взаємодій, а також механізму запуску проліферації. Для імунної системи рецепторний механізм, введений Ерліхом, виявився ключовим. І зараз імунологи розглядають рецептори не тільки як головний інструмент специфічного розпізнавання «чужих» і «своїх» антигенів, але і як найважливіші хімічні маркери імунокомпетентних клітин, як структури, що відображають індивідуальні та популяційні риси лімфоїдних клітин, етапи їх розвитку та диференціювання, структури яких, активно беруть участь у кооперації клітин всередині і поза «імунної мережі».

Незалежно від імунології вже на початку XX століття, ерліхівська ідея рецепції була активно асимільована іншими областями природознавства і медицини: загальною біологією, ембріологією, біологією розвитку, фізіологією, фармакологією, ендокринологією, в яких вона отримала свій незалежний розвиток і була експериментально підтверджена набагато раніше (у фармакології, наприклад, в 30-і рр. XX ст.), ніж у самій імунології.

В даний час біологія розглядає рецептор як головну структурну одиницю поверхні клітини, за допомогою якої вона «дізнається» про зовнішній сигнал, дешифрує його і реагує на нього зміною біохімічних і фізіологічних параметрів.[10]

РОЗДІЛ 3. ФАГОЦИТАРНА ТЕОРІЯ І. МЕЧНІКОВА

3.1 Біографія Іллі Мечнікова

Ілля Мечніков народився в с. Іванівка Харківської губерніі. Навчався у 2-й Харківській гімназії, закінчив її із золотою медаллю. У 1864 р. закінчив природниче відділення фізико-математичного факультету Харківського університету.[11] Магістерську та докторську дисертацію І. І. Мечникова було захищено у Санкт-Петербурзькому університеті, приват-доцентом якого він став. У 1870-1882 роках І. І. Мечніков займав посаду професора у Новоросійському університеті, де плідно співробітничав з багатьма відомими науковцями.

Для підготовки кандидатської роботи Мечніков відправляється влітку 1864 року на острів Гельголанд в Північному морі. Острів привернув увагу молодого вченого безліччю морських тварин, що викидаються на берег, які були йому потрібні для досліджень. Протягом наступних трьох років Мечніков займався вивченням ембріології безхребетних. Уже знайомий з особливостями будови представників нижчих загонів тваринного світу Мечніков усвідомив, що відповідно до теорії Дарвіна у більш високоорганізованих тварин повинні виявлятися в будові риси подібності з низькоорганізованими, від яких вони походять. 5 вересня велика група зоологів прибула з Гельголанда в Гісен на з'їзд натуралістів. Днем пізніше приїхав в Гісен і Мечніков. Поява на з'їзді юнака, викликала загальне здивування. Вчене зібрання насторожилось, коли на трибуні з'явився Мечніков. Хоча він і говорив дратівливо голосно, про невідомі навіть такому суспільству професорів фактах з життя нематод - круглих червів. Він доводив, що нематоди, за його дослідженнями, становлять особливу, самостійну групу тварин в еволюційної ланцюга.

Збори аплодували Мечнікову, коли він закінчив своє повідомлення. Мечніков став працювати в лабораторії Рудольфа Лейкарта в Гісені. Досліджуючи розмноження деяких круглих черв'яків, Мечніков відкрив у цих тварин раніше невідоме науці явище гетерогоніі, тобто чергування поколінь з переміжними формами розмноження.

Ілля Ілліч працює в лабораторії Лейкарта, роблячи кілька важливих відкриттів з життя круглих червів, пізніше він перебирається в Неаполь, де присвячує себе ембріології, працюючи з Ковалевським. На той момент 22-річний вчений вперше стикається з проблемою з очима. Цей біль в очах не переставала заважати його роботі все життя. Підсумками цих праць стали премія Бера, отримана в 1865 році, і захищена у 1867 році дисертація про ембріональний розвиток риб і ракоподібних.[12]

З 1870 по 1882 Мечніков - професор кафедри зоології і порівняльної анатомії Новоросійського університету в Одесі. Це був складний період в житті вченого. У 1873 від туберкульозу померла перша дружина Мечнікова - Л. В. Федорович. Мечніков відрізнявся хворобливою вразливістю і настільки важко переживав цю подію, що зробив спробу самогубства (врятувала його дуже велика доза морфію, що викликала блювоту). Великого нервового напруження коштували Мечнікову взаємовідношення з колегами і університетським начальством, а також з радикально настроєним студентством. Протистояння призвело до того, що в 1882 Мечніков покинув університет.[12]

У 1886 Мечніков повернувся до Одеси, де очолив створену ним спільно з Н. Ф. Гамалеєю першу в Росії і другу в світі бактеріологічну станцію, яка повинна була займатися виготовленням вакцин і щеплень проти сказу, боротьбою з сараною і т. д. До роботи Мечніков залучив групу молодих ентузіастів Д. К. Заболотного, Л. А. Тарасевича, Н. Ф. Гамалею, що стали згодом відомими мікробіологами. Однак через перешкоди, що чинилися йому офіційною владою, Мечніков відмовився від завідування станцією. У нього остаточно дозріло рішення покинути Росію і шукати притулку за кордоном. У 1887 Мечніков виїхав до Німеччини, а восени 1888 по запрошенню Л. Пастера переїхав в Париж і організував в його інституті лабораторію. Перебування у Пастерівському інституті було для Мечнікова перідом плідної праці і загального визнання. Він був вибраний членом багатьох академій і наукових співтовариств, в т. ч. почесним членом Петербургської АН (1902). Приділяючи головну увагу питанням патології, Мечніков створив в цей період цикл робіт, присвячених мікробіології і епідеміології холери, чуми, тифу, туберкульозу.

У 1891-92 Мечников розробив те, що тісно примикає до проблеми імунітету - вчення про запалення. Розглядаючи цей процес в порівняно-еволюційному аспекті, він оцінив сам феномен запалення, як захисну реакцію організму, направлену на звільнення від чужорідних речовин або осередку інфекції.[13]

У останні роки наукової діяльності Мечніков намагався з позицій біолога і патолога створити «теорію ортобіозу», тобто правильного життя, засновану на вивченні людської природи і на встановленні засобів до виправлення її дизгармоній. Вважаючи, що старість і смерть наступають у людини передчасно, Мечніков особливу роль відводив мікробам кишкової флори, отруйним організмам, своїми токсинами. До кінця життя Мечніков займався наукою, хоч і відчував подих смерті.[12]

Мечников помер в Парижі 15 липня 1916 р. у віці 71 року після декількох інфарктів міокарда. Ілля Мечніков заповів своє тіло на медичні дослідження з подальшою кремацією та похованням на території Пастерівського інституту, що й було виконано.

Серед численних нагород і знаків відмінності Мечнікова - медаль Коплі, Лондонської королівської спілки, ступінь почесного доктора Кембріджського університету. Він - член Французької академії медицини й Шведської медичної спілки.[14]

Однак відкриття, яке бентежило весь вчений світ протягом багатьох років він зробив в Месіні. Восени 1882 року Мечніков разом з дружиною Ольгою Миколаївною Білокопитовою (другий шлюб був у 1875), другом і помічником у всіх справах, поїхав в Месіну, де провів дуже цікавий експеримент.

Одного разу, коли Мечніков спостерігав під мікроскопом за жвавими клітинами (амебоцитами) личинки морської зірки, йому прийшла в голову думка, що ці клітини, що захоплюють і перетравлюють органічні частки, не тільки беруть участь в травленні, але і виконують в організмі захисну функцію. Це припущення Мечніков підтвердив простим і переконливим експериментом. Ввівши в тіло прозорої личинки шпичку троянди, він через деякий час побачив, що амебоцити скупчилися навколо скабки. Клітини, які або поглинали, або обволікали чужорідні тіла, що потрапили в організм, Мечніков назвав фагоцитами, а саме явище - фагоцитозом (рис. 2). У наступному, 1883 році, Мечніков зробив на з'їзді дослідників і лікарів в Одесі доповідь «Про цілющі сили організму». Подальші 25 років життя він присвятив розвитку фагоцитарної теорії імунітету. Для цього він звернувся до вивчення запальних процесів, інфекційних захворювань і їх збудників - патогенних мікроорганізмів. «До цього зоолог - я відразу зробився патологом», писав Мечніков. Працюючи над фагоцитарною теорією, Мечніков разом з тим в 1884 і 1885 виконав ряд досліджень з ембріології.[15]

3.2 Суть фагоцитарної теорії

До середини ХІХ століття ніхто і не підозрював про наявність в організмі тварин і людини дуже складної спеціалізованої системи, яка відповідає за явища імунітету. У 1882 -1883 роках така система несподівано була відкрита російським зоологом Іллею Іллічем Мечніковим - ученим, професійні інтереси котрого були дуже далекими від проблем патології та медицини. Його наукові інтереси протягом 20 передуючих років (з 1862 по 1882) були пов'язані виключно з вивченням порівняльної історії нижчих тварин, а точніше з порівняльною ембріологією. Ще в 1865 році, коли Мечникову було всього 20 років, на стажуванні в Гісенському університеті (Німеччина), він зробив фундаментальне відкриття, що зіграло важливу роль у його подальшій кар'єрі. Тоді, вивчаючи способи харчування нижчих багатоклітинних організмів (Metazoa), він відкрив у війчастого черва - земляної планарії - внутрішньоклітинний тип травлення. Травна порожнина у планарії відсутня, і акт травлення, як показав Мечніков, здійснюється виключно всередині рухомих клітин мезодермального походження, аналогічно тому, як він здійснюється у одноклітинний, наприклад, у інфузорії та інших найпростіших. Завдяки цьому відкриттю Мечніков знайшов відсутню ланку своєї гіпотези про еволюційний розвиток багатоклітинних організмів і показав генетичний зв'язок Protozoa з Metazoa. Через 17 років Мечніков повернеться до свого спостереження і несподівано воно стане прелюдією іншого відкриття, а саме - опису імунної функції фагоцитозу у вищих тварин і людини, яку він зробив в італійському місті Мессіна.[6]

Спостерігаючи за життям рухливих клітин, Мечніков припустив, що вони служать для протидії чужорідним речовинам. Він ввів в тіло прозорої личинки морської зірки дрібний порошок карміну. У мікроскоп було ясно видно, як кармін став «їжею» для численних блукаючих клітин личинки і зафарбував їх в колір рубіна.[16] Мечников помітив, що шип троянди в личинці морської зірки, і скалка, що потрапила в палець людини, викликають подібні явища. І в тому, і в іншому випадку особливий вид клітин, споріднених за походженням, спрямовується до джерела подразнення і оточує його. У результаті мільйони живих і мертвих блукаючих клітин і зруйновані елементи тканин обволікають скалку і полегшують її видалення. Мечніков назвав блукаючі клітини фагоцитами. Наступні двадцять п'ять років життя Іллі Ілліча були присвячені розробці фагоцитарної теорії.[10]

Рис. 2. Ілюстрація явища фагоцитозу

Подальший хід міркувань Мечнікова був такий: відомо, що хвороботворні мікроорганізми викликають запалення. Розгадати сутність запалення - значить, розгадати спосіб, за допомогою якого організм бориться з мікроорганізмами. Ілля Ілліч припустив, що мікроорганізми, як і будь-які чужорідні агенти, поглинаються фагоцитами. Якщо фагоцитам вдається здобути перемогу, людина одужує; якщо фагоцити гинуть у нерівній боротьбі, хворий помирає. Пізніше, в Одесі на з'їзді лікарів і натуралістів Мечніков зробив доповідь на тему "Цілющі сили організму". Доповідь викликала гучні тривалі овації. Блискучий за формою, виключно глибокий за змістом, він відкрив нову епоху в розвитку патології, у розвитку вчення про хвороби. Звістка про відкриття російського вченого облетіла всю земну кулю. Але нова теорія була зустрінута багатьма з недовірою.[16]

Система «цілющих сил» І. Мечнікова:

1. мігруючі фагоцити

2. лімфоцити

3. сполучна тканина

4. селезінка

5. кістковий мозок

6. травний канал

7. печінка

8. лімфатичні залози

10. мигдалеподібні залози

11. Пейєрові бляшки.

Мечніков вгадав головну особливість імунної системи - її генералізований характер, обумовлений наявністю величезною кількістю клітин, які безперервно циркулюють лімфою, кровотоком, міжклітинним простором та їх екологічною специфічністю - тісною взаємодією через шкіру, травний тракт і легені з елементами зовнішнього світу. Дуже швидко і впевнено Мечніков вийшов на широкі узагальнення відкритого ним явища імунної функції фагоцитозу. Так, наприклад, він відразу заявив про участь фагоцитів у таких найскладніших процесах, як:

- Атрофія

- Метаморфоз

- Репарація

- Регенерація

- Запалення

- Інфекція

Мечников відкрив здатність фагоцитів секретувати широкий спектр регуляторних біологічно активних речовин так, вже в 1886 році Мечніков ввів уявлення про регуляторну роль нервових процесів і гіпоталамуса в імунному захисті і запаленні за допомогою нейромедіаторів. Одночасно з цим він описав шлях еволюційного становлення імунної системи у вищих тварин і людини, починаючи з вимерлого предка - «фагоцители» колоніального типу одноклітинних організмів, схожого на личинку сучасних нижчих багатоклітинних.[10]

Величезною заслугою І. Мечнікова являється введення в науку уявлення про природній імунітет, як загальнобіологічне явище, що виходить далеко за межі інфекційної патології. Саме його слід вважати першим автором сучасної концепції імунологічного нагляду. Його рисунки дають зображення найважливіших біологічних явищ, обумовлених реактивністю макро- і мікрофагів, спрямованої, як на структури, що потрапили ззовні, так і на власні структури, що стали організму чужорідними. Тут і явище старечої м'язової атрофії, викликаної «міофагами», руйнування кісткової речовини «остеокластами», явище метаморфозу у амфібій, коли пожирання власних м'язевих волокон за допомогою «міофагів» призводить до знищення окремих органів (наприклад, хвоста у пуголовка), а також репараційні явища після опіку, зумовлені утворенням розгалужених сполучнотканинних клітин з тканинних фіксованих фагоцитів. Тобто, «акт поїдання» фагоцитами власних клітинних елементів призводить до різних біологічних наслідків: в першому випадку - до патології (атрофічної дегенерації м'язової і кісткової тканини у літніх людей); тоді як у другому (метаморфоз у амфібій) і третьому випадках (репарації при опіку) - йдеться про нормальне біологічно не явище.[10]

Окремі фази фагоцитозу по Мечнікову:

- Хемотаксис

- Діапедез

- Міграція

- Атракція

- Ендоцитоз

- Переварювання

- Цитотоксичність.

Зазвичай Мечніков підкреслював, що тільки при повноцінності всіх реакцій фагоцитозу може бути гарантований повноцінний імунітет. При випаданні хоча б однієї з фаз фагоцитозу ймовірний розвиток захворювання. Можна стверджувати, що це було перше наукове пояснення хвороб, що виникають на основі імунодефіциту, тобто випадіння одного з механізмів клітинної захисту. До цього висновку сучасні імунологи прийшли тільки в 80-ті роки XX ст., Коли вони зіткнулися з явищем імунодефіциту, що виникає під дією вірусу ВІЛ. До теперішнього часу окремі фази фагоцитозу, описані Мечніковим, вже розшифровані. Виявилося, що стосовно дискретності фагоцитозу вчений був абсолютно правий. Відомі зараз і генетичні дефекти, коли випадає одна або кілька з названих ним фаз: або хемотаксис, або ендоцитоз, або цитотоксичність.[10,16,6]

ВИСНОВКИ

1. Діяльність нобелівських лауреатів, та їх відкриття, змогли зробити прорив та дати поштовх для розвитку імунології сьогодення.

2. Для імунної системи рецепторний механізм, введений Ерліхом, виявився ключовим, і зараз імунологи розглядають рецептори, як найважливіші хімічні маркери імунокомпетентних клітин.

3. Ерліх зробив прорив у фармакології, відкривши арсфенамін, ефективний засіб проти сифілісу, названий ним сальварсаном.

4. Діяльність І. Мечнікова не обмежувалась паталогією. Ним була розроблена «теорію ортобіозу» та система «цілющих сил» організму.

5. Відкриття Мечніковим явища фагоцитозу розширило розуміння імунної відповіді в організмі та зрівняло по значимості його з гуморальною відповіддю.

6. І Мечніков, і Ерліх з випередженням на більше чим півстоліття заклали фундамент сучасної імунології, їхні теорії та гіпотези неодноразово були підтверджені експериментально.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Ярилин А. А. Иммунология - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010 - 740 с.

2. Хаитов Р. М. Иммунология - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011 - 511с.

3. Довгий С.О., Литвин В.М., Солоіденко В.Б. Лауреати Нобелівської премії 1901-2001. Енциклопедичний довідник - К.: Український видавничий центр, 2001 - 768 с.

4. Довгий С. О., Солоіденко В. Б., Литвин В. М. Лауреати нобелівської премії з фізіології та медицини - Лвів: Галицька видавнича спілка, 2000 - 246 с.

5. Пол У., Сильверстайн А., Купер М. Имунология: в 3-х томах. Пер. с анг. - М.: Мир, 1987 - 476 с.

6. Аронова Е. А. Теория, философия и эксперимент в науке об иммунитете. Очерки из истории иммунологии ХХ века: Автореферат дисертацій к-та біологічних наук. - Москва, 2005 - 159 с.

7. Шойфет М. С. Сто великих врачей - М.: Вече, 2005 - 276 с.

8. Кажал Н., Ифтимович Р. Из истории борьбы против микробов и вирусов. - Бухарест: Научное издательство, 1968 - 404 с.

9. Руденко Б. С. Достижения иммунологии и микробиологии // Наука и жизнь. - 2010. - №9. - с. 17-34.

10. Чернышев В. А., Ульянкина Т. И. К 100-летию присуждения Нобелевской премии И.И. Мечникову и П. Эрлиху «…за работы по теории иммунитета» // Российский иммунологический журнал. - 2008. - том 2(11) - с. 363-377

11. Бардах Я. И., Воспоминания об И. И. Мечникове // Врачебное дело. - 1925. - с. 77-83

12. Безредка А. М. Илья Ильич Мечников // Врачебное дело. - 1926. - с. 25-33

13. Мельник М. К. И. И. Мечников. Жизнь. Труды. Мировоозрение. Х: Гос. изд-во Украины, 1924 - 171 с.

14. Мечникова О. Н., Жизнь Ильи Ильича Мечникова - М.-Л.: Государственное издательство, 1926. - 232 с.

15. Зильбер Л., Мечников и его учение (к 100-летию со дня рождения). М.: Наука, 1945 - 200 с.

16. Галушка Р.А., Кучма И.Ю., Глазунова Л.И. И. И. Мечников - основатель современной микробиологии и иммунологии // Annals of Mechnikov Institute. - 2011. - №2. - с. 64-67

Размещено на Allbest.ru

...