Клеточный гуморальный иммунитет и их роль в защите от инфекций

Иммунитет и инфекции
ВОЗ ставит инфекционные заболевания на одно из ведущих мест среди главных причин смертности (после ИБС, инсульта и др.)
По данным ВОЗ ежегодно умирает в мире около 51 млн человек, а треть среди них – от инфекционных заболеваний
Инфекционные заболевания остаются актуальной проблемой не только для развивающихся, но и для благополучных стран
В РФ ежегодно регистрируют около 35 млн случаев инфекционных болезней.

При попадании в организм антигена возможны три следствия:
1. Выработка иммунитета.
2. Возникновение иммунологической
толерантности.
3. Развитие гиперчувствительности.
Выработка иммунитета –
формирование невосприимчивости организма не только к микробам, но и другим патогенным агентам: гельминтам, веществам животного и растительного происхождения, обладающим антигенными свойствами.

Основные факторы иммунитета, обеспечивающие защиту от латентных вирусных и бактериальных инфекций
Врожденный иммунитет
Специфический иммунитет
Система интерферонов
Система комплемента
Натуральные киллеры
Система фагоцитоза
Антиген-презентирующий
Фагоцитоз
2. Т-лимфоциты
3. Нейтрализующие IgG

Фазы иммунного ответа
в первые 0-4 часа после попадания возбудителя активируются механизмы врожденного иммунитета. Инфекционные агенты распознаются неспецифическими эффекторами (предсуществующими) и происходит удаление части инфекционного агента;
спустя 4-96 часов развивается ранний индуцированный ответ адаптивного иммунитета, который сопровождается рекрутированием эффекторных клеток, наступлением стадии распознавания антигена и активации эффекторных клеток, что также приводит к удалению возбудителя;
позже 96 часов имеет место поздний адаптивный ответ на инфекцию, который проявляется в транспортировке антигена к лимфоидным органам, распознавании антигена Т- и В-клетками и дифференцировке их в эффекторные клетки, способные к удалению возбудителя.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛЕТОЧНО-ОПОСРЕДОВАННОГО И ГУМОРАЛЬНОГО ИММУНИТЕТА

ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ
Активация В-лимфоцитов (В2 CD5-) и их дифференцировка в антителообразующие (АОК) плазматические клетки:
Иммуноглобулиновый рецептор В-лимфоцитов (ВСR) распознает антиген и клетка его поглощает
В-клетка представляет образовавшийся комплекс Тх-2 через ТСR и CD4
Активация покоящихся В-лимфоцитов, их пролиферация с участием цитокинов Тх-2
Популяция (В1 CD5+) находится в лимфоидных образованиях слизистых, кожи и синтезирует преимущественно IgM, участвуя в антибактериальном иммунитете

Схема гуморального иммунного ответа

Клеточный иммунный ответ
Участвуют популяции Тх-1 CD4+ и цитотоксические Т-лимфоциты (CD8+)
Антигенпредставляющие клетки, обычно дендритные, после процессинга поглощенного АГ представляют ЦТЛ микробные пептиды в комплексе с МНС1
ЦТЛ через ТСR и CD8 распознают микробный пептид и МНС1 (двойное распознавание)
Под действием ИЛ-2 происходит пролиферация ЦТЛ, их активация и уничтожение микробного агента путем выброса из гранул цитотоксических белков (сериновых протеаз) и конечного апоптоза клеток с нарушенной мембраной

Клеточный
иммунный ответ

По механизму
По направленности
гуморальный
клеточный
смешанный
Противоинфекционный иммунитет:
антитоксический
антибактериальный
противовирусный
Антимикотический, антипаразитарный

Противобактериальный иммунитет
Направлен против бактерий и их токсинов
Бактерии и токсины нейтрализуются антибактериальными и антитоксическими антителами
Комплексы АГ-АТ активируют комплемент, мембранатакующий комплекс которого разрушает наружную мембрану грамотрицательных бактерий
Пептидогликан клеточной стенки бактерий разрушается лизоцимом
Антитела и комплемент (С3в) обволакивают бактерии для дальнейшего иммунного фагоцитоза
Основной механизм противобактериального иммунитета – фагоцитоз
Противобактериальная защита слизистых оболочек обусловлена секреторным IgA, который препятствует адгезии бактерий на эпителиоцитах

Антибактериальный иммунный ответ

Противовирусный иммунитет
Основой является клеточный иммунитет
Клетки-мишени (инфицированные вирусом) уничтожаются цитотоксическими лимфоцитами, а также NK-клетками и фагоцитами
Противовирусные антитела способны нейтрализовать только внеклеточно расположенные вирусы, после чего они поглощаются фагоцитами или выводятся с мочой, потом и др. («выделительный иммунитет»)
Интерфероны оказывают иммуномодулирующее действие, усиливая в клетках экспрессию антигенов МНС
Противовирусная защита слизистых обусловлена секреторным IgA, препятствующим адгезии вирусов к эпителиоцитам

Противовирусный иммунный ответ

Противогрибковый иммунитет
Антитела (IgМ, IgG) при микозах выявляются в низких титрах
Основой противогрибкового иммунитета является клеточный иммунитет
В тканях происходит фагоцитоз, развивается гранулематозная реакция, иногда – тромбоз кровеносных сосудов
Микрозы, особенно, оппортунистические, часто развиваются после длительной антибиотикотерапии и при ИДС
Микозы сопровождаются развитием ГЗТ
После респираторной сенсибилизации фрагментами условно-патогенных грибов родов Aspergillus, Penicillium, Mucor, Fusarium и др. возможно развитие аллергических заболеваний

Противопротозойный иммунитет
Антитела (IgМ, IgG) против простейших действуют на внеклеточные формы паразитов.
Часто иммунитет является стадиоспецифическим (против различных форм и стадий развития паразита проявляются соответствующие антитела)
Такие паразиты (малярийный плазмодий) как бы «ускользает» от ранее образовавшихся антител
Фагоцитоз часто незавершенный (при лейшманиозах)
Выявление ГЗТ используют при диагностике токсоплазмоза, лейшманиоза и др. протозойных инфекций

Иммунитет при гельминтозах
Отличается слабой напряженностью и низкой специфичностью. Иммунологические показатели повышаются преимущественно в личиночную стадию развития паразита.
Участвуют IgG, IgM, IgE (в основном) и в меньшей степени IgA. Особенно повышается уровень IgE. Действие антител опосредовано через опсонизацию фагоцитов и активацию комплемента.
Определяющее значение в механизме специфической защиты организма от гельминтов играет антителоопосредованная и комплемент-зависимая цитотоксичность.
Ферменты активированных клеток, супероксидный радикал и фосфолипаза В разрушают паразита, а гистаминаза и фосфолипаза D нейтрализуют амины тучных клеток, подавляя развитие аллергических реакций.
несмотря на развитие иммунных реакций, гельминт способен длительное время сохраняться в организме вследствие наличия антигенов, общих с антигенами хозяина и сильными иммуносупрессивными свойствами гельминта (хронизации инвазии, риск возникновения других инфекций и онкологических заболеваний)

Некоторые механизмы, позволяющие паразитирующим организмам избежать воздействия иммунного ответа хозяина

Противоопухолевый иммунитет
Основан на Тх-1-зависимом клеточном иммунном ответе, активирующем ЦТЛ, макрофаги и NK-клетки.
Роль гуморального иммунитета невелика, так как антитела маскируют рецепторы опухолевых клеток от ЦТЛ
Опухолевый антиген распознается АПК (дендритные клетки, макрофаги) и непосредственно или через Тх-1 представляется ЦТЛ, разрушающим опухолевую клетку-мишень
Неспецифические факторы, повреждающие опухолевые клетки : NK-клетки, система моноцито-макрофагов (усиливающаяся при действии ИЛ-2, ИФН – ЛАК-клетки),цитокины (ИФН, ФНО, ИЛ-2).

Адаптивный иммунный ответ к инфекционным агентам может сопровождаться:
образованием иммунных комплексов,
синтезом перекрестно-реагирующих антител, которые связываются с хозяйскими тканями,
индукцией Т-клеток, разрушающих инфицированную клетку человека.
Это все приводит как к удалению возбудителя, так и к разрушению клеток хозяина:

Особенности диагностики инфекционных
заболеваний

Иммунологические методы, применяемые для диагностики инфекционных заболеваний
РИА
ИФЛА
Метод прямой иммунофлюоресценции
применяют для выявления антигенов.
Метод непрямой иммунофлюоресценции позволяет выявить антитела к известному антигену.
Метод конкурентной иммунофлюоресценции основан на связывании стандартного меченого и присутствующего в исследуемой пробе немеченого антигенов с антителами, сорбированными на твердой подложке.
Поскольку меченый и немеченый антигены конкурируют за связывание с антителами, по количеству связанного меченого антигена можно определить концентрацию антигена в исследуемой пробе

Иммунологические методы, применяемые для диагностики инфекционных заболеваний
Методы, основанные на реакции преципитации
Иммунодиффузия — наиболее распространенный из всех методов, основанных на реакции преципитации
Простая радиальная иммунодиффузия
Двойная радиальная иммунодиффузия
позволяют определить концентрацию антител в исследуемой пробе

Электрофорез
Иммуноэлектрофорез
Встречный электрофорез
Методы, основанные на реакции агглютинации
Реакция прямой агглютинации
Реакция непрямой агглютинации
РСК
Твердофазный ИФА

Другие методы:
СРБ
Бактериальные инфекции
Холодовые
агглютинины
Диагностически значимым
считается выявление ХА
в титре 1:32 или четырехкратное
повышение их титра в течение 7—14 сут.
(ОРЗ, грипп, микоплазменная пневмония…)
Агглютинирующие антитела
к возбудителю
При
сальмонеллезе, паратифе, бруцеллезе,
туляремии, риккетсиозе и других.
(четырехкратное повышение)
Сыворотку для исследования обычно собирают дважды: в период разгара и в период выздоровления (через 10—21 сут).

Динамика образования антител

Тесты, определяющие непосредственно уровень АГ в исследуемом материале
отражают уровень содержания инфекционного патогена или другого агента
результаты анализа сильно зависят от выбора материала для исследования, условий его забора и др
Тесты,основанные на выявлении AТ различного класса, к различным антигенам
информация дает сведения о стадии иммунного ответа

Серологическое тестирование стадий инфекционного заболевания
2-3-х кратное снижение специфических IgG, IgA в процессе лечения –
эффективность терапии!!
!!!

Иммунодиагностика инфекций новорожденных
IgM+
IgG+
Кровь
новорожденного
новорожденный
мать
IgM-
IgG+
Циркулируют до 4-6 месяцев
Период полураспада 21-23 дня, т.е. жизнеспособность
42-45 дней
IgM свои
IgG свои
Высокий титр IgM говорит об инфицированности в первые дни
Сохранение или нарастание IgG у новрожденного – наличие инф.АГ
(1,5-2-4-6 мес)
Снижение IgG
в течение 2,5-3-4-6 месяцев –
Отсутствие инфекционного процесса у ребенка и разрушение материнских IgG
Уровень материнских специфических IgG максимально снижается (но не нарастает!) в течение 1,5-2 мес.

Диагностические критерии различных вариантов латентных инфекций и уровень опасности инфицирования плода

Диагностический диапазон титров антител
Ig G, Ig А, IgM (хламидиоз)

Очень ранняя стадия инфекции (сомнительно). “Пограничные титры” в первой сыворотке
Острая первичная инфекция. “Диагностические титры” во второй сыворотке через 10-14 дней
Отсутствие хламидийной инфекции. “Диагностические титры” во второй сыворотке через 10-14 дней

IgG-, IgM-
- Пациент серонегативен, инфицирования нет
- Начальная стадия первичной инфекции до появления иммунного ответа
- Возможна сильная иммуносупрессия. При наличии клинических проявлений необходимо подтверждение ЦМВИ выявлением вируса или его ДНК.
IgG-, IgM+
Начальная стадия первичной инфекции. Повторное определение IgG и IgM через 1-2 недели.
IgG+, IgM-
Латентная инфекция (возможна хроническая вялотекущая инфекция)
IgG+, IgM+
- Развитие недавнего первичного инфицирования
- Реактивация латентной инфекции или реинфекция
ЦМВИ

Клинико-эпидемиологическое значение маркеров вируса гепатита A

Клинико-эпидемиологическое значение маркеров вируса гепатита В

Клинико-эпидемиологическое значение маркеров вируса гепатита С и Д

Традиционные серологические методы имеют ряд ограничений:
Часто невозможно дифференцировать первичную инфекцию, реинфекцию, обострение (нетипичная динамика антителогенеза – наличие IgM – не достаточно)
IgM можно выявлять в крови спустя месяцы или даже годы после наступления сероконверсии – «хронические IgM»
Выявление IgM может дать ложноположительные результаты (экзогенная реинфекция, эндогенная реактивация)
Специфические IgА также могут присутствовать в сыворотке крови через 2-3,5 года с момента сероконверсии
Определение специфических IgG может быть полезным для определения отличий активного периода болезни от перенесенной в прошлом и уже неактивной инфекции, однако этот метод:
Не позволяет дифференцировать первичную и реинфекцию
У пациентов с реактивацией хронического процесса не всегда достоверно растет IgG
NB!!!

Для того, чтобы установить точный момент инфицирования и разграничивать первичную , реинфекцию или реактивацию инфекции, был предложен тест на определение авидности IgG-АТ (1988)
Афинность АТ
Степень специфического сродства активного центра АТ и АГ-детерминанты
Авидность АТ
«Функциональная афинность» - прочность связи между АГ и АТ
Величина авидности зависит от афинности

После первого контакта с АГ – афинность слабая, и затем она возрастает в течение последующих недель или месяцев (от 1 до 7)
В конце первого месяца после инфицирования афинность IgG возрастает и высокоафинные антитела остаются в организме длительное время. За счет них развивается быстрый вторичный иммунный ответ в случае повторного контакта с АГ
АГ
АГ
АГ
Увеличение афинности антител

Низкие дозы Аг приводят к быстрому возрастанию авидности, а высокие – к более медленному
Т.о. низкоавидные антитела образуются в течение первой стадии инфекции, когда содержание антигенов обычно высокое
С возрастом эффективность селекции антител падает – неэффективность вакцинации и меньшая устойчивость к инфекциям

Методы оценки авидности IgG-антител
Метод агглюцинации
РИА
РСК
ИФА
Электроблотинг
электрофорез

Метод ИФА для определения авидности антител
Инкубация сыворотки крови с адсорбированными на планшете Аг – образование ИК «Аг-Ат»
Отмывка ФР и добавление денатурирующего раствора для удаления «ранних» IgG с низкой авидностью
Оценка интенсивности окраски комплекса хромогеном, спектрофотометрия
Присутствие в исследуемом образце вирусспецифических IgG с низкой авидностью определяется снижением интенсивности окрашивания по сравнению с лунками, обработанными раствором сравнения
Расчет индекса авидности ИА= ОП1 х 100\ОП2, где:
ОП1 – оптическая плотность в лунках с Аг после обработки денатурирующим агентом
ОП2 – оптическая плотность в лунках с той же сывороткой после обработки раствором сравнения

Интерпретация результатов
Авидность ниже 30-50% - свежая первичная инфекция
Авидность выше 50% - наличие в сыворотке высокоавидных антител – маркеров перенесенной в прошлом инфекции или персистирующей инфекции
Авидность в интервале 31-49% может свидетельствовать о поздней стадии первичной инфекции или недавно перенесенной инфекции только при условии выявления высокой концентрации Ат
Интерпретацию результатов определения ИА надо проводить в соответствии с рекомендациями фирмы-производителя

Антибиотики – незаменимые средства, спасшие миллионы жизней
ЗАЩИТА ОТ ИНФЕКЦИИ
Врожденный и адаптивный иммунитет

Иммунологический дисбаланс и формирование порочного круга при хронических воспалительных заболеваниях
Иммунологический дисбаланс
Хронизация соматической патологии,
отягощение ее клиники,
ухудшение отдаленного прогноза
Истощение адаптационных механизмов, усиление вторичной иммунологической недостаточности
Иммунотропные лекарственные средства (ИТЛС)
Чиркин В.В., Першин Б.Б., Кузьмин С.Н., 1996.

В отличие от адаптивной иммунной системы, тонко настраиваемой
на каждый проникший в организм антиген, система врожденного иммунитета сфокусирована на нескольких высоко консервативных структурах, общих для многих видов микроорганизмов.
Липополисахарид (грам-отрицательные бактерии)
Липотейхоевые кислоты (грам-положительные)
Пептидогликан
Маннаны
Бактериальная ДНК
Двуспиральная РНК (вирусы)
Глюканы (грибы)
патоген-ассоциированные молекулярные образы (паттерны)
patogen-associated molecular patterns
PAMP

Рецепторы врожденного иммунитета
Рецепторы-мусорщики (scavenger-рецепторы)
Маннозные
Рецепторы к комплементу (CR1, CR3,CR4)
Лектиновые
Паттерн-распознающие (PRR)
Toll-подобные (TLR)
NOD-1, NOD-2 др.
Распознают общие для многих микроорганизмов структуры – патоген-ассоциированные молекулярные паттерны - PAMP

РЕГУЛЯЦИЯ ИММУНИТЕТА ЧЕРЕЗ PRR
РАМР
enPRR
Фагоцитоз
и лизис
Презентация
антигена
Адаптивный
иммунный
ответ
РАМР
sPRR
Активация экспрессии
генов цитокинов
В О С П А Л Е Н И Е
Усиление функций
фагоцитов
Активация зрелых
лифоцитов
Прайминг наивных
лимфоцитов
ЭНДОЦИТОЗНЫЕ PRR (enPRR)
СИГНАЛЬНЫЕ PRR (sPRR)

Treating Infectious Diseases in a Microbial World: Immunomodulation
National Academy of Sciences, USA ISBN: 0-309-65490-4, 103 pages, 8 1/2 x 11, (2006)
Лечение инфекционных
заболеваний в микробном
мире: Иммуномодуляция
Национальная Академия Наук,
США
ISBN: 0-309-65490-4, 103 с, 8 1/2 x 11, (2006)
Революция в иммунологии: новый взгляд на лекарства – активаторы врожденного иммунитета!
Комитет определил круг потенциальных «молекул» - активаторов врожденного иммунитета, и это, прежде всего - агонисты Toll-рецепторов, и других рецепторов врожденного иммунитета (NOD-рецепторы), включая структурную единицу пептидогликана – мурамилдипептид.
«The Сommittee identified three potential boosters of innate immunity as having particular promise: TLR agonists and agents that modulate the TLR response pathway, cationic host-defense peptides, and direct expansion of the effector cells normally activated by the innate immune system… Other modulators acting through PRRs include the peptidoglycan subunit muramyl dipeptide,», - p. 45
Революция в иммунотерапии – Новый взгяд на лекарственные препараты:
Это активаторы врожденного иммунитета!

Классификация иммуномодуляторов (Юшков В.В.,2012)
Иммунорегуляторные пептиды
Цитокины
Препараты антител
Нуклеиновые кислоты
Синтетические иммуномодуляторы
Бактериальные иммуномодуляторы
Иммуномодуляторы растительные
Иммунодепрессанты
Лизаты бактерий (бронхомунал, рибомунил, ИРС19, Иммудон, Рузам и др.)
Полусинтетические бактериальные препараты (Ликопид)
Тактивин, тималин
Ронколейкин, беталейкин, виферон
пентаглобин, интраглобин, октагам
ридостин , деринат
галавит, полиоксидоний, тимоген, иммунофан
иммунал, иммуномакс, настойка эхинацеи
Метотрексат, азатиоприн, циклофосфамид

Ликопид - результат оригинального исследования российских ученых, которое проводилось параллельно с разработкой аналогов МДП западными специалистами.
Из гидролизата Lactobacillus bulgaricus ученые выделили компонент клеточной стенки этих бактерий - N-ацетилглюкозаминил-N-ацетилмурамил-L-аланил-D-изоглютамин (ГМДП), обладающий высокой иммуностимулирующей активностью и слабой пирогенностью.
Т.М. Андронова, ИБХ АН СССР
E. Lederer, Institut Pasteur, France
E. Lederer - синтез и описание молекулы
МДП (мурамилдипептида),
Т.М. Андронова - синтез и описание
молекулы ГМДП

Экспериментальные исследования ГМДП создали основу для разработки лекарственного препарата - ЛИКОПИД
В 1995 году лекарственная форма ГМДП – препарат Ликопид, был зарегистрирован в России в качестве иммуномодулятора для лечения и профилактики вторичных иммунодефицитных состояний у детей и взрослых:
Клинические испытания были проведены в соответствии со стандартами GCP более чем на 1000 больных