Иммунология как определенное направление исследований возникла из практической необходимости борьбы с инфекционными заболеваниями.
Имеются свидетельства тому, что первые прививки оспы проводили в Китае за тысячу лет до Рождества Христова. Инокуляция содержимого оспенных пустул здоровым людям с целью их защиты от острой формы заболевания распространилась затем в Индию, Малую Азию, Европу, на Кавказ.
Приемы искусственного заражения в разных странах имели самые неожиданные проявления. Так, например, в России профилактическое самозаражение под название “покупка оспы” носило характер некоторого мистического действия. Здоровых детей вводили в дом к заболевшему и клали им под мышки смазанные оспенным гноем монеты. Считалось, что такая “купленная, задобренная” оспа вызовет лишь слабое заболевание в отличие от “некупленной”.
Интересен и другой факт из нашей российской истории. Во время эпидемии оспы в Австрии, когда заболели императрица Мария Терезия и члены ее двора, Екатерина П, всегда относившаяся к своему здоровью с трепетным вниманием, написала русскому послу в Англии о желании сделать прививку себе и сыну. 12 октября 1768 года один из лучших врачей-инокуляторов Т. Димс- дейл произвел оспопрививание императрице и Павлу. Как мы знаем, ни Екатерина II, ни Павел I никогда не болели оспой.
Однако прием искусственного заражения натуральной (человеческой) оспой не во всех случаях давал положительные результаты. Иногда после инокуляции отмечалась острая форма заболевания и даже смерть.
На смену инокуляции пришел метод вакцинации ( от лат. “vacca” — корова ), разработанный в конце XVIII в. английским врачом Э. Дженнером. Он обратил внимание на тот факт, что молочницы, ухаживавшие за больными животными, иногда заболевали в крайне слабой форме оспой коров, но при этом никогда не болели натуральной оспой. Подобное наблюдение давало в руки исследователя реальную возможность борьбы с болезью людей. В 1796 г., через 30 лет после начала своих изысканий Э. Джениер решился опробовать метод вакцинации коровьей оспой. Эксперимент прошел успешно и с тех пор способ вакцинации по Э. Джен- неру нашел широкое применение во всем мире.
Несмотря на большой практический вклад Э. Дженнера в борьбу с оспой, его исследования носили частный характер и касались лишь одного конкретного заболевания. Зарождение инфекционной иммунологии связывают с именем выдающегося фран
цузского ученого Луи Пастера. Первый шаг к целенаправленному поиску вакцинных препаратов, создающих устойчивый иммунитет к инфекции, бый сделан после хорошо известного наблюдения Пастера над патогенностью возбудителя куриной холеры. Произошло это в 1879 году. Одна из пробирок с возбудителем была забыта в термостате перед уходом сотрудников института на летний отдых. По возвращению из отпуска Пастер возобновил опыты с куриной холерой. Каково же было его удивление, когда ни одна из птиц, зараженных состарившейся культурой, не заболела. Более того, введение таким птицам свежеприготовленного возбудителя также не вызывало инфекционного процесса. Из этого простого наблюдения Пастер делает вывод: состарившаяся культура, потеряв свою патогенность, остается способной к созданию устойчивости к инфекции. “Счастливый случай для подготовленного ума” определил на многие десятилетия принцип создания вакцинного материала — тем или иным способом (для каждого возбудителя своим) добиваться снижения вирулентности патогена при сохранении его иммуногенных свойств. Знаменательный 1880 год — время публикации статьи по защите кур от холеры — вошел в историю науки как год рождения экспериментальной иммунологии. Уже через пять лет Пастер испробовал первую вакцину на человеке. Сильно покусанный бешеной собакой мальчик Джозеф Мейстер был заражен ослабленным возбудителем. Он выжил и впоследствии (очевидно, в знак признательности и любви к спасителю) прослужил сторожем в институте Пастера до конца своих дней.
Хотя Пастер разработал принципы вакцинации и успешно применял их на практике, он ничего не знал о факторах, включенных в процесс защиты от инфекции. Первыми, кто пролил свет на один из механизмов невосприимчивости к инфекции, были Эмиль фон Беринг и Китазато. Они продемонстрировали, что сыворотка от мышей, предварительно иммунизированных столбнячным токсином, введенная интактным животным, защищает последних от смертельной дозы токсина. Образовавшийся в результате иммунизации сывороточный фактор — антитоксин — представлял собой первое обнаруженное специфическое антитело. Работы этих ученых положили начало изучению механизмов гуморального иммунитета.
У истоков познания вопросов клеточного иммунитета стоял русский биолог-эволюционист Илья Мечников. В 1883 году он сделал первое сообщение по фагоцитарной теории иммунитета на съезде врачей и естествоиспытателей в Одессе. Мечников утверждал тогда, что способность подвижных клеток беспозвоночных животных поглощать пищевые частицы, т.е. участвовать в пищеварении, есть фактически их способность потощать вообще все “чу- 6
жое", не свойственное организму: различных микробов, инертные частицы, отмирающие части тела. У человека также есть амебоидные подвижные клетки — макрофаги, нейтрофилы. Но “едят” они пищу особого рода — патогенных микробов. Эволюция сохранила поглотительную способность амебоидных клеток от одноклеточных животных до высших позвоночных, включая человека. Однако функция этих клеток у высокоорганизованных многоклеточных стала иной — это борьба с микробной агрессией.
Параллельно с Мечниковым разрабатывал свою теорию иммунной защиты от инфекции немецкий фармаколог Пауль Эрлих. Он знал о том факте, что в сыворотке крови животных, зараженных бактериями, появляются белковые вещества, способные убивать патогенные микроорганизмы. Эти вещества впоследствии были названы им “антителами”. Самое характерное свойство антител — это их ярко выраженная специфичность. Образовавшись как защитное средство против одного микроорганизма, они нейтрализуют и разрушают только его, оставаясь безразличными к другим. Пытаясь понять это явление специфичности, Эрлих выдвинул теорию “боковых цепей”, по которой антитела в виде рецепторов предсуществуют на поверхности клеток. Собственно антиген микроорганизмов выступает в качестве селективного фактора. Вступив в контакт со специфическим рецептором, он обеспечивает усиленную продукцию и выход в циркуляцию только этого конкретного рецептора (антитела). Прозорливость Эрлиха поражает, поскольку с некоторыми изменениями эта в целом умозрительная теория подтвердилась в настоящее время, о чем будет сказано ниже.
Две теории — фагоцитарная (клеточная) и гуморальная — в период своего возникновения стояли на антагонистических позициях. Школы Мечникова и Эрлиха боролись за научную истину, не подозревая, что каждый удар и каждое его парирование сближало противников. В 1908 г. обоим ученым одновременно была присуждена Нобелевская премия.
К концу 40-х — началу 50-х годов нашего столетия завершается первый период развития иммунологии. Был создан целый арсенал вакцин против самого широкого набора инфекционных заболеваний (табл. В.1gt;. Эпидемии чумы, оспы, холеры перестали уничтожать сотни тысяч людей. Отдельные, спорадические вспышки этих заболеваний встречаются до сих пор, но это лишь очень локальные, не имеющие эпидемиологического, а тем более пандемического значения случаи. Так, например, по данным Всемирной Организации Здравоохранения, в Индии, где заболеваемость чумой всегда была чрезвычайно высокой, в 1965 г. было зарегистрировано только 15 случаев этого особо опасного инфекционного заболевания.
Таблица B.l
Вакцины, созданные к первой половине XX в.
Несмотря на успехи инфекционной иммунологии, экспериментальная и теоретическая иммунология к середине века оставалась в зачаточном состоянии. Две теории иммунитета — клеточная и гуморальная — лишь приоткрыли занавес над неизвестным. Тонкие механизмы иммунной реактивности, биологический диапазон действия иммунитета оставались скрытыми от исследователя.
Новый этап развития иммунологии связан в первую очередь с именем выдающегося австралийского ученого М.Ф. Бернета. Именно он в значительной степени определил лицо современной иммунологии. Рассматривая иммунитет как реакцию, направленную на дифференциацию всего “своего” от всего “чужого”, он поднял вопрос о значении иммунных механизмов в поддержании генетической целостности организма в период индивидуального (онтогенетического) развития. Именно Вернет обратил внимание на лимфоцит как основной участник специфического иммунного реагирования, дав ему название “иммуноцит”. Именно Вернет предсказал, а англичанин Питер Медавар и чех Милан Гашек экспериментально подтвердили состояние, противоположное иммунной реактивности — толерантности. Именно Вернет указал на особую роль тимуса в формировании иммунного ответа. И, наконец, Вернет остался в истории иммунологии как создатель клонально- селекционной теории иммунитета. Формула такой теории проста: один клон лимфоцитов способен реагировать только на одну конкретную, антигенную, специфическую детерминанту.
Особого внимания заслуживают взгляды Бернета на иммунитет как на такую реакцию организма, которая отличает все “свое” от всего “чужого”. После доказательства Медаваром иммунологической природы отторжения чужеродного трансплантата, после
накопления фактов по иммунологии злокачественных новообра- 8
зований стало очевидным, что иммунная реакция развивается не только на микробные антигены, но и тогда, когда имеются любые, пусть незначительные антигенные различия между организмом и тем биологическим материалом (трансплантатом, злокачественной опухолью), с которым он встречается.
Строго говоря, ученые прошлого, включая Мечникова, понимали, что предназначение иммунитета — не только борьба с инфекционными агентами. Однако интересы иммунологов первой половины нашего столетия концентрировались в основном на разработке проблем инфекционной патологии. Необходимо было время, чтобы естественный ход научного познания позволил выдвинуть концепцию роли иммунитета в индивидуальном развитии. Автором нового обобщения явился Бернет.
Сегодня мы знаем если не все, то многое из механизмов иммунного регирования. Нам известны генетические основы удивительно широкого разнообразия антител и антигенраспознаю- щих рецепторов. Мы знаем, какие типы клеток ответственны за клеточные и гуморальные формы иммунного реагирования; в значительной степени понятны механизмы повышенной реактивности и толерантности; многое известно о процессах распознавания антигена; выявлены молекулярные участники межклеточных отношений (цитокины); в эволюционной иммунологии сформирована концепция роли специфического иммунитета в прогрессивной эволюции животных. Иммунология как самостоятельный раздел науки встала в один ряд с истинно биологическими дисциплинами: молекулярной биологией, генетикой, цитологией, физиологией, эволюционным учением.
Имеются свидетельства тому, что первые прививки оспы проводили в Китае за тысячу лет до Рождества Христова. Инокуляция содержимого оспенных пустул здоровым людям с целью их защиты от острой формы заболевания распространилась затем в Индию, Малую Азию, Европу, на Кавказ.
Приемы искусственного заражения в разных странах имели самые неожиданные проявления. Так, например, в России профилактическое самозаражение под название “покупка оспы” носило характер некоторого мистического действия. Здоровых детей вводили в дом к заболевшему и клали им под мышки смазанные оспенным гноем монеты. Считалось, что такая “купленная, задобренная” оспа вызовет лишь слабое заболевание в отличие от “некупленной”.
Интересен и другой факт из нашей российской истории. Во время эпидемии оспы в Австрии, когда заболели императрица Мария Терезия и члены ее двора, Екатерина П, всегда относившаяся к своему здоровью с трепетным вниманием, написала русскому послу в Англии о желании сделать прививку себе и сыну. 12 октября 1768 года один из лучших врачей-инокуляторов Т. Димс- дейл произвел оспопрививание императрице и Павлу. Как мы знаем, ни Екатерина II, ни Павел I никогда не болели оспой.
Однако прием искусственного заражения натуральной (человеческой) оспой не во всех случаях давал положительные результаты. Иногда после инокуляции отмечалась острая форма заболевания и даже смерть.
На смену инокуляции пришел метод вакцинации ( от лат. “vacca” — корова ), разработанный в конце XVIII в. английским врачом Э. Дженнером. Он обратил внимание на тот факт, что молочницы, ухаживавшие за больными животными, иногда заболевали в крайне слабой форме оспой коров, но при этом никогда не болели натуральной оспой. Подобное наблюдение давало в руки исследователя реальную возможность борьбы с болезью людей. В 1796 г., через 30 лет после начала своих изысканий Э. Джениер решился опробовать метод вакцинации коровьей оспой. Эксперимент прошел успешно и с тех пор способ вакцинации по Э. Джен- неру нашел широкое применение во всем мире.
Несмотря на большой практический вклад Э. Дженнера в борьбу с оспой, его исследования носили частный характер и касались лишь одного конкретного заболевания. Зарождение инфекционной иммунологии связывают с именем выдающегося фран
цузского ученого Луи Пастера. Первый шаг к целенаправленному поиску вакцинных препаратов, создающих устойчивый иммунитет к инфекции, бый сделан после хорошо известного наблюдения Пастера над патогенностью возбудителя куриной холеры. Произошло это в 1879 году. Одна из пробирок с возбудителем была забыта в термостате перед уходом сотрудников института на летний отдых. По возвращению из отпуска Пастер возобновил опыты с куриной холерой. Каково же было его удивление, когда ни одна из птиц, зараженных состарившейся культурой, не заболела. Более того, введение таким птицам свежеприготовленного возбудителя также не вызывало инфекционного процесса. Из этого простого наблюдения Пастер делает вывод: состарившаяся культура, потеряв свою патогенность, остается способной к созданию устойчивости к инфекции. “Счастливый случай для подготовленного ума” определил на многие десятилетия принцип создания вакцинного материала — тем или иным способом (для каждого возбудителя своим) добиваться снижения вирулентности патогена при сохранении его иммуногенных свойств. Знаменательный 1880 год — время публикации статьи по защите кур от холеры — вошел в историю науки как год рождения экспериментальной иммунологии. Уже через пять лет Пастер испробовал первую вакцину на человеке. Сильно покусанный бешеной собакой мальчик Джозеф Мейстер был заражен ослабленным возбудителем. Он выжил и впоследствии (очевидно, в знак признательности и любви к спасителю) прослужил сторожем в институте Пастера до конца своих дней.
Хотя Пастер разработал принципы вакцинации и успешно применял их на практике, он ничего не знал о факторах, включенных в процесс защиты от инфекции. Первыми, кто пролил свет на один из механизмов невосприимчивости к инфекции, были Эмиль фон Беринг и Китазато. Они продемонстрировали, что сыворотка от мышей, предварительно иммунизированных столбнячным токсином, введенная интактным животным, защищает последних от смертельной дозы токсина. Образовавшийся в результате иммунизации сывороточный фактор — антитоксин — представлял собой первое обнаруженное специфическое антитело. Работы этих ученых положили начало изучению механизмов гуморального иммунитета.
У истоков познания вопросов клеточного иммунитета стоял русский биолог-эволюционист Илья Мечников. В 1883 году он сделал первое сообщение по фагоцитарной теории иммунитета на съезде врачей и естествоиспытателей в Одессе. Мечников утверждал тогда, что способность подвижных клеток беспозвоночных животных поглощать пищевые частицы, т.е. участвовать в пищеварении, есть фактически их способность потощать вообще все “чу- 6
жое", не свойственное организму: различных микробов, инертные частицы, отмирающие части тела. У человека также есть амебоидные подвижные клетки — макрофаги, нейтрофилы. Но “едят” они пищу особого рода — патогенных микробов. Эволюция сохранила поглотительную способность амебоидных клеток от одноклеточных животных до высших позвоночных, включая человека. Однако функция этих клеток у высокоорганизованных многоклеточных стала иной — это борьба с микробной агрессией.
Параллельно с Мечниковым разрабатывал свою теорию иммунной защиты от инфекции немецкий фармаколог Пауль Эрлих. Он знал о том факте, что в сыворотке крови животных, зараженных бактериями, появляются белковые вещества, способные убивать патогенные микроорганизмы. Эти вещества впоследствии были названы им “антителами”. Самое характерное свойство антител — это их ярко выраженная специфичность. Образовавшись как защитное средство против одного микроорганизма, они нейтрализуют и разрушают только его, оставаясь безразличными к другим. Пытаясь понять это явление специфичности, Эрлих выдвинул теорию “боковых цепей”, по которой антитела в виде рецепторов предсуществуют на поверхности клеток. Собственно антиген микроорганизмов выступает в качестве селективного фактора. Вступив в контакт со специфическим рецептором, он обеспечивает усиленную продукцию и выход в циркуляцию только этого конкретного рецептора (антитела). Прозорливость Эрлиха поражает, поскольку с некоторыми изменениями эта в целом умозрительная теория подтвердилась в настоящее время, о чем будет сказано ниже.
Две теории — фагоцитарная (клеточная) и гуморальная — в период своего возникновения стояли на антагонистических позициях. Школы Мечникова и Эрлиха боролись за научную истину, не подозревая, что каждый удар и каждое его парирование сближало противников. В 1908 г. обоим ученым одновременно была присуждена Нобелевская премия.
К концу 40-х — началу 50-х годов нашего столетия завершается первый период развития иммунологии. Был создан целый арсенал вакцин против самого широкого набора инфекционных заболеваний (табл. В.1gt;. Эпидемии чумы, оспы, холеры перестали уничтожать сотни тысяч людей. Отдельные, спорадические вспышки этих заболеваний встречаются до сих пор, но это лишь очень локальные, не имеющие эпидемиологического, а тем более пандемического значения случаи. Так, например, по данным Всемирной Организации Здравоохранения, в Индии, где заболеваемость чумой всегда была чрезвычайно высокой, в 1965 г. было зарегистрировано только 15 случаев этого особо опасного инфекционного заболевания.
Таблица B.l
Вакцины, созданные к первой половине XX в.
|
Заболевание |
Источник приготовления вакцины |
|
Оспа |
вирус животного |
|
Бешенство |
инфицированная ткань животного |
|
Брюшной тиф |
убитый микроорганизм |
|
Холера |
то же |
|
Чума |
то же |
|
Туберкулез |
живая разновидность микобактерий |
|
Дифтерия |
токсоид |
|
Столбняк |
то же |
|
Коклюш |
убитый микроорганизм |
|
Желтая лихорадка |
пассаж через мышей живой культуры |
|
Грипп |
эмбрион курицы/убитая культура |
|
Риккетсиоз |
то же |
Несмотря на успехи инфекционной иммунологии, экспериментальная и теоретическая иммунология к середине века оставалась в зачаточном состоянии. Две теории иммунитета — клеточная и гуморальная — лишь приоткрыли занавес над неизвестным. Тонкие механизмы иммунной реактивности, биологический диапазон действия иммунитета оставались скрытыми от исследователя.
Новый этап развития иммунологии связан в первую очередь с именем выдающегося австралийского ученого М.Ф. Бернета. Именно он в значительной степени определил лицо современной иммунологии. Рассматривая иммунитет как реакцию, направленную на дифференциацию всего “своего” от всего “чужого”, он поднял вопрос о значении иммунных механизмов в поддержании генетической целостности организма в период индивидуального (онтогенетического) развития. Именно Вернет обратил внимание на лимфоцит как основной участник специфического иммунного реагирования, дав ему название “иммуноцит”. Именно Вернет предсказал, а англичанин Питер Медавар и чех Милан Гашек экспериментально подтвердили состояние, противоположное иммунной реактивности — толерантности. Именно Вернет указал на особую роль тимуса в формировании иммунного ответа. И, наконец, Вернет остался в истории иммунологии как создатель клонально- селекционной теории иммунитета. Формула такой теории проста: один клон лимфоцитов способен реагировать только на одну конкретную, антигенную, специфическую детерминанту.
Особого внимания заслуживают взгляды Бернета на иммунитет как на такую реакцию организма, которая отличает все “свое” от всего “чужого”. После доказательства Медаваром иммунологической природы отторжения чужеродного трансплантата, после
накопления фактов по иммунологии злокачественных новообра- 8
зований стало очевидным, что иммунная реакция развивается не только на микробные антигены, но и тогда, когда имеются любые, пусть незначительные антигенные различия между организмом и тем биологическим материалом (трансплантатом, злокачественной опухолью), с которым он встречается.
Строго говоря, ученые прошлого, включая Мечникова, понимали, что предназначение иммунитета — не только борьба с инфекционными агентами. Однако интересы иммунологов первой половины нашего столетия концентрировались в основном на разработке проблем инфекционной патологии. Необходимо было время, чтобы естественный ход научного познания позволил выдвинуть концепцию роли иммунитета в индивидуальном развитии. Автором нового обобщения явился Бернет.
Сегодня мы знаем если не все, то многое из механизмов иммунного регирования. Нам известны генетические основы удивительно широкого разнообразия антител и антигенраспознаю- щих рецепторов. Мы знаем, какие типы клеток ответственны за клеточные и гуморальные формы иммунного реагирования; в значительной степени понятны механизмы повышенной реактивности и толерантности; многое известно о процессах распознавания антигена; выявлены молекулярные участники межклеточных отношений (цитокины); в эволюционной иммунологии сформирована концепция роли специфического иммунитета в прогрессивной эволюции животных. Иммунология как самостоятельный раздел науки встала в один ряд с истинно биологическими дисциплинами: молекулярной биологией, генетикой, цитологией, физиологией, эволюционным учением.