Иммунологические механизмы защиты от гельминтов

СЗГМУ им. И. И. Мечникова Кафедра «Патологической физиологии»

Контрольная работа На тему: «Иммунологические механизмы защиты от гельминтов«

СПб 2011

Иммунология гельминтозов относится к числу сравнительно новых отраслей гельминтологической науки, становление и развитие которой началось в 30-х годах. В нашей стране пионерами в области изучения иммунитета при гельминтозах явились Шульц, Шихобалова, Давтян, Ершов и некоторые другие.

Основными направлениями исследования можно считать следующие: изучение проявлений, степени напряженности и механизмов иммунитета; изучение антигенной структуры гельминтов как основы целенаправленного поиска методов очистки антигенов от балластных веществ и критерия таксономии; разработка методов иммунодиагностики, иммунопрофилактики и иммунотерапии; иммуноэпидемиология; иммунопатология.

В итоге интенсивной работы отечественных и зарубежных исследователей иммунитет при гельминтозах изучен достаточно для того, чтобы установить основные закономерности его формирования и развития.

Общие сведения о формировании иммунной защиты при гельминтозах

Иммунитет при гельминтозах делят на две основные категории: врожденный (или первичный) и приобретенный (или вторичный).

Врожденный иммунитет вырабатывается в процессе исторического развития каждого вида животного. Он может иметь разную степень напряженности — от полной (чаще почти полной) невосприимчивости к данному виду паразита до частичной. К числу факторов определяющих врожденную резистентность, относятся следующие:

1) клеточная реактивность тканей, направленная на инкапсуляцию и разрушение личинок после внедрения;

2) характер наружных покровов хозяина, препятствующих внедрению гельминтов через кожные покровы;

3) возрастные физиологические изменения организма;

4) неспецифические гуморальные факторы защиты (наличие активных специфических веществ в крови и слизи);

5) гормональная активность, особенно действие эстрогенов, и, наконец, генетическая предрасположенность или, наоборот, генетическая устойчивость к гельминтам.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что понятие врожденного иммунитета являются очень сложным и емким, объединяющим в себе проявление конституционального иммунитета, элементы неспецифической защиты, гормональную активность зараженного организма, осуществляющую свое влияние на иммунологический гомеостаз через воздействие на формирование специфической и неспецифической форм иммунитета (клеточный и гуморальный).

Приобретенный (адаптивный) иммунитет, который, в свою очередь, разделяется на:

1) естественный приобретенный, возникающий после переболевания за счет сохранения клеток памяти. При повторном заражении тем же возбудителем иммунная система быстро реагирует на него именно за счет лимфоцитов памяти, и заболевание может не развиться;

2) искусственный приобретенный, который подразделяется на:

а) пассивныйза счет введения в организм готовых антител (например, трансплацентарно от матери к ребенку или с помощью сывороток и препаратов иммуноглобулинов); этот тип защиты быстрый и эффективный, но сохранятся лишь короткое время;- не выражен при гельминтозах.

б) активный — путем введения вакцин (н-р: противошистосомозная вакцина).

При заражении гельминтами иммунного хозяина наиболее типичными особенностями противогельминтозного иммунитета являются:

— снижение интенсивности инвазии;

— замедленное и неравномерное развитие гельминтов;

— длительное пребывание гельминтов в личиночной стадии, обусловливающее феномен «латентных» гельминтозов;

— сокращение сроков жизни гельминтов;

— угнетение репродуктивной активности гельминтов;

— преждевременное выведение гельминтов из организма хозяина.

Неспецифические факторы защиты

Слизистые оболочки. В целом ряде работ было показано, что в тканях слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта животных и человека, так же как и в бронхиальном эпителии легких, происходит как опосредованное иммунными комплексами, так и анафилактическое выделение слизи. Участие слизи в быстром изгнании личинок нематод изучалось на крысах. Так, в организме иммунных крыс около 40% паразитов прилипали к слизи в течении 1часа после заражения, а через 2 часа их количество уменьшалось почти на 30%!

Тучные клетки. Слизистые оболочки богаты тканевыми базофилами или тучными клетками. Очевидна несомненная роль этих клеток в изгнании паразитов, которые при дегрануляции выделяют медиаторы воспаления (вазоамины, усиливающие проницаемость стенок сосудов). Реакция воспаления расценивается как положительная, однако в ряде случаев воспаление принимает характер патологии (анафилаксия, аллергия).

Кроме тучных клеток в развитии реакции воспаления принимают участие эозинофилы, нейтрофилы, макрофаги, тромбоциты. Все они выделяют целый набор медиаторов, создающих постоянное воспаление в кишечнике. Выделяемые медиаторы выполняют, по всей видимости, двоякую функцию — способствуют изгнанию и уничтожению паразитов, а так же стимулируют транспорт к очагу воспаления новых действующих клеток, проникновению антител в пораженную зону (что обусловливает развитие аллергических воспалительных реакций немедленного типа, участвующих в защитных реакциях организма хозяина).

Макрофаги. Мононуклеарные фагоциты — это тип клеток, непосредственно участвующих в формировании гуморального и клеточного иммунных ответов. Самое первое событие, происходящее при попадании в организм чужеродного материала, — это его поглощение фагоцитами, происходящее обычно неспецифическим образом. Макрофаги секретируют множество различных продуктов и в этом отношении могут соперничать даже с гепатоцитами. Очень большое значение среди прочего имеет способность макрофагов индуцировать клеточный иммунитет.

Механизмы противогельминтозного иммунитета

Иммунный ответ при гельминтозах, так же как и при бактериальных и вирусных инфекциях, представляет собой цепь дифференцировок иммунокомпетентных клеток организма хозяина под влиянием антигенов, выделяемых паразитом. Одна популяция клеток — В-лимфоциты — формирующаяся под влиянием костного мозга, трансформируется в плазматические клетки, продуцирующие антитела (гуморальный иммунитет), а другая — Т-лимфоциты — формирующаяся под контролем тимуса, трансформируется в иммунные малые лимфоциты, участвующие в реакциях клеточного иммунитета. Иммунные малые лимфоциты выделяют в кровь множество медиаторов, представляющих собой гуморальные факторы клеточного иммунитета.

Антитела при гельминтозах относятся в основном к четырем классам иммуноглобулинов — IgG, IgM, IgE, IgA. Качественное и количественное содержание антител зависит от вида и стадии развития гельминтов. В ранний период заболевания в сыворотке крови обычно преобладают IgM, которые постепенно вытесняются IgG. Очень мало пока известно о противопаразитарных антителах класса IgA. Их титры в сыворотке крови, как правило, невысоки. Имеются сведения, что эти антитела выделяются слизистыми оболочками кишечника, бронхов, влагалища. Сообщается о снижении содержания IgA в сыворотке крови при гименолепидозе, однако окончательно их функция пока не установлена. У хозяев, инвазированных гельминтами, особенно высока концентрация IgE. Полагают, что воспалительная реакция, обусловленная IgE, — это эволюционно сформировавшаяся форма противопаразитарной защиты позвоночных. Иммуноглобулины класса IgE, по-видимому, создают в коже, слизистых оболочках кишечного тракта и респираторных органах хозяина барьер, препятствующий свободной миграции личинок. В связи с усиленной местной продукцией IgE и их концентрацией непосредственно в зоне обитания гельминтов можно предполагать важное значение реакций местного иммунитета. В частности, сообщается о протективной активности местных воспалительных реакций в неосложненной стадии альвеолярного эхинококка.

Протективным действием обладают гуморальные антитела, относящиеся к классам IgG и IgM, способные повреждать тело гельминтов; формировать преципитаты вокруг их выводных отверстий, нарушающие нормальное течение физиологических процессов паразита; связывать выделяемые ими ферменты.

Помимо специфического ответа гельминты способны стимулировать продукцию неспецифических иммуноглобулинов всех классов (до 80% общего количества). При этом наблюдаются очень высокие уровни неспецифических IgE, особенно при аскаридозе, токсокарозе, трихинеллезе, шистосомозе, филяриидозах. С диагностической точки зрения высокие уровни IgE при отсутствии атопии с большой степенью вероятности свидетельствуют о наличии гельминтоза.

В настоящее время имеются все основания считать, что протективным эффектом при гельминтозах обладают аллергические реакции не только немедленного, но и замедленного типа (клеточный иммунитет). К их числу следует отнести формирование гранулем вокруг личинок и яиц гельминтов в тканях. В механизмах иммунологической защиты и освобождении хозяина от паразитов важное место отводится эозинофилам и цитокинам.

Роль аллергических реакций немедленного и замедленного типов в механизмах иммунитета при гельминтозах

В настоящее время установлено, что в формировании патологического процесса при гельминтозах людей и животных большую роль играют аллергические реакции немедленного (АНТ) и замедленного (АЗТ) типов.

1).Реакции АНТ.

Развитие при гельминтозах реакций АНТ было установлено многими авторами с помощью внутрикожной аллергической пробы еще на раннем изучения иммунологии этих заболеваний.

Судя по имеющимся данным участие реакций АНТ в механизмах иммунитета при гельминтозах может быть довольно разнообразным и в значительной степени связанным с действием реагинов и реагиноподобных антител. Эти антитела способны прочно фиксироваться на мастиоцитах кожи и других тканей, причем IgG-антитела фиксируются клетками гетерологичной кожи и являются таким образом анафилактоидными антителами, которые можно выявить в сыворотке крови. IgAи IgE-антитела фиксируются гомологичной кожей и участвуют в развитии аллергических реакций немедленного типа. Наблюдения показали, антигены гельминтов слабо стимулируют продукцию IgA и его функцию при гельминтозах выполняет IgE, в отношении которого гельминты обладают адъювантным действием.

Прямые доказательства протективной роли IgE-антител пока ограниченны, но имеется ряд косвенных данных, свидетельствующих в пользу участия этих антител в защитных реакциях организма.

Помимо развития воспалительной аллергической реакции, способствующей, по-видимому, элиминации гельминтов, протективное действие АНТ может проявляться в формировании инфильтратов вокруг личинок в тканях, препятствующих их свободной миграции во внутренних органах. Инфильтраты с преобладанием эозинофилов и плазматических клеток, увеличивающихся при повторных заражениях, обнаружены у экспериментально зараженных лабораторных животных вокруг личинок аскарид в печени и легких, анкилостомид в коже, ниппостронгилюсов в кишечнике и др. Можно думать, что с ГНТ связан ряд защитных реакций организма при гельминтозах, основными из которых, очевидно, являются непосредственное действие реагинов на гельминтов, развитие феномена «самоосвобождения» от паразитов, образование инфильтратов вокруг личинок, ограничивающих их миграцию.

2).Реакции АЗТ.

Развитие АЗТ (клеточный иммунитет) в настоящее время установлено при многих гельминтозах с помощью различных тестов. Одним из них является формирование кожной аллергической реакции на месте введения антигена, которая в отличие от реакции АНТ развивается очень медленно (не ранее чем через 24−48ч) и проявляется отеком и клеточной инфильтрацией, возникающих в первую очередь вокруг сосудов, причем состав инфильтратов (макрофаги, лимфоциты) тот же, что и гранулем, образующихся вокруг мигрирующих в тканях яиц или личинок гельминтов.

Большой интерес представляют исследования, в которых показаны кинетика разных феноменов клеточного иммунитета и их корреляционная зависимость. Например, иммунизируя морских свинок экстрактом яиц шистосом с полным адъювантом Фрейнда, наблюдался параллелизм между формированием гранулем вокруг яиц в тканях, развитием кожной реакции замедленного типа и бласттрансформацией лимфоцитов, проявившихся почти одновременно. Между тем в течении 10 дней после иммунизации, когда все реакции АЗТ уже полностью развились, антитела в крови еще отсутствовали. Это подтверждает установленную в настоящее время закономерность, согласно которой первыми на защиту организма от инфицирующего агента мобилизуются реакции клеточного иммунитета.

Стимулирующее действие гельминтов на иммунные реакции хозяина к гетерологичным антигенам

иммунитет макрофаг гельминт антиген Способность гельминтов иммунизировать организм хозяина к повторным заражениям тем же видом возбудителя известна давно и детально изучена в экспериментах на лабораторных и сельскохозяйственных животных. Имеются многочисленные наблюдения на людях, свидетельствующие о том, что в эндемичных очагах ряда гельминтозов (анкилостомидозы, трихинеллез, аскаридоз, филяриатозы, шистосомозы и др.) у местного населения вырабатывается довольно стойкий иммунитет, ограничивающий жизнедеятельность и патогенное воздействие гельминтов, вследствие чего интенсивность и экстенсивность инвазии у жителей таких очагов стабилизируются относительно на невысоком уровне, а кроме того, нередко наблюдается бессимптомное паразитоносительство.

Было установлено, что гельминты могут стимулировать защитные реакции хозяина не только к гомологичным, но и гетерологичным антигенам.

Способность гельминтов стимулировать организм хозяина по отношению к другим инфицирующим агентам установлена у разных видов нематод, трематод и цестод. При этом оказалось, что гельминты обладают иммунизирующей активностью по отношению к таксономически не только родственным, но и далеким видам, в связи с чем паразитирование в организме хозяина представителя одного класса паразитических червей нередко ведет к ограничению его восприимчивости к представителям другого класса, а также к простейшим и бактериям.

С иммунологических позиций наиболее объяснимой является стимуляция иммунного ответа к таксономически близкому виду, поскольку в настоящее время хорошо известно наличие перекрестно-реагирующих (ПР) антигенов у родственных таксонов и прямой корреляционной зависимости между степенью филогенетического родства и числом общих антигенных компонентов. Естественно поэтому, что специфическая стимуляция иммунокомпетентной системы хозяина антигенами одного вида может привести к развитию ряда гуморальных и клеточных реакций, направленных против перекрестно-реагирующих антигенов родственного вида. Этот тип неспецифической защиты хорошо прослеживается у представителей рода Schistosoma.

Развитие перекрестного иммунитета между филогенетически близкими видами наблюдалось также у нематод, например между Dictyocaulus falaria и D. viviparus или между Trichinella spiralis, T. nelsoni и T. pseudospiralis.

Однако поскольку перекрестно-реагирующие антигены встречаются не только у гельминтов, относящихся к разным видам одного рода, но и у разных родов, семейств и даже классов, тот же механизм защиты, связанный с реакцией на общие антигены, может действовать и в отношении таксономически далекого инфицирующего агента. Было показано, что у мышей, инвазированных трихинеллами и Nippostrongylus brasiliensis, наблюдалось развитие иммунитета к Ascaris suum и наоборот.

Хотя механизмы гетерологичной защиты пока не изучены, можно предположить, что в них участвуют те же конечные специфические эффекторы, что и в гомологичном иммунитете. К их числу следует отнести непосредственное или опосредованное действие гуморальных антител, а также клеток киллеров, повреждающих тегумент паразитов и вызывающих их гибель. Цитотоксическое действие сенсибилизированный лимфоцитов и эозинофилов на личинки разных видов гельминтов наглядно показано с помощью реакции иммунологического прилипания, а также по освобождению изотопов из меченных ими паразитов и подтверждено ультрамикроскопическим исследованием покровов паразитов.

Наблюдения показали, что иммунизирующая активность гельминтов может проявляться и в отношении агентов, не имеющих с ними перекрестно-реагирующих антигенов, но характеризующихся общей локализацией или путям миграции в организме хозяина. В этом случае в защитной реакции, очевидно, участвуют неспецифические конечные эффекторы, стимулированные специфическими антигенами первого возбудителя. Примеров такой формы иммунологической защиты имеется не мало. В частности, известно, что антигены трихинелл стимулируют развитие в тонком кишечнике замедленной аллергической реакции типа феномена Артюса, сопровождающейся воспалением стенки тонкой кишки с усилением секреторной функции слизистой оболочки. Это обусловливает в случае повторного заражения тем же видом преждевременное выбрасывание из кишечника всех (или почти всех) находящихся в нем паразитов (феномен «самоосвобождения»).

Действие неспецифических эффекторных механизмов может проявляться не только в кишечнике, но и в других органах, в частности в печени или легких, где стимулированная одним видом гельминтов воспалительная гранулематозная реакция обусловливает задержку личинок конкурирующего вида, мигрирующих через эти органы. Наглядным примером может служить развитие сопротивляемости у мышей, инвазированных личинками аскарид и спустя 1−4 нед. — церкариями S. douthitti.

Наряду с формами гетерологичной защиты, имеющими в своей основе иммунные механизмы, может наблюдаться непосредственное взаимодействие конкурирующих агентов механического или физиологического характера. Оно имеет место между паразитами, не обладающими способностью стимулировать иммунокомпетентную систему хозяина, как например, между Aspiculuris tetraptera и S. obvelata, или в тех случаях, когда иммунокомпетентным является первый из конкурирующих паразитов, например A. tetraptera, вызывающий защиту к иммунокомпетентному виду Trichocephalus muris. В этих случаях преждевременное выбрасывание особей конкурирующего вида может быть связана со скоплением большого числа паразитов на ограниченном пространстве, недостатком пищевых ресурсов и др.

Таким образом, феномен гетерологического усиления защиты хозяина от инфицирующих агентов может иметь в своей основе ряд разнообразных механизмов.

Возможность развития перекрестного иммунитета чрезвычайно важна для проблемы вакцинопрофилактики отдельных гельминтозов.

Факторы питания, влияющие на иммунитет при гельминтозах

Большое внимание уделяется влиянию на иммунитет при гельминтозах фактора питания хозяина, в частности витаминов и микроэлементов. Так, установлено, что недостаток в диете солей кобальта обусловливает снижение иммунитета при фасциолезе овец, аналогичное действие оказывает и недостаточность витамина А. По данным Далина (1961), напряженность иммунитета при аскаридозе значительно повышается введением животным витамина В1, влияющего на синтез гамма-глобулинов и участвующего в метаболизме медиатора ацетилхолина. Стимулирует развитие иммунитета при этой инвазии и витамин В12 (Чебышев, 1965). Интересный факт был установлен Леутской (1973), показавшей на модели аскаридоза цыплят, что витамин А, будучи связан с факторами синтеза белка, участвует в синтезе и стабилизации уровня антител.

Заключение

Подводя итог приведенным данным, можно прийти к выводу, что иммунитет при гельминтозах представляет собой сложный процесс, включающий разнообразные механизмы защитных реакций, действующие одновременно или в определенной последовательности. Не исключено, что при различных видах гельминтов или на различных этапах их развития может преобладать какой-либо один из этих механизмов, но резко разграничивать действие гуморального и клеточного иммунитета в настоящее время едва ли возможно.

Иммунная система высших организмов чрезвычайно сложна. Она способна выполнять широкий круг эффекторных функций, и в ее деятельности участвуют мощные и пока не все еще расшифрованные регуляторные процессы.

Список использованной литературы

1) «Некоторые аспекты иммунитета при гельминтозах (роль витаминов и гормонов в иммунологическом процессе)» / З. К. Леутская. — М.: Наука, 1990.

2) Журнал «Медицинская паразитология и паразитарные болезни» том XLIV № 4 (июль-август)/ глав. редактор: К. П. Чагин, М.: «Медицина», 1975. Статья «Роль аллергических реакций немедленного и замедленного типов в механизмах иммунитета при гельминтозах» Е. С. Лейкина.

3) Журнал «Паразитология» том X, выпуск 2 (март-апрель)/ глав. редактор: К. М. Рыжиков, Ленинград: Наука (лен. отделение), 1976. Статья «Основные достижения в изучении иммунологии гельминтозов» Е. С. Лейкина.

4) Журнал «Медицинская паразитология и паразитарные болезни» томXLVII № 5 (сентябрь-октябрь)/ глав. редактор: К. П. Чагин, М.: «Медицина», 1978. Статья «Феномен гетерологичной иммуностимуляции и иммуносупрессии у гельминтов. Сообщение I. Стимулирующее действие гельминтов на иммунные реакции хозяина к гетерологичным антигенам.»

5) http://www.antibiotic.ru/books/immun/imm02.shtml

6) http://www.mednovosti.by/journal.aspx?article=1429

Приложение

Рис. 1. Схематическое представление о взаимоотношениях между лимфоцитами и миелоидными клетками в защитном ответе против паразита:

МФ — макрофаг, АСФ — продуцируемый Т-клетками антиген — связывающий фактор, С3 и т. д. — компоненты комплемента, ФХ — фактор хемотаксиса, АФХ — анафилатоксический фактор хемотаксиса, эозинофилов, ФАТ — фактор активации тромбоцитов, АЗТ анафилатоксия замедленного типа