Общая ветеринарная иммунология
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Ветеринария
Издательство:
Волгоградский государственный аграрный университет
Автор:
Фирсов Григорий Михайлович
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 128
Дополнительно
Даны рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Иммунология». Изложены современные методы исследования клеточного, гуморального и неспецифического иммунитета животных.
Для обучающихся факультета биотехнологий и ветеринарной медицины, очной формы обучения по направлению подготовки 36.03.01 «Ветеринарно-санитарная экспертиза».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент образования, научно-технологической политики и рыбохозяйственного комплекса Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет» Г. М. Фирсов ОБЩАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ ИММУНОЛОГИЯ Учебное пособие Волгоград Волгоградский ГАУ 2021
УДК 619:616 ББК 48.47 Ф-62 Рецензенты: кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры «Акушерство и терапия» ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ С.П. Перерядкина, кандидат ветеринарных наук заместитель начальника государственного бюджетного учреждения Волгоградской области «Октябрьская районная станция по борьбе с болезнями животных» Ю. А. Горькавский Фирсов, Григорий Михайлович Ф-62 Общая ветеринарная иммунология: учебное пособие / Г.М. Фирсов. – Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 2021. – 128 с. Даны рекомендации по выполнению лабораторных работ по дис циплине «Иммунология». Изложены современные методы исследования клеточного, гуморального и неспецифического иммунитета животных. Для обучающихся факультета биотехнологий и ветеринарной медицины, очной формы обучения по направлению подготовки 36.03.01 «Ветеринарно-санитарная экспертиза». УДК 619:616 ББК 48.47 © ФГБОУ ВО Волгоградский государственный аграрный университет, 2021 © Фирсов Г. М., 2021
ВВЕДЕНИЕ Ветеринарная иммунология - особый раздел иммунологии, изу чающий особенности иммунитета сельскохозяйственных животных и изыскивающий эффективные методы их иммунной защиты. Иммунология - наука, изучающая механизмы и способы защиты организма от генетически чужеродных веществ (антигенов) с целью сохранения и поддержания гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма, а также биологической (антигенной) индивидуальности и видовых различий. Иммунология решает многие важные проблемы в биологии и медицине о чем свидетельствует ее структура и направления исследований. Она делится на общую и частную. Общая иммунология изучает иммунитет на молекулярном, кле точном уровнях: генетику, физиологию и эволюцию иммунитета, а также механизмы управления иммунными процессами (иммуногенетика). В учебном пособии рассмотрены теоретические представления о врожденном и приобретенном иммунитете, рассмотрены иммунологические реакции, используемые для диагностики различных заболеваний.
1 ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ИММУНОЛОГИИ Хотя иммунология как научная дисциплина начала свое развитие с конца девятнадцатого столетия, еще совсем недавно ее считали частным разделом медицинской бактериологии. Интерес к ней ограничивался использованием вакцин и сывороток для предупреждения и лечения определенного круга вызываемых микроорганизмами заболеваний, а также применением нескольких методов серологической диагностики. Открытия, сделанные в последующие 20 лет, привели к тому, что иммунитет стали рассматривать как важный физиологический механизм животного организма, который служит не только для защиты от внешнего воздействия, но также и для сохранения его внутренней интеграции. Новые иммунологические концепции и основанные на них высокочувствительные и специфические методы сделали иммунологию ключевой дисциплиной почти в каждой области биологии. Основы этой науки были заложены в очень давние времена, по сле того как было замечено, что люди и животные, которые перенесли инфекцию, вызванную какими-либо микроорганизмами, становились иммунными к ним, то есть никогда не заболевали повторно. Это особенно было заметно при заболевании детей, которые не болели повторно и не заражали ухаживающих за ними взрослых. При вспышках и эпидемиях всегда находились люди, которые выдерживали первый натиск болезни и могли без опасений ухаживать за больными. У животных иммунитет подобного типа обнаружен только при чуме собак. Впервые преднамеренное заражение людей было проведено для создания иммунитета к оспе. Это эпидемическое заболевание человека характеризовалось высокой смертностью, а перенесшие его становились иммунными, но неизменно обезображивались, становясь рябыми. Китайцы в профилактических целях нюхали порошок, приготовленный из струпов оспенных ран, однако защитный эффект подобной процедуры неизвестен. В Западной Европе практиковался заимствованный из Турции метод прививки маленьких детей материалом, изъятым из участков поражения при легкой форме заболевания. Такая прививка была названа оспопрививанием и получила достаточно широкое распространение, особенно в Черкесии, славившейся своими красавицами. Она была, по-видимому, исключительно рискованной, хотя в условиях высокой детской смертности мог оказаться допустимым и значительно больший риск, чем это, нам кажется, теперь. Считают, что метод оспопрививания был завезен в Англию женой английского посла в Турции леди У. Монтаже, причем он получил распространение в светских кругах, но в 1840 г. был запрещен.
Кочевыми племенами Западной Африки для вакцинации скота против контагиозной бычьей плевропневмонии, вызываемой Mycoplasma mycoides, применялось «штрихование» – процедура, до некоторой степени сходная с оспопрививанием. Материал из легких павших животных вводили в порезы, сделанные в коже иммунизируемых животных над носовой костью. Метод оказался эффективным, хотя иногда реакция бывала настолько сильной, что приводила к прободению носовой кости. Часто на месте введения образовывались наросты с роговидной структурой. В восемнадцатом веке в Европе при эпидемии чумы рогатого скота в качестве профилактического средства животным вводили инфекционный материал. Самые первые опыты были проведены в Англии в 1754 г., однако они имели мало успеха. Это и неудивительно, поскольку чума рогатого скота очень вирулентна и смертность в зараженном стаде часто превышает 90%. Однако в 1770 г. датский фермер Герт Райндерс установил, что такая инокуляция проходит с большим успехом, если проводится на молодых телятах, полученных от коров, переболевших чумой крупного рогатого скота, это, повидимому, был самый первый успех в использовании пассивного иммунитета (в данном случае передававшегося от коров через молозиво), который в какой-то мере, защищая организм как «зонтик», позволил осуществлять вакцинацию живым вирулентным микробом. Рисунок 1 – Эдвард Дженнер Первые научные основы иммунологии были заложены Эдвар дом Дженнером. (рис. 1) В то время молодой врач, практикующий в
Глочестершире, он встретил крестьянку, которая не болела оспой, так как уже была заражена коровьей оспой. Это заинтересовало его и побудило впоследствии провести тщательные исследования. В народе, очевидно, было широко известен тот факт, что коровья оспа защищает от оспы, однако до умышленного введения вируса людям дело доходило редко. Одним из первых такую прививку осуществил в 1774 г. Бенджамен Джести, фермер из Дорсетшира, который ввел вирус своей жене и детям. Впоследствии Джести и другие потребовали признания за ними открытия вакцинации и, к несчастью, вызвали дискуссию, которая обострилась после присуждения парламентом большой денежной премии Дженнеру. Бесспорность исчерпывающих исследований Дженнера была подтверждена в его решающем эксперименте, проведенном в мае 1796 г., когда он привил мальчику Джеймсу Фиппсу коровью оспу и позднее показал, что ребенок стал иммунным к заражению оспой. Эти данные вместе с опубликованной статьей «К вопросу о при чинах и следствиях противооспенной вакцинации» привели к появлению в медицинской практике того времени метода вакцинации как эффективного средства предотвращения оспы. Сразу же были предприняты попытки проведения аналогичной процедуры на животных, и в результате возникло убеждение, что вакцинация коровьей оспой по Дженнеру может надежно предохранить от чумы собак и других заболеваний. Несостоятельность подобных выводов была показана в 1841 г. во всесторонне аргументированных опытах ветеринарного врача Делабера Блайна. Ему, кроме того, удалось установить, что введение «вещества чумы собак» уже защищенным собакам не предохраняет от заболевания, даже если это вещество было взято от животного со слабой формой заболевания. Напротив, собаки после введения инфекционного материала приобретали склонность к заболеванию чумой в особенно острой форме. Большой вклад в ветеринарию был сделан Луи Пастером (рис. 2). Этот исключительный человек, химик по образованию, заложивший основы микробиологии, был также одним из основоположников прикладной иммунологии. Положившие начало большим открытиям первые наблюдения Пастера были случайными. В 1879 г., исследовав оставленную на своем лабораторном столе на время летнего отпуска культуру возбудителя холеры кур Pasteurella multocida, он установил, что этот высоковирулентный (т. е. способный вызывать смертельное заболевание) микроорганизм потерял свои свойства. Кроме того, он обнаружил, что птиц, которым введена старая культура, нельзя заразить свежей, вирулентной культурой, т. е. они становились иммунными.
Рисунок 2 – Луи Пастер Пастер повторил опыт с культурой Р. multocida, умышленно вы ращивая ее в анаэробных условиях, т. е. в отсутствие кислорода. Микроорганизм становился аттенуированными (имел пониженную вирулентность), но сохранял способность защищать кур, которым он вводился. Ученый подчеркнул сходство этого явления с процедурой Дженнера и дал им общее название «вакцинация». Пастер сразу же начал применять свой метод вакцинации атте нуированными микроорганизмами с целью предотвратить другие заболевания животных. Путем культивирования при повышенной температуре он получил аттенуированный вариант бациллы сибирской язвы и показал, что животные, которым введен этот штамм, приобретали надежную защиту от заражения вирулентными бациллами. Позднее он обнаружил, что организм, вызывающий рожу свиней, Erysipelothrix insidiosa, может быть аттенуирован путем пассирования на необычном хозяине, например кролике (пассирование – это последовательный перенос микроорганизма от зараженного животного к здоровому). При каждом пассаже вирулентность микроба для кролика увеличивалась, а для свиней – снижалась. Громадный вклад Пастера в медицину заключается в его методе вакцинации против бешенства. Так называемый уличный вирус из слюны зараженных бешенством собак пассировался на кроликах до тех пор, пока они не погибали за стандартный промежуток времени, такой вирус был назван фиксированным. Спинной мозг кроликов, зараженных фиксированным вирусом, высушивался в течение различного времени в эксикаторе над гидроокисью калия и размельчался в пудру. При проведении вакцинации кроликам или собакам ежедневно
вводили суспензию пудры, в первый раз использовалась пудра из мозга, который сушился 14 дней, а при последующих введениях – пудра из мозга с последовательно убывающим периодом сушки. К концу курса инъекций животные оказывались иммунными к заражению фиксированным и уличным вирусами. Бешенство – неизбежно смертельное заболевание человека – имеет очень длительный инкубационный период продолжительностью до 6 месяцев и более. Оно неизлечимо при укусе бешеным животным, обычно кошкой или собакой. Пастер считал, что летального исхода можно избежать путем вакцинации в период между заражением и временем появления симптомов заболевания. Он подтвердил это предположение в опытах на собаках, покусанных бешеными животными, и в 1885 г. доказал применимость этого метода по отношению к человеку, провакцинировав покусанного бешеной собакой мальчика Иозефа Майстера, который выжил (впоследствии он стал швейцаром Пастеровского института в Париже). (рис. 3) Вакцинация по Пастеру сразу же стала общепринятым методом лечения покусанных бешеными животными людей и в основе своей мало изменилась до наших дней. Рисунок 3 – Луи Пастер и Йозеф Майстер Открытия появлялись все чаще. Все вакцины Пастера готови лись из живого материала, аттенуированного каким-либо путем. Даниэль Сальмон и Теобальд Смит в 1886 г. (рис. 4) смогли приготовить вакцину из убитых (нагреванием) вирулентных микроорганизмов холеры кур. Ру и Джерсин в 1888 г. открыли, что выделенный из культуральной жидкости бацилл дифтерии токсин, являющийся продуктом метаболизма бактерий, может увеличивать защитный иммунитет.
Рисунок 4 – Даниэль Сальмон и Теобальд Смит Однако механизм подобного влияния на иммунитет (являлось ли оно следствием естественного заражения или вакцинации) оставался неясным. Ключом к этой проблеме оказалось открытие, сделанное в 1890 г. Берингом и Китазато, которые установили, что в крови животных, вакцинированных столбнячным токсином (анатоксином), появляется вещество, способное специфически нейтрализовать только этот токсин. Кроме того, они показали, что это вещество можно пассивно переносить с сывороткой крови в организм других животных, в результате чего последние становятся невосприимчивыми к заражению столбняком. Это специфическое защитное вещество крови, впоследствии ставшее известным как антитело, было использовано в 1894 г. Ру, применившим сыворотку иммунизированной дифтерийным токсином лошади для предотвращения этого заболевания у людей. На протяжении 15 лет появился целый ряд фундаментальных открытий в области иммунитета, и был установлен их терапевтический эффект. Работы первооткрывателей продолжались дальше, однако скоро стало очевидно, что дать научное обоснование явлению иммунной защиты, возникающей после вакцинации, значительно труднее, чем это, казалось, вначале. Иммунологи быстро разделились на две школы: одни считали, что основными факторами, предотвращающими заражение и разрушающими патогенные микроорганизмы, являются растворимые вещества, обнаруженные в сыворотке крови и тканевых жидкостях, т. е. антитела, другие поддерживали клеточную
теорию иммунитета. Выдающимся представителем второй школы являлся русский ученый Мечников (рис. 5), определивший первостепенную роль лейкоцитов и других активируемых в результате вакцинации фагоцитарных клеток в качестве основных факторов, обусловливающих выведение патогенных организмов. Рисунок 5 – И.И. Мечников Понадобилось много лет, чтобы примирить эти две точки зрения на основании современных знаний об иммунологических процессах. Тем временем методы и техника иммунологии вышли за рамки только терапевтического применения. Химики установили, что иммунологические методы пригодны для идентификации биохимических материалов, таких, как очищенные белки. Таксономисты начали использовать иммунологические методы для определения связей между высшими животными, а также для идентификации различных видов бактерий, что особенно хорошо иллюстрируется схемой КауффманаУайта по идентификации Salmonellae. Открытие Карлом Ландштейнером (рис. 6) в 1900 г. групп крови человека и их антител дало медицине безопасный путь для применения переливания крови. В свою очередь, интенсивное использование переливания крови привело к необходимости идентификации изучения необычных типов крови, к выявлению различных важных отклонений в свойствах антител сыворотки крови. Исследование этих проблем имело величайшее значение для обоснования и расширения наших знаний об иммунной реакции.