Антигены - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, иммунологической толерантности, иммунологической памяти и др.).Свойства антигенов, наряду с чужеродностью, определяет их иммуногенность - способность вызывать иммунный ответ и антигенность - способность (антигена) избирательно взаимодействовать со специфическими антителами или антиген-распознающими рецепторами лимфоцитов. Антигенами могут быть белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты в комбинации между собой или липидамиАнтигены разделены на полные (иммуногенные), всегда проявляющие иммуногенные и антигенные свойства, и неполные (гаптепы), не способные самостоятельно вызывать иммунный ответДля характеристики микроорганизмов выделяют родовую, видовую, групповую и типовую специфичность антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазма-тическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплазмы, токсины, ферменты. Для гуморального иммунитета характерна выработка специфических антител (иммуноглобулинов).
Антитела - специфические белки гамма- глобулиновой природы, образующиеся в организме в ответ на антигенную стимуляцию и способные специфически взаимодействовать с антигеном (in vivo, in vitro). В соответствии с международной классификацией совокупность сывороточных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами.. Иммуноглобулины (Ig) разделены в зависимости от локализации на три группы:--сывороточные (в крови);--секреторные (в секретах - содержимом желудочно-кишечного тракта, слезном секрете, слюне, особенно - в грудном молоке) обеспечивают местный иммунитет (иммунитет слизистых);--поверхностные (на поверхности иммунокомпетентных клеток, особенно В-лимфоцитов).Основные биологические характеристики антител.1. Специфичность - способность взаимодействия с определенным (своим) антигеном (соответствие эпитопа антигена и активного центра антител).2Валентность - количество способных реагировать с антигеном активных центров (это связано с молекулярной организацией- моно- или полимер).3 Авидность - интегральная характеристика силы связи между антигеном и антителами, с учетом взаимодействия всех активных центров антител с эпитопами4Гетерогенность - обусловлена антигенными свойствами антител, наличием у них трех видов антигенных детерминант: Как уже было упомянуто выше, в зависимости от типа тяжёлой цепи различают пять классов иммуноглобулинов.
Иммунологическая толерантность - это частичная или полная утрата организмом способности вступать в иммунную реакцию со специфическим антигеном. Существуют разные способы выработки иммунологической толерантности.
Различают следующие виды иммунологической толерантности: 1. Естественную. 2. Индуцированную.
Естественная толерантность - на собственные антигены (аутоантигены). Механизмы развития: элиминация из тимуса незрелых клонов Т-лимфоцитов, В-лимфоциты не способны отвечать на аутоантигены из-за отсутствия сигналов от Т-хелперов и действия ингибиторов, синтезируемых Т-супрессорами. В связи с этим отмечается иммунологическая инертность у плода и новорожденного.
Индуцированная (искусственная) толерантность - создается в клинических или лабораторных условиях. Различаю следующие виды индуцированной иммунологической толерантности:
а) иммунологический паралич (Феномен Фелтона) - введение большого количества пневмококкового полисахарида и белка. Феномен антигенной перегрузки - большие лоскуты кожи отторгаются гораздо позже ("перенасыщение иммунных клеток антигенами").
б) лекарственно-индуцированная - подавление активности иммунной системы лекарственными препаратами (6-меркаптопурин, циклофосфамид, антистафилококковая сыворотка и др.).
Иммунологическая толерантность может быть поливалентной (на большинство антигенов) и расщепленной (на часть антигенов есть иммунный ответ, на другие - нет). Кроме того, различают полную иммунологическую толерантность - нет иммунных реакций, и частичную - существенное снижение иммунного ответа.
Прямое действие патогенных факторов на клетку
Физические факторы.Механические факторы (удары, укусы, ранения разнообразными предметами, сдавливание, растяжение, разрывы и другие воздействия, приводящие к нарушениям структуры и функции отдельных молекул (сотрясение мозга), субклеточных структур, клетки, органа, ткани.
Термическое воздействие. Температура выше 45-50°С ведет к денатурации белков, изменению структуры нуклеиновых кислот, повышение проницаемости биологических мембран. Понижение температуры среды ниже границ адаптации ведет вначале снижению обменных процессов или их полному прекращению. При температуре -2°С начинается кристаллизация воды в клетке и ее полное разрушение.
Действие ионизирующей и ультрафиолетовой радиации. Первичным является энергетический дисбаланс и распад молекул (в первую очередь воды). Субклеточные структуры и сама клетка поглощают энергию. В результате действия радиации клетка не может переработать энергию в доступные для нее формы и энергия идет по пути сбрасывания. Энергия тратится на разрушение химических связей, белков, жиров, углеводов, на соединение образовавшихся радикалов. Таким образом, при ультрафиолетовом, радиационном воздействии образуется комплекс вредных, высокотоксичных веществ, как результат излишнего поглощения клеткой энергии.
Повышение или снижение осмотического давления. Может привести либо к разрыву клетки (внутриклеточная гиперосмия), либо к пикнозу (внеклеточная гиперосмия). Внутриклеточная гиперосмия. Когда концентрация веществ в клетке повышается, то рефлекторно в клетку поступает жидкость для выравнивания концентрации. В результате клетка раздувается и может лопнуть.
Внеклеточная гиперосмия. Когда концентрация минеральных солей становится больше во внеклеточной жидкости, то из клетки выходит жидкость, происходит сморщивание клетки, ее пикноз.
Химические (токсические) факторы. К ним относятся различные вещества, которые могут находится в среде обитания животных: кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, минеральные удобрения, недостаток или избыток макро- и микроэлементов.
Биологические факторы. Воздействие на организм животных продуктов жизнедеятельности вирусов, бактерий, простейших, грибов, паразитов, недостаток или избыточное содержание в крови животных физиологически активных веществ, прежде всего гормонов. Так, избыток инсулина приводит к истощению запасов гликогена в клетке, а его недостаток – к невозможности его использования. Яды животного происхождения (змей, пчел, кровососущих насекомых)содержат ферменты, способные разрушать биологические мембраны(гемолиз эритроцитов).
Каждая клетка представляет собой сложную систему, состоящую из специализированных образований, воспринимающих внешние сигналы, передающих их внутрь, реализующих ответную внутриклеточную реакцию, выделяющих метаболиты и собственные сигнальные молекулы. Эта многокомпонентная система слагается из плазматической мембраны, ядра, гиалоплазмы, органоидов: митохондрий, пероксисом, лизосом, эндоплазматической сети, рибосом, аппарата (комплекса) Гольджи, микрофиламентов, микротрубочек, характерных для отдельных клеток образований (микроворсинок, дермосом, миофибрилл и др.) и включений.
В ответ на повреждение клетка, как и организм, реагирует как единое целое. Тем не менее могут преобладать изменения структуры и функции ее отдельных компонентов.
Повреждение плазматической мембраны. Плазматические мембраны окружают клетку, отделяя ее от других образований. Различные болезнетворные факторы (инфекции, интоксикации) вызывают повреждения эндоплазматического ретикулума. Они выражаются в набухании ретикулума, изменении формы его мембран. Ретикулум может распадаться на более или менее мелкие гранулы (дегрануляция ретикулума). Другим выражением повреждения ретикулума, например при отравлении печени ССl4, служит увеличение его петель и образование относительно крупных вакуолей. В поврежденном эндоплазматическом ретикулуме изменяется число рибосом (чаще уменьшается), расположенных на его мембранах.
Рант-болезнь
Рант-болезнь (англ. runt disease — «болезнь малорослости») развивается у новорожденных животных после трансплантации им во время эмбрионального развития или в период новорожденности гомологичных кроветворных тканей от взрослых организмов. Впервые описана в 1957 г. Симонсеном, Биллингхемом и Брентом (М. Simonsen, R. Е. Biilingham, L. Brent). Механизм развития патологического процесса обусловлен несколькими моментами: иммунологической незрелостью эмбрионов и новорожденных организмов, в силу которой чужеродный трансплантат не может быть отторгнут; способностью пересаживаемых клеток к приживлению и размножению; наличием в пересаживаемой ткани иммунологически активных лимфоидных клеток. Колонизация донорскими клетками организма иммунологически инертного новорожденного заканчивается иммунологической реакцией пересаженных клеток против тканей реципиента (реакция «трансплантат против хозяина»). Синдром рант-болезни складывается из нескольких типичных проявлений: 1) отставание в росте и развитии, резкое истощение, диарея; 2) дерматиты с поражением кожных придатков; 3) резкие нарушения в кроветворной системе: пролиферация, а затем атрофия лимфоидной ткани, анемия, фокальные некротические изменения, выраженная спленомегалия. Смерть наступает через 2—3 недели. Увеличение селезеночного индекса — отношения веса селезенки (в мг) к весу тела (в г) — считается одним из наиболее показательных признаков рант-болезни. В норме селезеночный индекс меньше единицы, при рант-болезни он достигает 2 — 3.
Патогенные факторы меняют структуру и основные функции мембран: рецепторную, барьерную, контактную, транспортную, ферментативную.
Наиболее часто патогены меняют проницаемость мембран. Так, под влиянием змеиного яда из «двухвостых» фосфолипидов образуется одноцепочечный липид — лизолецитин. В присутствии лизолецитина клеточные мембраны распадаются, что является основной причиной смерти при укусах ядовитых змей.
Повышение проницаемости резко нарушает транспортную функцию мембран, работу ионных насосов. Поддержание градиента ионов внутри и вне клетки — энергозависимый процесс. Снижение уровня АТФ, нарушение активности Na+- и К+-зависимой аденозинтрифосфатазы приводят к выходу К+ из клетки и вхождение Na+ и Са2+ из окружающей среды (кровь, межклеточная жидкость.
Проникновение в клетку ионов натрия и хлора повышает осмотическое давление, увеличивает приток воды, мембрана растягивается вплоть до разрыва. Если даже этого не произойдет, липидный слой теряет свои барьерные свойства.
Нарушение рецепторного аппарата плазматической мембраны изменяет ответ клетки на идущие извне регуляторные сигналы, приводит к расстройствам межклеточных взаимоотношений, например, опухолевые клетки теряют способность воспринимать сигналы, тормозящие пролиферацию.
Повреждение митохондрий. Это энергообразующие структуры. В одной клетке может содержаться от 50 до 5000 митохондрий, что зависит от ее функционального состояния. Каждая из них состоит из двух мембран — внутренней и наружной. Наружная мембрана гладкая, окружает органоид; внутренняя образует многочисленные складки — кристы.
Химическая энергия АТФ трансформируется в механическую (мышцы), электрическую (нервы), осмотическую (почки) и т.д.
Митохондрий первыми подвергаются изменениям при различных патологических состояниях клеток (гипоксия, интоксикация и др.).
Под действием токсинов, жирных кислот, альфа-денитрофенола, кортикостероидов, тироксина, инсулина,
Изменения структуры при патологических процессах стереотипны, однако есть и различия, определяемые спецификой этиологии и патогенеза отдельных заболеваний. Наибольшее значение имеют такие изменения, как набухание митохондрий, их конденсация, фрагментация, появление митохондриальных включений белковых кристаллов, липидных веществ), очагов обызвествления. Они отражают развитие неспецифических реакций митохондрий на повреждение.
Весьма важным морфологическим признаком повреждения митохондрий является их набухание. Набухание митохондрий наблюдается, например, в клетках миокарда при недостаточности сердца, а также при многих инфекционных, гипоксических, токсических и других патологических процессах. Набухание митохондрий происходит при помещении клеток в гипотоническую среду, под влиянием ионизирующей радиации, бактериальных токсинов, при действии химических ядов и других патогенных агентов на клетку. Набухание приводит сначала к разрывам наружных мембран митохондрий, а затем - к их полному разрушению. На месте митохондрий в цитоплазме поврежденных миокардиальных клеток остаются скопления обрывков крист и наружных митохондриальных мембран. Значительно реже набухание митохондрий сопровождается образованием множественных мелких вакуолей в районе крист. Развитие процесса набухания приводит к потере двухконтурности наружной митохондриальной мембраны и скоплению в просветленном матриксе митохондрий кольчатых структур, представляющих собой обрывки митохондриальных крист.
Повреждение клеточных лизосом. Лизосомы представляют собой образования диаметром 0,4 мкм, содержащие большое количество ферментов (катепсины, рибонуклеаза, кислая фосфатаза, дезоксирибонуклеаза, гиалуронидаза и др.). Различные повреждающие агенты, например, эндотоксины бактерий кишечно-тифозной группы, а также мелкие неорганические частицы (двуокись кремния, двуокись титана, алмазная пыль), попадая в лизосомы, разрушают их. Ферменты лизосом освобождаются в цитоплазму клетки и вызывают повреждение субклеточных структур и ферментов цитоплазмы. Повреждение лизосом может привести клетку к гибели. Так повреждаются клетки эпителия кишечника, фагоциты альвеол легкого и др. Бактериальные токсины, аутоантитела и подобные патогенные агенты способны также вызывать повреждение лизосом лимфоцитов. Ферменты лизосом вызывают дальнейшее нарушение структур и функций. При небольшой степени выраженности этот процесс может быть стимулятором трансформации лимфоцитов и вызывать их размножение.
Апоптоз — физиологическая гибель клеток в живом организме.
Чрезвычайно велика и роль апоптоза в целом ряде патологических процессов:
-апоптоз клеток, имеющих повреждение ДНК под влиянием жесткой радиации или длительного воздействия ультрафиолетового излучения. В том случае, если репаразные (восстановительные) системы клетки не способны «залечить» поврежденную ДНК, включаются гены, ответственные за инициацию апоптоза и клетка гибнет. Таким образом, апоптоз предупреждает возможность появления клона клеток – мутантов, что всегда грозит тяжелыми последствиями для организма – онгогенезом в частности;
- апоптоз клеток ишемизированных органов и тканей. Явления апоптоза отчетливо регистрируются в периинфарктной зоне при инфаркте миокарда, апоптоз «виновен» в гибели кардиомиоцитов на заключительных стадиях развития сердечной недостаточности.
- атрофия гормон-зависимых органов в результате апоптоза при недостатке (отсутствии) соответствующего регулирующего гормона. В патологии эндокринной системы хорошо известен так называемый «синдром отмены» - тяжелая патология, связанная с гибелью клеток и, как следствие, прекращением выработки кортикостероидов надпочечниками при отмене длительной терапии кортикоидными препаратами некоторых патологических процессов. Другим примером этого процесса может служить атрофия предстательной железы после кастрации;
- апоптоз клеток, находящихся в состоянии «клеточного стресса». Перегревание клеток, воздействие на клетки активных форм кислорода (кислородных радикалов) по интенсивности не способное вызвать некроз, может приводить к инициированию апоптоза;
- апоптоз клеток, зараженных вирусами. Гибель зараженной вирусом клетки с одной стороны препятствует циклу его размножения, а с другой, - препятствует малигнизации ткани за счет появления быстро пролиферирующего клона мутировавших под действием вирусных онкобелков клеток.
- апоптоз клеток «хозяина», индуцированный цитотоксическими Т-лимфоцитами при трансплантации иммунокомпетентной ткани. В иммунологии хорошо известна реакция «трансплантат против хозяин». При пересадке иммунокомпетентной ткани (например, костного мозга) иммунные клетки трансплантата способны уничтожать клетки реципиента. При этом уничтожение клеток идет как за счет повреждения клеток протеолитическими ферментами Т-киллеров, так и за счет индукции в клетках хозяина апоптоза.
-Шок -остро развивающийся патологический процесс, возникающий под влиянием сверхсильного раздражителя, характеризующийся нарушением состояния центральной нервной системы, регуляции микроциркуляторного русла, проявляющийся тяжелыми расстройствами жизнедеятельности животного организма.
ОН бывает :травматический, обусловленный чрезмерной, преимущественно болевой, импульсацией;
ожоговый, вызываемый патологической афферентной импульсацией и аутоинтоксикацией; геморрагический, возникающий вследствие гиповолемии и гипоксии;
антигенный (токсико-инфекционный), в основе которого лежат бактериальные экзо- и эндотоксины;
кардиогенный, обязанный резкому падению сократительнойтфункции миокарда;
анафилактический, возникающий под влиянием цитотоксических комплексов антиген—антитело;
гемотрансфузионный, возникающий вследствие переливания несовместимой крови.
- Коллапс – острая сосудистая недостаточность, сопровождающаяся резким понижением артериального давления с параличом сосудодвигательного центра и расширением сосудов микроциркуляторного русла.
- Кома – патологическое состояние, характеризующиеся отсутствием восприятия организмом раздражителей из внешней среды, угасанием рефлексов, угнетением жизненноважных функций, развивающееся на фоне эндо- или экзогенной интоксикации, а также первичного поражения тканей головного мозга.
-Инфекционный процесс – при воздействии на организм микробов.