В биологии иммунитет — это состояние невосприимчивости или устойчивости к вредному агенту или процессу, особенно к патогену или инфекционному заболеванию . Иммунитет может возникать естественным образом или быть вызванным предшествующим воздействием или иммунизацией .
Иммунная система имеет врожденные и адаптивные компоненты. Врожденный иммунитет присутствует у всех метазоа , [1] иммунные реакции: воспалительные реакции и фагоцитоз . [2] Адаптивный компонент, с другой стороны, включает более продвинутые лимфатические клетки, которые могут различать определенные «чужие» вещества в присутствии «своих». Реакция на чужеродные вещества этимологически описывается как воспаление , в то время как отсутствие реакции на свои вещества описывается как иммунитет. Два компонента иммунной системы создают динамическую биологическую среду, где «здоровье» можно рассматривать как физическое состояние, при котором «я» иммунологически сохранено, а то, что чуждо, воспалительно и иммунологически устраняется. «Болезнь» может возникнуть, когда то, что чуждо, не может быть устранено или то, что свое, не сохранено. [3]
Врожденный иммунитет, также известный как естественный иммунитет, является полуспецифической и широко распространенной формой иммунитета. Он определяется как первая линия защиты от патогенов, представляющая собой критический системный ответ для предотвращения инфекции и поддержания гомеостаза, способствуя активации адаптивного иммунного ответа. [4] Он не адаптируется к определенному внешнему стимулу или предшествующей инфекции, но полагается на генетически закодированное распознавание определенных шаблонов. [5]
Адаптивный или приобретенный иммунитет является активным компонентом иммунного ответа хозяина, опосредованного антиген-специфическими лимфоцитами . В отличие от врожденного иммунитета, приобретенный иммунитет высокоспецифичен по отношению к определенному патогену, включая развитие иммунологической памяти . [6] Как и врожденная система, приобретенная система включает как гуморальные компоненты иммунитета, так и компоненты клеточно-опосредованного иммунитета. [ необходима ссылка ]
Адаптивный иммунитет может быть приобретен либо «естественным» (при инфицировании), либо «искусственным» (путем преднамеренных действий, таких как вакцинация). Адаптивный иммунитет также можно классифицировать как «активный» или «пассивный». Активный иммунитет приобретается при воздействии патогена, который запускает выработку антител иммунной системой. [7] Пассивный иммунитет приобретается при передаче антител или активированных Т-клеток, полученных от иммунного хозяина, либо искусственно, либо через плаценту; он недолговечен и требует повторных доз для поддержания иммунитета.
Диаграмма ниже суммирует эти подразделения иммунитета. Адаптивный иммунитет распознает более разнообразные паттерны. В отличие от врожденного иммунитета он связан с памятью о патогене. [5]
На протяжении тысяч лет человечество интересовалось причинами болезней и концепцией иммунитета. Доисторическая точка зрения состояла в том, что болезнь вызывается сверхъестественными силами, и что болезнь была формой теургического наказания за «плохие дела» или «злые мысли», насылаемые на душу богами или врагами. [8] В классические греческие времена Гиппократ , которого считают отцом медицины, считал, что болезни приписывались изменению или дисбалансу в одной из четырех жидкостей (крови, мокроты, желтой желчи или черной желчи). [9] Первые письменные описания концепции иммунитета, возможно, были сделаны афинянином Фукидидом , который в 430 г. до н. э. описал, что когда чума поразила Афины : «больные и умирающие были окружены жалостливой заботой тех, кто выздоровел, потому что они знали ход болезни и сами были свободны от опасений. Ибо никто никогда не подвергался нападению во второй раз или без фатального результата». [10]
Активная иммунотерапия, возможно, началась с Митридата VI Понтийского (120-63 гг. до н. э.) [11] , который для индукции активного иммунитета к змеиному яду рекомендовал использовать метод, аналогичный современной терапии сывороткой с анатоксином , путем употребления крови животных, питавшихся ядовитыми змеями. [11] Считается, что он предположил, что эти животные приобрели некое детоксицирующее свойство, так что их кровь будет содержать преобразованные компоненты змеиного яда, которые могли бы вызывать устойчивость к нему вместо того, чтобы оказывать токсическое действие. Митридат рассуждал, что, выпив кровь этих животных, он мог бы приобрести аналогичную устойчивость. [11] Опасаясь убийства ядом, он принимал ежедневно сублетальные дозы яда, чтобы выработать толерантность. Говорят также, что он стремился создать «универсальное противоядие», чтобы защитить себя от всех ядов. [9] [12] На протяжении почти 2000 лет яды считались непосредственной причиной болезней, и сложная смесь ингредиентов, называемая Митридат , использовалась для лечения отравлений в эпоху Возрождения . [13] [9] Обновленная версия этого лекарства, Theriacum Andromachi , использовалась вплоть до 19 века. Термин «иммунитет» также встречается в эпической поэме « Фарсалия », написанной около 60 г. до н. э. поэтом Марком Аннеем Луканом для описания устойчивости североафриканского племени к змеиному яду . [9]
Первое клиническое описание иммунитета, возникшего из-за конкретного болезнетворного организма, вероятно, было в « Трактате об оспе и кори » («Китаб фи аль-джадари ва-аль-хасбах», переведенном в 1848 году [14] [15] ), написанном исламским врачом Аль-Рази в IX веке. В трактате Аль-Рази описывает клиническую картину оспы и кори и продолжает указывать, что воздействие этих специфических агентов обеспечивает длительный иммунитет (хотя он не использует этот термин). [9]
До 19 века теория миазмов также была широко принята. Теория рассматривала такие заболевания, как холера или черная чума , как вызванные миазмами, пагубной формой «плохого воздуха». [8] Если кто-то подвергался воздействию миазмов на болоте, на вечернем воздухе или дышал воздухом в комнате больного или больничной палате, он мог подхватить болезнь. С 19 века инфекционные заболевания стали рассматриваться как вызываемые микробами/микробами.
Современное слово «иммунитет» происходит от латинского immunis, означающего освобождение от военной службы, налоговых платежей или других государственных услуг. [10]
Первым ученым, разработавшим полную теорию иммунитета, был Илья Мечников [16] , открывший фагоцитоз в 1882 году. С микробной теорией болезней Луи Пастера молодая наука иммунология начала объяснять, как бактерии вызывают болезни и как после заражения организм человека приобретает способность противостоять дальнейшим инфекциям. [10]
В 1888 году Эмиль Ру и Александр Йерсен выделили дифтерийный токсин , а после открытия в 1890 году Берингом и Китасато иммунитета к дифтерии и столбняку на основе антитоксина , антитоксин стал первым крупным успехом современной терапевтической иммунологии. [9]
В Европе индукция активного иммунитета возникла в попытке сдержать оспу . Иммунизация существует в различных формах по крайней мере тысячу лет, без терминологии. [10] Самое раннее использование иммунизации неизвестно, но около 1000 г. н. э. китайцы начали практиковать форму иммунизации путем высушивания и вдыхания порошков, полученных из корочек оспенных поражений. [10] Около 15-го века в Индии , Османской империи и Восточной Африке практика инокуляции (прокалывание кожи порошкообразным материалом, полученным из корочек оспы) была довольно распространена. [10] Эта практика была впервые введена на Западе в 1721 году леди Мэри Уортли Монтегю [10] [фраза «впервые введена на Западе в 1721 году леди Монтегю» совершенно не точна и должна быть переведена как «впервые внедрена на Западе леди Монтегю в 1721 году». Потому что, как вы можете прочитать здесь https://en.wikipedia.org/wiki/Immune/Variolation , процедура уже была известна в Уэльсе: «Этот метод впервые использовался в Китае, Индии, некоторых частях Африки и Ближнего Востока, прежде чем он был введен в Англию и Северную Америку в 1720-х годах, столкнувшись с некоторым сопротивлением. Однако прививки были зарегистрированы в Уэльсе с начала 17 века»]. В 1798 году Эдвард Дженнер представил гораздо более безопасный метод преднамеренного заражения вирусом коровьей оспы ( вакцина против оспы ), который вызывал легкую инфекцию, которая также вызывала иммунитет к оспе. К 1800 году процедура стала называться вакцинацией . Чтобы избежать путаницы, прививку от оспы все чаще называли вариоляцией , и стало общепринятой практикой использовать этот термин без учета хронологии. Успех и всеобщее признание процедуры Дженнера позже определили общий характер вакцинации, разработанный Пастером и другими к концу 19 века. [9] В 1891 году Пастер расширил определение вакцины в честь Дженнера, и тогда стало необходимым уточнить термин, упомянув вакцину против полиомиелита , вакцину против кори и т. д.
Пассивный иммунитет — это иммунитет, приобретенный путем передачи готовых антител от одного человека другому. Пассивный иммунитет может возникать естественным путем, например, когда материнские антитела передаются плоду через плаценту, а также может быть вызван искусственно, когда высокие уровни человеческих (или лошадиных ) антител, специфичных для патогена или токсина , передаются неиммунным лицам . Пассивная иммунизация используется, когда существует высокий риск заражения и недостаточно времени для того, чтобы организм выработал собственный иммунный ответ, или для уменьшения симптомов текущих или иммунодепрессивных заболеваний. [17] Пассивный иммунитет обеспечивает немедленную защиту, но организм не вырабатывает память, поэтому пациент подвергается риску заражения тем же патогеном позже. [18]
Плод естественным образом приобретает пассивный иммунитет от матери во время беременности. Пассивный иммунитет матери — это иммунитет, опосредованный антителами . Антитела матери (MatAb) передаются плоду через плаценту с помощью рецептора FcRn на плацентарных клетках. Это происходит примерно на третьем месяце беременности . IgG — единственный изотип антител , который может проходить через плаценту.
Пассивный иммунитет также обеспечивается посредством передачи антител IgA , содержащихся в грудном молоке , которые переносятся в кишечник грудного младенца, защищая от бактериальных инфекций, пока новорожденный не сможет синтезировать свои антитела. Молозиво, присутствующее в молоке матери, является примером пассивного иммунитета. [18]
Искусственно приобретенный пассивный иммунитет — это кратковременная иммунизация, вызванная переносом антител, которые могут вводиться в нескольких формах: в виде плазмы крови человека или животных, в виде объединенного человеческого иммуноглобулина для внутривенного ( IVIG ) или внутримышечного (IG) введения, а также в виде моноклональных антител (MAb). Пассивный перенос используется профилактически в случае иммунодефицитных заболеваний, таких как гипогаммаглобулинемия . [19] Он также используется при лечении нескольких типов острых инфекций и для лечения отравлений . [17] Иммунитет, полученный в результате пассивной иммунизации, длится только короткий период времени, и также существует потенциальный риск реакций гиперчувствительности и сывороточной болезни , особенно от гамма-глобулина нечеловеческого происхождения. [18]
Искусственная индукция пассивного иммунитета использовалась более века для лечения инфекционных заболеваний, и до появления антибиотиков часто была единственным специфическим лечением некоторых инфекций. Иммуноглобулиновая терапия продолжала оставаться терапией первой линии при лечении тяжелых респираторных заболеваний до 1930-х годов, даже после того, как были введены антибиотики сульфонамидного ряда. [19]
Пассивный или « адаптивный перенос » клеточно-опосредованного иммунитета осуществляется путем переноса «сенсибилизированных» или активированных Т-клеток от одного человека другому. Он редко используется у людей, поскольку требует гистосовместимых (подходящих) доноров, которых часто трудно найти. У неподходящих доноров этот тип переноса несет серьезные риски реакции « трансплантат против хозяина» . [17] Однако он использовался для лечения определенных заболеваний, включая некоторые виды рака и иммунодефицита . Этот тип переноса отличается от трансплантации костного мозга , при которой переносятся (недифференцированные) гемопоэтические стволовые клетки . [ требуется ссылка ]
Когда В-клетки и Т-клетки активируются патогеном, развиваются В-клетки памяти и Т-клетки, и возникает первичный иммунный ответ. На протяжении всей жизни животного эти клетки памяти будут «помнить» каждый конкретный встреченный патоген и могут вызвать сильный вторичный ответ, если патоген будет обнаружен снова. Первичные и вторичные ответы были впервые описаны в 1921 году английским иммунологом Александром Гленни [20], хотя задействованный механизм был открыт лишь позднее. Этот тип иммунитета является как активным, так и адаптивным, поскольку иммунная система организма готовится к будущим вызовам. Активный иммунитет часто включает как клеточно-опосредованные, так и гуморальные аспекты иммунитета, а также входные данные от врожденной иммунной системы .
Естественно приобретенный активный иммунитет возникает в результате инфекции. Когда человек подвергается воздействию живого патогена и у него развивается первичный иммунный ответ , это приводит к иммунологической памяти. [17] Многие нарушения функции иммунной системы могут влиять на формирование активного иммунитета, такие как иммунодефицит [21] (как приобретенный, так и врожденный) и иммуносупрессия .
Искусственно приобретенный активный иммунитет может быть вызван вакциной , веществом, содержащим антиген. Вакцина стимулирует первичный ответ против антигена, не вызывая симптомов заболевания. [17] Термин вакцинация был придуман Ричардом Даннингом, коллегой Эдварда Дженнера , и адаптирован Луи Пастером для его пионерской работы в области вакцинации. Метод, который использовал Пастер, подразумевал лечение инфекционных агентов от этих болезней, поэтому они теряли способность вызывать серьезные заболевания. Пастер принял название вакцина как родовой термин в честь открытия Дженнера, на котором основывалась работа Пастера.
В 1807 году Бавария стала первой страной, потребовавшей от своих новобранцев вакцинации против оспы, поскольку распространение оспы было связано с боевыми действиями. [22] Впоследствии практика вакцинации расширилась с распространением войн.
Существует четыре типа традиционных вакцин : [23]
Кроме того, используются некоторые новые типы вакцин:
В настоящее время разрабатываются различные типы вакцин; см. раздел Экспериментальные типы вакцин .
Большинство вакцин вводятся подкожно или внутримышечно , поскольку они не всасываются надежно через кишечник. Живые ослабленные вакцины против полиомиелита и некоторые вакцины против брюшного тифа и холеры вводятся перорально для выработки иммунитета на основе кишечника .
Гибридный иммунитет — это сочетание естественного иммунитета и искусственного иммунитета. Исследования людей с гибридным иммунитетом показали, что их кровь была способна лучше нейтрализовать бета- и другие варианты SARS-CoV-2, чем никогда не инфицированные, вакцинированные люди. [30] Более того, 29 октября 2021 года Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) пришли к выводу, что «Многочисленные исследования в различных условиях последовательно показали, что инфицирование SARS-CoV-2 и вакцинация приводят к низкому риску последующего заражения антигенно подобными вариантами в течение как минимум 6 месяцев. Многочисленные иммунологические исследования и растущее число эпидемиологических исследований показали, что вакцинация ранее инфицированных людей значительно усиливает их иммунный ответ и эффективно снижает риск последующего заражения, в том числе в условиях повышенной циркуляции более инфекционных вариантов. ...» [31]
Иммунитет определяется генетически. Геномы людей и животных кодируют антитела и множество других генов иммунного ответа. Хотя многие из этих генов, как правило, требуются для активных и пассивных иммунных ответов (см. разделы выше), есть также много генов , которые, по-видимому, требуются для очень специфических иммунных ответов. Например, фактор некроза опухоли (ФНО) требуется для защиты от туберкулеза у людей. Люди с генетическими дефектами ФНО могут получать рецидивирующие и опасные для жизни инфекции, вызванные бактериями туберкулеза ( Mycobacterium tuberculosis ), но в остальном они здоровы. Они также, по-видимому, реагируют на другие инфекции более или менее нормально. Поэтому это состояние называется менделевской восприимчивостью к микобактериальным заболеваниям (MSMD), и его варианты могут быть вызваны другими генами, связанными с продукцией или сигнализацией интерферона (например, мутациями в генах IFNG , IL12B , IL12RB1 , IL12RB2 , IL23R , ISG15 , MCTS1 , RORC , TBX21 , TYK2 , CYBB , JAK1 , IFNGR1 , IFNGR2 , STAT1 , USP18 , IRF1 , IRF8 , NEMO , SPPL2A ). [32]