Історія винаходу вакцини дженнера та пастера. Вакцини: від Дженнера та Пастера до наших днів. Природний та штучний імунітет

Віталій Звєрєв,
академік РАМН, директор НДІ вакцин та сироваток ім. І.І. Мечникова РАМН
«Наука та життя» №3, 2006

Інфекційні хвороби за всіх часів були головними ворогами людини. Історія знає безліч прикладів спустошливих наслідків віспи, чуми, холери, тифу, дизентерії, кору, грипу. Досить, що занепад Стародавню Грецію і Риму пов'язані й не так з війнами, що вони вели, як із жахливими епідеміями чуми, знищили більшу частину населення. У XIV столітті чума занапастила третину населення Європи. Через епідемію натуральної віспи через 15 років після нашестя Кортеса від 30-мільйонної імперії інків залишилося менше 3 млн осіб. Пандемія грипу (так званої «іспанки») у 1918–20 роках забрала життя близько 40 млн осіб, а кількість хворих склала близько 500 млн осіб. Це більше, ніж втрати на полях битв Першої світової війни, де загинуло 8 млн. 400 тис. і було поранено 17 млн. людей.

У пошуках засобів проти інфекційних захворювань люди випробували багато - від заклинань та змов до дезінфікуючих засобів та карантинних заходів. Однак лише з появою вакцин почалася нова епоха боротьби з інфекціями. До складу вакцин входять мікроорганізми повністю (ослаблені або вбиті) або окремі компоненти. Вони не здатні викликати захворювання і є своєрідним навчальним «муляжем». Завдяки вакцині імунна система запам'ятовує характерні ознаки ворога і при зустрічі з живим збудником негайно впізнає його та знищує.

Термін «вакцина» походить від латинського слова vacca – корова. Його ввів Луї Пастер на честь англійського лікаря Едварда Дженнера, якого, безперечно, можна вважати піонером у галузі вакцинопрофілактики. У 1796 році під час практики в селі Дженнер звернув увагу, що фермери, які працюють з коровами, інфікованими коров'ячою віспою, не хворіють на натуральну віспу. Він прищепив коров'ю віспу хлопчику і довів, що той став несприйнятливим до натуральної віспи. Цей метод, вигаданий у часи, коли ще не були відкриті ні бактерії, ні віруси, набув широкого поширення в Європі, а надалі ліг в основу ліквідації віспи в усьому світі. Однак лише через століття було запропоновано науковий підхід до вакцинації. Його автором став Луї Пастер, який застосував свою концепцію інфекційних збудників для створення вакцини проти сказу.

Розробка нових вакцин пішла повним ходом на початку XX століття, коли з'явилися методи стабільної атенуації (ослаблення) мікроорганізмів, що виключають ризик розвитку хвороби, і відкрили можливість використовувати для вакцинації знешкоджені бактеріальні токсини.

З того часу з'явилося понад 100 різних вакцин, які захищають від сорока з лишком інфекцій, що викликаються бактеріями, вірусами, найпростішими.

Класичні вакцинні препарати можна поділити на три групи:

1. Живі вакцини. Чинним початком у них є ослаблені мікроорганізми, що втратили здатність викликати захворювання, але стимулюють імунну відповідь. До цієї групи належать вакцини проти кору, краснухи, поліомієліту, епідемічного паротиту та грипу.
2. Інактивовані вакцини. Вони містять убиті патогенні мікроорганізми чи його фрагменти. Прикладом є вакцини проти грипу, кліщового енцефаліту, сказу, черевного тифу.
3. Анатоксини (токсоїди) – бактеріальні токсини у зміненій нешкідливій формі. До них відносяться відомі та широко застосовувані вакцини проти дифтерії, правця, кашлюку.

З початком бурхливого розвитку молекулярної біології, генетики та методів генної інженерії з'явився новий клас вакцин – молекулярні вакцини. Вони використовуються рекомбінантні білки чи фрагменти білків патогенних мікробів, синтезовані у клітинах лабораторних штамів бактерій, вірусів, дріжджів. У практику поки що увійшли лише три такі препарати: рекомбінантна вакцина проти гепатиту B, вакцина проти хвороби Лайма та детоксикований кашлюковий токсин, який включений до складу АКДС-вакцини, що застосовується в Італії.

Вакцини дозволили людству досягти неймовірних результатів у боротьбі з інфекціями. У світі повністю ліквідовано натуральну віспу - захворювання, яке щороку забирало життя мільйонів людей. Це одна з найвидатніших подій ХХ століття, яка за значимістю стоїть в одному ряду з польотом людини у космос. Практично зник поліомієліт, продовжується глобальна ліквідація кору. У сотні і навіть тисячі разів знижена захворюваність на дифтерію, краснуху, кашлюк, епідемічний паротит, вірусний гепатит B і багато інших небезпечних інфекційних захворювань.

Питання 1. Яка заслуга Е. Дженнера та Л. Пастера у винаході вакцини?
Едуард Дженнер (1749–1823) винайшов першу вакцину. Він спостерігав несприйнятливість до віспи доїльщиць, які перехворіли на корову віспу. Дженнер прищепив (14 травня 1769 р.) 8-річному Джеймсу Фіпсу коров'ям віспу, а через півтора місяці заразив його натуральною людською віспою: хлопчик не захворів. Повторюючи зараження Фіпс через кілька місяців і років, Дженнер довів можливість і високу ефективність вакцинації проти віспи.
Французький мікробіолог Луї Пастер (1822-1895) першим припустив, що якщо вдасться послабити мікроорганізми настільки, що вони зможуть викликати захворювання лише у легкій формі, то людина, яка перенесла таку хворобу, виявиться захищеною і від повноцінних мікробів, що викликають те саме захворювання. Досліди підтвердили цю думку.

Запитання 2. Чому щеплення проти кору не забезпечує імунітет до правця?
Щеплення проти кору не забезпечує імунітет до правця, тому що всі вакцини та сироватки специфічні, тобто. мають сувору спрямованість дії.

Запитання 3. Що таке алергія і як вона виникає?
Алергія– це підвищена чутливість організму до різних речовин – алергенів, що виявляється симптомами алергічного захворювання. До 25% населення індустріальних районів страждає на будь-яке алергічне захворювання. Число випадків алергії та її тяжкості неухильно зростає у всьому світі. На організм людини, його імунну систему діють як мікроорганізми і продукти їх життєдіяльності, а й харчові продукти, а переважно - хімічні речовини. У наш час науково-технічного прогресу синтезується велика кількість хімічних речовин: миючих засобів, лікарських препаратів, харчових добавок, барвників і т. д. Потрапляючи в організм людини навіть у дуже малих кількостях, можуть викликати сильні реакції. Може виникати навіть алергія на різні запахи, пил, шерсть свійських тварин, природні харчові продукти (суниця, апельсини, яйця, шоколад тощо). Вона проявляється у вигляді чхання, сильного нежитю, кашлю, блювання (захисні рефлекси), подразнення на шкірі, сльозогінності. Захисні сили організму, його імунна система намагаються звільнитися від чужорідних речовин через шкіру, слизову оболонку тощо.
Профілактика алергії полягає у дотриманні правильного раціонального харчування. Вигодовування дітей грудним молоком дуже зміцнює природний імунітет. Корисні також здоровий спосіб життя, правильний режим праці та відпочинку.

Запитання 4. Чому тканинна несумісність є перешкодою при пересадці органів?
Причиною, яка є перешкодою при пересадці органів, є тканинна несумісність. У свою чергу причиною тканинної несумісності є імунна реакція. Чужа тканина за біохімічним складом відрізняється від тканини пацієнта, якому її пересаджували. Внаслідок чого деякі хімічні сполуки тканини сприймаються як антигени.

Запитання 5. Які групи крові є у людини?
У людини є чотири групи крові: перша (I), друга (II), третя (III) та четверта (IV). У людей з I групою крові в еритроцитах немає аглютиногенів (склеюваних речовин), а в плазмі є обидва типи аглютинінів (їх позначають літерами грецького алфавіту - альфа і бета; аглютиніни - це речовини, що склеюють). У зв'язку з цим групу також позначають як нульову (0). Люди, які мають 0 групу крові (таких людей близько 40%), - універсальні донори, але їм самим можна переливати кров лише 0 групи. Пояснюється це тим, що кров Про групи не може «склеїтися» (ця реакція називається аглютинацією): адже в ній немає речовин, що склеюються - аглютиногенів. В еритроцитах крові ІІ групи (групи А) міститься аглютиноген А, а в плазмі – аглютинін бета. В еритроцитах III групи (групи В) – аглютиноген В, а в плазмі – аглютинін альфа. Кров людей II та III групи можна переливати тільки тим людям, у кого така ж група крові, або ж людям із IV групою крові. В еритроцитах крові IV групи (групи АВ) присутні аглютиногени А та В; аглютинінів у плазмі у цієї групи крові немає. Люди з IV групою крові (їх близько 6%) – універсальні реципієнти, оскільки їм можна переливати кров усіх чотирьох груп.
Крім того, при переливанні крові треба враховувати резус-фактор (Rh-фактор). Цей фактор міститься в еритроцитах у 86% людей. Кров цих людей називають резус-позитивною. Якщо таку кров перелити людям, кров яких резус-негативна (не містить резус-фактора), то в крові у них утворюються спеціальні аглютиногени та речовини, що руйнують еритроцити. Повторне переливання резус-позитивної крові спричинить склеювання та руйнування (гемоліз) еритроцитів і може призвести до смерті. Саме тому кожна людина має знати свою групу крові, і яка це кров – резус-позитивна чи резус-негативна.

Питання 6. Як можна пояснити конфлікт між резус-позитивним плодом та резус-негативним материнським організмом?
Якщо кров плоду резус-позитивна, це означає, що на його еритроцитах знаходиться особливий білок, званий "резус-фактор" (оскільки він був вперше виявлений на еритроцитах мавп виду макака-резус). Для жінки з негативним резусом, яка не має такого білка, резус-білок плоду є чужорідним. Її організм починає виробляти нею антитіла. При їх накопиченні виникає резус-конфлікт, що супроводжується руйнуванням еритроцитів плода.

Запитання на початку параграфа.

Запитання 1. Чим займається імунологія?

Імунологія – наука, яка займається вивченням імунітету.

Питання 2. Як з'явилися вакцини та лікувальні сироватки?

Запитання 3. Чим штучний імунітет відрізняється від природного?

Штучний імунітет включає набутий активний після щеплення (введення вакцини) та набутий пасивний (введення сироватки). Природний імунітет включає вроджений імунітет та набутий активний (після перенесеного захворювання). А також пасивний під час передачі антитіл дитині від матері.

Питання 4. Чому буває алергія?

Виникненню алергічної реакції може сприяти безліч причин, головними з яких є: вдихання алергічних речовин, найчастіше пилу, рослинного пилку; контакт із вовною тварин; продукти харчування (яйця, солодка вода, фрукти, овочі, риба, молоко, хімічні речовини та ін.); медикаментозні засоби (в основному антибактеріальні препарати пеніцилінового та цефтріаксонового ряду); тополиний пух; дуже часто зустрічається алергія на сонце, яка проявляється досить широким, одиночним або множинним висипом, що нагадує кропив'янку, яка має яскраво - червоний відтінок; психоемоційний розлад чи сильний стрес; укуси комах (мошки, комарі, кліщ, мухи та ін.); квіти.

Запитання 5. Що таке сумісність тканин і чому при переливанні крові треба враховувати групу крові донора та хворого?

Спроби пересадити тканину від однієї людини іншій робилися давно. Однак навіть за вдало зробленої операції пересаджена тканина через деякий час відторгалася. Причиною була імунна реакція. Чужа тканина за біохімічним складом дещо відрізнялася від тканини пацієнта, якому її пересаджували. Цього було достатньо, щоб деякі хімічні сполуки тканини сприймалися як антигени.

Чим менше тканина, що пересаджується, містить антигенів, тим більше шансів, що вона приживеться. Тому перше завдання хірургів - знайти таких людей, у яких тканини були б сумісні. Інший шлях пересадки тканин полягає у придушенні імунної реакції, використовуючи спеціальні препарати.

Запитання в кінці параграфа.

Питання 1. Яка заслуга Е. Дженнера та Л. Пастера у винаході вакцини?

Едуард Дженнер (1749-1823) винайшов першу вакцину. Він спостерігав несприйнятливість до віспи доїльщиць, які перехворіли на корову віспу. Дженнер прищепив (14 травня 1769 р.) 8-річному Джеймсу Фіпсу коров'ям віспу, а через півтора місяці заразив його натуральною людською віспою: хлопчик не захворів. Повторюючи зараження Фіпс через кілька місяців і років, Дженнер довів можливість і високу ефективність вакцинації проти віспи.

Французький мікробіолог Луї Пастер (1822-1895) першим припустив, що якщо вдасться послабити мікроорганізми настільки, що вони зможуть викликати захворювання лише у легкій формі, то людина, яка перенесла таку хворобу, виявиться захищеною і від повноцінних мікробів, що викликають те саме захворювання. Досліди підтвердили цю думку.

Запитання 2. Чому щеплення проти кору не забезпечує імунітет до правця?

Щеплення проти кору не забезпечує імунітет до правця, тому що всі вакцини і сироватки специфічні, тобто мають сувору спрямованість дії.

Запитання 3. Що таке алергія і як вона виникає?

Алергія – це підвищена чутливість організму до різних речовин – алергенів, що виявляється симптомами алергічного захворювання. До 25% населення індустріальних районів страждає на будь-яке алергічне захворювання. Число випадків алергії та її тяжкості неухильно зростає у всьому світі. При влученні в організм алерген викликає імунну реакцію. Антитіла прикріплюються до стінок судин, клітин різних тканин і органів. При вторинному потраплянні алергену в організм ці антитіла утворюють із ним комплекси антиген-антитіло. При цьому виділяються речовини, що ушкоджують клітини, до яких ці антитіла були прикріплені. Виникають почервоніння, свербіж та інші ознаки подразнення. Наприклад, подразнення слизової порожнини носа веде до нежиті та чхання, подразнення слизової бронхів – до кашлю та посиленого виділення мокротиння. Алергени бувають: побутові (домашній пил, дафнії), епідермальні (лупа і шерсть тварин, пір'я, луска риб), алергени отрути комах, харчові, лікарські, інфекційні, промислові, пилкові.

Запитання 4. Чому тканинна несумісність є перешкодою при пересадці органів?

Причиною, яка є перешкодою при пересадці органів, є тканинна несумісність. У свою чергу причиною тканинної несумісності є імунна реакція. Чужа тканина за біохімічним складом відрізняється від тканини пацієнта, якому її пересаджували. Внаслідок чого деякі хімічні сполуки тканини сприймаються як антигени.

Запитання 5. Які групи крові є у людини?

У людини є чотири групи крові: перша (I), друга (II), третя (III) та четверта (IV).

Питання 6. Як можна пояснити конфлікт між резус-позитивним плодом та резус-негативним материнським організмом?

Якщо кров плоду резус-позитивна, це означає, що на його еритроцитах знаходиться особливий білок, званий "резус-фактор" (оскільки він був вперше виявлений на еритроцитах мавп виду макака-резус). Для жінки з негативним резусом, яка не має такого білка, резус-білок плоду є чужорідним. Її організм починає виробляти нею антитіла. При їх накопиченні виникає резус-конфлікт, що супроводжується руйнуванням еритроцитів плода.

На малюнку 48 показаний процес приготування протидифтерійного антитоксину, що складається з антитіл, що нейтралізують дифтерійну отруту.

Розгляньте малюнок і дайте відповідь на запитання:

Що знаходиться в колбі, вміст якої вводять коня кілька разів, поступово збільшуючи дозу?

У колбі знаходиться дифтерійна отрута, яку вводять коні, поступово збільшуючи дозу.

Що відбувається в організмі коня у відповідь на введення цієї речовини?

В організмі коня відбувається утворення антитоксинів – речовин проти дифтерійної отрути.

Як обробляють кров коня, щоб отримати антидифтерійний антитоксин?

Кров звільняють від формених елементів, одержують плазму крові, видаляють фібриноген.

У яких випадках застосовують антидифтерійний антитоксин?

Дифтерійний антитоксин застосовують для боротьби з дифтерією людей.

Який тип імунітету виробляється у хворого, якому запровадили антидифтерійний антитоксин?

Відбувається вироблення штучного пасивного імунітету.

1. Чим займається імунологія?
2. Як з'явилися вакцини та лікувальні сироватки?
3. Чим штучний імунітетвідрізняється від природного?
4. Чому буває алергія?
5. Що таке сумісність тканин і чому при переливанні кровітреба враховувати групу крові донора та хворого?

Нині вивченням імунітету займається наука – імунологія.

Її внесок у медицину, тваринництво та інші галузі народного господарства величезний, а починалася вона із досить скромного епізоду.

Першу вакцину винайшов англійський вчений Едуард Дженнер (1749–1823). Він зауважив, що жінки, які доїли хворих на віспу корів, у яких на вимені були віспи бульбашки, набагато рідше хворіли на натуральну віспу. Дженнер взяв рідину з осінніх бульбашок жінки, що хворіла на коров'ячу віспу, і переніс її на подряпану шкіру хлопчика. Через деякий час він заразив цього хлопчика натуральною віспою, але хлопчик не захворів. Справа в тому, що вірус коров'ячої віспи, безпечний для людини, викликав в організмі пацієнта появу антитіл, що нейтралізують вірус чорної віспи.

Продовжив справу Е. Дженнера французький мікробіолог Луї Пастер (1822-1895). Він перший зрозумів, що збудниками інфекційних хвороб є мікроби, і звернув увагу на те, що після перенесення хвороби людина, як правило, не хворіє. Пастер припустив: якщо вдасться послабити мікроорганізми настільки, щоб вони могли викликати захворювання людини лише у легкій формі, то людина, яка перенесла таку хворобу, виявиться захищеною від мікробів, що викликають те саме натуральне захворювання. Досліди підтвердили цю думку.

Препарати з ослаблених мікробів Луї Пастер (або їх отрут) стали називати вакцинами, (1822-1895) Що в перекладі означає «коров'ячі», на згадку про першу вакцину, створену Е. Дженнером. Процедура введення вакцини отримала назву щеплення. Після щеплення імунітет розвивається у середньому протягом місяця.
Лікувальні сироватки. При введенні вакцини організм самостійно виробляє антитіла. При введенні сироватки організм отримує антитіла у готовому вигляді. Особливо важливо це у тому випадку, якщо зараження вже сталося.

Кров для лікувальної сироватки беруть або у людини, яка перенесла дане захворювання, або у тварин, яких попередньо імунізують (рис. 48), вводячи збудника інфекційного захворювання або його токсин (отрута). У відповідь це в організмі тварини виробляються захисні антитіла – або антимікробні, або антитоксичні. Наприклад, протидифтерійна сироватка – антитоксин. Її одержують шляхом введення в організм тваринного дифтерійного токсину.

Всі вакцини і сироватки специфічні, тобто мають сувору спрямованість дії (наприклад, антидифтерійна сироватка не запобіжить від інших інфекційних захворювань).

Природний та штучний імунітет.

Імунітет може бути природний – природний та штучно створений. Природний імунітет може бути поділений на видовий, спадковий та набутий. Наприклад, людина ніколи не хворіє на чумку собак, тому що в людському організмі немає умов для життєдіяльності збудника цього захворювання. Це видовий імунітет. Деякі люди несприйнятливі до захворювань, на які страждають інші люди. Це спадковий імунітет. Нарешті, є імунітет, набутий в результаті перенесеного захворювання або отриманий немовлям з молоком матері.

Штучний імунітет може бути лише набутим.

Він активний, коли вводиться вакцина і організм сам виробляє антитіла, або пасивний, коли людині вводять лікувальну сироватку, що містить готові антитіла (див. схему).

Алергія.

Підвищена чутливість організму до деяких факторів навколишнього середовища, наприклад, до продуктів харчування, пахучих речовин, медичних препаратів, предметів побутової хімії, називається алергією.

Речовина, що викликає алергію, називається алергеном. Алерген, що потрапив в організм, викликає імунну реакцію. Антитіла прикріплюються до стінок судин, клітин різних тканинта органів. При вторинному потраплянні алергену до організму ці антитіла утворюють із нею комплекси антиген-антитіло. При цьому виділяються речовини, що ушкоджують клітини, до яких ці антитіла були прикріплені. Виникають почервоніння, свербіж та інші ознаки подразнення. Наприклад, подразнення слизової порожнини носа веде до нежиті та чхання, подразнення слизової бронхів – до кашлю та посиленого виділення мокротиння.

Алергеном може бути квітковий пилок, кімнатний пил, пральні порошки, корм для риб, шерсть собаки чи кішки, антибіотики, викиди міських та сільських підприємств.

Тканинна сумісність.

Спроби пересадити тканину від однієї людини іншій робилися давно. Однак навіть за вдало зробленої операції пересаджена тканина через деякий час відторгалася. Причиною була імуннареакція. Чужа тканина за біохімічним складом дещо відрізнялася від тканини пацієнта, якому її пересаджували. Цього було достатньо, щоб деякі хімічні сполуки тканини сприймалися як антигени.
Чим менше тканина, що пересаджується, містить антигенів, тим більше шансів, що вона приживеться. Тому перше завдання хірургів - знайти таких людей, у яких тканини були б сумісні. Інший шлях пересадки тканин полягає у придушенні імунної реакції, використовуючи спеціальні препарати.

Переливання крові.

З проблемою тканинної сумісності медики зіткнулися і при переливанні крові, оскільки антигени, що містяться в еритроцитах чужої крові, руйнувалися антитілами плазми хворого, якщо їх кров була несумісною.

Люди, які дають кров, називаються донорами, а одержують її – реципієнтами. Коли спадковий імунітет реципієнта і донора не збігався, еритроцити донорської крові, що вводяться в організм хворого, руйнувалися і це призводило хворого до загибелі. Вивчення переливання крові дозволило відкрити чотири групи крові. Вони були позначені римськими цифрами І, ІІ, ІІІ, ІV. Кров різних людей однієї групи крові завжди сумісна. Крім того, кров I групи можна було переливати решті всіх груп без несприятливих наслідків. Люди з І групою крові є універсальними донорами, але їм самим можна переливати кров лише їхні групи. Поруч із універсальними донорами є й універсальні реципієнти. Це люди, кров яких належить до IV групи. Їм можна переливати кров будь-якої групи. Людям, які мають кров II та III груп, можна переливати кров I групи та їх власної.

Протягом усього життя людини його група крові не змінюється: антигени, присутні в еритроцитах, і антитіла, що знаходяться в плазмі, є постійними протягом усього життя.

Резус фактор.

Багато людей в еритроцитах є білок, який отримав назву резус-фактор. Він позначається символом Rh+. Вперше цей білок виявили у мавп виду макака-резус. Кров людей, які мають його, називають резус-позитивною, а кров людей, в еритроцитах яких вона відсутня, - резус-негативною.

Якщо людині з резус-негативною кров'ю перелити резус-позитивну кров, у її організмі розпочнеться вироблення антитіл проти резус-фактора. При вторинному переливанні резус-позитивної крові людині з резус-негативною кров'ю настає імунологічний конфлікт, виникають реакції несумісності.

Резус-конфлікт може статися і в тому випадку, коли мати резус-негативна, а батько резус-позитивний. Якщо плід буде резус-позитивним, то в організмі матері почнуть вироблятися антитіла, що руйнують резус-білок Rh+. При першій вагітності може накопичитись трохи цих антитіл, і тоді народиться нормальна дитина. Але при повторній вагітності, коли антитіл накопичиться багато, відбувається резус-конфлікт, що супроводжується руйнуванням еритроцитів дитини. Розвивається гемолітична хвороба, небезпечна життя новонародженого. З метою її попередження всім вагітним із резус-негативною кров'ю роблять аналізи для виявлення антитіл до резус-фактору. У разі їх наявності відразу після народження дитині роблять обмінне переливання крові.

Імунологія, лікувальні сироватки, запобіжні щеплення (вакцини), антитіла, антитоксини, природний імунітет: видовий, спадковий, набутий; штучний імунітет: пасивний, активний; алергія, алерген, тканинна сумісність, 1, II, III та IV групи крові, резус-фактор, донор, реципієнт.

1. Яка заслуга Е. Дженнера та Л. Пастера у винаході вакцини?
2. Чому щеплення проти кору не забезпечує імунітет до правця?
3. Що таке алергія та як вона виникає?
4. Чому тканинна несумісність є перешкодою під час пересадки органів?
5. Які групи крові є у людини?

Як можна пояснити конфлікт між резус-позитивним плодом та резус-негативним материнським організмом?

1. На малюнку 48 показаний процес приготування протидифтерійного антитоксину, що складається з антитіл, що нейтралізують дифтерійну отруту.

Розгляньте малюнок і дайте відповідь на запитання:

Що знаходиться в колбі, вміст якої вводять коня кілька разів, поступово збільшуючи дозу?
Що відбувається в організмі коня у відповідь на введення цієї речовини?
Як обробляють кров коня, щоб отримати антидифтерійний антитоксин?
У яких випадках застосовують антидифтерійний антитоксин?
Який тип імунітету виробляється у хворого, якому запровадили антидифтерійний антитоксин?

Перепишіть схему у зошит.

Позначте стрілочками, кому можна переливати кров І, ІІ, ІІІ та ІV групи.

Колосов Д. В. Маш Р. Д., Бєляєв І. Н. Біологія 8 клас
Надіслано читачами з інтернет-сайту

Зміст уроку конспект уроку та опорний каркас презентація уроку акселеративні методи та інтерактивні технології закриті вправи (тільки для використання вчителями) оцінювання Практика завдання та вправи, самоперевірка практикуми, лабораторні, кейси, рівень складності завдань: звичайний, високий, олімпіадний домашнє завдання Ілюстрації ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, коміксі, мультимедіа реферати фішки для допитливих шпаргалки гумор, казки Доповнення зовнішнє незалежне тестування (ВНТ) підручники основні та додаткові тематичні свята, слогани статті національні особливості словник термінів інші Тільки для вчителів

Академік Російської академії медичних наук В. ЗВЕРЄВ, директор НДІ вакцин та сироваток ім. І. І. Мечникова РАМН.

Інфекційні хвороби за всіх часів були головними ворогами людини. Історія знає безліч прикладів спустошливих наслідків віспи, чуми, холери, тифу, дизентерії, кору, грипу. Достатньо згадати, що занепад Стародавньої Греції та Риму пов'язаний не стільки з війнами, які вони вели, скільки з жахливими епідеміями чуми, що знищили більшу частину населення. У XIV столітті чума занапастила третину населення Європи. Через епідемію натуральної віспи через 15 років після нашестя Кортесу від 30-мільйонної імперії інків залишилося менше 3 млн. Пандемія грипу (так званої "іспанки") у 1918-1920 роках забрала життя близько 40 млн осіб, а кількість хворих склала близько 500 млн. Це більше, ніж втрати на полях битв Першої світової війни, де загинуло 8 млн 400 тис. і було поранено 17 млн людей.

Величний собор, що прикрашає площу італійського міста Сієна, міг би виглядати ще грандіознішим, якби не епідемія чуми.

Один із традиційних методів ослаблення вірусів - вирощування у тваринних клітинах.

Рекомбінантні технології дозволяють отримати ослаблений вірус за короткий час.

Хронологія створення вакцин

Повернення дитячих інфекцій після припинення масової вакцинації.

ДНК-вакцинація полягає в тому, щоб ввести фрагмент ДНК, що кодує захисні антигени та цитокіни, безпосередньо у м'язову тканину.

У пошуках засобів проти інфекційних захворювань люди випробували багато - від заклинань та змов до дезінфікуючих засобів та карантинних заходів. Однак лише з появою вакцин почалася нова епоха боротьби з інфекціями. До складу вакцин входять мікроорганізми повністю (ослаблені або вбиті) або окремі компоненти. Вони не здатні викликати захворювання і є своєрідним навчальним "муляжем". Завдяки вакцині імунна система запам'ятовує характерні ознаки ворога і при зустрічі з живим збудником негайно пізнає його та знищує.

Термін "вакцина" походить від французького слова vacca- Корова. Його ввів Луї Пастер на честь англійського лікаря Едварда Дженнера, якого, безперечно, можна вважати піонером у галузі вакцинопрофілактики. У 1796 році під час практики в селі Дженнер звернув увагу, що фермери, які працюють з коровами, інфікованими коров'ячою віспою, не хворіють на натуральну віспу. Він прищепив коров'ю віспу хлопчику і довів, що той став несприйнятливим до натуральної віспи. Цей метод, вигаданий у часи, коли ще не були відкриті ні бактерії, ні віруси, набув широкого поширення в Європі, а надалі ліг в основу ліквідації віспи в усьому світі. Однак лише через століття було запропоновано науковий підхід до вакцинації. Його автором став Луї Пастер, який застосував свою концепцію інфекційних збудників для створення вакцини проти сказу.

Класичні вакцинні препарати можна поділити на три групи:

2. Інактивовані вакцини. Вони містять убиті патогенні мікроорганізми чи його фрагменти. Прикладом є вакцини проти грипу, кліщового енцефаліту, сказу, черевного тифу.

3. Анатоксини (токсоїди) – бактеріальні токсини у зміненій нешкідливій формі. До них відносяться відомі та широко застосовувані вакцини проти дифтерії, правця, кашлюку.

ДО ПОВНОЇ ПЕРЕМОГИ ЩЕ ДАЛЕКО

Незважаючи на вражаючі успіхи, інфекційні хвороби досі залишаються однією з головних причин смертності: за даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), на їхню частку припадає до 30% смертей, що щорічно реєструються на планеті. Найбільш небезпечні гострі інфекції дихальних шляхів, насамперед грип та пневмонія, інфекція вірусом імунодефіциту людини, кишкові інфекції, туберкульоз, вірусний гепатит B, малярія.

Згідно з прогнозом експертів ВООЗ, Росії та США, спалах нових або інфекцій, що повертаються, може статися в будь-який час і в будь-якій точці планети. З природних вогнищ до людської популяції практично щорічно заносяться невідомі мікроорганізми. Протягом останніх 30 років ми зіткнулися з 40 новими небезпечними мікроорганізмами, які у багатьох випадках створили реальну загрозу життю та здоров'ю сотень тисяч людей. Серед них – вірус Ебола, збудник хвороби легіонерів, ВІЛ, коронавіруси та інші патогени.

Нерідко на тлі епідеміологічного благополуччя люди перестають робити щеплення, передбачені національними системами охорони здоров'я, і тоді інфекції, які вважалися давно переможеними, повертаються. В останні десятиліття епідемії кашлюку, дифтерії, поліомієліту та кору зареєстровані в Японії, Росії, Азербайджані, Грузії, Таджикистані, Україні, на Гаїті, у Венесуелі та Колумбії. Показовим є приклад із поверненням у середині 90-х років на територію Росії дифтерії, яка до цього часу зустрічалася лише зрідка. Внаслідок кампанії проти щеплень, розгорнутої псевдофахівцями, на дифтерію захворіли понад 100 тис. осіб, кілька тисяч з них померли. І лише масова вакцинація дітей дозволила зупинити епідемію.

Міграція людей та тварин призводить до поширення мікроорганізмів на нові території. Масові спалахи інфекційних захворювань виникають навіть у країнах із добре розвиненою системою охорони здоров'я, наприклад, у США. 1999 року в Нью-Йорку зареєстрували випадки лихоманки Західного Нілу, вірус якої переносять птахи. До 2002 року це захворювання спостерігали біля 44 штатів. Захворіли понад чотири тисячі людей, з яких близько трьохсот померли.

У травні 2003 року з'явилися повідомлення про захворювання, спричинене вірусом віспи мавп. У його рознощиками стали гризуни, яких завезли з Африки як екзотичних свійських тварин. Хвороба не набула широкого поширення лише тому, що вчасно було вжито протиепідемічних заходів.

З нових інфекцій, що проникли в людську популяцію, досить згадати спалах так званої атипової пневмонії (важкий гострий респіраторний синдром) у Китаї та факти зараження людей вірусом птахів грипу (H5N1). У першому випадку причиною став змінений коронавірус, носіями якого були кажани. Потрібно було близько року для ліквідації захворювання. У другому випадку масові захворювання свійської птиці призвели до того, що вірусом грипу птахів за останні три роки заразилося понад сто осіб, половина з них померли. На щастя, цей вірус поки що не передається від людини до людини і тому не спричиняє епідемій серед людей. Але низка вчених вважають, що цілком імовірним є обмін генів між пташиним та людськими варіантами вірусу, в результаті можуть з'явитися нові високопатогенні для людини варіанти (див. "Наука і життя" № 9, 2003 р. - ред.).

ВАКЦІНИ ПРОТИ "НЕІНФЕКЦІЙНИХ" ХВОРОБ

Епідеміологи різних країн зазначають, що в період сезонного підйому захворюваності на грип збільшується кількість госпіталізованих із серцево-судинними проблемами та порушеннями мозкового кровообігу. Одночасно зростає і смертність від інфарктів міокарда та інсультів, іноді вдесятеро. Часто вірусна інфекція призводить до міокардитів та ендокардитів - захворювань, при яких уражається серцева тканина. Коли США почали щеплювати дітей проти паротиту, то проявився і ненавмисний " побічний " ефект: різко знизилася захворюваність на ендокардит. Обстеження підтвердило, що більшість хворих, які страждають на це важке захворювання, що призводить до пороку серця, в ранньому дитинстві перенесли паротит. Не виключено, що інфекційну природу має атеросклероз, оскільки в атеросклеротичних бляшках коронарних судин та аорти людини виявлено присутність хламідій та деяких інших мікроорганізмів.

Вже доведено, що виразки шлунка та дванадцятипалої кишки, а також гастрит пов'язані з інфекцією. Helicobacter pylori, відкриття якої відзначено Нобелівською премією 2005 року (див. "Наука та життя" № - ред.), знаходять у 50% пацієнтів з гастритом, у 70-90% хворих з виразкою шлунка і у 95% осіб, які страждають на виразку дванадцятипалої кишки.

Коли людина інфікована ретровірусами, реовірусами, цитомегаловірусом та вірусом Епштейна-Барр, відбувається формування антитіл, які атакують клітини підшлункової залози, що може призвести до розвитку інсулінозалежного діабету. У 10-20% пацієнтів із синдромом вродженої краснухи, тобто у дітей, матері яких перехворіли на краснуху в останньому триместрі вагітності, також розвиваються порушення вуглеводного обміну. Пухлини шлунка, зовнішніх статевих органів та печінки у багатьох випадках також пов'язані з бактеріями чи вірусами.

Як мікроорганізми впливають на розвиток хвороб, які не вважаються інфекційними? Насамперед орган починає гірше виконувати свою функцію через те, що мікроби руйнують заражені клітини. Експерименти з культурами клітин дозволяють припустити, що таким механізмом діють віруси паротиту, краснухи, Коксаки У.

Не виключено, що в деяких випадках вірус тільки ініціює патологічний процес, а подальше зростання пухлини відбувається вже без мікроорганізмів. Цю гіпотезу запропонував російський імунолог Л. А. Зільбер під час побудови вірусної теорії походження пухлин. Іноді мікроорганізми просто посилюють дію інших несприятливих чинників, а деяких випадках інфекційний збудник запускає аутоімунний процес, спрямований проти клітин органу-мішені.

Оскільки багато неінфекційних хвороб пов'язані з мікробами, то з'являється надія використовувати для профілактики існуючі вакцини. Отримано перші докази того, що вакцини проти вірусу гепатиту B мають здатність запобігати розвитку пухлини печінки - гепатокарциноми. Після того, як на Тайвані почали робити дітям щеплення від гепатиту B, частота розвитку гепатокарциноми скоротилася на 50%, а смертність від неї – на 70%.

Вже пройшли випробування кількох потенційних вакцин проти вірусу папіломи, що запобігають розвитку злоякісних пухлин статевих органів. Завершено доклінічне вивчення вакцини із цільних клітин H. pyloriдля профілактики виразки шлунка та дванадцятипалої кишки.

У БІЙ ІДЕ ДНК

Створювати вакцини проти нових інфекцій, використовуючи старі випробувані технології, не завжди вдається. Деякі мікроорганізми, наприклад, вірус гепатиту B, практично неможливо виростити в культурі клітин, щоб отримати інактивовану вакцину. У багатьох випадках вакцини на основі вбитих мікробів виявляються неефективними, а живі вакцини надто небезпечними. Великі надії покладалися на вакцини, отримані на основі рекомбінантних білків-антигенів (саме таким способом у 1980-ті роки створили вакцину, яка захищає від гепатиту В). Але зараз стало очевидним, що багато рекомбінантних вакцин викликають слабку імунну відповідь. Ймовірно, причина в тому, що в таких препаратах міститься "голий" білок і відсутні інші молекулярні структури, які часто необхідні для запуску імунної відповіді. Щоб рекомбінантні вакцини увійшли до практики, потрібні речовини-підсилювачі (ад'юванти), що стимулюють антигенну активність.

За останні 10 років сформувався новий напрямок – генетична імунізація. Його називають також ДНК-вакцинацією, оскільки в організм вводять не білок-антиген, а нуклеїнову кислоту (ДНК або РНК), де закодована інформація про білок. Реальна можливість використання цієї технології в медицині та ветеринарії з'явилася в середині 90-х років минулого століття. Новий підхід досить простий, дешевий і, найголовніше, універсальний. Наразі вже розроблено відносно безпечні системи, які забезпечують ефективну доставку нуклеїнових кислот у тканини. Потрібний ген вставляють у плазміду (кільце з ДНК) або безпечний вірус. Такий носій-вектор проникає у клітину та синтезує потрібні білки. Трансформована клітина перетворюється на "фабрику" з виробництва вакцини прямо всередині організму. Вакцинна "фабрика" здатна працювати тривалий період – до року. ДНК-вакцинація призводить до повноцінної імунної відповіді та забезпечує високий рівень захисту від вірусної інфекції.

Використовуючи той самий плазмідний або вірусний вектор, можна створювати вакцини проти різних інфекційних захворювань, змінюючи тільки послідовність, що кодує необхідні білки-антигени. При цьому відпадає необхідність працювати з небезпечними вірусами та бактеріями, стає непотрібною складна та дорога процедура очищення білків. Препарати ДНК-вакцин не вимагають спеціальних умов зберігання та доставки, вони стабільні тривалий час при кімнатній температурі.

ДНК-вакцинація - один із найперспективніших напрямів у боротьбі з раком. У пухлину можна вводити різні гени: ті, що кодують ракові антигени, гени цитокінів та імуномодуляторів, гени "знищення" клітини. Всі ці гени можна використовувати одночасно, організуючи масовану атаку зброєю різних видів.

Однак, перш ніж ДНК-вакцинація увійде в медичну практику, слід переконатися в безпеці таких препаратів, вивчити тривалість імунітету, що ними індукується, і наслідки для імунної системи.

ВАКЦИНИ "ЗА РОЗРАХУНОМ"

Бурхливий розвиток в останнє десятиліття геноміки, біоінформатики та протеоміки призвело до абсолютно нового підходу у створенні вакцин, який отримав назву "зворотна вакцинологія" (reverse vaccinology). Цей термін чітко виражає сутність нового технологічного прийому. Якщо раніше при створенні вакцин вчені йшли низхідною лінією, від цілого мікроорганізму до його складових, то тепер пропонується протилежний шлях: від геному до його продуктів. Такий підхід ґрунтується на тому, що більшість захисних антигенів – білкові молекули. Маючи повні знання про всі білкові компоненти будь-якого збудника захворювання, можна визначити, які з них годяться як потенційні кандидати на включення до складу вакцинного препарату, а які - ні.

Щоб визначити нуклеотидну послідовність повного геному інфекційного мікроорганізму, достатньо якщо не кількох днів, то кількох тижнів. Причому попередня робота щодо отримання "бібліотек" клонів ДНК збудника вже давно виконується за допомогою стандартних наборів ферментів. Сучасні прилади для автоматичного визначення нуклеотидної послідовності в молекулах ДНК дозволяють проводити на рік до 14 млн. реакцій. Повна розшифровка геному і його опис зі списком білків, що кодуються, займають кілька місяців.

Провівши комп'ютерний (in silico) аналіз геному, дослідник отримує не тільки список білків, що кодуються, але і деякі їх характеристики, наприклад приналежність до певних груп, можлива локалізація всередині бактеріальної клітини, зв'язок з мембраною, антигенні властивості.

Інший підхід до відбору кандидатів у вакцини – визначення активності окремих генів мікроорганізмів. Для цього одночасно вимірюють рівень синтезу матричної РНК всіх продуктів генів, що виробляються у клітині. Така технологія дозволяє "обчислити" гени, залучені до процесу поширення інфекції.

Третій підхід ґрунтується на протеомній технології. Її методи дають можливість деталізувати кількісну та якісну характеристику білків у компонентах клітини. Існують комп'ютерні програми, які за амінокислотною послідовністю можуть передбачити не тільки тривимірну структуру білка, що вивчається, але і його властивості і функції.

Використовуючи ці три методи, можна відібрати набір білків та відповідні їм гени, які становлять інтерес для створення вакцини. Як правило, до цієї групи входить близько 20-30% всіх генів бактеріального геному. Для подальшої перевірки необхідно синтезувати та очистити відібраний антиген у кількостях, необхідних для імунізації тварин. Очищення білка проводять за допомогою автоматизованих приладів. Використовуючи сучасні технології, лабораторія, що складається з трьох дослідників, може протягом місяця виділити та очистити понад 100 білків.

Вперше принцип "зворотної вакцинології" використовували для отримання вакцини проти менінгококів групи B. За останні роки в такий спосіб розроблені вакцинні препарати проти стрептококів Streptococcus agalactiaeі S. рneumoniae, золотистого стафілокока, бактерії Porphyromonas gingivalis, що викликає запалення ясен, що провокує астму мікроорганізму Chlamydia pneumoniaeта збудника важкої форми малярії Plasmodium falciparum.

Важливо не тільки створити вакцину, а й знайти найкращий спосіб її доставки в організм. Зараз з'явилися так звані мукозальні вакцини, які вводяться через слизові оболонки рота чи носа або шкіру. Перевага таких препаратів у тому, що вакцина надходить через вхідні ворота інфекції і тим самим стимулює місцевий імунітет у тих органах, які першими зазнають атаки мікроорганізмів.

ТЕРАПЕВТИЧНІ ВАКЦІНИ

Звичайні вакцини призначені для попередження хвороби: щеплення роблять здоровій людині, щоб заздалегідь "озброїти" організм засобами боротьби з інфекцією (виняток - розроблена Пастером вакцина проти сказу, яку застосовують після укусу шаленим тваринам; її ефективність пояснюється тривалим інкубаційним періодом цього вірусного). Але останнім часом ставлення до вакцин виключно як до профілактичного засобу змінилося. З'явилися терапевтичні вакцини – препарати, які індукують імунну відповідь у хворих і тим самим сприяють одужанню чи покращенню стану. Такі вакцини націлені на хронічні захворювання, викликані бактеріями або вірусами (зокрема, вірусами гепатитів B і C, вірусом папіломи, ВІЛ), пухлини (насамперед меланому, рак молочної залози або прямої кишки), алергічні або аутоімунні хвороби (розсіяний). І типу, ревматоїдний артрит).

Існуючі терапевтичні вакцини на лікування хронічних запальних захворювань, викликаних бактеріями чи вірусами, отримують класичними методами. Такі вакцини сприяють розвитку імунітету до мікроорганізмів, що входять до їх складу, і активізують вроджений імунітет.

Одна з найважливіших цілей розробників терапевтичних вакцин – ВІЛ-інфекція. Вже проведено серію доклінічних та клінічних випробувань кількох препаратів. Їхня здатність викликати розвиток клітинного імунітету у здорових людей не викликає сумнівів. Однак переконливих даних про те, що вакцини пригнічують розмноження вірусу у хворих, поки що немає.

Великі надії у лікуванні порушень імунітету при ракових захворюваннях пов'язані з дендритними вакцинами. Їх роблять на основі дендритних клітин – особливого різновиду лейкоцитів, які займаються пошуком потенційно небезпечних мікроорганізмів. Дендритні клітини "патрулюють", перш за все, слизові оболонки та шкіру, тобто органи, що контактують із зовнішнім середовищем. Зустрівши патогенну бактерію чи вірус, дендритні клітини поглинають чужинця і використовують його білки-антигени у тому, щоб активізувати імунну систему боротьби з ворогом.

Схема виготовлення дендритної вакцини така: із крові хворого виділяють клітини, які дають початок дендритним клітинам, та розмножують їх у лабораторних умовах. Одночасно із пухлини пацієнта виділяють білки-антигени. Дендритні клітини деякий час витримують разом із пухлинними антигенами, щоб вони запам'ятали образ ворога, а потім вводять хворому. Така стимуляція імунної системи змушує організм активно боротися із пухлиною.

Дендритні вакцини можна використовувати для лікування спонтанних пухлин, так і новоутворень, асоційованих з вірусами. Перші результати випробування дендритних протиракових вакцин на людях (у невеликих групах пацієнтів IV стадії захворювання) показали нешкідливість таких вакцин, а в ряді випадків зареєстровано позитивний клінічний ефект.

У мишей дендритні вакцини допомагають запобігти повторному розвитку карциноми після видалення пухлини. Це дозволяє сподіватися, що вони будуть ефективними для продовження безрецидивного періоду онкологічних хворих після хірургічного втручання.

У XX столітті успіхи вакцинології визначалися передусім перемогами над черговою небезпечною інфекцією. З розвитком наших поглядів на роботу імунної системи сфера застосування вакцин постійно розширюється. Є надія, що у XXI столітті вакцини допоможуть знизити захворюваність на діабет, міокардит, атеросклероз та інші "неінфекційні" хвороби. Повним ходом йде розробка препаратів для імунопрофілактики та імунотерапії онкологічних захворювань. У перспективі – створення засобів імунологічного захисту від наркозалежності та куріння, конструювання вакцин для лікування та попередження алергії, аутоімунних захворювань.

Див. у номері на ту саму тему