Текст книги "Биология. Человек. 8 класс"

§ 18. Борьба организма с инфекцией. Иммунитет

1. Как организм человека защищается от микроорганизмов?

2. Что такое иммунитет?

3. Что происходит при воспалении и общем инфекционном заболевании? Кто является бацилло– или вирусоносителем?

Защитные барьеры организма. Все многоклеточные организмы (в том числе и человек) подвергаются постоянным атакам со стороны микробов, вирусов, паразитов. Первым барьером на пути нападающих оказываются кожа и слизистые оболочки. Они являются не только физической преградой. Выделения потовых и сальных желёз кожи губительны для многих микробов. Слёзы, слюна, соляная кислота в желудке и ряд других веществ, выделяемых слизистыми оболочками, также вредны для микробов. Наряду с этим действует и «экологическая защита»: на коже и слизистых у человека находятся «свои» микроорганизмы, уничтожающие вредных для человека микробов.

Вторым барьером на пути болезнетворных микробов становятся элементы внутренней среды организма: кровь, тканевая жидкость и лимфа.

Способность организма избавляться от чужеродных тел и соединений и благодаря этому сохранять химическое и биологическое постоянство внутренней среды и собственных тканей называют иммунитетом.

Наиболее древней формой иммунитета является неспецифический иммунитет, осуществляемый лейкоцитами путём фагоцитоза. Как вы уже знаете, явление фагоцитоза открыл российский учёный И. И. Мечников. Исследователь экспериментировал с морскими звёздами и дафниями, вводя в их организмы инородные тела. Например, когда Мечников поместил в тело дафнии спору гриба, то он заметил, что на неё нападают особые подвижные клетки. Когда же он ввёл слишком много спор, клетки не успели их все переварить, и животное погибло. Учёный ввёл шип розы в прозрачное тело личинки морской звезды и наблюдал, как её подвижные клетки облепили чужеродный объект. Клетки, защищающие организм от бактерий, вирусов, спор грибов и прочих посторонних объектов, назвали фагоцитами. Этот иммунитет получил название неспецифического, потому что он действовал на все микроорганизмы, независимо от их химической природы.

Другая форма иммунитета – специфический иммунитет: организм способен распознавать вещества, отличные от его клеток и тканей, и уничтожать только эти чужеродные клетки и вещества.

Чужеродные вещества, способные вызывать иммунную реакцию, называют антигенами. Антигенами могут быть микробы, вирусы и любые клетки, состав которых отличается от состава собственных клеток организма. Существуют антигены немикробного происхождения – это пыльца, яичный белок.

Следует также различать клеточный и гуморальный механизмы иммунитета. Первый – уничтожение вредного фактора клетками-фагоцитами (рис. 57), второй – его уничтожение находящимися в крови особыми веществами белковой природы – антителами. В ответ на попадание во внутреннюю среду организма антигенов происходит выработка антител, точно соответствующих по строению этому антигену (как ключ соответствует замку). Если во внутреннюю среду попадёт другой антиген, то на него вырабатывается другое соответствующее антитело. В результате взаимодействия антигена и антитела образуются безвредные для организма неактивные соединения – комплексы «антиген – антитело». Их обычно уничтожают фагоциты.

Рис. 57. Лимфоцит (голубого цвета) поглощает спору грибка путём фагоцитоза (микрофотография)

Иммунная система. У позвоночных животных есть специальные органы, где формируются и созревают клетки, участвующие в иммунной реакции. Это костный мозг, вилочковая железа (тимус), лимфатические узлы. Т-лимфоциты формируются в тимусе, В-лимфоциты – в лимфатических узлах.

Многие Т-лимфоциты способны распознавать микробные и другие антигены и расшифровывать их химическую структуру (рис. 58). В-лимфоциты, получив информацию об антигене от Т-лимфоцитов, начинают стремительно размножаться и выделять в кровь антитела. Каждый вид антител способен нейтрализовать строго определённый антиген, именно тот, который обнаружил Т-лимфоцит.

Антитела могут нейтрализовать только те антигены, которые находятся вне клеток. Если же вирусу удалось проникнуть в клетку, не оставив следов на её клеточной мембране, ни антитела, ни лейкоциты справиться с ним не смогут. Против вирусов борется сама клетка, выделяя особые вещества, одним из которых является интерферон.

Рис. 58. Разновидность Т-лимфоцитов (клетка-киллер) уничтожает чужеродную клетку, попавшую в организм (микрофотография)

Рис. 59. Местная реакция: 1 – заноза, попавшая в тело; 2 – чувствительные нервные окончания; 3 – кровеносный сосуд с выходящими из него лейкоцитами; 4 – участок, где проходит борьба лейкоцитов с микробами

Воспаление. Проникающие в организм микробы сначала сосредоточиваются в одном месте, поражая орган или часть его. Это вызывает местную реакцию, которая называется воспалением. Её приспособительное значение в том, чтобы не допустить распространения микробов на весь организм, а затем и полностью их уничтожить.

При воспалении происходит покраснение поражённого участка: расширяются капилляры, и к этому месту усиленно притекает кровь. Повышается местная температура, раздражаются рецепторы, вызывающие ощущение боли.

К воспалённому участку с кровью прибывают лейкоциты крови и макрофаги из тканей – начинается фагоцитоз. При этом вокруг скопления микробов образуется мощный защитный вал из лейкоцитов и макрофагов. Внутри этого вала происходит уничтожение возбудителей. При этом гибнет и часть клеток крови. Смесь из погибших микробов и фагоцитов и представляет собой всем известный гной (рис. 59).

Инфекционные болезни. Среди заболеваний, поражающих весь организм, особую группу составляют инфекционные болезни. Их вызывают живые возбудители: вирусы, бактерии, грибы. Паразитарные болезни вызываются простейшими, червями-паразитами, паразитическими насекомыми, клещами и другими организмами.

Инфекционные заболевания отличаются от других тем, что они заразны, а также им свойственны циклическое течение и формирование постинфекционного иммунитета. Под цикличностью течения заболевания понимают закономерную смену симптомов болезни. Так, после попадания в организм инфекции больной некоторое время не чувствует каких-либо изменений. Это скрытый период болезни. В это время происходит, с одной стороны, размножение возбудителя, а с другой – нарастание иммунной реакции: опознание чужеродных соединений, выработка против них антител. Болезнь не наступит, если антителам удастся в самом начале подавить размножение возбудителя. В противном случае постепенно развиваются симптомы болезни (иногда это происходит резко). В этот острый период в организме происходит интенсивное накопление возбудителя, вредных веществ, которые он выделяет, а также уничтожающих их антител. В стадии выздоровления антитела начинают сдерживать размножение возбудителя и нейтрализуют его яды. Наступает облегчение, а затем выздоровление.

Инфекционные болезни – заразные болезни, поэтому важно знать, в какое время и как передаётся инфекция. Путь, через который возбудитель болезни может попасть в организм, называют «воротами инфекции».

Наиболее частыми инфекционными поражениями являются острые респираторные заболевания (ОРЗ), в том числе грипп. Они вызываются различными микроорганизмами и вирусами. Иммунитет, выработанный к одному из возбудителей, не защищает от заражения другим. Грипп – это вирусное заболевание, которое передаётся воздушно-капельным путём. Зная это, надо тщательно следить за чистотой воздуха, удалять пыль, изолировать больного. Грипп распространяется очень быстро. Во время эпидемий гриппа следует избегать места большого скопления людей. Грипп опасен своими осложнениями, поэтому надо строго соблюдать предписания врача. При общении с людьми, больными гриппом, необходимо тщательно соблюдать правила личной гигиены и пользоваться марлевой повязкой, закрывающей рот и нос. При заболевании необходимо вызвать врача и обеспечить больному постельный режим.

Многие микроорганизмы не выдерживают кипячения, их можно уничтожить хлорамином и другими дезинфицирующими средствами.

Ряд инфекционных болезней поражает преимущественно детей. Это корь, ветряная оспа, коклюш, свинка. Эти заболевания обычно оставляют стойкий иммунитет. Вместе с тем они очень заразны. Большинство людей болеют ими в детстве. Отсюда и их название – «детские» болезни, но болеть ими могут и взрослые.

Значительную опасность для окружающих представляют бацилло– и вирусоносители. Ими становятся люди, перенёсшие инфекционные заболевания, но не освободившиеся полностью от болезнетворных микроорганизмов. Силы иммунитета этих людей достаточны, чтобы защитить себя от возобновления заболевания, но они не могут уничтожить их до конца. Такие люди могут, сами того не подозревая, заражать окружающих. Поэтому не следует уклоняться от анализа на бациллоносительство, если его предлагает врач.

ИММУНИТЕТ, НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЙ И СПЕЦИФИЧЕСКИЙ ИММУНИТЕТ, АНТИГЕНЫ, АНТИТЕЛА, ИММУННАЯ СИСТЕМА, ВОСПАЛЕНИЕ, ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ, ПАРАЗИТАРНЫЕ БОЛЕЗНИ, ПОСТИНФЕКЦИОННЫЙ ИММУНИТЕТ, «ВОРОТА ИНФЕКЦИИ», БАЦИЛЛО– И ВИРУСОНОСИТЕЛИ, ИНТЕРФЕРОН.

Вопросы

1. Что такое иммунитет?

2. К какой форме иммунитета относится фагоцитоз?

3. Какие клетки образуют антитела?

4. Могут ли антитела, выработанные против дифтерии, обезвредить столбнячный яд? Объясните свою точку зрения.

5. Что такое воспаление? Каковы его признаки?

6. Какие заболевания называют инфекционными? Что для них характерно?

7. Что такое «ворота инфекции»?

8. Почему опасны бацилло– и вирусоносители?

Задания

1. Болели ли вы какими-либо «детскими» болезнями? Какие симптомы позволили поставить вам диагноз? Как проходил процесс выздоровления? Если вы болели в раннем детстве и не помните этого, расспросите своих родителей.

2. Проанализируйте рисунок 59. Ответьте на вопросы:

1) Можно ли назвать изображённый на рисунке процесс воспалением?

2) Почему образовался гнойный нарыв?

§ 19. Иммунология на службе здоровья

1. Чем занимается иммунология?

2. Как появились вакцины и лечебные сыворотки?

3. Чем искусственный иммунитет отличается от естественного?

4. Почему возникает аллергия?

5. Что такое совместимость тканей и почему при переливании крови надо учитывать группу крови донора и больного?

В настоящее время изучением иммунитета занимается наука иммунология. Её вклад в медицину, животноводство и другие отрасли народного хозяйства огромен, а начиналась она с довольно скромного эпизода.

История изобретения вакцин. Первую вакцину изобрёл английский учёный Эдуард Дженнер (1749–1823). Он заметил, что женщины, доившие больных оспой коров, у которых на вымени были оспенные пузырьки, гораздо реже болели натуральной оспой. Дженнер взял жидкость из оспенных пузырьков женщины, болевшей коровьей оспой, и втёр её в царапину на коже мальчика. Через некоторое время он заразил этого мальчика натуральной оспой, но мальчик не заболел. Дело в том, что вирус коровьей оспы, неопасный для человека, вызвал в организме пациента появление антител, нейтрализующих вирус чёрной оспы.

Продолжил дело Э. Дженнера французский микробиолог Луи Пастер (1822–1895). Он первый понял, что возбудителями многих инфекционных болезней являются микробы, и обратил внимание на то, что после перенесения болезни человек, как правило, не болеет. Пастер предположил: если удастся ослабить микроорганизмы настолько, чтобы они могли вызвать заболевание человека лишь в лёгкой форме, то в дальнейшем человек, перенёсший однажды такую болезнь, окажется невосприимчив к этому заболеванию. Опыты подтвердили эту мысль.

Луи Пастер

Препараты из ослабленных микробов (или их ядов) стали называть вакцинами, что в переводе означает «коровьи», в память о первой вакцине, созданной Э. Дженнером. Процедура введения вакцины получила название прививка. После прививки организм начинает самостоятельно вырабатывать антитела к введённому возбудителю, и спустя примерно месяц у человека формируется иммунитет.

Лечебные сыворотки. При введении сыворотки организм получает антитела в готовом виде. Особенно важно это в том случае, если заражение уже произошло.

Кровь для производства лечебной сыворотки берут либо у человека, перенёсшего данное заболевание, либо у животных, которых предварительно иммунизируют (рис. 60), вводя возбудителя инфекционного заболевания или же его токсин (яд). В ответ на это в организме животного вырабатываются защитные антитела – или антимикробные, или антитоксические. Например, противодифтерийная сыворотка – антитоксин. Её получают путём введения в организм животного дифтерийного токсина.

Рис. 60. Изготовление антидифтерийной сыворотки: 1, 2, 3, 4 – многократная вакцинация лошади (ей вводят дифтерийный яд – токсин). в её организме вырабатываются антитела против дифтерийного яда – антитоксины; 5 – взятие крови с антитоксинами, уничтожающими дифтерийный яд; 6,7 – приготовление сыворотки крови, содержащей антитоксины, выработанные в организме лошади (освобождение от форменных элементов, получение плазмы крови, удаление фибриногена); 8 – ампулы с антидифтерийной сывороткой; 9 – введение сыворотки здоровому человеку для профилактики заболевания или больному – для излечения

Все вакцины и сыворотки специфичны, то есть обладают строгой направленностью действия (например, антидифтерийная сыворотка не предохранит от других инфекционных заболеваний).

Естественный и искусственный иммунитет. Иммунитет может быть природный – естественный и искусственно созданный.

Естественный иммунитет может быть подразделён на видовой, наследственный и приобретённый. Например, человек никогда не заболевает чумкой собак, потому что в человеческом организме нет условий для жизнедеятельности возбудителя этого заболевания. Это видовой иммунитет. Некоторые люди невосприимчивы к заболеваниям, которыми страдают другие люди. Это наследственный иммунитет. Наконец, есть иммунитет, приобретённый в результате перенесённого заболевания, его называют активным иммунитетом. Пассивный естественный иммунитет обеспечивают антитела, полученные ребёнком от матери вместе с грудным молоком.

Искусственный иммунитет может быть только приобретённым. Он может быть активным, когда вводится вакцина и организм сам вырабатывает антитела, или пассивным, когда человеку вводят лечебную сыворотку, содержащую уже готовые антитела (см. схему).

Аллергия. Повышенную чувствительность организма к некоторым факторам окружающей среды, например к продуктам питания, пахучим веществам, медицинским препаратам, предметам бытовой химии, называют аллергией. Вещество, вызывающее аллергию, называют аллергеном. Попавший в организм аллерген вызывает иммунную реакцию: в организме начинают образовываться антитела. Они прикрепляются к стенкам сосудов, к клеткам различных тканей и органов. При вторичном попадании аллергена в организм эти антитела образуют с ним комплексы «антиген – антитело». При этом выделяются вещества, повреждающие клетки, к которым эти антитела были прикреплены. Возникают покраснение, зуд и другие признаки раздражения. Например, раздражение слизистой полости носа ведёт к насморку и чиханию, раздражение слизистой бронхов – к кашлю и усиленному выделению мокроты.

Аллергеном может быть цветочная пыльца, комнатная пыль, стиральные порошки, корм для рыб, шерсть собаки или кошки, антибиотики, выбросы городских и сельских предприятий.

Тканевая совместимость. Попытки пересадить ткань от одного человека другому предпринимались давно. Однако даже при удачно сделанной операции пересаженная ткань через некоторое время отторгалась. Причиной была иммунная реакция. Чужая ткань по биохимическому составу несколько отличалась от ткани пациента, которому её пересаживали. Этого было достаточно, чтобы некоторые химические соединения ткани воспринимались в организме как антигены.

Чем меньше пересаживаемая ткань содержит антигенов, тем больше шансов, что она приживётся. Поэтому задача хирургов – отыскать таких людей, у которых ткани были бы совместимы. Наиболее совместимыми являются ткани близких родственников. При пересадке тканей и органов используют специальные препараты, подавляющие иммунную реакцию.

Переливание крови. С проблемой тканевой совместимости врачи столкнулись и при переливании крови. Первые попытки переливания крови непосредственно от одного человека (донора) к другому (реципиенту) были предприняты ещё в XIX в. Однако часто при этом эритроциты больного, которому переливали чужую кровь, слипались, и человек погибал.

В начале XX в. австрийский врач Карл Ландштейнер с коллегами создал учение о группах крови, что позволило безопасно возмещать кровопотерю у одного человека кровью другого. За свои открытия в 1930 г. К. Ландштейнер получил Нобелевскую премию.

Оказалось, что существует четыре разные группы крови – 0 (I), А (II), В (III), AB (IV), отличающиеся биохимическим составом. Принадлежность к той или иной группе обусловлена наличием на мембранах эритроцитов особых белков – антигенов (агглютиногенов) А и В и растворённых в плазме антител (агглютининов) α и β (см. табл.).

При взаимодействии одноимённых антигенов и антител (например, А и α) эритроциты склеиваются (агглютинируют). Долгое время считалось, что люди с I группой крови являются универсальными донорами, потому что в их крови нет ни антигена А, ни антигена В, а люди с IV группой крови – универсальные реципиенты, потому что у них уже присутствуют оба возможных антигена.

Однако в настоящее время пациенту стараются переливать кровь только своей группы.

В течение всей жизни человека его группа крови не меняется: антигены, присутствующие в эритроцитах, и антитела, находящиеся в плазме, постоянны в течение всей жизни.

Резус-фактор. У многих людей в эритроцитах имеется белок, который называют резус-фактор. Он обозначается символом Rh⁺. Этот белок получил такое название, потому что впервые был обнаружен у обезьян вида макака-резус. Кровь людей, которые имеют его, называют резус-положительной, а кровь людей, в эритроцитах которых он отсутствует, – резус-отрицательной.

Если человеку с резус-отрицательной кровью перелить резус-положительную кровь, в его организме начнётся выработка антител против резус-фактора. Поэтому резус-отрицательным пациентам можно переливать только резус-отрицательную кровь.

Резус-конфликт может произойти и в том случае, когда мать резус-отрицательна, а отец резус-положителен. Если плод будет резус-положительным, то в организме матери начнут вырабатываться антитела, разрушающие резус-белок Rh⁺. При первой беременности может накопиться немного этих антител, и тогда родится нормальный ребёнок. Но при повторной беременности, когда антител накопится много, возникает резус-конфликт. Антитела из крови матери через плаценту проникают в кровоток плода и повреждают его эритроциты. Происходит гемолиз (распад) эритроцитов, у ребёнка развивается гемолитическая желтуха – состояние, опасное для жизни. С целью её предупреждения всем беременным с резус-отрицательной кровью делают анализы для выявления антител к резус-фактору. В случае их наличия сразу же после рождения ребёнку делают обменное переливание крови.

Накопление антител в организме резус-отрицательной женщины можно предотвратить путём специальной профилактики. После первых родов женщине внутривенно вводят специальный препарат, который устраняет из её крови выработанные во время беременности антитела к Rh-фактору.

ИММУНОЛОГИЯ, ЛЕЧЕБНЫЕ СЫВОРОТКИ, ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫЕ ПРИВИВКИ (ВАКЦИНЫ), АНТИТЕЛА, АНТИТОКСИНЫ, ЕСТЕСТВЕННЫЙ ИММУНИТЕТ: ВИДОВОЙ, НАСЛЕДСТВЕННЫЙ, ПРИОБРЕТЁННЫЙ; ИСКУССТВЕННЫЙ ИММУНИТЕТ: ПАССИВНЫЙ, АКТИВНЫЙ; АЛЛЕРГИЯ, АЛЛЕРГЕН, ТКАНЕВАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ, I, II, III И IV ГРУППЫ КРОВИ, РЕЗУС-ФАКТОР, ДОНОР, РЕЦИПИЕНТ.

Вопросы

1. Какова заслуга Э. Дженнера и Л. Пастера в изобретении вакцины?

2. Почему прививка против кори не обеспечивает иммунитет к столбняку?

3. Что такое аллергия и как она возникает?

4. Почему тканевая несовместимость является препятствием при пересадке органов?

5. Какие группы крови имеются у человека?

6. Как можно объяснить конфликт между резус-положительным плодом и резус-отрицательным материнским организмом?

7. Почему при переливании крови необходимо учитывать группу крови и резус-фактор? Знаете ли вы свою группу крови и резус-фактор?

8. Существует ли у вас аллергия на какие-либо вещества или продукты? Какие меры необходимо соблюдать для предупреждения развития аллергической реакции?

9. Подумайте, что произойдёт, если человеку с резус-положительной кровью перелить резус-отрицательную кровь.

Задания

1. На рисунке 60 показан процесс приготовления противодифтерийного антитоксина, состоящего из антител, нейтрализующих дифтерийный яд. Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

1) Что находится в колбе, содержимое которой вводят лошади несколько раз, постепенно увеличивая дозу?

2) Что происходит в организме лошади в ответ на введение этого вещества?

3) Как обрабатывают кровь лошади, чтобы получить антидифтерийный антитоксин?

4) В каких случаях применяют антидифтерийный антитоксин?

5) Какой тип иммунитета вырабатывается у больного, которому ввели антидифтерийный антитоксин?

2. Используя дополнительную литературу и интернет-ресурсы, подготовьте сообщение о работах Э. Дженнера и Л. Пастера.

Основные положения главы 5

Внутренняя среда организма состоит из трёх компонентов, объединённых в единую систему: кровь пополняет состав тканевой жидкости, избыток тканевой жидкости всасывается лимфатическими капиллярами и после очищения в лимфоузлах попадает снова в кровь.

Кровь состоит из плазмы и форменных элементов. В плазме содержатся необходимые клеткам питательные вещества, она уносит из клеток продукты распада. При повреждении сосудов разрушаются тромбоциты, и содержащийся в плазме фибриноген превращается в фибрин. Кровь свёртывается.

Эритроциты крови переносят кислород и частично углекислый газ. В лёгких гемоглобин превращается в оксигемоглобин: Нb + 4О₂ = НbO₈. В других тканях и органах идёт обратная реакция: НbO₈ = Нb + 4O₂.

Лейкоциты крови имеют различное строение и выполняют разные функции. Фагоциты обволакивают микробов ложноножками и уничтожают их, лимфоциты действуют другими способами. Одни из них распознают чужеродные вещества – антигены, другие выделяют в плазму крови химические вещества – антитела, которые связываются с антигенами и нейтрализуют их.

Способность организма реагировать на чужеродные вещества и уничтожать их называют иммунитетом. Изучение механизмов иммунитета позволило разработать предохранительные прививки, вакцины и лечебные сыворотки. Вакцина содержит антигены, которые вызывают у пациента выработку собственных антител. Лечебная сыворотка содержит готовые антитела, выработанные в организме донора.

Изучение иммунных свойств организма позволило понять причины возникновения аллергии, преодолеть тканевую несовместимость, сделать безопасным переливание крови.