Особенности и факторы противовирусного иммунитета

Факторы неспецифического и специфического противовирусного иммунитета. Учение о противовирусном иммунитете является час­тным разделом современной иммунологии, которая занимается изучением механизмов защиты, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма путем распознавания и взаимодей­ствия с чуждым ему субстратом.

Особенность иммунологии вирусных инфекций обусловлена уникальными особенностями биологии их возбудителей, принад­лежащих к агентам молекулярной неклеточной организации. Все вирусы представляют собой строгие внутриклеточные паразиты, отличающиеся механизмами репродукции и взаимодействия с чувствительными клетками от клеточных микроорганизмов. Свое­образие биологии вирусов и патогенеза болезней, вызываемых ими у животных и человека, непосредственно отражается на им­мунологических реакциях, соответствующих каждой отдельной группе вирусных инфекций.

При вирусных инфекциях, как и при бактериальных, после пе- реболевания в организме формируется иммунитет различной на­пряженности и длительности. Следует отметить, что при попада­нии вируса в организме не всегда происходят иммунологические реакции. Этот вид невосприимчивости свойствен животным опре­деленного вида к определенному возбудителю инфекции и пере­дается из поколения в поколение, например лошади не болеют ящуром, крупный рогатый скот — сапом, собаки — чумой свиней и др. В основе механизмов такой невосприимчивости (врожденно­го иммунитета — видового, наследственного, генетического) к оп­ределенным возбудителям лежит отсутствие в клетках рецепторов и субстратов, необходимых для взаимодействия вирусов, наличие веществ, блокирующих репродукции вирусов. Последние не могут репродуцироваться в организме, и заболевание не происходит. Необходимо отметить, что у новорожденных во многих случаях видовая устойчивость отсутствует, например крольчата-сосуны и мышата чувствительны к заражению вирусом ящура.

Защитные приспособления, или факторы противовирусного иммунитета, подразделяют на неспецифические и специфичес­кие, которые разнообразны по своей природе и механизму дей­ствия (рис. 21).

Неспецифический противовирусный иммунитет. Создание имму­нитета обеспечивают факторы неспецифической защиты: 1) об­щие физиологические; 2) гуморальные; 3) клеточные.

Перечисленные факторы обеспечивают защиту микроорганиз­ма против вирусов на молекулярном, клеточном и организменном уровнях, которые неразрывно связаны между собой.

Общие физиологические факторы. Для проникно­вения в восприимчивые клетки и ткани вирусу необходимо пре­одолеть защитные барьеры.

Кожно-слизистые барьеры выдерживают первую атаку вирусов. Неповрежденные кожа и слизистая оболочка служат не только ме­ханической преградой, но и являются стерилизующим фактором.

Если вирусы преодолели кожные и слизистые барьеры, то на­чинается их массивное проникновение в ткани. В инфицирован­ный участок быстро прибывает огромная масса фагоцитов, и та­ким образом создается защитный вал вокруг воспалительного очага, при этом ограничивается распространение микробов в сосед­ние ткани и кровь.

В создании иммунитета участвуют и такие общефизиологичес­кие факторы, как температура тела и выделение вируса из орга­низма различными секрециями. При повышении температуры тела усиливаются процессы иммуногенеза, ускоряется обмен ве­ществ, усиливается продукция интерферона, что в совокупности способствует выздоровлению. Повышение температуры тела вы­зывает непосредственную инактивацию внеклеточного вируса и способствует подавлению репродукции внутри клетки, а также ус­коряет обменные процессы в клетках и в организме, что сопро­вождается снижением рН внеклеточной и внутриклеточной среды (состояние ацидоза). Кислая среда подавляет вирусы и, наоборот, благоприятно влияет на ингибиторы, содержащиеся в тканях и жидкостях организма.

В удалении вирусов из организма принимают участие и выдели­тельные системы. Вирусы уже через короткое время (10...30 мин) появляются в моче. В отличие от бактерий они способны прохо­дить через почечный фильтр. Способность выделяться с мочой до­казана для многих вирусов животных и человека — гриппа, кори, чумы, ящура и др.

Вирусы выделяются из организма не только почками, но и дру­гими выделительными системами со слюной (грипп, бешенство), секретами при респираторных заболеваниях, кишечником, пора­женными клетками, эритроцитами и др. Выделение вирусов в ок­ружающую среду с мочой и другими экскретами способствует бо­лее быстрому восстановлению относительного постоянства внут­ренней среды организма, нарушаемого вирусной инфекцией.

Гуморальные факторы. Неспецифическую защиту орга­низма обеспечивают пропердин, ингибиторы в сыворотке крови, гормоны.

Пропердин (гамма-глобулин) содержится в нормальной сыво­ротке крови и принимает участие в нейтрализации вирусов. Ак­тивность проявляется за счет не самого пропердина, а системы пропердина (комплемента и двухвалентных ионов магния).

Ингибиторы — это неспецифические противовирусные веще­ства белковой природы, которые присутствуют в нормальной сы­воротке крови, секретах эпителия слизистых оболочек дыхатель­ного и пищеварительного трактов, в экстрактах органов и тка­ней. Они обладают способностью подавлять активность вирусов внечувствительной клетки: при нахождении вируса в крови и жид­костях. Ингибиторы подразделяют на термолабильные (теряют свою активность при прогревании сыворотки крови при 60...62 °С в течение 1 ч) и термостабильные (выдерживают нагревание до 100 °С). Ингибиторы обладают универсальной вируснейтрализую- щей и антигенагглютинирующей активностью в отношении мно­гих вирусов.

Помимо сывороточных ингибиторов различают ингибиторы тканей, секретов и экстрактов. Такие ингибиторы оказались ак­тивными в отношении многих вирусов. Например, секреторные ингибиторы респираторного тракта обладают антигемагглютини- рующей и вируснейтрализующей активностью.

Механизм действия ингибиторов заключается в соединении их с вирусами, вызывая нейтрализацию вирусных рецепторов, что выражается в понижении их физико-химических адсорбционных свойств. В результате вирусы теряют способность адсорбироваться на поверхности чувствительных клеток и проникать в них; вирус­ные частицы отторгаются с поверхности чувствительных клеток.

Защитная функция ингибиторов так же, как и антител, зависит от природы вируса и его количества, от активности самих ингиби­торов. На активности ингибиторов сказываются индивидуальные и возрастные особенности и др. При низком содержании ингиби­торов (у молоды^ организмов) вирус может освобождаться и вос­станавливать свою активность. При большом содержании ингиби­торов (с возрастом количество их увеличивается) и высоком их титре вирус нейтрализуется и становится объектом воздействия других иммунологических факторов.

Гормоны могут опосредованно влиять на резистентность к ви­русным агентам. Например, большие дозы кортизона снижают, а малые дозы, наоборот, повышают защитные функции организма.

На проникшие же в клетки вирусы действуют так называемые киллеры, представляющие собой клетки крови (малые лимфоци­ты). Естественные киллеры окружают клетки собственного орга­низма, пораженные любым вирусом, и с помощью ферментов раз­рушают клетку вместе с вирусом.

Клеточные факторы. В неспецифическом противови­русном иммунитете участвуют фагоцитирующие клетки (микро- и макрофаги).

Макрофаги — это полиморфная группа клеток, активно фаго­цитирующих чужеродный материал, попавший в кровоток: моно­циты крови, клетки костного мозга, купферовские клетки печени, гистиоциты, макрофаги селезенки, лимфатических узлов и сероз­ных полостей. Макрофаги принимают активное участие в процес­се антителообразования, вступая в кооперацию с Т- и В-клетками (лимфоцитами). Т-лимфоциты — это тимусзависимые иммуноциты. В-лимфоциты — это клетки, происходящие из клеток предше­ственников костного мозга, которые мигрируют в определенные участки лимфатических узлов и селезенки. Большинство В-клеток локализовано в лимфоидных тканях, другая их часть может цирку­лировать с лимфой и кровью.

Фагоцитозу возбудителей макрофагами способствуют специ­фические антитела, оказывающие опсонирующие и агглютиниру­ющие действия на вирусы. Кроме того, фагоциты являются проду­центами антител и интерферона.

Роль лейкоцитов в противовирусном иммунитете малоэффек­тивна (незначительна). Вирусы адсорбируются на лейкоцитах и поглощаются ими, но последующего разрушения их в клетках не происходит: весь процесс останавливается на стадии незавершен­ного фагоцитоза. Попытки в экспериментальных условиях пере­вести незавершенный фагоцитоз в завершенный не дали положи­тельных результатов. Неспособность макрофагами переваривать вирусы — одна из основных особенностей механизма противови­русного и противобактериального иммунитета. Однако в противо­вирусном иммунитете фагоцитозу не отводится существенная роль.

Если вирус преодолевает действие гуморальных факторов им­мунитета (антител и ингибиторов) и проникает в чувствительную клетку, то с этого момента начинается внутриклеточное развитие возбудителя и инфекции, вызванной им. Однако проникновение вируса в клетку не всегда сопровождается его внутриклеточным развитием. Клетка остается морфологически не измененной, дест­руктивные процессы в ней не происходят и она приобретает ус­тойчивость к повторным заражениям другими вирусами.

Подавление процесса репродукции одного вируса другим в жи­вых клетках называется вирусной интерференцией. Материальной ос­новой интерференции служит особое вещество — интерферон, образующийся клеткой в ответ на проникновение в нее вируса. Он обладает антивирусной, антипролиферативной и имунномо- дулирующей активностью. По химической природе интерферон (интерфероны) представляет собой гликопротеид (белок) с моле­кулярной массой 20...30 кДа. Интерферон инактивируется при за­мораживании и оттаивании, при нагревании до 60 °С в течение 1 ч и при 100 °С в течение 5 мин, при облучении ультрафиолетовым излучением, разрушается трипсином и пепсином. На него не дей­ствуют рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, специфические им­мунные сыворотки. Он не обладает токсичностью и антигеннос- тью; его активность проявляется как в кислой, так и в щелочной среде (рН 2,0... 10,0).

В организме интерферон обнаруживают через 1...2 ч после вве­дения вируса; максимальный уровень — через 4...8 ч. Индуктора­ми интерферона являются вирусы живые и инактивированные, синтетические полинуклеотиды и бактерии, их эндотоксины.

Интерферон содержится в крови, моче, спинномозговой жид­кости, смывах носоглотки, в различных органах (почки, легкие и др.) и тканях организма. Его продуцируют практически все клетки организма, но наиболее активно клетки РЭС (особенно селезен­ки) и лейкоциты (макрофаги и лимфоциты). Образование интер­ферона в клетке обусловлено двумя моментами: устойчивостью клетки к вирусу и степенью вирулентности вируса. Если клетка устойчива к вирусу и вирус маловирулентный, то в клетке начина­ется синтез интерферона. Интерферон подавляет синтез вирусных нуклеаз и активирует синтез другого клеточного белка, обладаю­щего антивирусной активностью. Причем местами такого дей­ствия интерферона могут быть вирусная информационная РНК или клеточные рибосомы. Но если клетка чувствительна к вирусу и последний достаточно вирулентен, то клетка синтезирует вирус­ные компоненты; начинается репродукция вирусных частиц.

Интерферон обладает выраженной видовой специфичностью, т. е. он, образованный клетками одного вида животного, более эф­фективно защищает животных этого же вида, независимо от того, каким вирусом он был индуцирован.

В отличие от антител интерферон обладает широким спектром антивирусного действия; предохраняет клетки от заражения не только гомологичным вирусом, но и гетерологичными вирусами.

Интерферон адсорбируется другими клетками, и по мере на­ступления адсорбции развивается устойчивость клеток к зараже­нию вирусом. Он не инактивирует внеклеточный вирус ин витро, что подтверждается сохранением инфекционности последнегопосле смешивания его с интерфероном, а также препятствует ад­сорбции вируса клеткой и лишь с наступлением интерференции предотвращает накопление вируса в клетке и развитие цитопати- ческого эффекта. При латентных инфекциях наступает равнове­сие между продукцией клетками вируса и интерферона. Внешне такие клетки не отличаются от здоровых.

Таким образом, антивирусное действие интерферона сводится в конечном счете к превращению инфицированной клетки в сис­тему, в которой репродукция вируса либо невозможна, либо по­давлена.

Специфический противовирусный иммунитет. Специфическая за­щита животных от вирусов осуществляется иммунной системой, которая обладает уникальной способностью распознавать множе­ство разнообразных агентов (микроорганизмы, в том числе и ви­русы, токсины и др.) — антигенов и вырабатывать в ответ на это распознавание специфические антитела и сенсибилизированные лимфоциты.

Иммунные механизмы обеспечивают: 1) гуморальные факторы; 2) клеточные факторы. Как известно, вирусы для макроорганизма представляют собой чрезвычайные раздражители, т. е. антигены. Антигенность их связана с белками, входящими в состав оболочек. У вирусов различают два типа антигенов: S — внутренний и Vi — внешний. Позже начинают развиваться специфические факторы, представляющие заключительный и наиболее мощный эшелон за­щиты организма, а именно гуморальный и клеточный факторы.

Доказано, что гуморальные факторы при вирусных ин­фекциях составляют основу противовирусного иммунитета. При вирусных инфекциях образуются вируснейтрализующие, компле- ментсвязывающие и преципитирующие антитела.

Специфические противовирусные антитела вырабатываются на рибосомах плазматических клеток — в лимфоцитах при тесном взаимодействии их с Т-лимфоцитами и макрофагами. Противови­русные антитела образуются в тех же клетках, что и противобакте- риальные, и механизм этого процесса один и тот же. Отличие со­ставляет то, что к некоторым вирусам антитела образуются очень быстро — на 2...3-й сутки после заражения организма, например при гриппе. Противовирусные антитела связаны с глобулиновой фракцией сывороточных белков (Ig): А, М, G, Е, D. Наибольшее значение имеют IgG, IgA и IgM, в то время как защитная функция IgD и IgE сравнительно невелика, a IgE связывают с возникнове­нием аллергии.

Роль антител в противовирусном иммунитете высока. Суще­ствует прямая зависимость между восприимчивостью организма и концентрацией антител в крови. Доказано, что формирование им­мунитета при вирусных инфекциях зависит от сроков появления антител; степень напряженности иммунитета возрастает по мере повышения уровня антител. Действие специфических противови-русных антител направлено непосредственно на вирусную части­цу или ее отдельные компоненты (Vi- и S-антигены), а не на клетки.

Формы взаимодействия антител. В основе первичного взаимо­действия антител с гомологичным вирусом лежит процесс специ­фической адсорбции: молекула антитела присоединяется к повер­хности вирусной частицы, изменяет ее физико-химические свой­ства. В результате вирус становится неспособным соединяться с рецепторами чувствительной клетки и проникать в нее.

Принято считать, что одна вирусная частица может нейтрали­зоваться одной молекулой антитела (хотя вирус может обладать несколькими адсорбционными связями). Если количество анти­тел, вошедших в комплекс вирус—антитело, невелико, то проис­ходит нейтрализация антителами лишь одной адсорбционной поверхности вируса, а другой, свободной стороной вирус может связываться с восприимчивой клеткой и инфицировать ее. Следо­вательно, антитела прежде всего разрывают контакт между виру­сом и восприимчивой клеткой, препятствуя начальной фазе ви­русных инфекций.

Нейтрализация вируса антителами представляет подвижный процесс, который зависит от массы, количества этих двух реаги­рующих систем, а также от ионной концентрации солей, темпе­ратуры и других факторов, влияющих на взаимодействие вируса и антитела. При избытке антител инактивация вируса может быть полной. Скорость иммунологической реакции зависит от концентрации антител и времени их воздействия на вирус. В тече­ние начального периода комплекс вирус—антитело непрочный и процесс может быть обратимым. С течением времени связь стано­вится прочной и выделить из комплекса вирус невозможно. Однако различные вирусы дают неодинаково стойкие комплексы с антите­лами, что, по-видимому, зависит от сложности структуры и виру­лентности вирусных частиц. Необходимо отметить, что действие специфических противовирусных антител направлено на инактива­цию (нейтрализацию) вирусов, находящихся только вне клетки в экстрацеллюлярной среде. И это действие осуществляется на моле­кулярном уровне на трех линиях защиты: в местах входных ворот вирусов, на пути продвижения их к восприимчивым клеткам и на самой территории клеток с вирусами, находящимися в клетках, хотя до сих пор обоснованных доказательств этого не имеется.

Противовирусные антитела способны вступать в реакцию с ви­русом, уже адсорбированным на поверхности клеток. При этом они вызывают нейтрализацию гемагглютинирующих свойств ви­руса, в результате чего происходит отторжение вирусных частиц с поверхности клетки.

Антитела могут изменить развитие инфекции путем воздей­ствия на чувствительные к вирусам клетки. Это доказано в резуль­тате применения иммунных сывороток при различных вирусныхинфекциях (клещевом энцефалите, гриппе, кори, полиомиелите обезьян и др.)- Введение иммунных сывороток в ранние сроки за­болевания оказывает положительный лечебный эффект. В этом случае они блокируют уже пораженные вирусом клетки, которые остаются в первичном очаге. В результате этого предотвращается распространение патологического процесса. Структуры и функ­ции пораженных вирусом клеток антитела не восстанавливают.

Огромную роль в противовирусном иммунитете играют клеточ­ные факторы, в основном лимфоциты: Т-лимфоциты формиру­ются из незрелых стволовых клеток в тимусе, В-лимфоциты — в фабрициевой сумке. Т-лимфоциты первыми распознают чужерод­ный антиген в организме, вырабатывают особые вещества (медиа­торы), которые активизируют моноциты и В-лимфоциты, убива­ют клетки с адсорбированными на них вирусами (или другими ан­тигенами), вырабатывают интерферон и др. В-лимфоциты под действием переработанного моноцитами антигена и медиаторов превращаются в плазмоциты, вырабатывающие специфические антитела. Некоторые формы Т-лимфоцитов (киллеры, супрессо- ры, хелпер) и В-лимфоциты вместе с моноцитами образуют мощ­ный клеточный фактор защиты организма от вирусов.

Таким образом, противовирусный иммунитет, как и иммунитет против других инфекционных агентов, — это комплекс защитных факторов, направленных на сохранение и восстановление посто­янства внутренней среды организма в целом, гомеостаза клеток в частности. Вместе с тем противовирусный иммунитет имеет и присущее ему своеобразие, заключающееся прежде всего в том, что в нем главенствуют процессы, происходящие на клеточном и молекулярном уровнях.