Открытие возбудителей болезней сопровождалось изучением их биологических свойств, разработкой номенклатуры и их классификации. Данный этап в развитии микробиологии можно назвать физиологическим. В этот период были изучены процессы и характеристики обмена веществ у бактерий: дыхание, потребность в органических и минеральных веществах, ферментативная активность, размножение и рост, культивирование на искусственных питательных средах и т.д.

Огромное значение для развития микробиологии в этот период имели открытия гениального французского ученого Луи Пастера (1822--1895). Он не только обосновал этиологическую роль микробов в возникновении болезней, но и открыл ферментативную природу брожения -- анаэробиоз (т.е. дыхание в отсутствие кислорода), опроверг положение о самозарождении бактерий, обосновал процессы дезинфекции и стерилизации, а также открыл и обосновал на примере бешенства и других инфекций принципы вакцинации, т.е. предохранительных прививок против микробов.

Иммунологический период

микробиология вирусология иммунологический медицина

С Л.Пастера начинается четвертый, иммунологический период в развитии микробиологии. Ученый в блестящих экспериментах на животных, использовав в качестве модели холеру кур, сибирскую язву и бешенство, разработал принципы создания специфической невосприимчивости к микробам путем вакцинации ослабленными, а также убитыми микробами. Он разработал способ аттенуации, т.е. ослабление (снижение) вирулентности микробов путем многократных пассажей через организм животных, а также путем выращивания их на искусственных питательных средах в неблагоприятных условиях. Введение животным штаммов с пониженной вирулентностью обеспечивало впоследствии защиту от заболеваний, вызываемых вирулентными микробами. Эффективность вакцинации аттенуированными штаммами микробов была блестяще подтверждена Л.Пастером при спасении людей, зараженных вирусом бешенства.

До Л.Пастера была известна возможность предохранительных прививок против натуральной оспы людей путем нанесения на кожу содержимого пустул (оспин), взятых от коров, больных коровьей оспой. Это впервые более 200 лет назад осуществил английский врач Э.Дженнер (1749--1823). Человечество с благодарностью отмечает это событие. Так, 1996 г., когда исполнилось 200 лет со дня оспопрививания, во всем мире был объявлен годом Дженнера. Однако вакцинации против оспы человека материалом, содержащим возбудителя оспы коров, носили чисто эмпирический характер и не привели к разработке общих научных принципов вакцинопрофилактики. Это было сделано Л.Пастером, который с большим уважением относился к Э.Дженнеру и в его честь предложил называть препараты, использующиеся для прививок, вакцинами (от фр. vaca -- корова).

Л.Пастер разработал не только принцип вакцинации, но и способ приготовления вакцин, который не потерял своей актуальности и в наши дни. Следовательно, Л.Пастер является основоположником не только микробиологии и иммунологии, но и иммунобио- технологии.?

Развитие иммунологии в конце XIX--начале XX вв. связано с именами двух выдающихся ученых -- русского зоолога И.И.Мечникова (1845--1916) и немецкого химика П.Эрлиха (1854--1915). Оба этих ученых, а также Пастер являются основоположниками иммунологии. И.И.Мечников, окончивший Харьковский университет и ставший профессором в 26 лет, более 28 лет работал рядом с Л.Пастером, являясь заместителем по науке Парижского пастеровского института, возглавляемого самим Л.Пастером. Этот институт был создан в 1888 г. на пожертвования как простых людей, так и правительств различных стран. Самое шедрое пожертвование сделал российский император Александр III. Пастеровский институт и в наши дни является одним из ведущих институтов мира. Не случайно именно в этом институте в 1983 г. Л.Монтанье открыл вирус иммунодефицита человека.

И.И.Мечников разработал фагоцитарную теорию иммунитета, т.е. заложил основы клеточной иммунологии, за что ему была присуждена Нобелевская премия. Одновременно эта же премия была присуждена и П.Эрлиху за разработку гуморальной теории иммунитета, объяснявшей механизмы защиты с помощью антител. Подтверждением гуморальной теории П.Эрлиха послужили работы Э.Беринга и С.Китазато, впервые приготовивших антитоксические дифтерийные сыворотки путем иммунизации лошадей дифтерийным токсином.

Наряду с разработкой вакцин и сывороток развивалось направление поиска химических противобактериальных препаратов, оказывающих бактериостатическое и бактерицидное действие. Основоположником этого направления был П.Эрлих, искавший "волшебную пулю" против микробов. Им впервые был создан препарат "Сальварсан" (препарат 606), губительно действующий на спирохеты -- возбудителя сифилиса. Это направление химиотерапии и химиопрофилактики интенсивно развивается и в настоящее время, имеет множество достижений, венцом которых является создание антибиотиков, открытых английским врачом А.Флемингом.

Иммунологический период развития микробиологии заложил прочную основу для выделения в качестве самостоятельной дисциплины иммунологии, а также обогатил микробиологию новыми иммунологическими методами исследования, что позволило поднять микробиологию на более высокий научный и практический уровень. Этому способствовали также успехи в области биохимии, молекулярной биологии, генетики, а впоследствии генной инженерии и биотехнологии. Начиная с 40--50-х годов XX в. микробиология и иммунология вступили в 5. молекулярно- генетический этап развития. Этот этап характеризуется расцветом молекулярной биологии, открывшей универсальность генетического кода человека, животных, растений и бактерий; молекулярные механизмы биологических процессов. Были расшифрованы химические структуры жизненно важных биологически активных веществ, таких как гормоны, ферменты и др.; осуществлён химический синтез биологически активных веществ. Расшифрованы, клонированы и синтезированы отдельные гены, созданы рекомбинантные ДНК; в практику внедряются генно- инженерные способы получения сложных биологически активных веществ и т.д.

Иммунология как определенное направление исследований возникла из практической необходимости борьбы с инфекционными заболеваниями. Как отдельное научное направление иммунология сформировалась лишь во второй половине ХХ века. Гораздо более продолжительна истории иммунологии как прикладного раздела инфекционной патологии и микробиологии. Многовековые наблюдения за заразными болезнями заложили фундамент современной иммунологии: несмотря на широкое распространение чумы (V век до н.э.), никто не заболевал дважды, по крайней мере смертельно и для захоранения трупов использовали переболевших.

Имеются свидетельства тому, что первые прививки оспы проводили в Китае за тысячу лет до Рождества Христова. Инокуляция содержимого оспенных пустул здоровым людям с целью их защиты от острой формы заболевания распространилась затем в Индию, Малую Азию, Европу, на Кавказ.

На смену инокуляции пришел метод вакцинации (от лат. «vacca» - корова), разработанный в конце XVIII в. английским врачом Э. Дженнером . Он обратил внимание на тот факт, что молочницы, ухаживавшие за больными животными, иногда заболевали в крайне слабой форме оспой коров, но при этом никогда не болели натуральной оспой. Подобное наблюдение давало в руки исследователя реальную возможность борьбы с болезнью людей. В 1796 г., через 30 лет после начала своих изысканий Э. Дженнер решился опробовать метод вакцинации коровьей оспой. Эксперимент прошел успешно и с тех пор способ вакцинации по Э. Дженнеру нашел широкое применение во всем мире.

Зарождение инфекционной иммунологии связывают с именем выдающегося французского ученого Луи Пастера . Первый шаг к целенаправленному поиску вакцинных препаратов, создающих устойчивый иммунитет к инфекции, был сделан после наблюдения Пастера над патогенностью возбудителя куриной холеры. Из этого наблюдения Пастер сделал вывод: состарившаяся культура, потеряв свою патогенность, остается способной к созданию устойчивости к инфекции. Это определило на многие десятилетия принцип создания вакцинного материала - тем или иным способом (для каждого возбудителя своим) добиваться снижения вирулентности патогена при сохранении его иммуногенных свойств.
Хотя Пастер разработал принципы вакцинации и успешно применял их на практике, он не знал о факторах, включенных в процесс защиты от инфекции. Первыми, кто пролил свет на один из механизмов невосприимчивости к инфекции, были Эмиль фон Беринг и Китазато . Они продемонстрировали, что сыворотка от мышей, предварительно иммунизированных столбнячным токсином, введенная интактным животным, защищает последних от смертельной дозы токсина. Образовавшийся в результате иммунизации сывороточный фактор - антитоксин - представлял собой первое обнаруженное специфическое антитело. Работы этих ученых положили начало изучению механизмов гуморального иммунитета.
У истоков познания вопросов клеточного иммунитета стоял русский биолог-эволюционист Илья Ильич Мечников . В 1883 году он сделал первое сообщение по фагоцитарной теории иммунитета на съезде врачей и естествоиспытателей в Одессе. У человека есть амебоидные подвижные клетки - макрофаги, нейтрофилы. «Едят» они пищу особого рода - патогенных микробов, функция этих клеток - борьба с микробной агрессией.
Параллельно с Мечниковым разрабатывал свою теорию иммунной защиты от инфекции немецкий фармаколог Пауль Эрлих . Он знал о том факте, что в сыворотке крови животных, зараженных бактериями, появляются белковые вещества, способные убивать патогенные микроорганизмы. Эти вещества впоследствии были названы им «антителами». Самое характерное свойство антител - это их ярко выраженная специфичность. Образовавшись как защитное средство против одного микроорганизма, они нейтрализуют и разрушают только его, оставаясь безразличными к другим.
Две теории - фагоцитарная (клеточная) и гуморальная - в период своего возникновения стояли на антагонистических позициях. Школы Мечникова и Эрлиха боролись за научную истину, не подозревая, что каждый удар и каждое его парирование сближало противников. В 1908 г. обоим ученым одновременно была присуждена Нобелевская премия.
К концу 40-х - началу 50-х годов ХХ столетия завершается первый период развития иммунологии. Был создан целый арсенал вакцин против самого широкого набора инфекционных заболеваний. Эпидемии чумы, холеры, оспы перестали уничтожать сотни тысяч людей. Отдельные, спорадические вспышки этих заболеваний встречаются до сих пор, но это лишь очень локальные, не имеющие эпидемиологического, а тем более пандемического значения случаи.

Рис. 1. Ученые-иммунологи: Э. Дженнер, Л. Пастер, И.И. Мечников, П.Эрлих.

Новый этап развития иммунологии связан в первую очередь с именем выдающегося австралийского ученого М.Ф. Бернета . Именно он в значительной степени определил лицо современной иммунологии. Рассматривая иммунитет как реакцию, направленную на дифференциацию всего «своего» от всего «чужого», он поднял вопрос о значении иммунных механизмов в поддержании генетической целостности организма в период индивидуального (онтогенетического) развития. Именно Бернет обратил внимание на лимфоцит как основной участник специфического иммунного реагирования, дав ему название «иммуноцит». Именно Бернет предсказал, а англичанин Питер Медавар и чех Милан Гашек экспериментально подтвердили состояние, противоположное иммунной реактивности - толерантности. Именно Бернет указал на особую роль тимуса в формировании иммунного ответа. И, наконец, Бернет остался в истории иммунологии как создатель клонально-селекционной теории иммунитета. Формула такой теории проста: один клон лимфоцитов способен реагировать только на одну конкретную, антигенную, специфическую детерминанту.
Особого внимания заслуживают взгляды Бернета на иммунитет как на такую реакцию организма, которая отличает все «свое» от всего «чужого». После доказательства Медаваром иммунологической природы отторжения чужеродного трансплантата, после накопления фактов по иммунологии злокачественных новообразований стало очевидным, что иммунная реакция развивается не только на микробные антигены, но и тогда, когда имеются любые, пусть незначительные антигенные различия между организмом и тем биологическим материалом (трансплантатом, злокачественной опухолью), с которым он встречается.

Сегодня мы знаем если не все, то многое из механизмов иммунного реагирования. Нам известны генетические основы удивительно широкого разнообразия антител и антигенраспознающих рецепторов. Мы знаем, какие типы клеток ответственны за клеточные и гуморальные формы иммунного реагирования; в значительной степени понятны механизмы повышенной реактивности и толерантности; многое известно о процессах распознавания антигена; выявлены молекулярные участники межклеточных отношений (цитокины); в эволюционной иммунологии сформирована концепция роли специфического иммунитета в прогрессивной эволюции животных. Иммунология как самостоятельный раздел науки встала в один ряд с истинно биологическими дисциплинами: молекулярной биологией, генетикой, цитологией, физиологией, эволюционным учением.

У истоков иммунологии стоял английский врач Дженнер , который разработал метод вакцинации против оспы. Однако его исследования носили частный характер и касались только одного заболевания.

Развитие научной иммунологии связывают с именем Луи Пастера , который сделал первый шаг к целенаправленному поиску вакцинных препаратов, создающих устойчивый иммунитет к инфекциям: получил и применил на практике вакцины против холеры, сибирской язвы, бешенства, полученные из микробов с ослабленной вирулентностью (аттенуированные).

Основоположником учения о клеточном иммунитете является И.И.Мечников , создавший фагоцитарную теорию (1901-1908).

Беринг и Эрлих - заложили основу гуморального иммунитета.

Эмиль фон Беринг – 1 лауреат Нобелевской премии по медицине (1901 г.), награжден за открытие антитоксических антител и разработку противостолбнячной и противодифтерийной сывороток.

Эрлих – основатель теории боковых цепей (ат в виде рецепторов находятся на поверхности клеток, аг специфически отбирает соответствующие антительные рецепторы, обеспечивает их выход в циркуляцию и компенсаторную гиперпродукцию антител (рецепторов).

Учение об антигенах – К. Ландштейнер, Ж. Борде, доказавшие, что аг могут быть не только микробы и вирусы, но любые клетки животного. К. Ландштейнер открытие групп крови. (1930 г.).

Ч. Рише – открытие анафилаксии и аллергии (1913).

Бернет и Медовар (1960 г.) - учение об иммунологической толерантности, показали, что в основе отторжения генетически чужеродных тканей и инфекционного иммунитета лежат одни и те же механизмы. М. Бернет создатель клонально-селекционной теории иммунитета – один клон лимфоцитов способен реагировать только на одну специфическую антигенную детерминанту. И кроме того, Бернет является автором одного из важнейших положений иммунологии – концепции об иммунологическом надзоре за постоянством внутренней среды организма.

В 60-е годы бурно начинает развиваться учение о Т- и В системах иммунитета (Клэман, Дэвис, Ройт ).

Была предложена теория 3-х - клеточной кооперации иммуноцитов в иммунном ответе (Петров, Ройт и др.). Главными участниками предложенной схемы стали Т и В-лимфоциты и макрофаги.

· расшифровка структуры Ig - (Портер, Эйдельман )

· открытие структур, кодируемых ГКГ – (Бенацераф, Снелл )

· генный контроль иммунного ответа, разнообразия антител и значение некоторых генов в предрасположенности к заболеваниям

· получение моноклональных антител и обоснование сетевой регуляции иммуногенеза (Келер, Милштейн, Ерне )

В настоящее время отмечается интенсивное развитие клинической иммунологии и широкое внедрение в практическую медицину достижений теоретической иммунологии (расшифровка патогенеза многих заболеваний; создание новых классификаций; классификация болезней иммунной системы; разработка методов иммунодиагностики (ИФА, РИА, цепная полимеразная реакция и др.), иммунотерапии).

Основные этапы становления и развития иммунологии:

1796 – 1900 гг. – инфекционная иммунология

1900 – 1950 гг. - нормальная иммунология

1950 г. и по настоящее время – современный этап

Молекулярно-биологические методы и технологии стали неотъемлемой частью иммунологии на рубеже 80-х и 90-х годов, что ознаменовало ее переход на новый уровень. В это время важным показателем достоверности данных стало применение при исследованиях генетических подходов. Чрезвычайно широкое применение получили трансфекция и нокаут генов, а также использование клеточных клонов и моноклональных антител. Для этого периода характерно активное обращение (на новом методическом и идеологическом уровнях) к инфекционной иммунологии, включая создание вакцин нового типа. Одновременно обострился интерес к практическому применению получаемых результатов (возможно, это стало следствием чрезвычайного удорожания научных исследований, проведению которых необходимо было дать практическое обоснование). Излюбленной областью создания и применения новых молекулярно-биологических моделей стала иммуноонкология. Понятие «вакцина» претерпело изменения: теперь этим термином стали обозначать не только профилактические антиинфекционные препараты, как прежде, но и препараты для лечения онкологических, аллергических и аутоиммунных заболеваний. Однако следует признать, что, несмотря на большую интенсивность исследований и чрезвычайно высокий методический и технологический уровень работ, проводимых в данных направлениях, реальные практически значимые достижения в них невелики.
К особенностям этого периода развития иммунологии можно отнести чрезвычайно высокие требования к методической стороне исследований, явно выраженную прикладную ориентацию и очевидное пренебрежение теоретическими обобщениями. Экспериментальные достижения этого периода очень многочисленны, но их значимость не всегда можно оценить. Назовем лишь некоторые из них: расшифровка сигнальных путей, обеспечивающих активацию лимфоцитов и клеток врожденного иммунитета; изучение дендритных клеток, как клеток, связывающих врожденный и адаптивный иммунитет (с дендритными клетками связаны многие попытки практического применения достижений иммунологии, в частности при создании вакцин разного рода); расшифровка факторов и механизмов, определяющих распределение клеток в организме и пути их рециркуляции, а также гомеостаз лимфоидных клеток; открытие механизмов формирования лимфоидных органов; обнаружение гетерогенности хелперных Т-лимфоци- тов и их связи с патологией; повторное открытие супрессорных Т-клеток (теперь в качестве регуляторных Т-лимфоцитов) и др.
Наиболее крупным теоретическим обобщеним, повлекшим большое число экспериментальных исследований и практически значимых разработок, послужило учение Ч. Джанеуея (Ch. Janeway) и его последователей о природе распознавания во врожденном иммунитете и иерархических взаимодействиях врожденного и адаптивного иммунитета. При этом, во- первых, был открыт новый тип иммунологического распознавания, заставивший отказаться от представлениий о неспецифичности врожденного иммунитета, во-вторых, было обосновано представление о невозможности запуска адаптивного иммунитета без предварительной активации врожденного иммунитета. Исследования, проводимые в области иммунологии в ХХ! веке, в большей или меньшей степени ориентированы на эту концепцию.
В настоящее время часто высказывают опасение, что иммунология как самостоятельная научная дисциплина исчезает, растворяясь в молекулярной биологии (аналогичное «растворение» в микробиологии констатировалось в предвоенный период). Едва ли это возможно, поскольку у иммунологии есть собственный объект исследований - специфические взаимодействия между антигенами и их рецепторами, лежащие в основе дискриминации «свое-чужое», - имеющий разнообразные проявления и со временем приобретающий все новые аспекты.

Иммунология изучает структуру и функцию иммунной системы, ее реакцию на возбудителей заболеваний, последствия иммунного ответа и способы влияния на них.

Иммуноло́гия - (от лат. immunis - свободный, освобожденный, избавленный от чего-либо + греч. льгпт - знание) - медико-биологическая наука, изучающая реакции организма на чужеродные структуры (антигены), механизмы этих реакций, их проявления, течение и исход в норме и патологии, разрабатывающая методы исследования и лечения, основанные на этих реакциях.

ПРЕДМЕТ ИЗУЧЕНИЯ ИММУНОЛОГИИ

Строение иммунной системы;

Закономерности и механизмы развития иммунных реакций;

Механизмы контроля и регуляции иммунных реакций;

Болезни иммунной системы и её дисфункции;

Условия и закономерности развития иммунопатологических реакций и способы их коррекции;

Возможность использования резервов и механизмов иммунной системы в борьбе с инфекционными и неинфекционными заболеваниями;

Иммунологические проблемы репродукции;

Иммунологические проблемы трансплантации органов и тканей.

ОСНОВНЫМИ ЗАДАЧАМИ иммунологии стали: изучение молекулярных механизмов иммунитета - как врождённого, так и приобретённого, разработка новых вакцин и методов лечения аллергии, иммунодефицитов, онкологических заболеваний.

1.2. Иммунология как определенное направление исследований возникла из практической необходимости борьбы с инфекционными заболеваниями. Ее нередко делят на классическую (старую) и современную (новую). Это деление условное, так как новая иммунология выросла из классической той, которая изготовила прививки против оспы, бешенства, сибирской язвы и т.д.

В развитии иммунологии можно выделить несколько этапов:

Инфекционный (Л. Пастер и др.), когда началось изучение иммунитета к инфекциям.

Имеются свидетельства тому, что первые прививки оспы проводили в Китае за тысячу лет до Рождества Христова. Инокуляция содержимого оспенных пустул здоровым людям с целью их защиты от острой формы заболевания распространилась затем в Индию, Малую Азию, Европу, Кавказ и Россию.

На смену инокуляции пришел метод вакцинации (от лат. «vacca» - корова), разработанный в конце 18 в. английским врачом Э. Дженнером. Он произвел прививку коровьей оспы 8 - летнему мальчику Д.Фиппсу, а затем через 1,5 месяца заразил его натуральной оспой, как это делалось при инокуляции.

Мальчик не заболел. Через 1,5 месяца Э. Дженнер повторно подверг его инокуляции, и вновь мальчик остался здоровым.В 1880 г. выходит в свет статья Луи Пастера о защите кур от холеры путем их иммунизации патогеном со сниженной вирулентностью.

В 1881 г . Пастер проводит публичный эксперимент по прививке 27 овцам сибиреязвенной вакцины, а в 1885 г. успешно испытывает вакцину от бешенства на мальчике, укушенном бешеной собакой.

В 1890 г . немецкий врач Эмиль фон Беринг совместно с Сибасабуро Китасато показал, что в крови людей, переболевших дифтерией или столбняком, образуются антитоксины, которые обеспечивают иммунитет к этим болезням как самим переболевшим, так и тем, кому такая кровь будет перелита. В том же году на основе этих открытий был разработан метод лечения кровяной сывороткой.

Неинфекционный , после открытия К. Ландштейнером групп крови и

феномена анафилаксии Ш. Рише и П. Портье.

В 1900 г . австрийский врач – иммунолог Карл Ландштейнер открыл группы крови человека, за что в 1930 г. был удостоен Нобелевской премии.

В 1904 г. известный химик Сванте Аррениус доказал обратимость взаимодействия антиген – антитело и заложил основы иммунохимии.

Клеточно-гуморальный , который связан с открытиями, сделанными лауреатами Нобелевской премии:

И. И. Мечников – разработал клеточную теорию иммунитета (фагоцитоз), П. Эрлих–разработал гуморальную теорию иммунитета (1908 год).

Ф. Бернет и Н. Иерне – создали современную клонально-селективную теорию иммунитета (1960).

П. Медавар – открыл иммунологическую природу отторжения аллотрансплантантов (1960).

В 1883 г. русский биолог – иммунолог Илья Мечников сделал первое сообщение по фагоцитарной теории иммунитета. Именно Мечников стоял у истоков познания вопросов клеточного иммунитета. Мечников показал, что в организме человека присутствуют особые амебоидные подвижные клетки – нейтрофилы и макрофаги, которые поглощают и переваривают патогенные микроорганизмы. Именно им он отдавал первичную роль в защите организма.

В 1891 г. выходит статья немецкого фармаколога Пауля Эрлиха, в которой он термином "антитело" обозначает противомикробные вещества крови.

Новый этап развития иммунологии связан в первую очередь с именем выдающегося австралийского ученого М.Бернета (Macfarlane Burnet; 1899- 1985). Рассматривал иммунитет как реакцию, направленную на дифференциацию всего "своего" от всего "чужого". Именно Бернет обратил внимание на лимфоцит, как на основного участника специфического иммунного реагирования, дав ему название "иммуноцит ". Именно Бернет предсказал, а англичанин Питер Медавар и чех Милан Гашек экспериментально подтвердили состояние, противоположное иммунной реактивности -толерантности. Именно Бернет указал на особую роль тимуса в формировании иммунного ответа. И наконец, Бернет остался в истории иммунологии как создатель клонально-селекционной теории иммунитета (рис. В.9). Формула такой теории проста: один клон лимфоцитов способен реагировать только на одну конкретную антигенную специфическую детерминанту.

Молекулярно-генетический, характеризующийся выдающимися открытиями, которые были удостоены Нобелевской премии:

Большой вклад в становление современной иммунологии внесли также Роберт Кох (Robert Koch; 1843-1910), открывший возбудитель туберкулеза и описавший кожную туберкулиновую реакцию; Жюль Борде (Jules Bordet; 1870-1961), сделавший важный вклад в понимание комплемент -зависимого лизиса бактерий; Родни Портер (Rodney Porter; 1917-1985) и Джеральд Эдельман (Gerald Edelman; 1929), изучившие структуру антител; Джордж Снелл (George Snell), Барух Венацерраф (Baruj Benacerraf) и Жан Доссе (Jean Dausset), описавшиеглавный комплекс гистосовместимости у животных и человека и открывшие гены иммунного ответа