58277 (Нобелевские лауреаты в иммунологии), страница 4

Экстракт щупалец актинии тоже оказался токсичным. Рише и Портье попытались определить токсическую дозу. Это было трудным делом, так как яд действовал медленно, и надо было ждать 3-4 дня, чтобы определить, была ли доза смертельной. Требовались 1 кг глицерина и 1 кг щупалец, чтобы получить (после фильтрования) жидкость, вызывающую смерть лабораторного животного в дозе 0,1 мл на 1 кг живого веса.

Что будет, если некто примет умеренную дозу яда и через несколько дней, восстановив свои силы полностью, вновь примет ту же дозу того же яда? - Такой вопрос задал себе Рише и предположил два возможных ответа. Первый и самый простой: ничто не изменится в организме и яд вызовет тот же эффект. Второй: произойдет некоторое привыкание, организм станет менее чувствительным или нечувствительным вовсе. Оба варианта развития событий были известны задолго до работ Рише. А потом случилось совершенно непредвиденное: у собаки, получившей ранее несмертельную инъекцию яда, после получения во второй раз чрезвычайно низкой дозы (5 мкл), немедленно проявились признаки острого отравления: рвота, кровавый понос, резкое нарушение сердечного ритма, потеря сознания, удушье и смерть. Так Рише впервые обнаружил существование третьего варианта развития событий - повышение чувствительности организма к яду. Для обозначения этого явления он в 1902 году предложил термин анафилаксия (от греч. ana - усиление действия и phylaxis - защита).

Повторяя в разных вариантах этот опыт, Рише и Портье выяснили три главных факта, касающихся анафилаксии: (1) животное, прежде получавшее яд, намного более чувствительно к нему при повторном введении, чем контрольное (интактное) животное; (2) повторная инъекция вызывает быстрое и полное угнетение нервной системы, симптомы которого совершенно отличны от имевших место после первого введения; (3) состояние анафилаксии вырабатывается за 3-4 недели (инкубационный период). Таким образом, то, что ранее считалось странным курьезом, Рише превратил в принцип общебиологического значения. Он также увидел, что анафилаксия не является простым усилением первоначальных симптомов, но имеет свои собственные признаки.

После того, как основные факты, касающиеся анафилаксии, были твердо установлены, другие ученые расширили поле исследований. В 1903 году французский физиолог Николя Морис Артюс в Лозанне показал, что если кролику вводить сыворотку крови, то первая инъекция является анафилактогенной, то есть через три недели кролик становится чрезвычайно чувствительным ко второй инъекции сыворотки. Он наблюдал в месте введения локальное воспаление, которое с тех пор называется реакцией Артюса. Так понимание анафилаксии было расширено от реакции на белок-токсин до всех белков, в том числе и тех, которые при первом введении токсичными не были.

В 1905 году американцы Розенау и Андерсон сообщили, что после того, как анафилаксия была выработана инъекциями молока, сыворотки крови, яичного белка или мясного экстракта, она при повторном введении проявлялась даже при столь малых дозах как 10 нл раствора. Они также установили специфичность этой реакции и показали, что из всех лабораторных животных наиболее чувствительна к анафилаксии морская свинка.

В 1907 году Рише провел эксперимент с целью выяснения патогенеза (механизма развития) анафилаксии: он ввел кровь животного, у которого уже была выработана анафилаксия, интактному животному и наблюдал развитие у него анафилаксии. Из этого следовало, что анафилактический токсин - вещество, содержащееся в крови [1].

Рише также разработал диагностические тесты для выявления повышенной чувствительности к различным веществам.

Значение открытия Рише для биологии и медицины огромно. Он первым показал, что защитные иммунные механизмы могут вызывать развитие болезни, притом смертельной. Например, анафилактический шок иногда возникал после введения противодифтерийной сыворотки, разработанной Берингом. Иногда причиной шока было введение лошадиной сыворотки для иммунизации против столбнячного токсина, и даже укусы пчел или инъекция пенициллина.

Ученик Мечникова Александр Михайлович Безредка (1870-1940) разработал метод десенситизации (лат. de - снижение и sensitivus - чувствительный) или десенсибилизации (лат. de и sensibitis - чувствительный) - профилактики анафилактического шока путем введения сверхмалых и постепенно повышающихся доз сыворотки.

Глава 5. 1919 Жюль Борде (1870-1961)

Формулировка нобелевского комитета: «за открытия, касающиеся иммунитета».

В 1895 году Борде сумел осуществить реакцию бактериолиза в пробирке. Сыворотка животных, перенесших холеру, вызывала бактериолиз холерного вибриона (возбудителя холеры). Из этого Борде сделал вывод, что иммунитет переболевших животных обусловлен присутствием в их крови двух веществ, из которых одно термостабильно (не теряет активности при нагревании), другое, наоборот, термолабильно (инактивируется нагреванием). Борде назвал первое «сенситизатором» (лат. sensitivus - чувствительный), второе «алексином» (от греч. alexo - защищать). Позднее по предложению Эрлиха сенситизатор называли «амбоцептором», сейчас его название – антитело. Алексин по предложению того же Эрлиха и Моргенрота превратился в комплемент (лат. соmрlеmеntum - дополнение), под этим названием он известен и сейчас. Нагреванием сывороток интактных и иммунизированных животных и введением их в различных сочетаниях другим животным, а также многочисленными опытами in vitro Борде установил, что комплемент содержится в сыворотке крови всех животных - иммунизированных и интактных, а антитела, наоборот, появляются только при иммунизации (через некоторое время после введения их в организм). Он также показал, что гемагглютинация и гемолиз (склеивание и разрушение эритроцитов при переливании крови) происходят по тому же механизму, что и бактериолиз [1].

Борде предложил метод определения антигенов. Суть его состоит в том, что введением известного антигена в кровь лабораторного животного вызывают образование в его организме антител. Затем сыворотку крови этого иммунизированного животного смешивают in vitro с кровью или другой исследуемой жидкостью тела, Если появляются характерные признаки реакции «антиген-антитело», например, преципитация (выпадение в осадок), делают вывод о присутствии в исследуемой жидкости данного антигена.

В 1900-е годы Борде разрабатывал и совершенствовал методы определения антигенов. Его многолетним помощником был муж сестры бактериолог Октав Жангу. В 1902 году Жангу продемонстрировал связывание комплемента с антителами, выработанными в ответ на инъекции молока.

Борде и Жангу разработали также непрямой тест гемагглютинации, в котором эритроциты используются в качество переносчиков чужеродного антигена, а затем агглютинируются соответствующими антителами и комплементом. Новые методы позволили Борде и Жангу идентифицировать палочку коклюша, которая в честь авторов получила название бактерии Борде - Жангу, или Bordetella pertussis. Продолжая исследования коклюша, Борде в 1910 году обнаружил антигенную вариабельность бактерий. Это явление имеет важное значение для медицины, так как некоторые патогенные микробы, меняя свою антигенную структуру, приобретают устойчивость к вакцинам.

Борде впервые указал на роль ионов кальция и фермента тромбина в свертывании крови. По окончании Первой мировой войны Борде занялся проблемой взаимодействия между бактериями и поражающими их вирусами - бактериофагами. Он впервые показал наследование бактериальными клетками лизогении - способности вызывать разрушение клеток. Изучение бактериофагов и лизогении стало ключом к великим открытиям генетики в середине XX века.

Используя метод связывания комплемента, предложенный Борде в 1906 году немецкий иммунолог Август Вассерман и его коллеги сделали сразу несколько важных открытий. Во-первых, обнаружили антисифилитические антитела в крови обезьян, зараженных сифилисом. Во-вторых, нашли такие же антитела в цереброспинальной жидкости больных tabes dorsales (сухоткой спинного мозга) и тем самым доказали, что эта страшная болезнь является одной из форм сифилиса. В-третьих, продемонстрировали наличие этих антител в крови больных сифилисом. С тех пор реакция Вассермана остается одним из самых распространенных тестов в венерологии.

Реакция связывания комплемента была также применена для диагностики сапа.

Глава 6. 1930 Карл Ландштейнер (1868-1943)

Формулировка нобелевского комитета: «за открытие групп крови человека».

В 1900 году Ландштейнер и Самуэл Шатток, работая независимо, сообщили о несовместимости разных типов человеческой крови. Заслуга Ландштейнера состояла в том, что именно он понял, что агглютинация эритроцитов, происходящая при переливании крови, не патологическое, а нормальное явление [1]. Уже в следующем (1901) году он предложил относить кровь каждого человека к одной из трех групп: А, В или С. (Группа С позднее была переименована в «группу 0».) Различие между группами состояло в том, какие антигены (сложные белки, активирующие иммунную систему) имелись на поверхности эритроцитов данного человека. Эритроциты группы А несли антиген А, эритроциты группы В- антиген В, эритроциты группы 0 не содержали ни того, ни другого антигена. Не менее важным было то, что в крови большинства людей изначально содержатся готовые антитела к антигенам А и В чужих эритроцитов. Поэтому, если перелить человеку кровь иной группы, чем его собственная, возможна встреча антител с соответствующими им антигенами, реакция между ними и как результат - склеивание эритроцитов. Агглютинированные эритроциты закупоривают капилляры и тем самым нарушают кровоток в жизненно важных органах, прежде всего в почках, от чего человек может погибнуть.

В 1902 году сотрудник Ландштейнера А. Штурли вместе с А. фон Декастелло существенно уточнили схему, добавив к ней еще одну группу крови - АВ (эритроциты ее обладателей содержат оба антигена). То же сделал в 1907 году чех Ян Янский.

В течение нескольких лет было предложено два усовершенствования, которые сделали переливание крови практически выполнимым. Во-первых, был создан способ определения групп крови. Во-вторых, обнаружено, что цитрат натрия препятствует свертыванию крови, что позволило хранить донорскую кровь в течение хотя бы непродолжительного времени, а не переливать ее непосредственно от донора реципиенту. Первая мировая война показала, насколько своевременным было открытие Ландштейнера, хотя мощные службы переливания крови были созданы по всему миру позднее. Переливание крови сделало возможными операции на сердце, крупных сосудах, легких. Хирургия в целом смогла перейти к более продолжительным и сложным операциям. Периодическое переливание донорской крови - обязательный компонент лечения анемий, лейкемий и многих других болезней крови и иммунной системы.

Кровь рассматривают, как жидкую ткань. Переливание крови - строго говоря, первая успешная пересадка ткани от одного человека к другому. За ней последовали пересадки все более сложных и крупных органов вплоть до трансплантации сердца и даже комплекса «сердце-легкие».

Открытие Ландштейнера имело и другие, но началу неожиданные, последствия; для судебной медицины стало громадным подспорьем определение групповой принадлежности следов крови, находимых на месте преступления.

В 1910 году Эмиль фон Дунгерн высказал предположение о наследовании групп крови, в 1924-1925 годах математик Ф. Бернштейн проверил эту идею, и она утвердилась среди ученых. Теперь, сравнив группы крови ребенка и предполагаемого отца, можно было прийти к одному из двух заключений: «X может быть отцом У» или «Х не может быть отцом У». (Однако, утверждать«X, является отцом У» на основе сравнения групп крови нельзя. Это стало возможным лишь в последние десятилетия XX века в результате развития методов сравнения ДНК, пока еще сложных и очень дорогих.) Выяснилось, что АВО - не единственная система групп крови человека. Сам. Ландштейнер в 1927 году обнаружил антигены M и N, а в 1940-м он вместе с Александром Соломоном Винером и Ф. А. Т. Левином описал еще один белок эритроцитов, названный резус-фактором (Rh). Вскоре удалось объяснить многие случаи гемолитической желтухи новорожденных. Если кровь плода содержит резус-белок, а кровь матери - нет, то те небольшие количества белков крови плода, которые проникают сквозь плацентарный барьер в кровоток матери, оказываются достаточными для активации ее иммунной системы. Материнский организм вырабатывает средства защиты от чужеродного белка и они разрушают плод. Прежде такие дети почти всегда погибали, теперь их стали спасать с помощью полного (заместительного) переливай крови. Беременность «Rh-отрицательной» женщины от «Rh-положительного» мужчины стала предметом особой заботы врачей.

В 1937 году У. Бонд и Л. Дж. Бонд обнаружили антиген А и В в тканях мумий. Позднее такие методы были использованы для анализа миграции древних народов. Антропологи получили возможность, сравнивая распространенность различных групп крови среди населения разных стран, судить о перемещениях народов, происходивших в доисторические времена.

В 1950-1960-е годы количество антигенов, открытых в крови нарастало лавинообразно. Были описаны системы Кид, Даффи, Келл-Келдано, Льюис, Лютеран и многие другие. Однако все они, включая МN и Rh имели одно весьма существенное отличие от системы АВО только к антигенам А и В в крови здорового человека могли изначально присутствовать антитела. Поэтому переливание крови без учета групповой принадлежности в системе АВО часто приводило к тяжелым осложнениям фазу же, в момент трансфузии. Игнорирование всех прочих факторов при первом переливании никак не проявлялось, антитела к чужеродным белкам должны были накопиться в крови реципиента в течение нескольких месяцев. Только повторное переливание той же иногруппной крови могло закончиться трагически.

Возможность многократно производить массивные переливания крови во время хирургических операций позволила создать в 1960-е годы аппараты искусственного кровообращения, заменявшие на время операции сердце и легкие пациента. Стали проводить операции на «сухом» сердце.

Отрицательные последствия увлечения переливаниями крови появились позднее. Даже при постоянном и строгом контроле время от времени переливают кровь, зараженную вирусами гепатитов, СПИДа, реже - возбудителем сифилиса. Это послужило одной из причин разработки искусственных кровезамещающих жидкостей.

Глава 7. 1951 Макс Тэйлер (1899-1972)

Формулировка нобелевского комитета: «за открытия, касающиеся желтой лихорадки и способов борьбы с ней».

В 1930 году Тейлер сообщил, что желтую лихорадку можно привить и белым мышам, если вводить возбудителей непосредственно в мозг животных (введение в другие органы заболевания у мышей не вызывало) [1].