ИММУНИТЕТ
Иммунитет является одним из основных защитных свойств организма. Он направлен против чужеродных веществ и организмов (антигенов), а также против собственных физиологически неполноценных элементов. Различают две основные формы иммунитета: врожденный и приобретенный.
Врожденный иммунитет определяется генетически обусловленными морфологическими и биохимическими особенностями того или иного вида животных. Он проявляется в видовой, возрастной и индивидуальной устойчивости рыб к возбудителям заболеваний. Напряженность его значительно выше приобретенного, но она не является статической величиной и претерпевает различные колебания.
Приобретенный иммунитет подразделяется на активный и пассивный. Активный иммунитет формируется после повторных воздействий на организм того или иного антигенного раздражения, отдаленных друг от друга различными интервалами времени, пассивный — с помощью введения готовых антител.
В основе врожденной и приобретенной устойчивости лежит механизм взаимодействия многих гуморальных и клеточных факторов иммунитета, направленных на сохранение постоянства вНутренней среды организма на всех этапах индивидуального развития. Эта сложная система защитных факторов включается под влиянием антигенного раздражителя и направлена на его разрушение и выведение из организма.
Прежде всего, патогену необходимо преодолеть физические и химические барьеры, составляющие первую линию зашиты против инвазии патогена. Особая роль отводится эпителиальным покровам кожи, жабр и пищеварительного тракта, которые в норме наряду с осморегуляцией играют важную роль в качестве механических средств противомикробной и противовирусной защиты.
Не менее важной функцией эпителиальных слоев является продукция слизи, вырабатываемой слизистыми клетками. Слизь механически препятствует колонизации микроорганизмов на эпителиальных поверхностях, о чем свидетельствует усиление ее продукции в стрессовых условиях и под воздействием возбудителей инфекций. Кроме того, она имеет сложный биохимический состав, благодаря которому приобретает бактериолитические, антивирусные, противогрибковые и антипаразитарные свойства. Подобные характеристики слизи объясняются присутствием в ней ряда гуморальных факторов иммунитета: лизоцима, С-реактивного белка, иммуноглобулинов и комплемента.
Все механизмы первой линии защиты неспецифичны и не обеспечивают развитие памяти к антигену в иммунной системе хозяина.
Лизоцим — низкомолекулярный белок, обладающий выраженными ферментативными свойствами, молекула которого характеризуется высоким содержанием основных и дикарбоновых аминокислот. Лизоцим присутствует в сыворотке и слизи рыб, но в основном он ассоциируется с лейкоцитами (моноцитами, нейт-рофилами, макрофагами) и обогащенными данными группами клеток тканями.
Лизоцим обладает антибактериальными свойствами, в основном относительно грамположительных бактерий, вызывая лизис микроорганизмов путем гидролиза нерастворимых полисахаридов клеточной оболочки или опсонизации патогена.
С-реактивный белок (СРБ) выделяется как из крови, так и из слизи рыб. Биологические свойства данного протеина до конца не изучены. Тем не менее, имеются данные о том, что СРБ участвует в фагоцитозе, опсонизируя антигены; взаимодействует с комплиментарной системой, выступая в роли ее активатора; способствует лизису бактерий; повышает подвижность лейкоцитов и, что особенно важно, выступает в качестве «скрепляющего» компонента, агглютинируя патогены и препятствуя распространению инфекции.
Процессы, обеспечивающие вторую линию защиты, активизируются только при внедрении патогена. Подобные механизмы функционируют на низком уровне специфичности и способны обеспечить развитие кратковременной памяти к антигену.
Кровь, лимфа и ткани рыб содержат множество различных веществ, обладающих выраженным противомикробным действием (интерферон, хитиназа, С-реактивный белок и др.). Они различаются по химической природе и структуре и характеризуются определенной избирательностью. Комплекс данных веществ создает мощный гуморальный барьер. Так, например, бактерицидная активность сыворотки крови обеспечивается комплексным действием пропердина, комплемента, лизоцима и 3-лизина.
Интерферон — низкомолекулярный клеточный белок, который синтезируется под влиянием различных индукторов, получивших название интерфероногенов. Основная функция интерферона в иммунной системе костистых рыб — противовирусная. Обладая ярко выраженным ингибирующим влиянием на размножение вирусов в чувствительных тканях, он прерывает процесс трансляции РНК, нарушая тем самым синтез вирусного белка.
Хитиназа — внеклеточный фермент, локализованный в лим-фоидных тканях рыб. У рыб-зоопланктонофагов большое количество хитиназы обнаружено в слизистой кишечника, поджелудочной железе и крови. Помимо основной, пищеварительной функции, хитиназа способна выполнять и защитную, предохраняя рыб от поражения хитинсодержащими грибами и от инвазии паразитами.
Система комплемента является важнейшим фактором резистентности организма в условиях как врожденного, так и приобретенного иммунитета. Комплементом называют сложный комплекс белков (около 20), образующих каскадные системы, формирующие быстрый многократно усиленный ответ на первичный сигнал. При этом продукт одной реакции служит катализатором последующей.
В иммунном ответе рыб система комплемента участвует в реакции антиген-антитело, определяя скорость, характер и выраженность иммунной агрессии; в фагоцитозе активизирует фагоциты и опсонизирует антигены; лизирует бактериальные и другие чужеродные клетки, встраиваясь в их поверхностную мембрану. В настоящее время у рыб описаны три компонента комплемент-комплекса: О, СЗ, С5 и один промежуточный комплекс ЕА С 1, 2, 4.
Результатом деятельности факторов второй линии защиты рыб являются воспаление и фагоцитоз.
Барьерная функция воспаления препятствует распространению возбудителя заболевания из одного участка организма в другой. При этом в его очаге происходят значительные физико-химические изменения, носящие защитный характер. Избирательно меняется проницаемость кровеносных сосудов, в результате чего из сосудистого русла в очаг воспаления происходит выход белков и лейкоцитов. Отложения фибрина препятствуют дальнейшему продвижению инфекционного агента и становятся дополнительным избирательным фильтром. Основной реакцией организма, определяющей защитную роль воспаления, является фагоцитоз.
Фагоцитоз подразумевает под собой захват и переваривание микроорганизмов и других чужеродных антигенов с последующим освобождением организма от их конечных продуктов распада.
Основную фагоцитарную функцию в организме рыб несут на себе макрофаги и в меньшей степени микрофаги (фагоциты) — нейтрофилы и моноциты (см. цв. вкл. табл. II).
Прикрепление микроорганизма к поверхности фагоцита (адгезия) происходит путем примитивного механизма узнавания, основанного на взаимодействии углеводных остатков. Прикрепившаяся к поверхностной мембране фагоцита частица инициирует фазу поглощения, которая происходит за счет образования псевдоподий, с последующим полным заключением в вакуоль (фагосому). Фагоцитоз может быть завершенным, когда возбудитель переваривается в фагосоме, или незавершенным, когда возбудитель в ней только изолируется, но сохраняет свою жизнеспособность и даже размножается. Этот защитный механизм очень неустойчив, и при неблагоприятных условиях сохранившие жизнеспособность микроорганизмы могут вызывать обострение заболевания.
Механизмы, составляющие третью линию защиты организма рыб, являются высокоспецифичными иммунными реакциями. В ответ на проникновение патогенов и чужеродных веществ (антигенов) в организме рыб вырабатываются антитела или антителопо-добные структуры (рецепторы). Антитела циркулируют в организме, а рецепторы находятся на поверхности так называемых сенсибилизированных клеток. Основной особенностью антител и рецепторов сенсибилизированных клеток является наличие в их молекуле участков (активных центров), точно соответствующих (специфичных) определенным участкам (детерминантам) в молекуле антигена. Третья линия защиты обеспечивается посредством лимфоидных клеток, индуцирующих возникновение иммунной памяти.
В общих чертах активизация подобной защиты происходит следующим образом:
1. Воздействие антигена на организм стимулирует определенное число предетерминированных лимфоцитов, способных распознавать антиген посредством специфичных к нему рецепторов.
2. Под действием стимуляции происходит пролиферация клона лимфоцитов с дифференциацией дочерних клеток, которые в свою очередь несут на себе определенную функцию в зависимости от популяции.
У рыб скопления лимфоцитов находятся в тимусе, головной и туловищной почках, селезенке и в стенках кишечника. При этом выделяют две основные их популяции: Т- (тимус-зависимые) и В-лимфоциты, чаще всего ассоциирующиеся у рыб с почками. Функции вышеуказанных популяций лимфоцитов весьма полно изучены у теплокровных и в меньшей степени у рыб:
1) В-лимфоциты являются продуцентами антител или иммуноглобулинов;
2) Т-лимфоциты, не продуцируя антитела, дифференцируются на несколько типов функциональных клеток, включающих в себя: цитотоксические «клетки-киллеры», непосредственно участвующие в лизисе чужеродных частиц; «лимфокин-проду-цирующие клетки», усиливающие неспецифическую активность макрофагов посредством продукции лимфокинов (интер-лейкинов); «Т-супрессоры», регулирующие продукцию антител и лимфокинов; «Т-хелперы», или «Т-помощники», взаимодействующие с В-лимфоцитами и усиливающие их ответ на введение антигена;
3) продукция антител требует присутствия третьей клеточной популяции, «перерабатывающей» и «подающей» антиген, которая у рыб представлена макрофагами и моноцитами. Эта фаза иммунного ответа протекает при прямом участии молекул главного комплекса гистосовместимости, играющего ключевую роль в распознавании «чужого» материала.
Пролиферация и дифференцировка иммунокомпетентных клеток (лимфоцитов, цитотоксических клеток, моноцитов, макрофагов, гранулоцитов) осуществляется у рыб главным образом в почке, селезенке и тимусе.
Воздействие антигена приводит к образованию так называемых Т- и В-клеток памяти, которые при вторичном инфицировании обеспечивают более быструю продукцию антител и в более высоких титрах.
По своему происхождению антитела делятся на естественные (нормальные) и приобретенные.
Естественные антитела образуются в ответ на малые количества антигенного раздражителя, т. е. при субклинической инфекции.
К приобретенным антителам относятся все иммуноглобулины, появляющиеся в организме рыб в ответ на введение различных по своей структуре и природе антигенов или в результате перенесения того или иного инфекционного заболевания.
Независимо от своего происхождения антитела относятся к гликопротеидам и содержат различные количества олигосахаридов разного состава и строения. Антитела, образующиеся в организме животных, различаются между собой по первичной структуре полипептидных цепей, физико-химическим свойствам и антигенной структуре.
Для костистых рыб описан единственный класс иммуноглобулинов — тетрамерный макроглобулин, подобный иммуноглобулинам класса М (IgM) млекопитающих. В зависимости от вида рыб его молекулярный вес колеблется от 600 до 800 кД. Некоторые рыбы имеют мономерные или диамерные формы иммуноглобулинов, которые часто обнаруживаются в эпидермальной слизи, кишечнике и желчи.
Основными функциями антител являются взаимодействие с антигеном и его инактивация посредством нейтрализации (вирусы, токсины), агглютинации (бактерии) и преципитации (растворимые антигены), что в свою очередь усиливает реакцию фагоцитоза за счет более быстрого распознавания чужеродных частиц и активирует систему комплемента, приводя к лизису чужеродные клетки.
Интенсивность антителообразования определяется видовой реактивностью организма рыб, температурными условиями среды их обитания, интенсивностью и длительностью антигенного раздражения и другими факторами.
Иммунологические методы в аквакультуре используют для диагностики и профилактики болезней рыб. В основе диагностики лежат специфические серологические реакции, позволяющие выявлять антигены и антитела к определенным возбудителям и определять природу возбудителя болезни. В результате взаимодействия специфических антител и антигена образуется комплекс антиген-антитело, или иммунный комплекс (рис. 1).
Методы выявления специфических антител направлены на их взаимодействие с соответствующим антигеном, который называется диагностическим антигеном. Если у обследованной рыбы есть специфические антитела, то они соединятся с диагностическим антигеном и образуют иммунный комплекс. Образование иммунного комплекса в диагностической реакции сопровождается выпадением осадка, помутнением или другими явлениями и свидетельствует о том, что ранее рыба была носителем или контактировала с возбудителем.
Чтобы обнаружить антиген (т.е. возбудитель), нужно иметь диагностические антитела, которые получают путем иммунизации (т. е. специальным заражением данным возбудителем) животных (рыб, кроликов, мышей и т. д.) или культивирования культур гибридных клеток — гибридом.
Рис. 1. Схема определения антител (а) и антигенов (б)
У иммунизированных животных в период наибольшего содержания антител берут кровь и получают из нее сыворотку, которую называют гипериммунной диагностической сывороткой. Диагностические моноклональные антитела получают путем культивирования культур гибридных клеток — гибридом. Если у обследуемой рыбы имеется специфический антиген, то он связывается с диагностическими антителами и образует иммунный комплекс. За рубежом выпускают целый ряд диагностических наборов (диагностикумов) для особо опасных вирусных и бактериальных инфекций. В последнее время активно разрабатываются диагностикумы для обнаружения генетического материала патогенов рыб, основанные на методах гибридизации нукло-новых клеток и полимерозной цепной реакции. Однако следует отметить, что эти методы являются творением генной инженерии и при всей их высокой специфичности и чувствительности они не относятся к методам иммунологической диагностики. В нашей стране для промышленного использования рекомендован диагностикум на вибриоз и проводятся производственные испытания диагностикума на весеннюю виремию карпа.
Успешное применение иммунологических исследований нашло отражение в иммунопрофилактике. Для повышения неспецифической резистентности в организм рыб вводят иммуностимуляторы, которые повышают активность иммунологических реакций, в том числе клеточных и гуморальных факторов иммунитета. В мировой аквакультуре неспецифическая иммунопрофилактика нашла широкое применение. Промышленностью освоено несколько таких препаратов, которые задают рыбе с кормом (левамизол, глюканы, хитозан и др.). Сюда же относится ряд иммуностимулирующих витаминов, доказавших свою эффективность на рыбах (С, Е и А).
Вакцинопрофилактика основана на иммунологической специфичности и памяти. Благодаря клеткам памяти иммунная система способна гораздо сильнее отвечать на повторную встречу с данным антигеном. При создании вакцины возбудитель заболевания изменяют таким образом, чтобы он стал безвредным (инактивиру-ют, аттенуируют), но не потерял своей антигенности, либо используют изолированные антигены возбудителя. С конца 1980-х годов начало активно развиваться новое направление в вакцинологии рыб — рекомбинантные генно-инженерные вакцины.
В ответ на введение вакцины в организме рыбы вырабатываются специфические антитела. В случае последующего естественного заражения этим возбудителем он рестимулирует клетки памяти, вызывая вторичное, более быстрое и сильное образование антител, которые нейтрализуют возбудителя, образуя иммунный комплекс.
Для профилактики особо опасных болезней рыб в мире разработано около 20 вакцинных препаратов, часть из которых рекомендована для лабораторного, а часть — для коммерческого использования. В производственных условиях применяют вакцины против вибриоза, холодноводного вибриоза, фурункулеза, иерси-ниоза, а также против инфекционного некроза поджелудочной железы и вирусной геморрагической септицемии. В нашей стране хорошие результаты получены при производственных испытаниях биохимической пртивоаэромоидной вакцины ВЮС-2. Ведутся работы по созданию рекомбинантной генно-инженерной вакцины против весенней виремии карпа.
Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 955;