CC BY
22
УДК 612:083:616.36.084
Маслянко Р.П., д.б.н. професор © Флюнт Р.Б., к.в.н., доцент Романович М.С., к.в.н., ст..викладач Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
Iм. С.З Гжицького
1МУНОПАТОГЕНЕЗ 1НФЕКЦ1ЙНОГО ПРОЦЕСУ В ТВАРИН
Представлено аналтичний огляд лтератури, присеячений проблемам ¡мунопатогенезу тфекцтних хвороб е оргатзм теарин. Огляд еключае дат експериментальних дослгджень при еиеченш егкоеих особлиеостей Iмунного статусу теарин при розеитку тфекцтних захеорюеань. Обгоеорюються мехатзми Iмунних егдпоегдей на антигенн стимули, анал1зуеться роль еакцинального ¡муттету е забезпеченШ стткост1 теарин до окремих тфекцт.
Ключовi слова: тфекцтнг хеороби, ¡мунна е1дпое1дь, еакцинащя, теарини.
Суть будь-яко! шфекцшно! хвороби складае шфекцшний процес-взаeмодiя мiж патогенним мжрооргашзмом та iмунною системою пащента, яка супроводжуеться розмноженням мiкроорганiзмiв, пошкодженням тканин i змшами реактивност макрооргашзму. Властиво шфекцшна хвороба - це прояв шфекцшного процесу, вища стутнь його розвитку. Для виникнення шфекцшно! хвороби потрiбнi 3 основш умови: патогенний збудник, проникнення його в оргашзм тварини, та сприйнятливий оргашзм. Актившсть та штенсившсть цього процесу залежить вщ дози та вiрулентностi збудника, стану природних захисних бар'ерiв макрооргашзма та мiсця його проникнення (вхщних ворiт шфекци).
Iнфекцiйне захворювання тварин характеризуеться своею динамжою,послщовною змiною рiзних перiодiв: iнкубацiйного, продромального, клiнiчних проявiв та реконвалесценци (видужанням). Кожен перюд мае сво! особливостi: тривалiсть, локалiзацiю збудника в органiзмi, його розповсюдження та видiлення в навколишне середовище. Наслiдком будь-якого iнфекцiйного захворювання може бути повне видужання, бактерю - чи вiрусоносiйство або смерть хворо! тварини.
1нкубацшний перiод тривае з моменту проникнення збудника до появи перших симптомiв хвороби. Загальна тривалють його може складати вiд декшькох годин до декiлькох мiсяцiв i навiть рокiв, i залежить вщ швидкостi розмноження збудника, особливостей токсичних продукив його життедiяльностi та загально! реактивностi органiзма.
Стосовно продромального перюду, то вiн характеризуеться появою перших клмчних ознак захворювань до розвитку основних симптомiв.
© Маслянко Р.П., Флюнт Р.Б., Романович М.С., 2009
90
Що ж до клмчних проявiв шфекцшних хвороб то вони рiзновиднi. Основними онаками е лихоманка, порушення iмунноl та нейрогуморально1 систем, функцiй органiв дихання та шлунково-кишкового тракту та iн.
В завершальний перiод реконвалесценци поступово вщновлюються фiзiологiчнi функци iмунноl системи та оргашзму в цiлому. Цей перюд, як i всi решта стадш iнфекцiйного процесу, при рiзних шфекцшних захворюваннях мае рiзну тривалiсть.
Взаемодiя мiж тваринами та збудниками шфекцш може не мати наслiдкiв, або може призвести до колошзаци тварини збудником, що проявляеться широким спектром клмчних варiантiв iнфекцiйного процесу:
- за важкктю: вiд субклiнiчного переб^у шфекци до захворювання з вираженими симптомами, аж до блискавичних форм з летальним наслщком;
- за переб^ом - вiд абортивного до хрошчного. Фактори, що визначають форму та переб^ iнфекцiйного процесу, залежать вiд збудника хвороби (доза, патогеншсть, вiрулентнiсть, тощо) та стану макрооргашзму (вiк, загальний стан здоров'я, актившсть iмунноl системи).
Здатнiсть органiзма протистояти рiзним мiкробам зумовлена двома мехашзмами: розвитком iмунноl вiдповiдi на окремi антигени збудника, враховуючи клiтиннi та гуморальш фактори специфiчного захисту, ям спрямованi проти численних iнфекцiйних агента.
Неспецифiчна резистентнiсть органiзма проти шфекцш починаеться з фiзiологiчних бар'ерiв: шири, слизових оболонок, яю без пошкодження нездоланнi для багатьох збудникiв шфекци. Крiм механiчного бар'еру шкiра володiе бактерицидними властивостями, якi зв'язанi з видшенням ферментiв, молочно1 та жирних кислот, поту та сального секрету.
Слизовi оболонки носово1 та ротово1 порожнини, кон'юнктиви ока, дихального , травного та сечостатевого тракту також володшть вираженими захисними властивостями за рахунок «анатомiчних пасток», як вшки носово1 порожнини, що механiчно очищають носову порожнини вiд патогенних чинниюв. Сльози та секрети, що видшяються залозами, не тiльки змивають збудниюв з поверхнi слизових оболонок, але й виявляють бактерицидну дiю за рахунок лiзоциму, ферментiв, секреторного iмуноглобулiну класу А (SIgA), кислого середовища вмiстимого шлунку, нормально1 конкуруючо1 мжрофлори органiзма. Для забезпечення функцiонування неспецифiчних захисних механiзмiв важливу роль ввдграе повноцiнна, збалансована годiвля за вЫма iнгредiентами включаючи вiтамiни та мжроелементи. Неспецифiчнi механiзми захисту в органiзмi тварин у значнiй мiрi контролюються генетичними факторами, якi забезпечують видовий iмунiтет - несприйнятливiсть тварин одного виду проти шфекцшних хвороб шшого виду, внаслщок виключення можливостi розмноження збудниюв.
Захист тварин проти шфекци - один iз важливших функцш iмунноl системи. 1мунна вiдповiдь визначае варiанти того чи iншого шфекцшного захворювання.
Специфiчна iмунна вiдповiдь розвиваеться проти антигешв збудника, його токсишв i продуктiв життедiяльностi або проти вакцин, !х антигенiв i
91
анатоксишв. В результат тако1 взаемоди iмунокомпетентнi клiтини макрооргашзму розпiзнають чужорiднi антигени вже в мкцях проникнення та запускають складний механiзм формування специфiчно реагуючих клошв ефекторних клiтин i В - лiмфоцитiв. Залежно вiд хiмiчноl природи антигешв збудника, всерединi клiтин чи поза И межами, мехашзм санаци вiд збудника може вiдбуватися з переважанням клiтинних чи гуморальних компонента iмунiтету. Пiсля елiмiнацil збудника клони ефекторних кл^ин формують довгоживучi кл^ини "пам'ятГ', котрi складають субстрат тривалого нерiдко по життевого iмунiтету проти окремих шфекцш. При повторнiй зустрiчi зi збудником шфекци iмунна система здатна нейтралiзувати його за рахунок циркулюючих антитiл. Феномен розвитку iмунологiчноl пам'ятi пiсля первинно! зустрiчi з антигеном лежить в основi вакцинаци, а феномен посилення iмунологiчноl пам'ят пiсля повторних контактiв з антигенами використовуеться при ревакцинаци - повторному введенш вакцин з метою тдтримки високого рiвня iмунiтету тривалий час.
Ус збудники iнфекцiй рiзняться за своею патогеншстю. Патогеннiсть (хвороботворчiсть) е видовою ознакою i являе собою потенщальну можливiсть збудникiв викликати захворювання в сприйнятливому до них макрооргашзму Патогеннiсть специфiчна за проявом шфекцшного процесу, закрiплена генетично та зумовлюеться здатнiстю збудника утворювати токсини, ферменти агреси та рецептори до кл^ин - мiшеней. Ступiнь патогенностi, вiрулентнiсть, е iндивiдуальною фенотипiчною ознакою кожного окремого штаму патогенного збудника та вимiрюеться мiнiмальними смертельними дозами. Високовiрулентнi збудники навiть у малих дозах можуть викликати захворювання з летальним наслщком у iмунологiчно здорових шдивдав, а умовнопатогеннi - тiльки при iмуносупресивних станах i великих дозах шфекта. Вiрулентнiсть патогенних збудникiв зв'язана зi здатнiстю прикрiплятися до поверхш чутливих клiтин господаря (адгезiя), розмножуватися (колошзащя), проникати в цi кл^ини - мiшенi (пенетрацiя) чи оточуючi тканини (iнвазiя), долати неспецифiчнi та специфiчнi фактори iмунного нагляду (агреЫя), а також здатнiсть утворювати екзотоксини (токсиногеншсть).
Феномени адгези та колошзаци зумовленi рядом неспецифiчних i специфiчних факторiв. Специфiчнiсть взаемоди збудникiв з рецепторами на поверхш кл^ин (наявшсть специфiчних детермiнант) зумовлюе тропнiсть окремих збудниюв до певних органiв i тканин. Вона визначае головнi шляхи проникнення (вхщш ворота) та мехашзм передачi шфекци. Так, широкий ряд збудниюв (бактерiй, вiрусiв) мае специфiчнi адгезини до рецепторiв епiтелiю дихальних шляхiв, що дозволяе !х розповсюджуватися лише за допомогою аерогенного мехашзму передачу
За основними шляхами мехашзму передачi збудниюв шфекцшних захворювань можна роздшити на 4 групи: дихальних i шлунково-кишкових шляхiв, зовнiшнiх покривiв i кровянi (трансмiсивнi). Вiд мкця проникнення збудника залежить клiтична картина хвороби. 1з вхiдних ворiт збудник
92
розповсюджуеться рiзними шляхами. В одних випадках вш попадае у лiмфатичнi судини та течiею лiмфи розноситься по рiзних органах i тканинах (лiмфогенний шлях розповсюдження). В iнших випадках збудник розповсюджуеться з течiею кровi (гематогенний шлях). Проникнення та циркулящя збудникiв шфекци в кровi називають бактерiо- чи вiрусемiею. Нерiдко збудники шфекци можуть залишатися бiля вхiдних ворiт i дiяти на макроорганiзм шляхом продукуючих ними екзотоксинiв (правець, ботулiзм i iн.). Багато збудникiв iнфекцiйних хвороб розмножуються внутрiшньоклiтинно та здатнi розповсюджуватися у мiжклiтинному просторi рiзних оргашв, тому важливими компонентами вiрулентностi е пенетращя та iнвазiя, якi зв'язаш зi здатнiстю 1х продукувати ферменти, що викликають пошкодження стiнок кл^ин господаря - гiалуронiдазу, нейрамiдазу, протешазу тощо. Збiрний фактор вiрулентностi - агреЫя визначаеться здатнiстю мiкроорганiзмiв пригшчувати специфiчну та неспецифiчну активнiсть iмунiтету за допомогою спецiальних речовин рiзноl природи, вмонтованих у поверхневi структури кл^иннох стiнки (бiлок М гемол^ичного стрептококу, бiлок А стафiлококiв), спещальних ферментiв (коагулаза, фiбринолiзин i ш.), а також токсичних метаболiтiв, яю руйнують, iнактивують комплемент, iмуноглобулiни окремих клаЫв, сприяють розвитку iнфекцiйного процесу.
Токсична дiя збудникiв шфекци зумовлена синтезом ними екзотоксишв. Екзотоксини продукуються головним чином грампозитивними бактерiями та видшяються у навколишне середовище. За хiмiчною природою вони е бшковими речовинами, надiленi ферментативними властивостями та вибiрково уражують окремi органи та тканини, що вщображуеться на клмчних ознаках хвороби. Вони змiнюють обмшш процеси в органiзмi, викликають явища штоксикаци, що супроводжуеться порушенням функцш нервово!, ендокринно!, кровотворно!, дихально! та шших фiзiологiчних систем. Вже вщомо бiльше 100 бактерiальних екзотоксинiв, яю вiдрiзняються один вiд одного за молекулярною масою, хiмiчною структурою, рецепторами до рiзних клiтин органiзму, бюлопчною активнiстю. За механiзмом ди токсини можна роздшити на 4 типи: цитотоксини, що блокують синтез бшка на субклiтинному рiвнi i в результат викликають загибель клiтин; мембранотоксини, викликають тдвищення проникнення клiтинних мембран з наступним лiзисом клiтин (гемолiзини, лейкоцидини); функцiональнi блокатори - що блокують передачу нервових iмпульсiв до кл^ин спинного та головного мозку (нейротоксин правця та ботулiзму) або блокують окремi ферментнi системи (токсин сибiрки, чуми), блокуючi аденолатциклазу; ексфолiатини та еритрогенiни - впливають на мiжклiтиннi взаемоди. Численнi бактери можуть синтезувати не один, а декшька рiзних токсинiв.
Бiльшiсть токсинiв викликають iмунну вiдповiдь з боку макрооргашзму та нейтралiзуються вiдповiдними антитоксинами. Цей феномен використовуеться при лжуванш та вакцинаци тварин при таких шфекцшних захворюваннях, як правець, ботулiзм, газова гангрена, дифтерiя. Ендотоксини тiсно зв'язаш з кл^иною та вивiльнюються лише тсля И руйнування. Вони мктяться
93
переважно в грамнегативних бактерiях. Це, переважно полюахаридш токсини. На вщмшу вщ бшкових екзотоксишв вони бшьш стiйкi до шдвищено1 температури та викликають однотипову реакцш, незалежно вiд того i3 яких бактерiй вони виходять. Великi дози ендотоксишв викликають пригнiчення iмунiтету, зокрема фагоцитозу, виражений токсикоз аж до токсико-септичного шоку з гальмуванням серцево-судинно1 функци, зниженням температури тiла. Невелик дози ендотоксинiв стимулюють iмунну систему проти iнфекцiй, фагоцитоз, можуть викликати помiрний токсикоз з пiдвищенням температури тша за рахунок секреци нейтрофшами та моноцитами iнтерлейкiнiв (1Л-1, пухлинно-некротичний фактор - TNF), медiаторiв запалення та бiогенних амiнiв (серотинiну, кшшв i iн.), активують комплемент. Цей мехашзм використовуеться при iмуностимуляцil препаратами , що складаються з полкахаридних комплексiв бактерiй. До факторiв вiрулентностi вiдносяться " антигенна мiмiкрiя" - наявшсть у збудника загальних антигешв до тварин, що призводить до уникнення окремих патогешв вiд iмунологiчного нагляду господаря. Хронiзацiя запального процесу завжди визначаеться невщповщшстю iмунологiчноl вщповвд на збудника. Обов'язковою умовою розвитку шфекцшних захворювань, якi викликаються умовно-патогенними збудниками е iмуносупресивний стан !х господаря. Здатнiсть до iмунноl вщповвд змiнюеться з вiком. Так, в органiзмi новонароджених тварин вже функцюнують усi механiзми iмунноl системи, проте неонатальш тварини не здатнi до повноцшно! iмунноl вiдповiдi в перюд iснування пасивного, колострального iмунiтету. При старшш тварин спостерiгаеться зниження активност iмунноl системи.
Л1тература
1. Маслянко Р.П. Основи iмунобiологil - Львiв., Вертикаль. - 1999. - 472 с.
2. Маслянко Р.п., Кравщв Ю.Р. Сучаснi аспекти захисту тварин проти шфекцш // Наук. вкник ЛДАВМ iм. С.З.Гжицького. - 2003. - 55 (1), с.88-96.
3. Маслянко Р.П., Кравщв Ю.Р. 1мунггет та шфекцшш хвороби // Сшьський господар. - 2008. - № 9-10. - с. 120-124.
4. Маслянко Р.П., ПАдовський А.1., Флюнт Р.Б., Романович М.С. Становлення i розвиток iмунноl реактивностi у плодiв i телят в ранньому вщ // Сiльський господар. - 2008. - №11. - с.24-31.
5. Basta S., Alatery A. The cross - priming pathway A portait of an intricate immune system // Scand J. Immunol. - 2007. V. 66. - P. 311-320.
6. Hahn S Immunopathology of pregnancy and conception // Semin. Immunopathol. - 2007. - v. 29. - P. 81-83.
7. Jensen P.E. Recent advances in antigen processing and presentation // Nat. Immunol. - 2007. - v. 8. - P. 1041-1049.
8. Litman G., Cooper M.D. Why study the evolution of immunity Nat. Immunol. 2007. - v. 8. - P. 551-554.
9. Martinon F., Galde O., Petrill V. et al. NALP inflamasomes a central role in innate immunity // Semin. Immunopathol. - 2007. - v.29. - P.213-231.
94
10. Ollila J., Vihinen M. Immunological system biology Gene expression analysis of B - cell development in Ramos B - cell // Mol. Immunol. - 2007. - v. 44. - P. 1815-1817.
11. Pamer E.G. Immune responses commensal and environmental microbes // Nat. Immunol. - 2007. - v. 8. - P. 1173-1179.
12. Radek K., Galla R.L. Antibacterial peptides/natural effectors of the innate immune system in lambs // Semin. Immunopathol. - 2007. - v. 29. - P.27-45.
13. Richl P., Stern U., Lipsky P.E. The lambda gene immunoglobulin repertoire of human neonatal B cells // Mol. Immunol. - 2008. - v. 45. - P. 330-328.
14. Strominger J.L. Bacterial and cell walls, innate immunity and immunoadjuvants // Nat. Immunol. - 2007. - v. 8 - P. 1269-1273.
15. Trombetta E.S., Mellman J. Cell biology of antigen processing in vitro and in vivo // Annu. Rev. Immunol. - 2007. - v.25. - P. 975-1028.
16. Trusfield M.Veterinary Epidemiology // 3 rd. Ed. Ames. Iowa Blackwell Publishing. - 2005. - 260 p.
17. Quantana - Murci L., Alcais A. Immunology in natura: clinical, epidemiological and evolutionary genetics of infectious disease // Nat. Immunol. - 2007. - v.8. -P. 1165-1173.
18. Vewdell J.W., Haeryfar S.M. Unterstanding presentation of antigens to CD8+ T cell in vivo the key to rational vaccine design // Annu. Rev. Immunol. - 2006. -v. 24. - P. 651-682.
Summary
An analytical literature review dealing with the problems of resistance to causative agent of infection. The review includes the data experimental research own immunological studies in animals at the clinic of acute infections. Mechanism of resistance of different phases of the infectious process, the multivalent role of cell dependent responses in different infections, the role of vaccinal immunity in the resistance of animal to the causative agents of vaccine - preventable infections are analyzed.
Cmammx nadiumna do peda^ii 4.09.2009
95
