Быть защищенным от инфекционных агентов в
Читайте также:
|
Иммунная система в норме эффективно защищает организм от инфекций или позволяет минимализовать их последствия и ускорить выздоровление. Однако не все результаты иммунного ответа (ИО) на экзогенных возбудителей полезны для организма. ИО часто ведёт к невыигрышным для хозяина последствиям или оказывается неэффективным.
Прионы - малые белковые инфекционные частицы, устойчивые к инактивирующим воздействиям, которые модифицируют нуклеиновые кислоты (Прюзинер, 1982). Прионы устойчивы к кипячению, ультразвуку, УФ- и гамма-облучению и детергентам.
Откладывается амилоид в тканях головного мозга, особенно в больших полушариях и мозжечке, с их вакуолярной дегенерацией, атрофией и астроглиозом. Прионы вызывают спонгиозные трансмиссивные энцефалопатии: куру, БКЯ, семейную бессонницу. Характерен очень длительный инкубационный период с последующим быстрым прогрессированием (атаксией, миоклонусом, деменцией) и смертью.
!! Иммунная система абсолютно толерантна к прионам и не защищает от них, поэтому прионовые б-ни долго протекают бессимптомно. Очевидно, это связано с убиквитарностью нормальных гомологов прионового белка.
Вирусы. Различные формы эффективного ИО. Внедрение в слизистые и кожу => атакуются IgА и ИФН, при вирусемии возбуждают цитокиновый ответ и подвергаются действию циркулирующих Ig. Заражённые вирусом клетки экспрессир. вирусные АГ, на них действуют Т-кил, NK, АТ-зависимые К-клетки, комплемент и фагоциты.
Вирусные АГ распознают Тхелп и Ткил, ИФН способствуют появлению АГ-презентирующих молекул у заражённых клеток, которые до этого их не экспрессировали. Протективную роль при многих вирусных инфекциях играет распознавание и ответ со стороны Ткил. Циркулир. АТ повышают иммунитет при некоторых вирусных инфекциях (гепатиты, корь, краснуха), только если действуют до того, как вирус стал внутриклеточным АГ.
Гуморальный ответ при вирусных инфекциях иногда ведет к пагубному результату. Нейтрализация вирусов АТ-ми => появление персистирующей фракции вируса и иммунокомплексные (ИК) заболевания. Фагоцитоз комплексов вируса и АТ с фрагментами комплемента может инфицировать фагоциты или убрать с клеточной поверхности вирусные АГ, сделав заражённые клетки менее доступными для Ткил. Природа ведущего звена противовирусного иммунитета требует уничтожения не вирионов, а собственных клеток, содержащих вирусные или вирус-индуцированные АГ. Для проникновения в клетки вирусы используют клеточные рецепторы (вирус бешенства — ацетилхолиновый рецептор). ИО на белки вируса, которые он использует для проникновения в клетку, должен приводить к появлению аутоантиидиотипов, которые будут копировать вирусные эпитопы, взаимодействовать с рецепторами, и вызывать аутоиммунные рецепторные заболевания с блокадой или стимуляцией соответствующих рецепторов.
Вирусы м. б. поликлональными активаторами Лц, => неточная и избыточная работа иммунной системы.
Бактерии. Вначале неиммунологическое распознавании компонентов бактерий и неспецифические барьерные механизмы.
Бактериальные липополисахариды (ЛПС) активируют альтернативный путь комплемента.
ЛПС-чувствительные рецепторы макрофагов и эндотелия и рецепторы факторов комплемента после действия на них этих лигандов активируют сторожевую полисистему крови, фагоцитоз и выработку цитокинов острой фазы. Начинает формироваться лихорадка. Белки острой фазы (С-реактивный белок, лактоферрин и др.) оказывают бакт-цидное действие и ограничивают доступность ростовых факторов для бактерий.
Наконец, развивается специфический ИО.
Циркулирующие Ig могут обеспечивать такие формы антибактериальной защиты:
• Нейтрализацию токсинов, например, столбнячного;
• Инактивацию факторов вирулентности и распространения бактерий, например, гиалуронидаз;
• Блокаду бактериальных рецепторов ростовых факторов, например железосвязывающих белков;
• Опсонизирующий эффект для фагоцитоза бактерий;
• Литический эффект через комплемент;
• Блокаду бактериальных органоидов движения;
• Предотвращение прикрепления бактерий к клеткам организма путём занятия соответствующих адгезивных молекул;
Установлено существование у молекул некоторых АТ Cat-активности (Ig-гидролазы и ДНК-азы).
Параллельно гуморальному ответу идут процессы клеточного цитотоксического ответа на заражённые клетки хозяина и на сами Гр- микроорганизмы. Они включают:
1. Цитотоксичность Т-киллеров
2. Прямой контакт с NK-клетками
3. Цитотоксичность γδ-Τ лимфоцитов слизистых;
4. Цитотоксическое и бактериостатическое действие активированных цитокинами непрофессиональных фагоцитов, например, заражённых фибробластов, на находящиеся в них бактерии.
Избыточный ответ на ЛПС и др. компоненты бактерий может вызывать эндотоксиновый (септический) шок. На месте первичного внедрения ЛПС-содержащих бактерий возникает избыточная чувствительность к цитокинам и экспрессируются их рецепторы. При развитии бактериемии происходит массированное освобождение цитокинов, эндотелиоциты и макрофаги подвергаются гиперактивации, провоцируя тромбоз, свёртывание, претерпевают некроз. Внешне геморрагии и некротическая сыпь. Пример – восходящая звёздчатая геморрагическая сыпь при менингококкцемии. Бактериальные антигены, служащие мишенями иммунного ответа, могут быть убиквитарными, тогда ИО может перерасти, в аутоиммунную агрессию против организма хозяина. Например, общими эпитопами располагают белки теплового шока бактерий и человека. Yersenia enterocolitica может индуцировать у носителей определённых гаплотипов ГКГС перекрёстный аутоиммунитет к рецептору тиротропного гормона. Такие механизмы способствуют аутоиммунным осложнениям бактериальных инфекций.
Грибки. Поверхностные микозы, в основном, – клеточный иммунитет, в частности, лимфоцитарный киллинг заражённых клеток и АТ-опосредованная макрофагальной цитотоксичность. Глубокие микозы – гранулоцитарный фагоцитоз и активация дефензинов. Дефицит контроля аутоиммунитета, часто идёт параллельно ослаблению иммунитета противогрибкового. Поэтому часто сочетаются кандидомикоз и аутоиммунные эндокринопатии. Персистирование грибков на коже и слизистых => подострые и хронические ИК-процессы и ГЗТ.
Простейшие. В основном, клеточные механизмы ИО. Клеточные эффекторы поражают интрацеллюлярных паразитов, например, лейшманий. АТ-опосредованная клеточная цитотоксичность и опсонин-зависимый фагоцитоз с участием IgM и IgG - защита от экстрацеллюлярных паразитов (амёб). Ig могут блокировать внутриклеточную пенетрацию простейших через специальные рецепторы, занимая их, или опосредовать их комплементзависимый лизис. Для всех этих форм ответа принципиально участие Тхелп (кровяные формы малярийного плазмодия) и Ткил (печеночные формы). Внутриклеточные формы требуют участия в ИО Тхелп I типа. Иммунитет против любых простейших усиливается цитокинами, особенно ИЛ-2, ИЛ-3, ФНОα и ИФНγ.
Паразиты выработали антигенную мимикрию и механизмы ускользания от иммунной системы. Иммунитет против одной стадии развития паразита не всегда распространяется на последующие.
Роль фагоцитоза неоднозначна. С одной стороны, макрофагальный иммунозависимый фагоцитоз – важный фактор санации, поэтому при всех протозоонозах имеется тенденция к моноцитозу и гепато и спленомегалия. С другой стороны, многие простейшие выживают в фагоцитах, ингибируя литические стадии фагоцитоза или избегая их (токсоплазмы, лейшмании, листерии) => персистирование инфекции, формирование гранулём. Цитокины повышают способность макрофагов завершать фагоцитоз. Но их избыток ведет при протозоонозе к затяжному ответу острой фазы, лихорадке и оборачивается кахексией.
Ряд простейших оперирует блокаторами эффекторных механизмов иммунитета: антагонистами комплемента (трипаносомы), репеллентами его факторов (Leishmania donovani), антиоксидантами и блокаторами ферментов дыхательной вспышки фагоцита, антипротеазами, ингибиторами экспрессии генов ГКГС (различные лейшмании). Дизентерийные амёбы предохраняются, формируя цисты. Циркулирующие Ig + инактивирующий S-антиген плазмодия = выраженный ИК-процесс, вызывающий вторичную альтерацию тканей (при других протозойных инфекциях аналогично). Паразиты варьируют структуру своих антигенов. Многие паразиты могут активировать неспецифическую и АГ-специфическую супрессию. Это механизм взаимной толерантности паразита и хозяина, но он понижает ответ на другие микроорганизмы и ведет к интеркуррентной инфекции и иммунодефициту.
Черви. Преобладает участие Т-хелперов II типа, ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-13 ИО обязательно приводит к активации IgE-зависимых механизмов и участию в цитотоксических антипаразитарных эффектах эозинофилов и базофилов. Анафилаксия не единственный способ гуморальной антигельминтной защиты, но играет в ней важную роль. Кроме макрофагов, во фрустрированном фагоцитозе макропаразитов придают большое значение тромбоцитам. Слизистые мастоциты выделяют продукты, способствующие секреции слизи, улавливающей паразитов и отслойке эпителия вместе с иммобилизованными глистами.
ВИЧ. РНК-вирус из семейства Retroviridae. ВИЧ-1, ответственный за большинство случаев болезни выделен и охарактеризован в 1983-1984 году. В 1986 г. – ВИЧ-2 (40%-гомология с ВИЧ-1) в Западной Африке; вызывает менее тяжёлую форму СПИД. 3 штамма вируса, различаемые по белку капсида env — Μ, О, и Е.
Передаётся половым путём при ректальных (риск более 50%), вагинальных (риск от 15 до 50 %) и эпизодически оральных контактах. Способствуют травмы и эрозии слизистых. М. б. передан через кровь и все ее продукты, кроме Ig, альбумина и антитромбина; а также с трансплантатами и спермой при искусственном осеменении. Риск при уколе 3 шанса из 1000., (гепатит В не менее, чем 1:5). 30% плодов инфицируются трансплацентарно. М. б. пероральное заражение при грудном вскармливании. Нет прямых доказательств передачи через секреты, хотя вирус там обнаружен. Отмечены случаи передачи от младенцев матерям при грудном вскармливании. Группы риска: гомосексуалисты, наркоманы, реципиенты крови, их партнёры.
Вирус соединяется белком gpl20 с СD4-маркером и, при участии своего фьюзогена gp41, проникает в Т-лимфоциты-регуляторы и макрофаги.
Обратная транскриптаза копирует в виде ДНК геном вируса, а интеграза встраивает копию в геном клеток. Активация заражённых Лц и макрофагов способствует синтезу и сборке новых вирионов.
Патогенез: 1) фаза острой вирусемии (освобождение лимфокинов и активация клеток иммунной системы). Вирус проникает в АПК и Лц в лимфоидных органах, где размножается, клиника виремии затухает.
2) латентный период (длится несколько лет). На протяжении первых 6 месяцев формируются антитела к вирусу, которые защиты не обеспечивают, но служат для диагностики. В течение первых 3 месяцев кровь, содержащая вирус, может оставаться серонегативной из-за недостаточного титра антител. Прогрессивно снижаются сначала функции Тхелп (синтез цитокинов, взаимодействие с Ткил и В-клетками), а затем и их количество. Вирус персистирует в л/у, вызывая лимфаденопатию. 3) манифестная стадия СПИД (число Тхелп ниже 200 клеток на 1 мкл плазмы) проявляется СПИД-ассоциированным симптомокомплексом (персистирующая генерализованная лимфаденопатия, симптомы системного действия цитокинов и дерматомикозы), а затем прогрессирующей сочетанной оппортунистической инфекцией. Наиболее типичны пневмоцистная интерстициальная пневмония, кандидамикоз пищевода, атипичные микобактериозы (М.avium), токсоплазмоз головного мозга, системная цитомегаловирусная и герпетическая инфекции. Встречаются криптококкоз, гистоплазмоз, иерсениоз и туберкулез.
Лишенные Т-хелперской помощи, В-лимфоциты снижают свой стимулированный ответ на АГ, но проявляют повышенную спонтанную АТ-образующую и цитокинсинтезирующую активность. => продукция аутоАТ, избытка IgM низкой аффинности, ИЛ-6 и ФНОα. Из-за действия цитокинов усиливается катаболизм и пациент худеет, воспроизводятся многие симптомы, сопровождающие цитокиновый ответ. Аутоаллергия может вызывать миелопатию и полинейропатии. Вирусный белок gp120 обладает высокой степенью молекулярного сходства с инсулином и эпидермальным фактором роста. Эти особенности вызывают у больных прогрессирующие кахексию и дистрофические процессы (перекрёстнореагирующие с анаболическими гормонами аутоАТ). Часто обнаруживаются аутоиммунные гемоцитопении, аутоАТ к белкам плазмы и тироглобулину, антиядерные и антикардиолипиновые иммуноглобулины. Аутоантитела к гликопротеидам ГКГС способны нарушать клеточную кооперацию при ИО. М. б., вирус действует как гомолог эндогенных иммуносупрессивных анти-СD4-лигандов.
ВИЧ менее цитопатогенен для макрофагов => в них он персистирует и разносится по организму. Макрофагальные функции страдают. Из-за дефицита цитокиновой поддержки со стороны лимфоцитов хелперов-индукторов и макрофагов снижается цитолитическая активность нормальных киллеров.
ВИЧ проникает в глиальные клетки и нейроны, т.к. некоторые из них экспрессируют CD4, а другие — галактозилцерамид, альтернативный входной рецептор для вируса. Нейропатия при СПИД аутоаллергическими механизмами и цитокинами, отмечена и прямая нейротоксичность белка gpl20. Кроме того, этот белок проявляет высокую степень структурного совпадения с нейролейкином — одним из важных факторов роста нейронов.
70. Сенсибилизация…-первичный иммунный ответ на аллерген. В патогенезе аллергических реакций различают три стадии: Иммунологическую, Патохимическую, Патофизиологическую. Иммунологическая стадия охватывает период от первичной до вторичной встречи с аллергеном включительно. Вторичной встрече предшествует период сенсибилизации, суть которого состоит в том, что в ответ на изначальную встречу с антигеном-аллергеном, в ходе первичного иммунного ответа, иммунная система организма вырабатывает достаточное (для последующего развития аллергии) количество специфических иммуноглобулинов (при ГНТ) и сенсибилизированных Т-лимфоцитов (при ГЗТ и ГНТ). При постоянном контакте с антигеном после первой встречи (при персистировании чужеродных антигенов или в случае эндогенных антигенов, в т. ч. аутоантигенов) иммунологическая стадия длится до тех пор, пока не разовьется сенсибилизация. Таким образом, аллергическую сенсибилизацию можно рассматривать как частный случай чрезмерно сильного, либо недостаточно отрегулированного первичного иммунного ответа. С. при ГНТ требует экспансии специфического клона В-лимфоцитов, наработки достаточно большого количества циркулирующих иммуноглобулинов (длится долго). При ГЗТ С., зак-ся формированием специфического Т-лимфоцитарного клона (быстрее).
А. Безредка предложил способ снижения анафилактической готовности-десенсибилизации, путем дробного внутрикожного и, затем-подкожного введения малых доз анафилактогенного аллергена. Аллерген связывается с антителамиÞснижается их титр+выработка интиген-блокир. антител.Это-так называемая специфическая десенсибилизация(антигеном). При других ГНТ она малоэффективна, а при ГЗТ не работает.
Неспецифической десенсибилизация (иммунодепр., антигистаминн.преп…)-фармакологическая блокады дегрануляции в разных точках.Также различают:1.Активная сенсибилизация (антиген попадает в организм),2.Пассивная сенсибилизация (в интактный организм рецепиента вводится сыворотка с антителами).Фазы активной сенсибилизации:1.Фаза активации, 2. Фаза клональной пролиферации.3. Заключительная фаза в которой значительная часть лимфоцитов превращается в эффекторные клетки, а оставшиеся-в клетки памяти, обеспечивающие вторичный иммунный ответ.
Сывороточная болезнь: - генерализованная форма иммунокомплексной аллергии. В качестве типового случая системного некротизирующего васкулита, обусловленного иммунными комплексами, можно рассматривать сывороточную болезнь. Она развивается через 8-10 дней после однократного введения большого количества ксеногенной сыворотки. Сывороточная болезнь проявляется: повышением температуры, увеличением селезенки и лимфоузлов, протеинурией, лейкоцитозом, артральгиями, кожной сыпью, иногда, геморрагического характера, снижением содержания факторов комплемента в крови.Симптоматика болезни возникает с появлением в кровотоке антител. Симптомы сохраняются до тех пор, пока в кровотоке находится свободный антиген (область избытка антигена, растворимые иммунные комплексы). После элиминации антигена симптомы исчезают. Перенесенная сывороточная болезнь оставляет после себя повышенную чувствительность к белкам чужеродной природы: повторная инъекция может вызвать анафилактический шок.Поздние механизмы сывороточной болезни включают и иные гиперергические реакции, в частности,ГЗТ. Патогенез 3 фазы:образование в крови комплексов антиген-антитело, осаждение этих компл в разных тканях, развитие воспаления в разл орг и тк. Хронич. форма при повторных или пролонгированных введениях антигена.
Инфекционные агенты можно классифицировать на основании сложности их строения: прионы, вирусы, риккетсии, хламидии, микоплазмы, бактерии, грибы, простейшие, гельминты.
Прионы — это живые белковые молекулы, которые внедряясь в клетки организма способны воспроизводить себе подобных (подробнее прионы рассматриваются в лекции “Вирусные инфекции”).
Простейших и гельминтов часто называют паразитами, хотя этот термин имеет более широкое понятие.
Каждая группа инфекционных агентов может также классифицироваться на различные группы. Например, вирусы делятся на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Бактерии делятся на основании формы на кокки, палочки (бациллы), спирохеты и вибрионы, на основании окраски по Граму на грам-положительные и грам-отрицательные; на основании необходимости кислорода для роста на аэробные и анаэробные. Риккетсии и хламидии — это небольшие бактерии, которые являются облигатными внутриклеточными паразитами.
Способность инфекционных агентов проникать в ткани организма называется инвазивностью, способность его вызывать заболевание называется патогенностью. По степени патогенности они делятся на: высокопатогенные (высоковирулентные) ;низкопатогенные (низковирулентные).
Высоковирулентные микроорганизмы вызывают заболевание в нормальном организме, низковирулентные — только в иммуносупрессированном организме (оппортунистические инфекции).
Бактерии синтезируют их собственные ДНК, РНА и белки, но их благоприятное существование зависит от хозяина. Некоторые микроорганизмы процветают, главным образом, на поверхности тела: нормальные люди несут 1012 бактерий на коже, включая Staphylococcus epidermidis и Propionibacterium угрей, которые ответственны за юные прыщи. Обычно, 1014 бактерий постоянно проживают внутри желудочно-кишечного трактата.
От места размножения возбудителя во многом зависит реакция организма на него. По локализации размножения различают: облигатные и факультативные внутриклеточные и внеклеточные микроорганизмы.
Облигатные внутриклеточные организмы могут расти и размножаться только в клетках организма человека и используют метаболический аппарат клетки для своего роста. В основном поражаются паренхиматозные клетки. Для культивирования данных организмов необходимы живые ткани, например, куриные эмбрионы, тканевые культуры или лабораторные животные.
Факультативные внутриклеточные организмы могут расти и размножаться как внутри, так и вне клеток организма. Внутриклеточное размножение обычно происходит в макрофагах. Степень необходимости клеток хозяина для размножения может сильно варьировать; так Mycobacterium leprae практически всегда размножается в клетках, а Actinomyces israelii — довольно редко.
Внеклеточные организмы — как видно из названия, эти организмы развиваются вне клеток. Практически все они растут на искусственных средах, за исключением Treponema pallidum.
Инфекционный процесс очень сложный и его развитие определяют как особенности возбудителя, так и реактивное состояние макроорганизма.
К особенностям возбудителя инфекционного заболевания относится не только его строение, химическая структура, антигенные свойства, но и характер его взаимодействия с макроорганизмом.
Сосуществование микро - и макроорганизма может быть 3 видов:
симбиоз - сосуществование микроба и макроорганизма в интересах каждого (например, кишечная палочка в кишечнике); комменсализм - (от франц. сommensal - сотрапезник), при котором микроб и макроорганизм не оказывают взаимного влияния друг на друга; паразитизм - жизнь микроба за счет макроорганизма, что сопровождается развитием болезни.
Под влиянием различных экзогенных и эндогенных факторов взаимоотношения между микро - и макроорганизмом могут быть нарушены в пользу микроорганизма, который приобретает патогенные свойства. В этих условиях индифферентный комменсал, или безвредный симбионт, становится паразитом и вызывает заболевание. Такие ситуации возникают при лечении многими препаратами, но прежде всего антибиотиками, которые нарушают установившееся равновесие микробной флоры. Инфекционная болезнь может быть и результатом ослабления фагоцитарной и иммунной систем организма, что встречается, например, при лечении иммунодепрессантами и цитостатическими средствами. Бактериофаги, плазмодии являются носителями активных генетических элементов, которые кодируют бактериальные факторы вирулентности (например, фактор адгезии, токсины или ферменты, которые оказывают сопротивление антибиотикам). Они могут инфицировать бактерии и включать себя в их геном, таким образом, преобразовывая ранее безопасную бактерию в вирулентный или чувствительный к антибиотику микроорганизм - в устойчивый. Обмен этими элементами между бактериальными колониями обеспечивает получателей таких генов преимуществом выживания, или способностью вызвать болезнь.
Большинство возбудителей болезней попадает в организм человека из внешней среды через входные ворота, например, через кишечник с пищей, через легкие с вдыхаемым воздухом, при укусах насекомых, через поврежденную кожу или слизистые оболочки и т. д. В таких случаях говорят об экзогенной инфекции.
Первые и наиболее важные барьеры к инфекции - неповрежденная кожа и слизистые оболочки организма. Например, выделяемые железами слезы содержат лизоцимы (peptidoglycans), которые разрушают бактериальные оболочки и защищают, таким образом, глаза от инфекции. Кислотный желудочный сок смертелен для некоторых кишечных патогенных микроорганизмов; например, добровольцы с нормальной кислотностью желудочного сока не были инфицированы вибрионом холеры, принимая не более 1011 микроорганизмов. Напротив, Shigella и Giardia относительно устойчивы к кислоте, и наличие их в количестве меньше чем по 100 каждой разновидности - вызывает заболевание. Вообще, инфекционные болезни кожи у нормальных людей имеют тенденцию возникать лишь в поврежденных участках, то есть, в рваных ранах или ожогах и могут быть вызваны бактериями с относительно низкой вирулентностью. И, наоборот, для развития заразных болезней дыхательного, желудочно-кишечного или мочеполового тракта требуются вирулентные организмов, способные к повреждению или проникновению через нормальные барьеры слизистой оболочке.
Жители городов вдыхают приблизительно 10000 микроорганизмов в день, включая вирусы, бактерии, и грибы. Большинство из этих микроорганизмов выводятся реснитчатым эпителием верхних дыхательных путей. Только частицы 5 микрон или меньше достигают альвеол, где они поглощаются альвеолярными макрофагами или нейтрофилами, привлеченными к поврежденному участку цитокинами. Эта нормальная система защиты весьма эффективна. Но действию реснитчатого эпителия может вредить курение, повышение вязкости секрета (при муковисцедозе), травма при бронхиальном зондировании, попадание аспирационного кислого содержимого желудка и др. Некоторые вирусы (например, вирусы гриппа) обладают гемагглютининами, которые прочно соединяются с карбогидратам наружной мембраны эпителиальных клеток и, таким образом, подавляют действия реснитчатого эпителия. Ряд патогенных для органов дыхания бактерий (например, Haemophilus и Bordetella) вырабатывают токсины, которые парализуют реснички слизистой оболочки. Микобактерии туберкулеза в нормальных альвеолах очень устойчивы к действию неактивизированных макрофагов.
Однако заражение может быть в результате активации эндогенной флоры организма, тогда речь идет об эндогенной инфекции, или аутоинфекции.
Патологические изменения в инфицированных тканях складываются из трех компонентов: повреждения клеток инфекционным агентом; воспалительного ответа организма; иммунного ответа организма.
Инфекционный агент не всегда приводит к развитию заболевания. При латентном течении процесса инфекционный агент, например, вирус, может в течение длительного времени, иногда годами, не вызывать поражения клеток, а затем под влиянием каких-либо стимулирующих факторов может активироваться.
При всех инфекционных болезнях возникает ряд общих и местных изменений.
Местные изменения представляют собой очаг воспаления и зависят от характера инфекции, ворот инфекции, способа заражения. Например, при дифтерии зева возникает фибринозное воспаление в миндалинах, при гриппе - воспалительные изменения наблюдаются в бронхах, дизентерийная палочка ведет к развитию воспаления в толстой кишке. Но иногда, если инфекция проникает в кровь, то местные изменения бывают слабо выраженными и процесс приобретает генерализованный характер.
Из общих изменений наблюдаемых в инфицированном организме необходимо отметить наличие расстройств кровообращения. Любая инфекция сопровождается интоксикацией, нарушением сердечной деятельности. В органах выражено полнокровие, стаз, мелкие периваскулярные кровоизлияния, периваскулярный и перицеллюлярный отек. Особенно характерен тромбоз сосудов микроциркуляторного русла (гиалиновые тромбы). Особенно важны изменения в головном мозге и его оболочках. Жалобы больных на головную боль при инфекционных заболеваниях обусловлены отеком оболочек мозга, иногда кровоизлияниями. Чем тяжелее инфекционное заболевание, тем сильнее выражены расстройства кровообращения.
В миокарде, почках, печени, надпочечниках, головном мозге могут возникать все виды паренхиматозных дистрофий (зернистая, гиалиново-капельная, вакуольная, жировая), а в тяжелых случаях наблюдается некроз клеток. При некоторых длительно протекающих инфекциях может наблюдаться амилоидоз. Выраженные дистрофические изменения при инфекционных болезнях в клетках центральной нервной системы (нейроцитах) могут в клинике сопровождаться возбуждением или сонливостью, вплоть до полной потери сознания. Дистрофические изменения в миокарде клинически проявляются расширением границ сердца, увеличением числа сердечных сокращений (тахикардия) или их сокращением — брадикардия и т.д. Иногда больные погибают от паралича сердца. Печень у инфекционных больных увеличена, край округлен (из-за полнокровия, отека, дистрофических изменений), капсула напряжена, что сопровождается выраженной болезненностью. В клинике нередко наблюдаются признаки печеночной недостаточности, легкая паренхиматозная желтуха. В почках поражается преимущественно эпителий извитых канальцев, что сопровождается олигоурией, протеинемией.
При инфекционном процессе независимо от характера возбудителя появляются иммунные реакции, направленные на разрушение и элиминацию инфекта. Циркулирующие в крови антитела образуются в ответ на антигенную стимуляцию иммунной системы. Соединения антигена с антителом в присутствии комплемента производят антимикробное и антитоксическое действие, обеспечивающее послеинфекционный гуморальный иммунитет. При всех инфекционных заболеваниях наблюдаются изменения в органах иммуногенеза — тимусе, селезенке, лимфатических узлах, костном мозге, миндалинах, лимфоидном аппарате кишечника. Периферические органы иммуногенеза увеличиваются в размерах, в них наблюдается плазматизация, которая является показателем напряженности иммунитета. В то же время длительное антигенное воздействие при инфекционном заболевании ведет к сенсибилизации организма, появлению реакций гиперчувствительности как немедленного, так и замедленного (аллергические реакции) типа. Защитные реакции организма - это обоюдоострый меч: они необходимы для того, чтобы преодолеть инфекцию, но в то же самое время могут непосредственно наносить ущерб ткани. Из этого следует, что тканевые повреждения при инфекционных заболеваниях могут развиваться не только под воздействием инфекта, но в связи с реакциями гиперчувствительности.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
В условиях пандемии многие государства приступили к созданию лекарств и вакцин от нового коронавируса. Сообщается, что в России разработка прошла первую фазу — так ли это? Значит ли, что скоро можно ждать появления препарата? Чтобы разработать новое лекарство от неизвестного заболевания по всем правилам научного поиска нужно от 5 до 15 лет. Разобрали весь процесс на примере COVID-19 вместе с Равилем Ниязовым, специалистом по регуляторным вопросам и разработке лекарств Центра научного консультирования.
COVID-19 — инфекционное заболевание, вызываемое коронавирусом SARS-CoV-2. В тяжелых формах оно поражает легкие, иногда — сердце и другие органы. Особенно тяжело заболевание протекает, если у больного есть другие нарушения со стороны дыхательной или сердечно-сосудистой систем. Молниеносно возникшая пандемия COVID-19 поставила вопрос разработки лекарств и вакцин от новой инфекции. Это долгий процесс с множеством стадий, на каждой из которых исключают вещества-кандидатов. Только одно или небольшая группа таких веществ в итоге сможет стать безопасным и эффективным лекарством.
Шаг 1: понять, как развивается новое заболевание
Любая болезнь нарушает естественные физиологические и биохимические процессы в организме. Причины заболеваний могут быть разными, в том числе — инфекционными. Инфекционный агент (в случае COVID-19 это коронавирус SARS-CoV-2) заимствует и эксплуатирует биохимический аппарат клеток, перехватывая управление им, в результате чего клетки перестают выполнять свою физиологическую функцию. Для вируса SARS-CoV-2 основной мишенью являются клетки дыхательного эпителия, отвечающие за газообмен, то есть за дыхание.
Лекарством для лечения COVID-19 будет считаться любое вещество или комбинация веществ, которое будет способно (1) инактивировать вирус еще до того, как он успеет поразить клетку, или (2) нарушать жизненный цикл вируса внутри зараженной клетки, или (3) защищать новые непораженные здоровые клетки от инфицирования.
Чтобы создать лекарство от SARS-CoV-2, нужно хорошо знать, каков жизненный цикл вируса в организме человека:
- с какими клетками человека и через какие рецепторы на поверхности клеток он связывается, какой собственный вирусный аппарат для этого он использует;
- как вирус проникает в клетку;
- как вирус эксплуатирует биохимический аппарат клетки, чтобы воспроизводить собственный генетический материал и белки, нужные для сборки новых вирусных частиц;
- как вирус покидает инфицированную клетку, чтобы инфицировать новые клетки;
- как формируется иммунитет против вируса и какой вклад иммунитет вносит в тяжесть заболевания (чрезмерная иммунная реакция может вызывать тяжелое поражение внутренних органов).
Всё перечисленное — это совокупность фундаментальных знаний, необходимых для перехода к следующему этапу разработки лекарства — синтезу или биосинтезу веществ, которые могут нарушать свойства вирусных частиц, убивая вирус и при этом не вредя человеку. Например, так работают лекарства от ВИЧ-инфекции или гепатита C. Но при этих заболеваниях важно применять сразу несколько веществ из разных классов, чтобы вирус не становился устойчивым к терапии. Об этом нужно будет помнить и при разработке лекарств против SARS-CoV-2.
Для лечения вирусных заболеваний также могут использоваться иммуносыворотки, содержащие антитела, способные инактивировать вирус. Такие сыворотки можно получать от животных, например, лошадей или кроликов, но также и от человека, уже переболевшего заболеванием.
Однако самый эффективный подход — профилактика заболевания. Для этого используют вакцины — естественные или генетически модифицированные белки вируса, а иногда и живой, но ослабленный вирус. Вакцина имитирует инфекционное заболевание и стимулирует организм к формированию иммунитета. В последнее время также разрабатываются РНК- и ДНК-вакцины, но пока одобренных препаратов нет.
В отличие от традиционных вакцин, РНК-/ДНК-вакцины содержат не вирусные белки, а гены, кодирующие основные вирусные белки. Введение такой вакцины приводит к синтезу клетками белков вируса, на которые должна реагировать иммунная система и вырабатывать иммунитет против этих белков вируса. Гипотетически это должно препятствовать началу инфекционного процесса при заражении настоящим патогенным вирусом. Важно отметить, такие РНК- и ДНК-вакцины не должны кодировать те белки вируса, которые способны были бы привести к настоящей вирусной инфекции.
Шаг 2: поиск хитов
На ранней стадии разработки синтезируют и тестируют множество веществ — библиотеку. Основная цель этого этапа — найти группу хитов (hit — попадание в цель), которые бы связывались с нужной вирусной мишенью. Обычно это один из белков вируса. Иногда отбор идет из библиотек, состоящих из миллиардов низкомолекулярных веществ. Сейчас активно используют компьютерные алгоритмы — машинное и глубокое обучение — чтобы искать новые потенциально активные молекулы. Одна из компаний, успешно работающая в этом направлении, — InSilico Medicine, создана российскими математиками.
Другой источник потенциальных лекарств — выздоровевшие люди: в их крови содержатся антитела, часть из которых способны связываться с вирусом и, возможно, нейтрализовать его.
Шаг 3: поиск и тестирование лидов
Когда находят группу хитов, способную связываться с вирусным белком, переходят к следующему этапу скрининга. На этом шаге исключаются вещества, которые:
- нестабильны и быстро разлагаются;
- тяжелы/затратны в синтезе;
- токсичны для различных клеток человека в условиях лабораторных экспериментов на культуре клеток. Вещества не должны быть токсичны сами, токсичностью также не должны обладать продукты их метаболизма в организме, продукты их разложения и примеси, возникающие в процессе производства; вместе с тем если процесс производства способен с помощью очистки удалять продукты разложения или примеси, то такой хит может и не будет выведен из разработки;
- плохо растворимы в воде — лекарство должно в достаточном количестве растворяться в биологических жидкостях, чтобы распределиться по организму;
- быстро разлагаются в живом организме;
- плохо проникают через слизистые оболочки, клеточные мембраны или внутрь клетки, в зависимости от пути введения лекарства и расположения вирусной мишени.
Хиты, которые выдерживают эти испытания и проходят все фильтры, переводят в категорию лидов (lead — ведущий).
Лиды тестируют в еще более широкой серии экспериментов для принятия так называемых решений Go/No-Go о продолжении или остановке разработки. На этой стадии инициируются испытания на животных. Такая схема отбора нужна чтобы как можно раньше вывести из разработки бесперспективные молекулы, потратив на них минимальные время и ресурсы, поскольку каждый последующий этап является еще более затратным.
Те несколько лидов, которые успешно проходят очередные испытания, становятся кандидатами. К этому моменту разработка может длиться уже от трех до семи лет.
Шаг 4: испытания кандидатов и клинические исследования
Прежде чем перейти к испытаниям на людях, нужно выполнить исследования на животных и подтвердить отсутствие неприемлемой для человека токсичности, подобрать первоначальную безопасную дозу. На этом этапе кандидаты тоже могут отсеиваться — например, из-за генотоксичности (токсичности для генетического аппарата клетки) или канцерогенности (способности вызывать рак). Еще они могут оказаться небезопасными для беременных женщин или женщин детородного возраста, вызывать поражение головного мозга, печени, почек, сердца или легких. В зависимости от природы молекулы исследования проводят на грызунах, собаках, обезьянах, минипигах, кроликах и т.д.
В зависимости от природы заболевания, особенностей его терапии и свойств лекарства, какие-то исследования могут не проводиться или быть не значимы. Например, оценка канцерогенности лекарства не потребуется, если оно будет применяться в лечении краткосрочных заболеваний, как в случае COVID-19. Генотоксичность не оценивают для биопрепаратов или если лекарство предназначено для лечения метастатического рака и т. д. Суммарно доклинические исследования могут занимать 3–5 лет. Часть из них проводится параллельно с клиническими исследованиями.
Если доклинические исследования успешны, начинается клиническая разработка, которая условно делится на фазы. Это нужно, чтобы постепенно и контролируемо тестировать лекарство на все большем количестве людей. И снова стадийность процесса позволяет прекратить разработку на любом этапе, не подвергая риску многих людей.
- Первая фаза: здесь подтверждают первичную безопасность для людей в принципе, изучают поведение лекарства в организме человека, его биодоступность (способность достигать места действия в достаточных концентрациях), его взаимодействие с другими лекарствами, влияние пищи, половых и возрастных различий на свойства лекарства, а также безопасность для людей с сопутствующими заболеваниями (особенно важны заболевания печени и почек — эти органы отвечают за метаболизм и выведение лекарств), проверяют, не вызывает ли лекарство нарушение ритма сердца. Кроме того, на I фазе оценивают безопасный диапазон доз: эффективные дозы не должны быть неприемлемо токсичными.
- Вторая фаза: здесь начинают проверять эффективность лекарства на пациентах с заболеванием. На ранней II фазе оценивают, работает ли кандидатная молекула на людях с изучаемым заболеванием в принципе, а на поздней II фазе подбирают режим дозирования, если кандидатное лекарство было эффективным. При этом вещество, эффективное в лабораторных экспериментах, на животных моделях заболевания и даже в ранних клинических исследованиях на людях, вполне может не быть таким же рабочим в реальной медицинской практике. Поэтому и нужен длительный процесс поэтапной исключающей разработки, чтобы на выходе получить эффективное и безопасное лекарство.
- Третья фаза: здесь подтверждают эффективность и безопасность лекарства, а также доказывают, что его польза компенсирует те нежелательные реакции, которые неминуемо будет вызывать лекарство. Иными словами, в исследованиях третьей фазы надо понять, что баланс пользы и рисков положителен. Это всегда индивидуально. Например, у людей с ВИЧ в целом допустимо, если противовирусные лекарства вызывают некоторые нежелательные реакции, а в случае онкологических заболеваний приемлемы и более выраженные токсические реакции.
В случае вакцин, которые рассчитаны на здоровых людей, и особенно детей, приемлемы лишь легкие нежелательные реакции. Поэтому найти баланс трудно: вакцина должна быть высоко эффективной, и при этом вызывать минимальное число тяжелых реакций, например реже, чем 1 случай на 1000, 10 000 или даже 100 000 вакцинированных людей. Клиническая разработка может длиться до 5–7 лет, однако низкомолекулярные противовирусные лекарства для краткосрочного применения, как в случае COVID-19, можно протестировать быстрее — за 1–2 года.
Разработка многих отечественных противовирусных и иммуномодулирующих препаратов не соответствует такому научно выверенному процессу разработки.
Шаг 5: производство
Важный этап — наладить производство лекарства. Разработка процессов синтеза начинается в самом начале отбора лидов и постепенно дорабатывается, оптимизируется и доводится до промышленного масштаба.
В настоящее время против SARS-CoV-2 разрабатывается много разных методов лечения:
- низкомолекулярные соединения, которые нарушают жизненный цикл вируса. Трудность в том, что может быть нужно применять сразу несколько противовирусных лекарств. Сейчас надежды возлагают на ремдесивир. Есть данные, что может быть эффективен давно известный гидроксихлорохин, действующий не на сам вирус, а влияющий на иммунитет. Информацию, что комбинация лопинавира и ритонавира оказалась неэффективной у тяжелобольных пациентов, стоит интерпретировать с осторожностью: она может быть эффективна при более легких формах, или для профилактики, или у каких-то определенных подгрупп;
- противовирусные, в том числе моноклональные, антитела, которые связываются с ним на поверхности и блокируют его проникновение в клетку, а также помечают вирус для клеток иммунной системы. Антитела можно получать как биотехнологически, так и выделять из крови переболевших людей. Сейчас тестируются препараты, получаемые с помощью обоих методов;
- вакцины. Они могут представлять собой естественные или модифицированные белки вируса (модификации вводят для усиления выработки иммунитета), живой ослабленный вирус, вирусоподобные наночастицы, синтетический генетический материал вируса (РНК-вакцины) для того, чтобы сам организм человека синтезировал некоторые белки вируса и смог выработать антитела к нему. Одна из проблем в случае вакцин — простое введение белков вируса, пусть и модифицированных, не всегда позволяет сформировать иммунитет, способный защитить от реального заболевания — так называемый стерильный иммунитет. Даже образование антител в ответ на введение вакцины не гарантирует защиты: хорошим примером являются те же ВИЧ и гепатит C, хотя вакцина против гепатита B достаточно проста и при этом высокоэффективна. Хочется надеяться, что отечественные разработчики следуют рекомендациям Всемирной организации здравоохранения по проведению доклинических и клинических исследований вакцин, включая исследования провокации и изучение адъювантов;
- препараты для РНК-интерференции. Так называемые малые интерферирующие рибонуклеиновые кислоты (РНК) — это небольшие отрезки синтетически получаемой РНК, которые способны связываться с генетическим аппаратом вируса и блокировать его считывание, мешая синтезу вирусных белков или воспроизведению генетического материала вируса.
Процесс разработки лекарства — это научный поиск с неизвестным исходом. Он занимает много времени и требует участия большой команды профессионалов разных специальностей. Однако только реальный клинический опыт позволит оценить, удалось ли получить не только эффективное, но и безопасное лекарство, поэтому любое точное определение сроков получения лекарства — спекуляция. Получить эффективную и безопасную вакцину к концу года, если следовать всем правилам научного поиска, вряд ли удастся.
Детальные обсуждения процессов разработки новых лекарств и возникающих в связи с этим проблем — на YouTube-канале PhED.
Читайте также: