Под неспецифическими факторами защиты понимают врожденные внутренние механизмы поддержания генетического постоянства организма, обладающие широким диапазоном противомикробного действия. Именно неспецифические механизмы вступают в качестве первого защитного барьера на пути внедрения инфекционного агента. Неспецифические механизмы не нуждаются в перестройке, в то время как специфические агенты (антитела, сенсибилизированные лимфоциты) появляются спустя несколько дней. Важно отметить, что неспецифические факторы защиты действуют против многих патогенных агентов одновременно.
Кожа. Неповрежденная кожа является мощным барьером для проникновения микроорганизмов. При этом имеют значение механические факторы: отторжение эпителия и выделения сальных и потовых желез, обладающие бактерицидными свойствами (химический фактор).
Слизистые оболочки. В разных органах они являются одним из барьеров на пути проникновения микробов. В дыхательных путях механическая защита осуществляется с помощью мерцательного эпителия. Движение ресничек эпителия верхних дыхательных путей постоянно передвигает пленку слизи вместе с микроорганизмами по направлению к естественным отверстиям: ротовой полости и носовым ходам. Кашель и чиханье способствуют удалению микробов. Слизистые оболочки выделяют секреты, обладающие бактерицидными свойствами, в ^частности за счет лизоцима и иммуноглобулина типа А.
Секреты пищеварительного тракта наряду со своими специальными свойствами обладают способностью обезвреживать многие патогенные микробы. Слюна — первый секрет, обрабатывающий пищевые вещества, а также микрофлору, поступающую в ротовую полость. Кроме лизоцима слюна содержит ферменты (амилазу, фосфатазу и др.). Желудочный сок также губительно действует на многие патогенные микробы (выживают возбудители туберкулеза, сибиреязвенная бацилла). Желчь вызывает гибель пастерелл, но в отношении сальмонелл и кишечной палочки неэффективна.
В кишечнике животного находятся миллиарды различных микроорганизмов, но в его слизистой оболочке содержатся мощные антимикробные факторы, в результате чего заражение через нее бывает редко. Нормальная микрофлора кишечника обладает выраженными антагонистическими свойствами по отношению ко многим патогенным и гнилостным микроорганизмам.
Лимфатические узлы. В случае, если микроорганизмы преодолевают кожный и слизистый барьеры, то защитную функцию начинают выполнять лимфатические узлы. В них и инфицированном участке ткани развивается воспаление — важнейшая приспособительная реакция, направленная на ограниченное действие повреждающих факторов. В зоне воспаления происходит фиксация микробов образовавшимися нитями фибрина. В воспалительном процессе кроме свертывающей и фибринолитической систем принимают участие система комплемента, а также эндогенные медиаторы (простогландиды, вазоактивные амины и др.). Воспаление сопровождается повышением температуры, отеком, покраснением и болезненностью. В дальнейшем в освобождении организма от микробов и других чужеродных факторов активное участие принимает фагоцитоз (клеточные факторы защиты).
Фагоцитоз (от греч. phago — ем, cytos — клетка) — процесс активного поглощения клетками организма попадающих в него патогенных живых или убитых микробов и других чужеродных частиц с последующим перевариванием при помощи внутриклеточных ферментов. У низших одноклеточных и многоклеточных организмов с помощью фагоцитоза осуществляется процесс питания. У высших организмов фагоцитоз приобрел свойство защитной реакции, освобождения организма от чужеродных веществ, как поступивших извне, так и образующихся непосредственно в самом организме. Следовательно, фагоцитоз не только реакция клеток на внедрение патогенных микробов — это более общая по сущности биологическая реакция клеточны£ элементов, которая отмечается как при патологических, так и при физиологических состояниях.
Виды фагоцитирующих клеток. Фагоцитирующие клетки обычно делят на две основные категории: микрофаги (или полиморфно-нуклеарные фагоциты — ПМН) имакрофаги (или мононуклеарные фагоциты — МН). Абсолютное большинство фагоцитирующих ПМН составляют нейтрофилы. Среди макрофагов различают подвижные (циркулирующие) и неподвижные (оседлые) клетки. Подвижные макрофаги — это моноциты периферической крови, а неподвижные — это макрофаги печени, селезенки, лимфатических узлов, выстилающие стенки мелких сосудов и других органов и тканей.
Одним из основных функциональных элементов макро- и микрофагов являются лизосомы — гранулы диаметром 0,25— 0,5 мкм, содержащие большой набор ферментов (кислая фосфатаза, В-глюкуронидаза, миелопероксидаза, коллагеназа, лизоцим и др.) и ряд других веществ (катионные белки, фагоцитин, лактоферрин), способных участвовать в разрушении различных антигенов.
Фазы фагоцитарного процесса. Процесс фагоцитоза включает следующие этапы: 1) хемотаксис и прилипание (адгезия) частиц к поверхности фагоцитов; 2) постепенное погружение (захват) частиц в клетку с последующим отделением части клеточной мембраны и образованием фагосомы; 3) слияние фагосомы с лизосомами; 4) ферментативное переваривание захваченных частиц и удаление оставшихся микробных элементов. Активность фагоцитоза связана с наличием в сыворотке крови опсонинов. Опсонины — белки нормальной сыворотки крови, вступающие в соединение с микробами, благодаря чему последние становятся более доступными фагоцитозу. Различают термостабильные и термолабильные опсонины. Первые в основном относятся к иммуноглобулину G, хотя могут способствовать фагоцитозу опсонины, относящиеся к иммуноглобулинам А и М. К термолабильным опсонинам (разрушаются при температуре 56 °С в течение 20 мин) относятся компоненты системы комплемента — С1, С2, СЗ и С4.
Фагоцитоз, при котором происходит гибель фагоцитированного микроба, называют завершенным (совершенным). Однако в ряде случаев микробы, находящиеся внутри фагоцитов, не погибают, а иногда даже размножаются (например, возбудитель туберкулеза, сибиреязвенная бацилла, некоторые вирусы и грибы). Такой фагоцитоз называют незавершенным (несовершенным). Следует отметить, что макрофаги кроме фагоцитоза выполняют регуляторные и эффекторные функции, кооперативно взаимодействуя с лимфоцитами в ходе специфического иммунного ответа.
Гуморальные факторы. К гуморальным факторам неспецифической защиты организма отнесены: нормальные (естественные) антитела, лизоцим, пропердин, бета-лизины (лизины), комплемент, интерферон, ингибиторы вирусов в сыворотке крови и ряд других веществ, постоянно присутствующих в организме.
Нормальные антитела. В крови животных и человека, которые ранее никогда не болели и не подвергались иммунизации, обнаруживают вещества, вступающие в реакцию со многими антигенами, но в низких титрах, не превышающих разведения 1:10—1:40. Эти вещества были названы нормальными или природными антителами. Считают, что они возникают в результате естественной иммунизации различными микроорганизмами.
Лизоцим. Лизоцим относится к лизосомальным ферментам, содержится в слезах, слюне, носовой слизи, секрете слизистых оболочек, сыворотке крови и экстрактах органов и тканей, молоке, много лизоцима в белке яиц кур. Лизоцим устойчив к нагреванию (инактивируется при кипячении), обладает свойством лизировать живые и убитые, в основном грамположительные, микроорганизмы.
Секреторный иммуноглобулин А. Выяснено, что SIgA постоянно присутствует в содержимом секретов слизистых оболочек, в секретах молочных и слюнных желез, в кишечном тракте, обладает выраженными противомикробными и противовирусными свойствами.
Пропердин (лат. pro и perdere — подготовить к разрушению). Описан в 1954 г. Пиллимером как фактор неспецифической защиты и цитолиза. Содержится в нормальной сыворотке крови в количестве до 25 мкг/мл. Это сывороточный белок с мол. массой 220 000. Пропердин принимает участие в разрушении микробной клетки, нейтрализации вирусов, лизисе некоторых эритроцитов. Принято считать, что активность проявляется за счет не самого пропердина, а системы пропердина (комплемента и двухвалентных ионов магния). Пропердин нативный играет значительную роль в нсспецифической активации комплемента (альтернативный путь активации комплемента).
Лизины — белки сыворотки крови, обладающие способностью лизировать некоторые бактерии или эритроциты. В сыворотке крови многих животных содержатся бета-лизины, вызывающие лизис культуры сенной палочки, а также весьма активные в отношении многих патогенных микробов.
Лактоферрин. Лактоферрин — негиминовый гликопротеид, обладающий железосвязывающей активностью. Связывает два атома трехвалентного железа, конкурируя с микробами, в результате чего рост микробов подавляется. Синтезируется полиморфно-ядерными лейкоцитами и гроздьевидными клетками железистого эпителия. Является специфическим компонентом секрета желез — слюнных, слезных, молочных, дыхательного, пищеварительного и мочеполового трактов. Принято считать, что лактоферрин — фактор местного иммунитета, защищающий от микробов эпителиальные покровы.
Комплемент. Комплементом называют многокомпонентную систему белков сыворотки крови и других жидкостей организма, которые играют важную роль в поддержании иммунного гомеостаза. Впервые описал Бухнер в 1889 г. под названием «алексин» — термолабильный фактор, в присутствии которого наблюдается лизис микробов. Термин «комплемент» ввел Эрлих в 1895 г. Уже давно было замечено, что специфические антитела в присутствии свежей сыворотки крови способны вызвать гемолиз эритроцитов или лизис бактериальной клетки, но если сыворотку перед постановкой реакции прогреть при 56 °С в течение 30 мин, то лизис не произойдет. Оказалось, что гемолиз (лизис) происходит за счет наличия комплемента в свежей сыворотке. Наибольшее количество комплемента имеется в сыворотке крови морских свинок.
Система комплемента состоит не менее чем из 11 различных белков сыворотки крови, получивших обозначение от С1 до С9. С1 имеет три субъединицы — Clq, Clr, С Is. Активированная форма комплемента обозначается черточкой сверху (С).
Существует два пути активации (самосборки) системы комплемента — классический и альтернативный, различающиеся пусковыми механизмами.
При классическом пути активации происходит связывание первого компонента комплемента С1 с иммунными комплексами (антиген + антитело), куда включаются последовательно субкомпоненты (Clq, Clr, Cls), С4, С2 и СЗ. Комплекс С4, С2 и СЗ обеспечивает фиксацию на клеточной мембране активированного С5 компонента комплемента, а затем включается через ряд реакций С6 и С7, которые способствуют фиксации С8 и С9. В результате происходит повреждение клеточной стенки или лизис бактериальной клетки.
При альтернативном пути активации комплемента активаторами служат непосредственно сами вирусы, бактерии или экзотоксины. В альтернативном пути активации не участвуют компоненты С1, С4 и С2. Активация начинается со стадии СЗ, куда включается группа белков: Р (пропердин), В (проактиватор), D (конвертаза проактиватора СЗ) и ингибиторы J и Н. Пропердин в реакции стабилизирует конвертазы СЗ и С5, поэтому этот путь активации называют также системой пропердина. Реакция начинается с присоединения фактора В к СЗ, в результате ряда последовательных реакций к комплексу (конвертаза СЗ) встраивается Р (пропердин), который воздействует как фермент на СЗ и С5, начинается каскад активации комплемента с С6, С7, С8 и С9, что приводит к повреждению клеточной стенки или лизису клетки.
Таким образом, для организма система комплемента служит эффективным механизмом защиты, которая активируется в результате иммунных реакций или при непосредственном контакте с микробами или токсинами. Отметим некоторые биологические функции активированных компонентов комплемента: Clq участвует в регуляции процесса переключения иммунологических реакций с клеточных на гуморальные и наоборот; С4, связанный с клеткой, способствует иммунному прикреплению; СЗ и С4 усиливают фагоцитоз; С1/С4, связываясь с поверхностью вируса, блокируют рецепторы, ответственные за внедрение вируса в клетку; СЗа и С5а идентичны анафилактосинам, они воздействуют на нейтрофильные гранулоциты, последние выделяют лизосомные ферменты, разрушающие чужеродные антигены, обеспечивают направленную миграцию микрофагов, вызывают сокращение гладких мышц, усиливают воспаление (рис. 13).
Установлено, что макрофаги синтезируют С1, С2, С4, СЗ и С5. Гепатоциты — СЗ, С6, С8, клетки.
Интерферон, Выделен в 1957 г. английскими вирусологами А. Айзеке и И. Линденман. Интерферон первоначально рассматривался как фактор противовирусной защиты. В дальнейшем выяснилось, что это группа белковых веществ, функция которых заключается в обеспечении генетического гомеостаза клетки. Индукторами образования интерферона помимо вирусов являются бактерии, бактериальные токсины, митогены и др. В зависимости от клеточного происхождения интерферона и индуцирующих его синтез факторов различают «-интерферон, или лейкоцитарный, который продуцируется лейкоцитами, обработанными вирусами и другими агентами, интерферон, или фибробластный, который продуцируется фибробластами, обработанными вирусами или другими агентами. Оба эти интерферона отнесены к типу I. Иммунный интерферон, или у-интерферон, продуцируется лимфоцитами и макрофагами, активированными невирусными индукторами.
Интерферон принимает участие в регуляции различных механизмов иммунного ответа: усиливает цитотоксическое действие сенсибилизированных лимфоцитов и К-клеток, оказывает антипролиферативное и противоопухолевое действие и др. Интерферон обладает видотканевой специфичностью, т. е. более активен в той биологической системе, в которой выработан, защищает клетки от вирусной инфекции лишь в том случае, если взаимодействует на них до контакта с вирусом.
Процесс взаимодействия интерферона с чувствительными клетками подразделяют на несколько этапов: 1) адсорбция интерферона на клеточных рецепторах; 2) индукция антивирусного состояния; 3) развитие антивирусной резистентности (накопление интерферо-ниндуцированных РНК и белков); 4) выраженная резистентность к вирусному инфицированию. Следовательно, интерферон не вступает в прямое взаимодействие с вирусом, а препятствует проникновению вируса и ингибирует синтез вирусных белков на клеточных рибосомах в период репликации вирусных нуклеиновых кислот. У интерферона также установлены радиационно-защитные свойства.
Ингибиторы сыворотки крови. Ингибиторы — неспецифические противовирусные вещества белковой природы, содержащиеся в нормальной нативной сыворотке крови, секретах эпителия слизистых оболочек дыхательного и пищеварительного трактов, в экстрактах органов и тканей. Обладают способностью подавлять активность вирусов вне чувствительной клетки, при нахождении вируса в крови и жидкостях. Ингибиторы подразделяют на термолабильные (теряют свою активность при прогревании сыворотки крови при 60—62 °С в течение 1 ч) и термостабильные (выдерживают нагревание до 100 °С). Ингибиторы обладают универсальной вируснейтрализующей и антигемагглютинирующей активностью в отношении многих вирусов.
Помимо сывороточных ингибиторов описаны ингибиторы тканей, секретов и экскретов животных. Такие ингибиторы оказались активными в отношении многих вирусов, например, секреторные ингибиторы респираторного тракта обладают антигемагглютинирующей и вируснейтрализующей активностью.
Бактерицидная активность сыворотки крови (БАС). Свежая сыворотка крови человека и животных обладает выраженными, в основном бактериостатическими, свойствами в отношении многих возбудителей инфекционных болезней. Основными компонентами, подавляющими рост и развитие микроорганизмов, являются нормальные антитела, лизоцим, пропердин, комплемент, монокины, лейкины и другие вещества. Поэтому БАС является интегрированным выражением противомикробных свойств, входящих в состав гуморальных факторов неспецифической защиты. БАС зависит от условий содержания и кормления животных, при плохом содержании и кормлении активность сыворотки значительно снижается.
Значение стресса. К неспецифическим факторам защиты также относят защитно-адаптационные механизмы, получившие название «стресс», а факторы, вызывающие стресс, Г. Силъе названы стрессорами. По Силье, стресс — особое неспецифическое состояние организма, возникающее в ответ на действие различных повреждающих факторов внешней среды (стрессоров). Кроме патогенных микроорганизмов и их токсинов стрессорами могут быть холод, тепло, голод, ионизирующая радиация и другие агенты, обладающие способностью вызывать ответные реакции организма. Адаптационный синдром может быть общим и местным. Он обусловливается действием гипофизарно-адренокортикальной системы, связанной с гипоталамическим центром. Под влиянием стрессора гипофиз начинает усиленно выделять адренокортикотропный гормон (АКТГ), стимулирующий функции надпочечников, вызывая у них усиленное выделение противовоспалительного гормона типа кортизона, снижающего защитно-воспалительную реакцию. Если действие стрессора слишком сильно или продолжительно, то в процессе адаптации возникает заболевание.
При интенсификации животноводства количество стрессовых факторов, воздействию которых подвергаются животные, значительно возрастает. Поэтому профилактика стрессовых воздействий, снижающих естественную резистентность организма и обусловливающих заболевания, является одной из важнейших задач ветеринарно-зоотехнической службы.