Основные недостатки

К основным недостаткам следует отнести:

1. Довольно высокую токсичность, реактогенность и аллер-
гизирующую активность. Это связано с уже упоминавшимся на­
личием токсинов в составе целой микробной клетки, а также
других антигенов, не имеющих отношения к протективным
свойствам.

2. Значительно менее выраженную иммуногенность по срав­
нению с живыми вакцинами. Особенно это выражено в случае
таких инфекций, где необходимо развитие клеточного иммун­
ного ответа.

3. Кратковременность создаваемого иммунитета и необходи­
мость частых ревакцинаций, которые требуются для поддержа­
ния длительного состояния невосприимчивости к инфекции.

На этом фоне проблемы, связанные с токсичностью и ал-лергизируюшей активностью выступают еше более рельефно.

Молекулярные (химические) вакцины

Этот вид вакцин получил свое название благодаря тому, что протективные антигены используются в них в виде отдельных, как правило, растворимых молекул. Эти молекулы извлекаются из микробной клетки или вириона с помощью различных хи­мических экстрагирующих веществ (реже используются физи­ческие методы). Отсюда и возникло предложение называть эти препараты химическими вакцинами.

Используемые в настоящее время методы выделения рас­творимых молекул из корпускулярных структур недостаточно совершенны. В результате антигены выделяются (изолируются) не в чистом виде, а в составе макромолекулярных комплексов, содержащих посторонние компоненты. Эти балластные суб­станции могут вызывать токсигенный, аллергизирующий и дру­гие нежелательные эффекты. Поэтому полученные антигенные конгломераты часто подвергают дальнейшей очистке, исполь­зуя для этого различные физические и химические методы.

Из физических методов чаще всего используют принципы разделения веществ по размеру и молекулярной массе (различ­ные виды центрифугирования, жидкостная хроматография, ультрафильтрация и др.); по заряду (ионообменная хроматогра­фия, различные виды электрофореза) и другим особенностям химической структуры (например, аффинная хроматография). Используются также химические методы, позволяющие изби­рательно связывать или инактивироватьте или иные примеси.

Создание выраженного иммунного ответа

Для создания выраженного иммунного ответа убитые
корпускулы возбудителя вводят в значительных дозах, в десят­
ки и сотни раз превышающих дозы в живых вакцинах. В связи
с этим в необходимой дозе убитых вакцин может содержаться
большое количество токсинов, присутствующих в структуре
корпускул. Особенно это характерно для бактерий, содержащих эндотоксины. В тех случаях, когда количество токсинов ограничивает возможность увеличения иммунизирующей до­зы, рекомендуется извлечение протективных антигенов и их дальнейшая очистка

Динамика иммунного ответа на убитые вакцины характери­зуется быстротой развития реакций. Специфичные антитела можно обнаружить в крови вакцинированных уже на 6—7-й день, а своего максимума они достигают на 15—20-й день. Ан­титела могут регистрироваться в крови в течение полутора лет, а иногда и дольше. На динамику ответа большое влияние ока­зывает адъювант, особенно его «депонирующие» качества.

Основные преимущества и недостатки убитых корпускулярных вакцин

К основным преимуществам этого вида вакцин относят:

1. Безопасность их применения, поскольку убитый возбуди­
тель не представляет собой эпидемиологической (эпизоотоло-
гической) опасности и в любом случае не обладает вирулентны­
ми свойствами.

2. Убитые вакцины быстро разрабатываются и конструиру­
ются. Для этого не нужно даже получать аттенуированного
штамма. Обычно используется вирулентный штамм, который
убивают, и на его базе путем добавления адъюванта готовят вак­
цину.

3. Изготовление убитых вакцин не требует сложного и доро­
гостоящего оборудования. Оно технологично и довольно дешево,
хотя, как правило, существенно дороже производства живых
вакцин (больше клеток в дозе).

Масляные и минеральные адъюванты

Надо отметить, что масляные и минеральные адъюванты усиливают гуморальный тип иммунного ответа и обычно при­меняются для интенсификации выработки антител. Сюда же следует отнести и использование липосом и микрокапсул, ко­торые реализуют похожие механизмы. Добавление же в масля­ные адъюванты некоторых микробных компонентов (корине-бактерий, микобактерий) приводит к усилению клеточного им­мунного ответа.

В настоящее время имеются попытки использовать в каче­стве веществ, усиливающих иммунитет, и некоторые цитокины (в чистом виде или связанные с антигенами). Возможно, у это­го направления неплохие перспективы.

С целью усиления иммунного ответа применяют также опре­деленные схемы введения вакцин — убывающие или возрастаю­щие дозы, различную кратность, сроки ревакцинации и т. д. Это в определенной степени моделирует динамику поступления ан­тигенов при естественном течении болезни и способствует фор­мированию более длительной иммунологической памяти.

Эффективность убитых вакцин зависит в основном от стру­ктуры протективных антигенов, особенностей патогенеза бо­лезни и наличия токсинов в корпускулярных единицах (т. е. в микробных клетках и вирионах). Поэтому:

— Все протективные антигены, используемые в убитых вак­
цинах, должны обладать природной высокой антигенностью,
обеспечивая мощную выработку антител или накопление спе­
цифических Т-клеток. В этом случае понятия антигенности
и иммуногенности практически совпадают.

— Структура этих антигенов должна быть такова, чтобы
они индуцировали именно тот тип иммунного ответа, который
необходим для противодействия патогенезу возбудителя. Чаще
всего применяемые убитые вакцины индуцируют иммунный
ответ гуморального типа, т. е. инициируют выработку антител в
высоких титрах, что оказывается достаточно эффективным для
предотвращения последующего заражения. Для инфекций,
требующих развития клеточного иммунитета, применение уби­
тых вакцин менее эффективно.

Два основных механизма действия адъювантов

Различают два основных механизма действия адъювантов. Один их них сводится к «депонированию» — удержанию и мед­ленному выведению антигенов. Часто на месте введения депо­нированных вакцин образуется гранулема, которая может су­ществовать длительное время. Динамика длительного предста­вления антигенов создает более выраженный иммунный ответ и более длительную память.

Другой механизм основан на неспецифическом иммуно­стимулирующем действии. Практиче­ски он сводится к увеличению продукции клетками организма соответствующих цитокинов, экспрессии молекул взаимодей­ствия и других эффектах. Это также значительно усиливает ре­акции иммунного ответа.

Для конструирования убитых корпускулярных вакцин обычно используют:

1. Адъюванты в виде водно-масляных эмульсий. С их помощью
можно:

— создавать «депо» антигенов для их более медленного рас­
сасывания;

— стимулировать фагоцитоз антигенов в составе мелких
эмульгированных пузырьков. Это позволяет существенно акти­
вировать функции макрофагов и усилить их антгенпрезентиру-
юшие и другие механизмы.

Масляные адъюванты вызывают развитие сильной воспа­лительной реакции, которая запускает весь механизм иммунно­го ответа. Это имеет свои как положительные, так и отрица­тельные последствия.

2. Минеральные адъюванты — это минеральные коллоиды
(фосфат геля алюминия, гидроокись алюминия, алюмокалие-
вые квасцы), кристаллоиды и т. д. Эти адъюванты позволяют:

— обеспечить более длительный процесс поступления ан­
тигенов (депонирующий эффект). Полагают, что соли алюми­
ния могут вызывать образование мелких гранулем, в которых
они удерживаются вместе с адсорбированным антигеном;

— сорбировать антигенный материал на поверхности кол­
лоидных частиц; как и в случае с масляными эмульсиями. Это
приводит к активации фагоцитов и запуску некоторых воспали­
тельных реакций.

3. Другие адъюванты (микробного, растительного или ино­
го происхождения) создают в основном иммуностимулирую­
щие эффекты, о механизмах которых подробнее сказано в главе

Убитые (корпускулярные) вакцины

 

Убитые вакцины представляют собой препараты, в которых основным действующим компонентом являются убитые мик­робные клетки возбудителя. Иногда такие вакцины называют «инактивированными», подразумевая, что они не живые (а не то, что они потеряли свою специфическую активность). Часто к названию таких вакцин добавляют «корпускулярные», по­скольку структурная единица вакдины представляет корпуску­лу — цельную микробную клетку или вирион. Если микробная клетка или вирион раздроблены на несколько крупных субъе­диниц, такие вакцины называют убитыми субъединичными вак­цинами.

Разработка убитых вакцин была вторым этапом констру­ирования вакцинных препаратов. К созданию вакцин этого типа обращались в тех случаях, когда не удавалось получить подходящего аттенуированного штамма, или он обладал вы­сокой остаточной вирулентностью. Поэтому проще было па­тогенный штамм убить и его биомассу использовать как вак­цину.

Для инактивации жизнеспособности микроорганизмов, ис­пользуемых в вакцине чаше всего применяют формальдегид, ацетон, спирт, глутаровый альдегид, а также используют нагре­вание.

Основным действующим началом убитых вакцин служат тоже протективные антигены, которые находятся в структуре микробных клеток или вирусов. Однако, в отличие от живых вакцин, они не воспроизводятся в организме, а поступают в не­го однократно или всего несколько раз (в зависимости от числа вакцинаций). Причем вакцины этого типа вводят, как правило, только парэнтерально: подкожно, внутрикожно, внутримы­шечно.

В силу такого неестественного пути и динамики поступле­ния антигенов в организм, формирующийся иммунный ответ и иммунологическая память значительно ниже, чем при вакци­нации живыми вакцинами.

Для усиления иммуногенности убитых вакцин часто ис­пользуют различные адъюванты — неспецифические иммуно­стимулирующие компоненты. Они помогают усиливать иммун­ный ответ и придают ему нужную направленность (клеточного или гуморального типа). Отсюда и возникло их название adju­vant — помогающий.

Динамика иммунного ответа

Динамика иммунного ответа на живые вакцины, как прави­ло, растянута. Это связано с тем, что вакцинный штамм расселяется и длительно персистирует в организме. Титры антител начинают регистрироваться, как правило, с 8—10 дня и дости­гают своего максимума на 25—50 день после вакцинации. Затем титр постепенно снижается и может поддерживаться в течение нескольких лет.

Каковы же основные преимущества и недостатки живых вакцин? К преимуществам следует отнести:

1. Иммуногенность живых вакцин пока несравненно выше,
чем у других групп вакцинных препаратов. Причины этого за­
ключаются втом, что в данном варианте, вакцинация является
ослабленной моделью естественного течения болезни. Количе­
ство, локализация и главное — способ представления антиге­
нов в этом случае самые естественные и оптимальные.

2. Живые вакцины (во всяком случае, большинство) — это
сравнительно недорогие и технологичные препараты. Их произ­
водство сводится к культивированию вакцинного штамма, на­
работке биомассы и обеспечению его свойств при хранении
(сушка, использование специальных сред и т. д.)

3. Разработка, создание и производство живых вакцин не
требует дорогостоящего оборудования и понимания тонких механиз­
мов пато- и иммуногенеза. Модификация процесса течения бо­
лезни сама по себе воспроизводит все механизмы естественного
иммуногенеза и формирования иммунологической памяти.

К существенным недостаткам живых вакцин следует отнести:

1. Возможность индукции — так называемых вакцинно-ассо-
циированныхзаболеваний (т. е. проявления клинических призна­
ков болезни). Причиной этого могут быть:

— реверсии вирулентных свойств (мутации) вакцинных
штаммов;

— остаточная вирулентность штамма и иммунодефицитные
состояния у вакцинируемых;

— необходимость ревакцинаций, т. е. многократных введе­
ний вакцины.

2. Довольно высокая реактогенность и аллергизирующая актив­
ность, которая связана с остаточной вирулентностью и длитель­
ной персистенцией вакцинного штамма, а также с большим ко­
личеством «балластных» компонентов в паразитической клетке.

3. Трудности диагностики. Поскольку и больной, и вакцини­
рованный организмы какое-то время реагируют в одних и тех
же реакциях (серологических и аллергических), их дифферен­
циация в этот период невозможна.

Аттенуация штамма

На генетическом уровне аттенуация штамма сводится к инактивации (или супрессии) генов, ответственных за выра­ботку факторов патогенности (особенно реактогенных и токси-генных молекул, вызывающих деструкцию тканей). При атте-нуации, в ее классическом варианте, этот процесс, естественно, носит случайный характер — генетические мутации происходят спонтанно. Более современный метод — получение рекомби-нантных штаммов с использованием генноинженерных мето­дов, с целенаправленным введением вектора. Это позволяет получать штаммы с определенным, заданным набором качеств. Возможности введения генов, кодирующих факторы вирулент­ности, в геном вирусов или бактерий других видов предоставля­ют огромные перспективы.

Создание живых вакцин на основе клонирования генов предполагает встраивание нужного гена в такой вектор, который после инокуляции в организм был бы способен обеспечивать ре­пликацию и экспрессию, с образованием большого количества молекул идентичных факторам патогенности. На эту роль пред­лагаются многие вакцинные или вирулентные штаммы различ­ных вирусов (коровьей оспы, полиомиелита) и бактерий (мико-бактерии BCG, различные энтеробактерии). Рекомбинантный геном таких штаммов может сочетать в себе наиболее полезные гены, гарантирующие эффективность и безопасность вакцины.

В то же время, вероятность реверсии (возврата вирулентных свойств) в результате все тех же спонтанных мутаций теорети­чески сохраняется у всех аттенуированных штаммов. Да и мута­ции рекомбинантных штаммов, применяемых в качестве жи­вых вакцин, таят в себе огромную опасность реконструкции возбудителей с совершенно новыми патогенетическими воз­можностями. Поэтому контроль за стабильностью культураль-ных и других свойств живых вакцинных штаммов проводится постоянно.

Выраженные клинические признаки

При этом выраженные клинические признаки заболевания, как правило, не проявляются, однако различные патогенетиче­ские реакции имеют место. Степень их проявления зависит от так называемой остаточной вирулентности вакцинного штам­ма, т. е. от его способности развивать патогенетические реак­ции. Остаточная вирулентность есть у всех вакцинных штаммов и служит одной из их характеристик. В случае ее отсутствия вакцинный штамм не смог бы приживаться в организме хозяи­на и вызывать формирование иммунного ответа.

Живые вакцины были самыми первыми иммунизирующи­ми препаратами, осмысленная разработка которых началась со времен гениального французского исследователя Луи Пастера (1822—1895). Он первым, в своих смелых и изящных экспери­ментах, заложил основы получения живых вакцин.

И это в отсутствие или при полной ошибочности теоретических воззре­ний на процессы иммунитета! Тогда предполагали, что вакцинные штаммы «выедают» необходимые питательные вещества в организме, а инфициру­ющим, вирулентным микроорганизмам уже не хватает питательного суб-стракта, и поэтому они не могут паразитировать.

Основополагающий вопрос при создании живой вакцины — получение соответствующего вакцинного штамма. Штаммом называют клон микробных клеток или вирусных частиц, проис­ходящих от одного предшественника и обладающих идентичны­ми морфологическими и антигенными признаками. Вакцин­ный штамм получают методом аттенуаиии — направленного снижения вирулентных свойств патогенного микроорганизма. Основы этого процесса были заложены еще Пастером. Патоген­ный штамм надо было поместить в какие-либо неблагоприят­ные или стрессируюшие условия (температура, высушивание, различные ингибирующие добавки в питательные среды и т. д.). Путем долгих пересевов на искусственных питательных средах, в таких условиях можно было получить штаммы с ослабленной вирулентностью (меньшей степенью патогенности).

Интересно, что в истории получения многих эффективных вакцинных штаммов присутствовал элемент случайности, когда патогенный штамм где-то забывали или еше что-то случалось; потом случайно возвращались к его использованию и чудесным образом отмечали потерю вирулентности и возможность использования штамма в качестве вакцины. Во всяком слу­чае, такие легенды сопровождали создание многих известных вакцин. Как бы то ни было, поиск и отбор вакцинного штамма в прежние времена очень часто проводился эмпирически.

Живые вакцины

Однако в современной литературе многие новые вакцин­ные препараты относят к различным группам — конъюгиро-ванных, синтетических, генноинженерных и других вакцин. Это вносит определенную путаницу и недоразумения.

Ситуация на самом деле не вполне понятная, поскольку многие вакци­ны, полученные генноинженерными способами, суть живые вакцины. Или же из них выделяют молекулы протективных антигенов, и в этом слу­чае их следовало бы отнести к молекулярным. А вакцины, существующие в виде стабильных электростатических комплексов, можно было бы отне­сти и к молекулярным, и к конъюгированным, а если они были получены из рекомбинантных штаммов, то еще и к генноинженерным.

На наш взгляд довольно удобно придерживаться традицион­ной, устоявшейся классификации, размещая в ней как извест­ные, так и новые препараты. А соединения, которые явно не впи­сываются в первые четыре группы, следует отнести к пятой груп­пе — нетрадиционных вакцин. Это тем более удобно, что практи­чески все препараты этой группы еше нигде в мире не внедрены в практику, а рассматриваются только как перспективные экспе­риментальные модели. Возможно, что к моменту их практиче­ского применения можно будет их выделить в отдельную группу.

Живые вакцины представляют собой препараты, содержа­щие живые микроорганизмы. При этом протективные антиге­ны находятся в составе этих микроорганизмов и постоянно продуцируются ими в процессе паразитирования.

Вакцинальный процесс (иммунологическая перестройка, индуцированная вакциной) в этом случае, является ослаблен­ной модификацией естественного проявления болезни.

При развитии вакцинального процесса различают стадию приживания вакцинного штамма, его расселения и, наконец, элиминации из организ­ма, то есть все те же стадии, которые отмечаются у возбудителя в процессе естественного течения заболевания.

Специфические защитные факто­ры

Если организм не имеет специфических защитных факто­ров и достаточного количества клеток памяти, то инфекцион­ная болезнь протекает в своем полном объеме, с наличием со­ответствующих клинических проявлений.

Нужно отметить существенный вклад неспецифических факторов им­мунитета в количественную характеристику состояния невосприимчиво­сти. Хорошо известно, что существуют минимальные инфицирующие до­зы возбудителя — LD50 (lethal dose 50%); ID 100 (infection dose 100%). Воз­будитель, в количестве ниже этих доз, даже в восприимчивом организме не приживается. Это связано с функционированием неспецифических фак­торов зашиты — фагоцитов, комплемента и т. д, которые убивают парази­та, если он проникает в небольших дозах.

Итак, основными молекулами, вызывающими формирова­ние специфической невосприимчивости к инфекционной бо­лезни, являются протективные антигены возбудителя. Эти ан­тигены могут быть введены в организм в составе различных препаратов, называемых вакцинами (или вакцинирующими и иммунизирующими препаратами).

В настоящее время под вакцинами традиционно понимают биологические препараты, которые при введении в организм индуцируют первичный иммунный ответ и формируют дли­тельное состояние повышенной специфической устойчивости к определенной инфекции.

В то же время существует тенденция к более широкому толкованию это­го термина, включая препараты вызывающие супрессируюшие эффекты, механизмы переключения типов антител и т. д. (аллерговакцины и др.). Ко­нечной целью применения этих препаратов видится достижение состояния длительной иммунологической устойчивости к нежелательному действию какого-либо повреждающего агента - аллергена, аутоантигенов и т. д.

Традиционно все существующие вакцины делят на не­сколько больших групп: живые вакцины, убитые (корпускуляр­ные и субъединичные) вакцины, молекулярные (или химиче­ские) вакцины и комплексные вакцины.

При повторном попадании антигенов в организм

При повторном попадании антигенов в организм реакции их нейтрализации и элиминации развиваются очень быстро. Если протективные антигены (т. е. факторы патогенности) находятся в составе клетки возбудителя или связаны с ним патогенетическим процессом (токсины, смывающиеся структуры капсул и т. д.), то их нейтрализация приведет к быстрой гибели возбудителя. В ре­зультате паразитический организм утратит способность прижи­ваться и размножаться, т. е. паразитировать, в организме хозяина.

Манифестации болезни при этом практически не наблюда­ется, следовательно, можно говорить о состоянии невосприим­чивости к данной инфекции.

Нужно отметить, что иммунная невосприимчивость есть скорее количественный, а не качественный показатель. Прак­тически любой иммунитет можно «прорвать» массивными до­зами возбудителя. И сделать это тем легче, чем больше времени прошло с момента последней иммунизации.

Время, в течение которого сохраняется невосприимчивость (к каким-либо условным дозам возбудителя), называют длительностью иммунитета.

Состояние же, при котором организм способен оставаться невосприимчи­вым к инфицированию различными дозами, называют напряженностью иммунитета. Это тоже количественный показатель. Длительность и напря­женность иммунитета служат основными характеристиками иммуноген-ности всех существующих вакцин.

Действительно, ведь развитие вторичного иммунного ответа связано как с количеством клеток памяти (или еще функциони­рующих эффекторных клеток), так и с количеством клеток воз­будителя, проникшего в организм. Если количество уже имею­щихся на момент инфицирования защищающих специфиче­ских факторов (антител, цитотоксических Т-клеток) или клеток памяти достаточно для нейтрализации факторов патогенности, то внедрившийся возбудитель не приживается и погибает.

Если количество этих факторов недостаточно, но организм отвечает быстро и энергично, то могут быть отмечены те или иные клинические признаки болезни. Инфекционный агент в этом случае успевает в определенной степени размножиться и начать паразитировать. Однако очень скоро он нейтрализует­ся стимулированными клетками иммунитета и погибает, а бо­лезнь протекает очень легко или даже бессимптомно.

Вакцины

Протективные (защищающие) эффекты всех видов вакцин основаны на реакциях вторичного иммунного ответа (см. гл. 7.7). Для получения такого протективного эффекта необходи­мо, чтобы восприимчивый организм предварительно прокон-тактировал с протективными антигенами возбудителя. В результате этого должен сформироваться нужный тип (клеточный или гуморальный) иммунологической памяти.

Обычно термин «протективный антиген» (protective — зашишаюший) применяют по отношению к молекулярным структурам возбудителя, кото­рые при введении в организм способны индуцировать протективный эф­фект — невосприимчивость организма к повторному инфицированию. Ча­ше всего под протективностью понимают именно иммуногенность, т. е. спо­собность вызывать иммунитет как устойчивость к инфекции. (Не путать с антигенностью, т, е. способностью антигенов вызывать выработку специф-ческих антител или накопление специфических Т-клеток.)

Как правило, в качестве таких протективных антигенов выступают раз­личные факторы патогенности возбудителя. Именно при блокировании их функций патогенный организм не способен реализовать свою патоген-ность, не может противостоять системе иммунитета и погибает. Однако нельзя исключать, что в качестве протективных антигенов могут высту­пить иные жизненно важные компоненты клеток возбудителя.

Отдельные авторы подвергают сомнению правомерность термина «про­тективный антиген» на том основании, что сам антиген непосредственно не зашишает (например, в условиях «in vitro»). Однако термин «антиген» подразумевает вещество во взаимосвязи с организмом, в который оно бы­ло введено. Протективный антиген зашишает организм опосредовано, че­рез систему иммунитета, индуцируя в организме протективный (иммуни-зируюший) эффект.

ПРЕПАРАТЫ АКТИВНОГО ИММУНИТЕТА

 

К препаратам активного иммунитета в настоящее время от­носят две группы веществ: специфического и неспецифическо­го действия.

Одна из них стимулирует специфический иммунный ответ и формирует достаточно длительную иммунологическую па­мять к каким-либо конкретным антигенам. Такие препараты были названы вакцинами (у этого названия большая и хорошо известная история).

Другая группа препаратов оказывает неспецифическое дей­ствие. Она активирует (или супрессирует) различные виды и клоны клеток иммунной системы. К этой группе относятся неспецифические стимуляторы иммунитета (иммуностимуля­торы) и иммунодепрессанты.

В научной литературе встречаются и другие термины для обозначения неспецифических иммуностимулирующих веществ. Основываясь на том, что в различных дозах и при различных физиологических состояниях их действие может колебаться от стимулирующего до супрессируюшего, мно­гие авторы предлагают всю эту группу препаратов называть иммуномоду-ляторами. Другие авторы предлагают называть их иммунокорректорами — на том основании, что иммуностимулирующие препараты, как правило, именно корректируют состояние иммунитета, то есть достаточно активно воздействуют на организм с ослабленными функциями иммунной систе­мы и слабо влияют в случае его активного состояния. Предлагались также термины «иммунопотенциаторы» и др.

Таким образом, название этой группы препаратов нельзя считать пока устоявшимся и однозначным. Поэтому, понимая некоторую неправомер­ность термина «иммуностимуляторы» (одни клетки иммунитета они могут стимулировать, а другие — супрессировать), мы все же будем пользоваться именно этим термином. На наш взгляд, такой термин наиболее точно от­ражает цель, для которой применяют препараты этой группы — для неспе­цифической стимуляции иммунитета. (Кстати, иммунизирующий эффект вакцин, в зависимости от дозировок и предварительного состояния орга­низма, тоже может варьировать до противоположных значений толерант­ности (иммунологического паралича). Однако иммунизирующий эффект вакцин не предлагают называть иммуномодулируюшим.)

Обе эти группы препаратов чрезвычайно важны в борьбе с инфекционной патологией, а потому заслуживают серьезного анализа.

ПРОБИОТИКИ И ФАГИ

Другое направление непосредственного воздействия на па­тогенный микроорганизм — его ингибиция с помощью живых биологических объектов.

Давно было замечено, что нормальная микрофлора кишеч­ника, кожи и т. д. нередко подавляет активность патогенных ба­ктерий, особенно если они представляют собой новую для ор­ганизма микрофлору Это ингибирующее действие развивается в результате секреции нормальной микрофлорой различных ба­ктерицидных субстанций (колицинов, например).

Другой механизм — конкуренция за рецепторы на поверх­ности клеток хозяина, а также создание низкого рН. Этот эф­фект обычно развивают молочнокислые бактерии. Образуемая ими молочная кислота снижает рН и действует токсично на многие слабовирулентные микроорганизмы.

В качестве пробиотиков, т. е. продуктов, содержащих живые культуры микроорганизмов, которые заселяют естественные ниши макроорганизма, используют:

— бифидумбактерии и молочнокислые бактерии;

— молочнокислые стрептококки;

— ацидофильную палочку;

— B.subtilis;

— E.coli и другие микроорганизмы.

В целом, анализируя развитие данного направления, можно говорить о его большой перспективе, особенно в лечении и профилактике болезней, возбудители которых не обладают выраженными вирулентными свойствами. И связано это, пре­жде всего, с естественным характером противомикробной за­щиты, легкостью применения названных препаратов и их срав­нительно невысокими токсическими свойствами.

Еще одно интересное направление — фаготерапия, которая интенсивно разрабатывалась в середине XX века. Основывает­ся фаготерапия на использовании бактериофагов — особых ви­русов, обладающих способностью паразитировать в клетках оп­ределенных бактерий. Такие культуры бактерий, являющиеся носителем бактериофагов, получили название лизогенных культур.

В условиях «in vitro» фаги вызывают лизис клеток микроор­ганизмов, к которым они были адаптированы. Надо сказать, что процесс этот довольно специфичный, и фаговый лизис иногда применяли с целью таксономической дифференциации микроорганизмов.

Были предприняты многочисленные попытки создания специфических антимикробных бактериофагов. Однако в наше время используемые в мировой практике препараты такого ти­па исчисляются буквально единицами. В условиях «in vivo», в живом организме эффективность их почему-то многократно ниже, чем в лабораторных условиях «in vitro». Тем не менее, ра­боты в этом направлении продолжаются, и сообщения об ус­пешных испытаниях тех или иных фаговых препаратов перио­дически появляются в научной литературе. Возможно, для ус­пешного развития этого направления нужны какие-то принци­пиально новые решения, особенно в методологии применения препаратов.

Формирование резистентности устойчивости

Таким образом, формирование резистентности (лекарст­венной устойчивости) у патогенных микроорганизмов — это первоочередная проблема химиотерапии инфекционных бо­лезней.

Другой проблемой химиотерапии, особенно в микробиоло­гии, является тотальное неспецифическое действие химиотера-певтических препаратов. Погибает не только патогенная мик­рофлора (очень часто она вовсе и не погибает), но и нормальная микрофлора, заселяющая естественные полости организма (ки­шечный и респираторный тракты), кожу и т. д. В конечном ито­ге это приводит к дисбактериозам, что, в свою очередь, стано­вится серьезной болезнью и требует применения других тера­певтических средств.

Серьезными проблемами химиотерапии являются токсич­ность и побочные эффекты применяемых препаратов. Для каж­дого лекарственного средства имеется большое количество противопоказаний и при их назначении всегда необходимо учитывать индивидуальную чувствительность организма к пре­парату. При длительном применении лекарств токсические эф­фекты могут нарастать.

И тем не менее, развитие химиотерапевтического направле­ния на современном этапе происходит очень интенсивно. Ка­кие перспективы развития этого направления следовало бы от­метить?

Благодаря постоянному поиску и внедрению в практику но­вых групп химиотерапевтических средств, у микроорганизмов не успевает развиваться в больших масштабах резистентность к этим препаратам. Какое-то время такие препараты весьма эф­фективны, и их можно с успехом применять, пока не появятся другие препараты, с новыми свойствами.

Получение новых химических производных позволяет сни­жать их токсические свойства, улучшать эффективность дейст­вия и совершенствовать фармакокинетические параметры.

В качестве перспективного направления следует отметить стремление к комплексному использованию сразу нескольких химиотерапевтических препаратов, что значительно повышает их эффективность. Входящие в комплекс составляющие долж­ны обладать синергическим (взаимно усиливающим) эффек­том, не повышать токсичности препарата и, желательно, обла­дать различными механизмами действия.

В последние годы прослеживается явная тенденция к пред­почтению пероральных химиотерапевтических средств, по­скольку их применение считается более удобным и безопасным.

Инсектицидные и акарицидные препараты

В настоящее время эти препараты предлагают подразделять на несколько довольно больших подгрупп:

1) антибиотики (Авермектин, Никкомицин, Дорамектин и др.);

2) соединения дифенила (Бензилбензоат, Азобензан);

3) карбаматные производные (Карбарил, Беномил);

4) производные динитрофенила (Динокап, Динекс);

5) производные формамифина (Амитраз, Фометанат);

6) регуляторы роста (Дофенапин, Флуциклоксурон);

7) фосфоорганические вещества (Хлорофос, Дихлофос);

8) производные серы (Сера, Месульфен, Сульфарам);

9) пиретроиды (Циперметрин, Дельтаметрин, Флуметрин
и др.);

10) неклассифицированные продукты (Клозантел, Фена-
зафлор).

Наибольшие перспективы среди этих препаратов в настоя­щее время имеют антибиотики (Авермектины) и пиретроиды. Традиционно широко используются пока фосфоорганические вещества и производные серы.

Основные проблемы и перспективы химиотерапии инфекционных болезней

Приведенные выше материалы свидетельствует о гигант­ской работе по поиску эффективных химиотерапевтических средств. Путь этот всегда казался наиболее логичным: есть болезнь — есть паразит, являющийся ее причиной. Следователь­но, надо уничтожить возбудитель, и болезнь прекратится.

На практике получается не все так просто. Живая материя всегда оказывается «умнее» неживых химических молекул. Бла­годаря изменчивости и способности адаптироваться к воздей­ствию различных неблагоприятных факторов, появляются но­вые штаммы и расы возбудителей, устойчивые к самым, каза­лось бы, эффективным средствам. Они передают генетическую информацию о способах резистентности своему потомству, а иногда с помощью плазмид (внехромосомного генетического материала) и другим микроорганизмам в местной патогенной «ассоциации».

Механизмы резистентности паразитов могут быть различ­ными. Но чаше всего паразиты либо начинают продуцировать ферменты, разрушающие химиотерапевтические средства, ли­бо изменяют привычные реакции метаболизма на дублирую-шие, с использованием других ферментных систем.

В результате, через несколько лет (иногда десятков лет) применения препаратов в терапевтической практике, их эффе­ктивность существенно снижается. Особенно наглядно это видно на примере не только сульфаниламидов и пеницилли-нов, но и эффективных современных препаратов — Азидоти-мидина, Цефалоспоринов, Ивермектинов и других.

Противопаразитарные химиотерапевтические средства

Противопаразитарные препараты — это очень большая группа веществ, существенно различающихся по химическому строению и механизму действия. Предлагается следующая их систематизация.

Прежде всего выделяют препараты, используемые для лече­ния протозойных болезней, вызываемых простейшими. Другая группа препаратов применяется для лечения гельминтозных бо­лезней. Третья группа химиотерапевтических средств направле­на калечение болезней, вызываемых различными клещами и на­секомыми.

1. Препараты для лечения протозойных болезней

Из этих препаратов наиболее известны производные нит-роимидазола и нитротиазола; типичные представители этой группы — Метронидазол, Тинидазол, Нитазол.

Для лечения малярии и других кровопаразитарных болез­ней чаше всего используют производные аминохинолина (Хло-рахин, Примахин, Хиноцид), производные диаминопиримиди-на (Хлоридин) и 9-аминоакридина (Акрихин).

2. Антигельминтные средства

Среди различных антигельминтных препаратов можно вы­делить несколько наиболее перспективных и эффективных подгрупп, класификация которых также основана на химиче­ской структуре. К ним относятся:

— авермектины (Ивомек, Цидектин, Дектомакс). Действу­
ют на круглых и других червей. Механизм действия основан на
активизации работы глутаматзависимых каналов, что усилива­
ет транспорт ионов и вызывает паралич мускулатуры;

— производные имидазола (Левомизол, Мебендазол, Меда-
мин, Албендазол). Действуют на круглых червей (нематод)
и трематод. Считается, что механизм действия этих препаратов
основан на их связывании с р-тубулином и нарушением синте­
за структур кутикулы;

— салициламиды (Фенасал и др.). Действуют на плоских чер­
вей и трематод. Механизм действия основан на подавлении

процессов окислительного фосфорилирования. Отмечают, что после смерти паразитов сколексы тоже могут удаляться из сис­темы кишечника;

— пиперазины (Пиперазин, Дитразин). Действуют на круг­
лых червей (нематод). Препараты вызывают паралич мускула­
туры гельминтов;

— пиразиноизохинолин (Празиквантел). Действует на круг­
лых червей (нематод). Механизм действия основан на повыше­
нии проницаемости клеточных мембран паразита для ионов
Са. В результате развивается паралич мускулатуры;

— производные пиримидина (Пирантел и др.). В основе меха­
низма действия лежит ингибирование холинэстеразы, а также
нарушение активности ряда нейротрансмиттеров паразита.
В результате развивается паралич мускулатуры.

Аномальные нуклеозиды

Первые препараты этой группы были синтезированы еще в 60-е годы XX столетия. Группа объединяет препараты нуклео-зидов, похожих (но не идентичных по своей химической струк­туре) на нормальные нуклеозиды, входящие в состав вирусного генома. Считается, что механизм их действия основан на том, что аномальные нуклеозиды, в конечном счете, подавляют актив­ность фермента — обратной транскриптазы, которая связана со считыванием генетической информации.

Наиболее известные препараты этой группы — Азидотими-дин (Зидовудин), Рибавирин, Ацикловир.

Ингибиторы протеаз

Другая, относительно новая группа, противовирусных пре­паратов (известны с середины 90-х гг.) включает препараты, из­бирательно ингибируюшие вирусную протеазу. Основные экс­перименты в этой области проводятся на модели вируса AIDS. Отмечают усиление противовирусной эффективности при сов­местном использовании ингибиторов протеаз вируса AIDS и аномальных нуклеозидов.

Основной представитель этой группы — Индинавир.

Препараты растительного происхождения

Экстракты многих растений, а также их эфирные масла об­ладают некоторой противовирусной активностью. У них раз­личная химическая структура и различные механизмы дейст­вия. Преимущественно их активность сводится к внеклеточно­му повреждению вирусных частиц (вирулицидное действие) и индукции интерферонов аир.

Типичные представители этой группы — Госсипол, Алпиза-рин, Флакозид и др.

 Производные амантадина и других групп синтетиче­
ских соединений

Амантадин и препараты родственной ему группы обладают определенной активностью в отношение вирусов гриппа А и В, особенно на ранних стадиях болезни. Представителями этой группы препаратов: Адапролин, Дейтифорин, Ремантадин, Мидантан.

Основной механизм их действия сводится к нарушению син­теза некоторых вирусных белков, в частности, М-белка вируса гриппа, а также к подавлению процессов вирусной адсорбции на клетках хозяина. В результате нарушается сборка этого вируса.

Другие синтетические препараты, используемые в антиви­русной химиотерапии, пока трудно объединить в какие-либо группы на основе их химического строения. Это связано с их малочисленностью и большим спектром таких противовирус­ных средств. В настоящее время среди них наиболее известны Флореналь, Оксолин, Метисазан, Теброфен, Бонафтон.

Интерфероны и интерфероногены

 

Если раньше интерфероны получали из лейкоцитов донор­ской крови, то в настоящее время это, в основном, продукты генной инженерии. В противовирусной терапии используются преимущественно а и р-интерфероны.

Свойства и механизм их действия достаточно подробно рас­смотрены в гл. 9.1.1. Интерфероны подавляют синтез вирусных белков. Типичными коммерческими препаратами а-интерфе-ронов в отечественной практике являются:

а) Реаферон;

6) Альфаферон;

в) Вальферон;

г) Реальдирен.
Представители-интерферонов:

а) Бетаферон;

б) Ребиф.

Индукторами выработки эндогенного интерферона в орга­низме — интерфероногенами являются, по сути, очень многие вещества: вакцины, иммуностимуляторы, лекарственные пре­параты. Считается, что сильной интерфероногенной активно­стью обладают препараты бактериальных липополисахаридов (Продигиозан и др.), микробных полисахаридов (Зимозан и др.). Сюда же относят препараты нуклеиновых полимеров (Полудан, Нуклеинат натрия, Полигуацил, Амплитен); низко­молекулярные полифенолы (Гозалидон, Мегасин, Рогасин); Дибазол и низкомолекулярные ароматические углеводороды (Циклоферон, Неовир).

Некоторые авторы отмечают значительные преимущества в применении интерфероногенов по сравнению с введением чи­стых рекомбинантных интерферонов. Во-первых, интерфероно-гены вызывают выработку эндогенного (своего) интерферона, который в отличие от рекомбинантных интерферонов не облада­ет антигенностью для собственного организма. Во-вторых, эндо­генный интерферон вырабатывается в физиологически приемле­мых количествах и функционирует длительно. Рекомбинантный же интерферон быстро инактивируется. В-третьих, как правило, эндогенный интерферон более активно вырабатывается именно в тех органах, где происходит развитие патологического процес­са, а потому используется более эффективно. В-четвертых: мно­гие интерфероногены параллельно с индукцией интерферона за­пускают и другие реакции иммунитета. Поэтому реализация ге­нетически детерминированных вируснейтрализующих механиз­мов оказывается более полноценной и эффективной.

Нитрофураны

Нитрофураны — группа антимикробных препаратов, давно известная в терапевтической практике. По химическому строе­нию она объединяет производные фурана, атом водорода кото­рых в положении 5 заменен нитрогруппой Отсю­да их групповое название — нитрофураны.

Механизм действия заключается в способности выступать в качестве акцепторов водорода. Благодаря этой способности они успешно конкурируют в цепи окислительно-восстанови­тельных реакций с естественными акцепторами — флавиновы-ми ферментами, цитохромами и др. В конечном итоге это при­водит к нарушению метаболизма кислорода у микроорганиз­мов, и они погибают. В зависимости от дозы, развивается бак-териостатический или бактерицидный эффект.

Считается, что нитрофураны обладают широким антимик­робным спектром, охватывающим грамположжельную и грамо-трицательную микрофлору и некоторые простейшие и грибы.

Привыкание к ним развивается медленнее, чем к сульфани­ламидам, однако на современном этапе применяют эту группу препаратов довольно редко и в основном наружно. В настоящее время из препаратов этой группы чаше используют Фурацил-лин, Фуразолидон, Фурадонин.

Противовирусные химиотерапевтические средства

Успехи в поиске эффективных противовирусных химиоте-рапевтических препаратов пока не столь значительны, как в об­ласти противомикробных средств. Как правило, имеющиеся в терапевтической практике препараты обладают довольно низ­кой эффективностью, и то, в основном, в случае применения на ранних стадиях болезни. Они имеют узкий спектр действия (иногда до нескольких видов) и к ним быстро формируется ре-зистентность у патогенных вирусов.

Тем не менее, это направление интенсивно развивается, особенно в связи с широким распространением AIDS, гепати­тов В и С, гриппа и других вирусных инфекций, с которыми по­ка не удается бороться при помоши вакцин.

В настоящее время все противовирусные препараты пред­лагают условно разделять на:

1) интерфероны и интерфероногены;

2) аномальные нуклеозиды

3) ингибиторы протеаз;

4) препараты растительного происхождения;

5) производные амантадина и других групп синтетических
соединений.

Рассмотрим эти группы несколько подробнее.

Сульфаниламиды

Сульфаниламиды — одна из старейших групп химиотера-певтических средств. Антимикробные свойства ее первых пред­ставителей — красного и белого стрептоцида — были известны еше в 30-х годах XX века.

Эту группу препаратов также объединяет общность их хими­ческой структуры, в основе которой лежит сульфаниловая кис­лота (см. рис. 10.1). При этом атом водорода в аминогруппе в положении 4 может быть заменен каким-либо радикалом, что и порождает все многообразие препаратов этой группы. Меха­низм действия сульфаниламидов построен на близости их хими­ческой структуры к структуре парааминобензойной кислоты. Эта кислота необходима бактериям для синтеза некоторых рос­товых факторов, связанных с фолиевой и дигидрофолиевой ки­слотами.

Считается, что микроорганизмы вместо парааминобензой­ной кислоты начинают захватывать сульфаниламиды, которые хотя и похожи структурно, но функции парааминобензойной кислоты выполнять не могут. В результате такого конкурентно­го связывания ингибируются функции многих ферментов и на­рушается их биосинтез (в том числе и некоторых токсинов).

Действие сульфаниламидов приводит к бактериостатиче-скому эффекту, который может исчезнуть при прекращении приема препаратов. Поэтому прием сульфаниламидов должен быть длительным.

Считается, что препараты этой группы могут быть активны­ми как в отношении грамотрицательной, так и в отношении грамположительной микрофлоры. Практически же существуют отдельные штаммы — чувствительные и нечувствительные — к сульфаниламидам. Причем количество сульфаниламидоус-тойчивых микроорганизмов достаточно велико, поскольку привыкание к ним развивается быстро, а история применения препаратов этой группы весьма длительная.

В настоящее время сульфаниламиды находят широкое при­менение в качестве препаратов, которые используют совместно с другими антимикробными средствами — антибиотиками и др. Довольно эффективным препаратом оказался Бисептол, содер­жащий Сульфаметоксазол в комбинации сТриметапримом.

Предполагается разделять сульфаниламиды в зависимости от длительности их циркуляции в организме на четыре большие группы:

1) препараты короткого действия — Стрептоцид, Норсуль­
фазол, Этазол, Сульфадимезин;

2) препараты среднего действия — Сульфазин;

3) препараты длительного действия — Сульфодиметоксин,
Сульфопиридазин;

4) препараты сверхдлительного действия — Сульфален и др.

Ферменты

Эти ферменты принимают участие в формировании пространственной структуры ДНК бактерий при ее репликации. При этом ДНК-гираза ката­лизирует расплетение нитей ДНК (отрицательную суперспирализацию), а топоизомераза IV влияет на разъединение (декатенацию) замкнутых коль­цевых молекул ДНК. Считается, что основной мишенью фторхинолонов в клетках фамотрицательных бактерий является преимущественно ДНК-гираза (топоизомераза II), а у грамположительных — топоизомераза IV.

Кроме этого основного действия, фторхинолоны могут по­давлять синтез бактериальных белков и нарушать проницае­мость бактериальных мембран, снижая их устойчивость к реак­циям внеклеточного цитолиза.

Наиболее известны из этой группы препаратов: Ципрофло-ксацин, Перфлоксацин, Офлоксацин, Норфлоксацин. Различ­ные фирмы выпускают эти препараты под своими широко из­вестными коммерческими названиями — Квинтор, Ципробай, Ципролет, Цифран, Таривид и др. Установлена активность этих антибиотиков в отношении микобактерий туберкулеза

В настоящее время предлагают выделять фторхинолоны II, III и IV поколений. Фторхинолоны II поколения (Ципрофлоксацин, Офлоксан и др.) наиболее эффективно воздействуют на грамотрицательные бактерии, особенно на аэробы — E.coli, Proteus vulgaris и др. В отношении грамположительных бакте­рий и кокков (особенно пневмококков) их активность менее выражена. Отмечают низкую активность этих соединений при анаэробных инфекциях. Иногда их так и называют — «грамот­рицательные фторхинолоны»,

Фторхинолоны III поколения (Левофлоксацин, Спарфлок-сацин) получили название «респираторных», поскольку имеют выраженную активность в отношении пневмококков, хлами-дий и микоплазм, участвующих в развитии респираторных за­болеваний. И это без потери активности в отношении грамот-рицательной микрофлоры.

В настоящее время разрабатываются новые фторхинолоны IV поколения. Один из них — Моксифлоксацин. Эти препара­ты высокоэффективны не только в отношении грамотрица-тельной, но также грамположительной и анаэробной микро­флоры.

Хинолоны

Еше с середины прошлого столетия велись работы по полу­чению антимикробных препаратов на основе производных 8-оксихинолина (см. рис. 10.1). Были получены различные соеди­нения, содержащие галоидные заместители (йод, хлор и др.) в положениях 5 и 7 хинолонового ядра. Из них наибольшую из­вестность получили препараты Энтеросептол, Мексаза и Дер-мозолон.

В дальнейших работах была установлена необычайно выра­женная антимикробная активность у производных 4-хинолона. Особенно у одной из их композиций, где в положении 7 хино­лонового ядра имелся замещенный или незамещенный пипера-зиновый цикл, а в положении 6 — атом фтора. (Иначе эти веще­ства называют в литературе хинолонами второго поколения, или фторхинолонами.)

На сегодняшний день фторхинолоны являются, пожалуй, наиболее эффективными противомикробными средствами.

Вследствие этого, а также в связи с легкостью применения и сравнительно невысокой токсичностью они стали наиболее употребимыми препаратами в современной антимикробной те­рапии.

В основе химической структуры этих соединений — хиноло-новое ядро, которое, как указывалось выше, в положении 6 за­мешено атомом фтора, а в положении 7 — пиперазиновым кольцом.

В настоящее время показано, что циклопропиловая группа в положе­нии 1 обусловливает высокую активность фторхинолонов в отношении грамотрицательных бактерий. Добавление второго кольца в положении 7 дает повышение активности в отношении грамположительной микрофло­ры. А присоединение метоксигруппы в положении 8 увеличивает актив­ность фторхинолонов против анаэробов.

Механизм действия этих препаратов состоит в ингибирова-нии активности бактериальных ферментов — топоизомераз: то-поизомеразы II (ДНК-гиразы) и топоизомеразы IV. Эти фер­менты контролируют структуру и функции ДНК бактерий. Вследствие нарушения процессов репликации хромосомной и плазмидной ДНК бактерии погибают. То есть в результате дей­ствия фторхинолонов развиваются бактерицидные эффекты.

Линкомицины

 

Сравнительно малочисленная группа антибиотиков, основ­ной представитель которой — Линкомицин; его характерную химическую структуру. Механизм действия сводит­ся к ингибиции белкового синтеза в бактериальной клетке.

По антимикробному спектру действия линкомицины похо­жи на антибиотики группы макролидов. Эффективны в отно­шении грампозитивных кокков и некоторых анаэробов, однако на грамотрицательные бактерии практически не действуют.

Отмечают способность этих антибиотиков накапливаться в костной ткани, вследствие чего их эффективно используют в терапии инфекционных поражений костей.

 Полимиксииы

В эту группу объединены антибиотики, продуцируемые различными видами Bacillus polymyxa.

Wo химическому строению — это сложные молекулы, включа-юшие остатки полипептидов. Разные виды антибиотиков име­ют добавочные буквенные обозначения — полимиксин М; по-лимиксин В. Основной механизм их действия — повреждение цитоплазматической мембраны бактерий. В связи с этим, дан­ная группа антибиотиков довольно эффективна в отношении грамотрицательных бактерий — E.coli, синегнойной палочки, сальмонелл, шигелл и др. Для борьбы с грамположительными кокками и микобактериями препарат неэффективен.

Антибиотики разных групп

В эту группу включают антибиотики, которые не образуют крупных самостоятельных подразделений. Им свойственны су­щественные различия, как в химической структуре, так и в фар-макодинамике и в антимикробном спектре.

В группы противоопухолевых, противотуберкулезных и противогрибковых антибиотиков объединяют препараты не по химической структуре, а по терапевтической направленно­сти. Такие антибиотики интереснее рассматривать в курсе спе­циализированного изучения соответствующих болезней, поэ­тому в этом разделе их не будем рассматривать.

Антибиотики группы левомицитина (хлорамфениколы)

Это небольшая группа давно известных препаратов. Основу этой группы составляет левомицитин с его характерной химиче­ской структурой (см, рис. 10.1), Другие препараты этой группы представляют собой либо соли левомицитина (сукиинат, стеа-рат), либо его синтетический аналог — синтомицин (D, L-paue-мат).

Считается, что в основе механизма действия этих антибиоти­ков лежит их способность к подавлению синтеза белка, особен­но ферментов, жизненно важных для микробных клеток.

Левомицитин обладает широким спектром антимикробно­го действия, влияя на грамположительную и особенно на гра-мотрицательную микрофлору. Поэтому его часто применяют для подавления активности желудочно-кишечной микрофло­ры. Вместе с тем, отмечают его неэффективность в отношении возбудителей туберкулеза, клостридий и синегнойной палочки.

В результате того, что левомицитин применяется в отечест­венной медицине продолжительное время, часто встречаются штаммы микроорганизмов устойчивые к этому антибиотику.

Макролиды и азалиды

Группа антибиотиков, которая особенно интенсивно нача­ла расширяется в последние годы.

Основа химического строения всех антибиотиков этой груп­пы — сложное лактоновое макрокольцо, которое у различных антибиотиков колеблется по величине от 14-член-ногодо 16-членного.

Механизм действия макролидов заключается в подавлении синтеза белков благодаря их взаимодействию с различными ри-босомальными субстанциями. Это приводит к бактериостати-ческому, а в больших дозах — к бактерицидному эффекту.

Препараты этой группы довольно активны в отношении грамположлтельных кокков и малоактивны (или вообще неэф­фективны) для многих грамотрицательных бактерий. По этим показателям они приближаются к пенициллинам. Типичные представители этой группы — препараты Эритромицин, Оле-андомицин, Спиромицин, Тилозин.

В последние годы получены также новые, в том числе и по­лусинтетические антибиотики (Рокситромицин, Клоцид), при­чем некоторые из них выделены в отдельную группу азалидов. Типичные их представители: Азитромицин (Зимакс, Сумамед).

Эти современные высокоэффективные антибиотики обла­дают довольно широким спектром действия как на грамполо-жительную, так и на грамотрицательную микрофлору. Они по­давляют развитие микоплазм, уреоплазм, хламидий. Отмечают даже их ингибирующее действие на развитие некоторых виру­сов (гриппа, например).

Эти антибиотики способны проникать внутрь фагоцитов и накапливаться там в значительных концентрациях. При этом макролиды повышают фагоцитарную активность макрофагов,

Аминогликозиды

 

Аминогликозиды — обширная группа антибиотиков, пер­вый представитель которых (стрептомицин) был открыт еще в 40-х годах прошлого столетия. Общий признак их химической структуры — наличие нескольких аминосахаров, соединенных гликозидной связью (см. рис. 10.1); отсюда и их название. Кро­ме того, все антибиотики этой группы содержат обшую струк­турную единицу: 2-дезокси-О-стрептамин.

Механизм действия этих антибиотиков сводится к необрати­мому связыванию с компонентами микробных рибосом. В ре­зультате нарушается синтез многих белков, в том числе белков, входящих в структуры клеточных мембран. Аминогликозиды обладают довольно широким спектром действия. Они являют­ся особенно эффективным средством борьбы с грамотрица-тельными бактериями, которые всегда чувствительны к про­цессам, нарушающим мембранный синтез.

В то же время, отмечают их неэффективность в отношении анаэробов. Многие источники обращают внимание на доволь­но высокую токсичность (нефро- и ототоксичность) этой груп­пы антибиотиков, а также их способность усиливать токсич­ность других, совместно применяемых препаратов.

Типичные представители этих антибиотиков — препараты Стрептомицин, Неомицин, Канамицин, Мономицин, Гента-мицин.

Тетрациклины

Эта группа антибиотиков также известна довольно давно. В основе их химического строения лежит своеобразная четырехцикличная структура, имеющая общее название — тетрациклин (см. рис. 10.1), Получают их путем биологического синтеза, а также химической модификацией природных антибиотиков (полусинтетические антибиотики).

Механизм действия этих препаратов состоит в ингибиции процессов синтеза белка, который происходит в рибосомах ми­кробной клетки. В результате подавляются рост и размножение микроорганизмов. Обычно при применении тетраииклинов от­мечают бактериостатический эффект.

Тетрациклины — антибиотики широкого спектра действия, охватывающего как грамположительные, так и грамотрица-тельные микроорганизмы. Кроме того, отмечают их эффектив­ность в отношении риккетсий, спирохет, микоплазм и некото­рых крупных вирусов; полагают, что это связано с синтезом ви­русных белков. В связи с большим сроком использования анти­биотиков этого ряда в практике, довольно часто встречается те-трациклиноустойчивость многих штаммов, особенно среди ба­ктерий кишечных групп.

Типичные представители тетрациклинов: Тетрациклин, Ок-ситетрациклин, Хлортетрациклин, Метациклин, Доксицик-лин. Существует также много комплексных препаратов, где в качестве одного из составляющих присутствуют антибиотики тетрациклинового ряда.

Цефамицины

Исходя из спектра действия, структуры и (3-лактамазной резистентности, цефалоспорины предлагается подразделять на несколько групп (поколений):

— цефалоспорины первого поколения (Цепорин, Цефалек-
син, Кефзол и др.) — обладают высокой активностью против
различных кокков, в том числе и образующих (3-лактамазы;

— цефалоспорины второго поколения (Цефетамет, Цефу-
роксим и др.) — эффективны не только против кокковой мик­
рофлоры, но и кишечной палочки, протея, клебсиелл и других
видов бактерий;

— цефалоспорины третьего поколения (Цефазид, Клафоран,
Цефатрин и др.) — обладают большим спектром действия, пре­
вышающим спектр первых двух предыдущих групп; эти препара­
ты более активны в отношении грамотрицательных бактерий;

— цефалоспорины четвертого поколения (Цефпиром, Це-
фелим) отличаются высокой устойчивостью к (3-лактамазам
(причем как плазмидного, так и хромосомного происхождения)
и широким спектром действия, включающим грамотрицатель-
ную и анаэробную микрофлору.

Ранее эту группу препаратов относили к цефалоспоринам. В настоящее время ее выделяют как самостоятельную группу. По химическому строению цефамицины отличаются от антибио­тиков цефалоспориновой группы наличием в цефемовом ядре (в (3-лактамовом кольце) 1иетоксигруппы — ОСНз.

Основной механизм действия препарата сводится к ингиби-ции процессов синтеза клеточной оболочки. Типичными пред­ставителями этой группы являются антибиотики Цефокситин и Цефметазон. Они характеризуются высокой устойчивостью к (3-лактамазам и широким спектром действия, включающим как аэробов, так и анаэробные микроорганизмы.

Карбапенемы

Относительно новая группа антибиотиков, также содержа­щая в своем составе лактамовое кольцо (см. рис. 10.1). Механизм действия карбапенемов сводится к блокаде синтеза клеточной стенки микроорганизмов.

Препараты этой группы обладают высокой устойчивостью к воздействию (3-лактамаз и характеризуются широким спект­ром действия, включая как грамположительных, так и грамот­рицательных возбудителей, анаэробов и аэробов. Типичными представителями этой группы антибиотиков могут служить Имипенем и Меропенем.

Монобантамы

Характерной чертой химического строения монобактамов яв­ляется не бициклическое (как у других _-лактамовых антибио­тиков), а моноциклическое (3-лактамовое кольцо. Получают монобактамы в основном синтетическим путем.

Основной механизм действия связан с нарушением синтеза клеточной стенки бактерии. Этот антибиотик обладает высо­кой бактерицидной активностью, особенно в отношении гра-мотрицательных бактерий. К действию (3-лактамаз относитель­но устойчив. Типичным представителем монобактамов являет­ся Азтреоном.

Группа цефалоспоринов

Примером могут служить грамполо-жительные микроорганизмы, стрептококки, стафилококки, пневмококки, гонококки, спирохеты и другие. Действие пени-циллинов на грамотрицательные бактерии выражено значи­тельно слабее.

Пенициллин, самый первый препарат, открывший эру ан­тибиотиков, представляет собой кислоту. Поэтому были по­лучены различные соли пенициллина: бензилпенициллина натриевая соль, калиевая соль, новокаиновая соль. При необ­ходимости пролонгированного действия этих антибиотиков используют нерастворимые соли пенициллинов — бициллин 1; 3 и 5.

Для повышения эффективности и устойчивости к (3-лак-тамазам был получен путем химической модификации (в ос­новном ацилированием 6-аминопенициллановой кислоты) ряд полусинтетических антибиотиков — ампициллин, карбе-нициллин, амоксициллин и другие. Иногда их так и называ­ют — полусинтетическими пенициллинами. Эти современ­ные препараты широко используются в антимикробной тера­пии.

Группа цефалоспоринов

Цефалоспорины — группа наиболее современных и эффек­тивных антибиотиков, используемых в антимикробной тера­пии. В основе строения всех препаратов этой группы лежит 7-аминоцефалоспориновая кислота, в состав которой также вхо­дит [3-лактамовое кольцо (см. рис. 10.1). В отличие от пеницил­линов, бициклическую структуру этой кислоты называют «це-фемовым ядром».

Основной механизм бактерицидного действия цефалоспори­нов сводится к специфической ингибиции действия ферментов клеточных мембран.

Считается, что цефалоспорины обладают значительно боль­шей устойчивостью к действию (3-лактамаз, чем пенициллины, а также — более широким спектром действия. Он включает не только грамположительные, но и грамотрицательные бактерии. Отмечено также активирующее влияние цефалоспоринов на фа­гоцитирующие и переваривающие функции фагоцитов.

Работа по совершенствованию этой группы антибиотиков ведется очень интенсивно, и в настоящее время уже создано не­мало их полусинтетических производных.

fi-лактамовые антибиотики

 

Антибиотики этой группы были открыты одними из пер­вых. Именно к этой группе принадлежит пенициллин. В насто­ящее время это очень большая группа, внутри которой также различают несколько основных групп антибиотиков — пени-циллины, цефалоспорины, цефамицины, карбапенемы, моно-бактамы и др.

Все эти препараты объединяет наличие в их химической структуре (3-лактамового кольца (см. рис. ЮЛ); (3-лактамовые антибиотики — одно из эффективнейших противомикробных средств. Однако к ним довольно быстро развивается резистент-ность (антибиотикоустойчивость) у патогенных микроорганиз­мов. В основе такой резистентности лежит выработка микроба­ми ферментов — (3-лактамаз, которые гидролизируют (3-лакта-мовое кольцо и тем самым инактивируют антибиотик.

Для нейтрализации действия 3-лактамаз:

— производят химические модификации в структуре при­
родных антибиотиков, получая так называемые полусинтетиче­
ские антибиотики;

— добавляют в состав препарата специфические ингибито­
ры (3-лактамаз (клавулоновую кислоту, сульбактам и другие).

Эти ингибиторы также содержат в своем составе р-лактамо-вое кольцо, и активность микробных (3-лактамаз расходуется именно на них. В результате, (3-лактамовые антибиотики ока­зываются не поврежденными и реализуют свои антимикробные функции.

Группа пенициллина

Основа строения всех пенициллинов — так называемое «пе-нициллиновое ядро», 6-аминопенициллановая кислота. Она представляет собой соединение, в состав которого входят два кольца — тиазолидиновое и р-лактамовое (см. рис. ЮЛ).

ХИМИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

Другое направление, связанное с усилением защитного по­тенциала в организме хозяина, предполагает либо активирова­ние собственных защитных реакций, либо пассивное внесение в организм уже готовых специфических продуктов. Поэтому средства, используемые для этих целей, так и подразделяют — на средства активного и пассивного иммунитета.

Термин «химиотерапевтические средства» связан с ранни­ми этапами развития микробиологии, когда противомикроб-ные препараты получали химическим путем. Несмотря на ко­лоссальное разнообразие химиотерапевтических препаратов, их можно объединить в несколько основных групп — в зависи­мости от происхождения, структуры и механизма действия. Для терапии инфекционных болезней, вызываемых микробами, ви­русами и многоклеточными паразитами, применяют разные препараты. Именно в таком порядке их и уместно рассматри­вать.

Антимикробные химиотерапевтические средства

В этой группе препаратов наибольшее значение имеют ан­тибиотики, сульфаниламиды, нитрофураны, фторхинолоны и некоторые другие.

Антибиотики

Антибиотики — одна из эффективнейших групп противо-микробных продуктов. Они синтезируются некоторыми мик­роорганизмами как средства конкурентной борьбы с другими микроорганизмами. В очишенном виде эти продукты сохраня­ют свои антимикробные свойства не только «in vitro*, но и во внутренней среде организма хозяина, «in vivo».

В настоящее время можно выделить несколько основных групп антибиотиков; при этом одним из основных классифика­ционных критериев служит химическое строение.

Предлагают различать следующие группы:

1) р-лактамовые антибиотики;

2) аминогликозиды;

3) тетрациклины;

4) антибиотики группы левомицитина;

5) макролиды и азалиды;

6) линкомицины;

7) полимиксины;

8) антибиотики разных групп.

Кроме того, имеется ряд антибиотиков обособленных по специфической направленности на конкретные группы болез­ней — противогрибковые, противоопухолевые, и другие группы антибиотиков.

ВОЗМОЖНОСТИ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ ИНФЕКЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ

В результате развития таких механизмов на нематоду, паразитирующую в просвете кишечника, действуют одновременно антитела, содержимое гранул тучных клеток и эозинофилов, а также слизь бокаловидных клеток. Если первые два компонента могут существенно повреждать структуру по­кровных тканей паразита, то слизь бокаловидных клеток обволакивает их, обездвиживает и способствует полному изгнанию гельминта из кишечни­ка. Значимость этих реакций для абсолютного освобождения организма, в существенной степени, зависит от вида нематод.

Одной из особенностей паразитарных болезней является то, что в процессе их течения, довольно часто развиваются раз­личные иммунопатологические осложнения. Как правило, это аллергические и аутоиммунные реакции. Могут развиваться ал­лергические реакции всех четырех типов, однако чаще всего это реакции немедленного типа. Такой эффект может быть связан с усиленным синтезом IgE в ответ на паразитарные антигены.

Аутоиммунные процессы возникают чаше всего в результа­те перекреста антигенной структуры белков паразита и хозяи­на. Кроме того, ряд иммунопатологических состояний может быть обусловлен избыточной продукцией цитокинов (TNFa; IL-1).

Основные возможности управления инфекционным процессом базируются на применении средств, либо подавляющих развитие возбудителя в организме хозяина, либо поддерживающих систему иммунной защиты этого организма.

Для подавления жизнедеятельности возбудителя использу­ются разнообразные химиотерапевтические средства, а также пробиотики и бактериофаги.

Для поддержки иммунной системы используются препараты активного и пассивного иммунитета. К первой группе относятся разнообразные вакцины и иммуностимуляторы, а также иммуно-депрессанты. Ко второй — препараты специфических иммуногло­булинов, иммунотоксины и растворимые рецепторы-ловушки.

В развитии любого инфекционного процесса самое непо­средственное участие принимают две противоборствующие стороны — возбудитель (точнее, система факторов его патоген-ности) и система иммунитета хозяина. Победа той или иной стороны и определяет основной исход инфекционной болез­ни — выздоровление или смерть (или носительство, как «согла­шение о перемирии»).

Вмешательство в этот процесс с целью содействовать вы­здоровлению может проводиться только в двух направлениях — подавление источника факторов патогенности (т. е. самого воз­будителя) или максимальная активизация защитных механиз­мов организма хозяина. Кстати говоря, эти направления абсо­лютно не исключают одно другого, а наоборот, органично до­полняют друг друга.

Для того чтобы вызвать ускоренную гибель паразитирую­щих в организме возбудителей, имеется целый арсенал токси­ческих веществ синтетического или биологического происхож­дения. Причем эти вещества довольно токсичны для паразити­ческих форм жизни и значительно менее токсичны для эукари-отических клеток хозяина. Эта особенность и позволяет ис­пользовать их в определенном диапазоне доз. Часто такие ве­щества объединяют общим термином — химиотерапевтические вещества.

Т-клеточный иммунный ответ

Т-клеточный иммунный ответ также весьма важен при па­разитарных болезнях. Цитотоксические Т-клетки осуществля­ют функцию контактного цитотоксического киллинга клеток, зараженных внутриклеточными паразитами. Кроме того, отме­чают, что Т-клетки способны секретировать IFN7, который ин-гибирует размножение паразитов в некоторых соматических клетках (гепатоцитах, например).

Т-хелперы (CD4) выделяют различные цитокины, кото­рые активируют фагоциты и гранулоциты, а также запускают процессы формирования специфических антителопродуциру-ющих клеток (плазматических) и цитотоксических Т-клеток.

Особого внимания заслуживают механизмы защитных реакций в ответ на инвазию кишечных гельминтов и простейших. Считается, что иммунный ответ начинает развиваться вслед за попаданием паразитарных антигенов (через просветы между энтероиитами) в лимфоидные органы кишечника. Здесь в результате развития антигенспеиифических реакций, контролируе­мых ТЪ2, образуется антителопродуцируюшие (плазматические) клетки. Они секретируют в просвет кишечника противопаразитарные антитела.

Кроме того, IgE, сорбируясь на активированных посредством IL-3 и IL-4 тучных клетках и взаимодействуя затем с антигеном, вызывают деграну-ляиию этих клеток. Цитоплазматические гранулы тучных клеток содержат различные медиаторы (гистамин, брадикинин и др.) и протеазы (см. гл. 2.2.2 и 2.2.3). Эти продукты способствуют изменению проницаемости кишечника и слущиванию энтероцитов, что приводит к устранению пара­зитических простейших в данном месте. Продукты дегрануляции тучных клеток и эозинофилов также могут выделяться в просвет кишечника.

Развитие процессов неспецифической воспалительной реакции в лим-фоидной ткани кишечника приводит к выделению макрофагами клеток TNFot и IL-1. Эти цитокины активируют пролиферацию бокаловидных клеток в кишечнике и усиливают секрецию ими слизи.

Факторы адаптивного иммунитета при паразитарных болезнях

Мелкие и внутриклеточные паразиты могут уничтожаться активированными макрофагами путем фагоцитоза. Макрофа­ги, нейтрофилы, а также NK-клетки способны вести контакт­ный цитолиз пораженной паразитом клетки. Однако это, как правило, антителозависимый процесс и на ранних стадиях он возможен только при соответствующем количестве естествен­ных антител.

При формировании иммунного ответа на те или иные пара­зитарные антигены эффективность защитных реакций зависит в значительной степени от характера паразитирования возбуди­теля. А также от того, насколько значимы нейтрализуемые ан­тигены в патогенезе и жизнеобеспечении паразита.

Антитела чрезвычайно важны для реакций иммунитета при паразитарных болезнях. Так или иначе они участвуют во многих защитных реакциях. Отмечают роль IgE; igG; а также IgA (при гельминтозах). Роль этих антител сводится к следующему:

1. Антитела сорбируются на поверхности эозинофилов, ма­
крофагов, нейтрофилов, тромбоцитов, тучных клеток и базо-
филов, придавая процессам дегрануляции этих клеток антиген-
специфическую направленность. При этом процессы внекле­
точного цитолиза становятся не только целенаправленными,
но и значительно более интенсивными.

2. Антитела, сорбированные на поверхности макрофагов,
нейтрофилов, а также NK-клеток, позволяют этим лейкоцитам
вести контактный цитолиз пораженных клеток.

3. Антитела (наряду с комплементом) усиливают механиз­
мы фагоцитоза, респираторного взрыва и продукции N0 у фа­
гоцитов.

4. Антитела запускают механизмы активации комплемента
по классическому пути, непосредственно на поверхности пара­
зита.

5. Антитела могут нейтрализовать токсины, выделяемые
гельминтами, а также стерически блокировать рецепторы, поз­
воляющие мелким паразитам прикрепляться к клетке или про­
никать в нее. Это, в свою очередь, обрывает весь процесс пара­
зитирования.

Фагоциты и гранулоциты

Фагоциты и гранулоциты в ответ на активацию и прими­тивное распознавание паразитарных клеток активируются и начинают процесс внеклеточного цитолиза. Механизмы это­го процесса (см. гл.6.3.2) сводятся к высвобождению содержи­мого гранул лейкоцитов во внеклеточное пространство (дегра-нуляция). Поскольку этот процесс происходит, как правило, в непосредственной близости от паразита, то на поверхность последнего обрушивается масса протеолитических и других ферментов, токсических метаболитов кислорода и азота, а так­же все другие цитолитические компоненты гранулоцитов. В ре­зультате даже плотные покровы многоклеточных паразитов мо­гут быть лизированы.

Особенно важную роль в процессах противопаразитарного внеклеточного цитолиза играют эозинофилы и нейтрофилы. Существует даже предположение, что эозинофилы были вооб­ще поддержаны эволюцией, как клетки специализирующиеся на осуществлении внеклеточного цитолиза крупных паразитов, которые развиваются в тканях, но из-за своих размеров не мо­гут быть уничтожены фагоцитированием.

Эозинофилы содержат в своих гранулах черезвычайно ток­сичный для паразитов «главный основной белок» (МВР — major basic protein). В то же время этот белок не вызывает зна­чительных повреждений собственных клеток хозяина. Нейтро­филы также содержат в составе своих гранул весьма токсичные для паразитов продукты, особенно дефензины.

В процессах разрушения структуры паразитов (как одно­клеточных, так и многоклеточных) значительную роль играет комплемент. Помимо непосредственного лизиса паразитарных клеток, компоненты комплемента выполняют и опсонизирую-шую функцию (особенно СЗЬ). Это облегчает распознавание и контакт с паразитарной клеткой фагоцитов, эозинофилов и других клеток, имеющих соответствующие рецепторы.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ПАРАЗИТАРНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Характерные особенности противопаразитарного иммунно­го ответа обусловлены размерами объектов, против которых при­ходится действовать системе иммунитета. Паразиты больших размеров не могут быть фагоцитированы даже макрофагами, их нельзя непосредственно нейтрализовать и антителами. Здесь ор­ганизм хозяина включает другие механизмы зашиты, которые могут быть эффективны против многоклеточных паразитов. Что касается паразитических организмов, персистируюших внутри клеток, то здесь основную роль играют те же киллерные меха­низмы, которые уничтожают всю зараженную клетку.

Факторы врожденного иммунитета при паразитарных болезнях

Первую линию зашиты при паразитарных болезнях форми­руют факторы врожденного иммунитета. Прежде всего — это макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы и тромбоциты. Сущест­венную роль играет здесь и система комплемента.

Наиболее эффективные защитные реакции организма хозя­ина против многоклеточных паразитов — реакции внеклеточно­го цитолиза, которые активно развиваются при наличии анти­тел к паразитарным антигенам. Но эти реакции могут идти и в отсутствии антител, особенно на ранних этапах развития инва­зионного процесса.

Например, макрофаги, в ответ на некоторые антигенные компоненты паразитов (в частности, на фосфолипидсодержашие антигены) секретируют цитокины — TNFa и другие. TNFa активирует как сами фагоциты, так и эозинофилы и тромбоциты.

Кроме того, цитокины макрофагов (TNFa и IL-1) могут влиять не толь­ко на клетки иммунной системы, но и на другие соматические клетки ор­ганизма. В результате эти клетки становятся более устойчивыми к воздей­ствию паразитов.

Т-клеточный ответ при антибактериальном иммунитете

Значительную роль в защитных реакциях играет связыва­ние антител с адгезивными структурами бактерий (фибрилла­ми, фимбриями). В результате этого процесса бактерии теряют способность взаимодействовать с соответствующими рецепто­рами на мембране клеток хозяина и не развивают патогенных эффектов.

Связываясь с антигенами на поверхности бактерий, антите­ла инициируют запуск реакции активации комплемента по классическому пути, что завершается формированием здесь же мембранолизируюшего комплекса. В результате клетка бакте­рии лизируется и погибает.

Антитела, «армируя» макрофаги и нейтрофилы, резко уве­личивают эффективность фагоцитоза и внеклеточного цитоли­за бактерий фагоцитами.

При антибактериальном иммунном ответе особо отмечают функции Т-хелперов (CD4-) как клеток, не только инициирую­щих запуск В-клеточного, гуморального ответа, но и активиру­ющих моноциты и макрофаги.

Для выполнения макрофагами различных функций требу­ются разнообразные комбинации цитокинов (IFN7, TNFa, IL-2, GM-CSF и др.). Их синтез могут обеспечить как сами макро­фаги, так и окружающие их Т-клетки.

При развитии инфекций, сопровождающихся внутрикле­точной персистенцией возбудителя, значительную роль в защит­ных эффектах отводят антигенспецифическим цитотоксиче-ским Т-клеткам (CD8-). Вместе с этим, рост возбудителей внутри клеток многих типов (даже не относящихся к системе иммуни­тета) может эффективно подавляться при активации этих кле­ток интерфероном (IFN7). Полагают, что такие бактерицидные

эффекты возможны благодаря образованию в клетках окиси азота и ее метаболитов, поскольку способностью к синтезу NO~ обладают не только клетки иммунной системы.

Механизмы иммунной зашиты при внутриклеточных бак­териальных инфекциях остаются еше во многом неизвестными. Особенно это характерно для инфекций, сопровождающихся внутримакрофагальным персистированием возбудителя. Пола­гают, что в данном случае весьма важную роль играют цитоки-ны, вырабатываемые Т-хелперами. Они могут активировать функции различных бактерицидных систем зараженных макро­фагов (особенно NO-механизма), что помогает им завершить киллинг фагоцитированных бактерий.

Факторы адаптивного иммунитета в защите от бактериальных инфекций.

Основные эффекты нейтрализации и удаления бактерий из организма связывают с антителами и макрофагами. В случае инфекций, сопровождающихся внутриклеточным персистиро-ванием, определенную роль отводят Т-хелперам и киллерным клеткам (Т-клеткам (CD8+) и NK-клеткам).

Антибактериальные антитела

Далеко не все антитела к антигенам бактерий одинаково важны для зашиты организма. Это зависит от класса антител, их аффинитета и той роли, которую играют связываемые ими антигены в патогенезе инфекционной болезни.

Нередко в литературе встречаются сообщения об отсутствии корреля­ции между титром специфических антител и протективным эффектом при том или ином заболевании. Или наоборот, о полной их корреляции.

Это зависит от того, антитела к каким антигенам тестируются в сероло­гических реакциях, а какие участвуют в реальной иммунной зашите, т.е. в блокаде факторов патогенности. Например, при бруцеллезе в массовом количестве продуцируются антитела к мембранному липополисахари-ay(LPS). Именно по ним и проводится диагностика болезни. Но как фак­тор патогенности, этот компонент незначителен и поэтому антитела к LPS вовсе не защищают организм при бруцеллезе.

Наиболее эффективно действие антител при развитии токсигенных инфекций и инфекциях, сопровождающихся облигат-ным прикреплением к клеткам хозяина. Антитела могут стери-чески блокировать действие токсинов, а также активность раз­личных бактериальных ферментов (нейраминидазы, гиалуронидазы, каталазы , различных протеаз и т. д.). В результате нейтра­лизации токсинов организму хозяина удается сохранять основ­ные физиологические параметры, что позволяет ему эффектив­но бороться с самим возбудителем, выделяющим токсин.

Нейтрализация бактериальных ферментов не дает возмож­ности возбудителю «избегать» атаки со стороны иммунитета (разрушать протеазами комплемент, разрушать пероксиды и т. д.). Кроме того, многие поверхностные ферменты играют важ­ную роль в жизнеобеспечении бактериальной клетки. Их нейт­рализация также способна привести к гибели бактерии.

ПРИ БОЛЕЗНЯХ, ВЫЗЫВАЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ

О наиболее эффективных механизмах зашиты от патоген­ного действия тех или иных бактерий в общих чертах можно су­дить по строению клеток возбудителя и характеру его паразити-рования. Характер защиты зависит от того, ограничивается ли патогенный процесс только токсигенностью или он сопровож­дается инвазивностью (расселением) бактерий и поражением внутренних органов? Внутри или на поверхности клеток хозяи­на паразитирует данный микроорганизм?

Таким образом, эффективность иммунной защиты зависит от эффективности нейтрализации факторов патогенности воз­будителя, которые имеют свои количественные и структурные особенности.

Факторы врожденного иммунитета в защите от бактериальных инфекций

Считается, что основную массу, проникающих через по­кровные ткани бактерий, уничтожают факторы врожденного иммунитета — фагоциты и комплемент. При этом бактерии мо­гут распознаваться механизмами филогенетически древних ре­акций (лектиноподобное распознавание).

Кроме того, как отмечалось выше, в организме хозяина ге­нетически закрепляется способность быстрого распознавания и эффективного ответа на ряд антигенов, общих для больших таксономических групп бактерий (LPS, пептидогликанов). Возможно, это связано с накоплением Т- и В-клеток памяти, несущими специфичность к родственным антигенам других ба­ктерий.

Так или иначе, основная масса непатогенных и слабопато­генных бактерий может быть уничтожена фагоцитами (макро­фагами и нейтрофилами), а также благодаря активации комп­лемента.

Фагоциты разрушают бактерии путем фагоцитоза, реже — путем внеклеточного и контактного цитолиза. При этом макро­фаги считаются основной популяцией клеток, уничтожающей бактерии в организме.

Комплемент может оказывать на бактерии цитолитическое действие. Особенно это выражено у грамотрицательных бакте­рий, поскольку их мембраны весьма чувствительны к атаке мембранолизируюшего комплекса. Кроме того, образующиеся в результате активации комплемента компоненты (СЗЬ; СЗа; С5а) опсонизируют бактерии для фагоцитоза, участвуют в реак­циях хемотаксиса и активации других клеток.

NK-клетки тоже могут участвовать в антибактериальной за-шите. Их действие особенно эффективно в условиях развития внутриклеточных инфекций, когда необходимы механизмы разрушения инфицированных клеток хозяина.

Уничтожение зараженных вирусом клеток

Уничтожение клеток, воспроизводящих новые вирусные частицы, — это основной и наиболее эффективный механизм противовирусной защиты.

Различают несколько вариантов такой зашиты:

1. Лизис зараженной клетки вызывает мембранолизирую-
ший комплекс комплемента. Запуск реакции активации комп­
лемента инициируют антивирусные антитела, которые связы­
ваются с белками капсида, экспрессированными на мембране
клетки.

2. Антитела, фиксированные на мембране пораженной ви­
русом клетки, инициируют механизм антителозависимого кил-
линга, выполняемого NK-клетками.

Эти клетки взаимодействуют с Fc-фрагментами IgG через экспрессиро-ванный на их поверхности Fc-yRII рецептор (СД 16). Контактируя таким образом с зараженной клеткой, NK-клетка убивает ее с помощью перфо-ринов и гранзимов (см. главы 3.5.3 и 6.3.4).

3. Основной популяцией клеток, осуществляющей специ­
фические цитотоксические реакции, являются Т-клетки CD8⁺
(Т-киллеры). Поскольку все клетки организма экспрессируют
молекулы МНС класса I, вирусные антигены будут экспресси-
роваться, в первую очередь, именно на мембранах зараженных
клеток в составе этих молекул. Поэтому киллерные Т-клетки
(CD8⁺) скапливаются в местах размножения вирусов и разру­
шают инфицированные ими клетки путем контактного кил-
линга.

Целенаправленная помощь факторам врожденного иммунитета

В данном случае существенную роль отводят Т-клеткам (CD4⁺), особенно если этот процесс связан с инфицированием эпителиальных покровов (вирус герпеса тип 1, корь и др.).

CD4⁺ клетки выделяют целый спектр цитокинов, прежде всего — IFN-y. Таким образом они привлекают и активируют макрофаги и N К-клетки. В конечном счете это значительно увеличивает эффективность противовирусной зашиты.

Имеются сообщения и о цитотоксических способностях Т-клеток CD4,⁺ однако их механизм не вполне изучен. CD4+ клет­ки (Т-хелперы) способствуют дифференцировке и пролиферации В-клеток, продуцирующих антитела. А последние придают целенаправленность и усиливают эффекты противовирусного действия факторов врожденного иммунитета

Блокада распространения вирусных частиц

Существует интересная теория, что для вирусов, обладающих высокой цитопатогенной активностью, наиболее эффективным является гумораль­ный иммунитет. А для не цитопатогенных вирусов — наоборот, клеточный. Во всяком случае, определенная корреляция здесь отмечается.

Основные механизмы адаптивного противовирусного им­мунитета сводятся к блокаде распространения вирусных час­тиц, уничтожению зараженных вирусом клеток (т. е. клеток, ко­торые фактически являются «фабриками» по производству но­вых вирусов) и к целенаправленной помоши факторам врож­денного иммунитета.

 

Распространение вирусных частиц в организме блокируют в основном антитела. В процессе развития адаптивного имму­нитета синтезируются антитела к большинству антигенов виру­са. Однако считается, что вирусную инфекцию сдерживают в основном антитела к поверхностным гл и коп роте и нам. Эти ан­тигены, часто называемые протективными, локализованы на поверхности вирионов или экспрессируются на мембране зара­женной вирусом клетки.

Антитела к этим структурам, специфически адсорбируясь на поверхности внеклеточных вирусных частиц (вирионов), могут стерически блокировать многие их жизненно важные функции. Прежде всего — это блокада функции прикрепления к клетке хозяина, а также проникновения в нее. Кроме того, имеются данные о нарушении функций сборки вирусов, если белки вирусного капсида, экспрессированные на поверхности клетки, связываются антителами.

Адсорбция антител на белках капсида не позволяет неко­торым вирусам (вирусу кори, чумы плотоядных и др.) прони­кать из клетки в клетку путем их слияния. В данном случае блокада F-белков отменяет эффект слияния клеток (Fushion effect).

Считается также, что повреждать оболочку внеклеточных вирионов может и комплемент, который благодаря антителам активируется по классическому, либо альтернативному пути, и препятствует таким образом распространению вируса. Од­нако в настоящее время такой процесс — виролиз — не рас­сматривается как существенный фактор противовирусной за­шиты.

Противовирусное действие интерферонов

В настоящее время известно три типа интерферонов (IFN):

IFNa — лейкоцитарный интерферон,

IFNfJ — фибробластный интерферон,

IFN7 — иммунный интерферон, вырабатываемый активи­рованными клетками иммунной системы.

Считается, что противовирусную защиту клеток могут соз­давать все три типа интерферонов, но IFN7, кроме того, усили­вает и реакции иммунитета в организме.

Устойчивость к воздействию вирусов обусловлена активацией интерфе-ронами определенных механизмов клетки, вызывающих синтез некоторых белков. Среди них выделяют два фермента, обладающих особой противо­вирусной активностью. Первый — это протеинкиназа, фосфорилируюшая a-субъединицу фактора elF- 2, который инициирует трансляцию. В ре­зультате происходит его инактивация и тем самым блокируется синтез ви­русных белков в клетке. Другой фермент — 2; 5;— олигоаденилатсинтетаза, активирующая эндонуклеазу, которая разрушает вирусную РНК. Известны и некоторые другие механизмы антивирусного действия интерферонов.

Противовирусное действие N К-клеток и макрофагов

NK-клетки и макрофаги целиком уничтожают зараженную клетку. Причем, как уже отмечалось, макрофаги способны и фагоцитировать пораженную клетку, и уничтожать ее путем контактного киллинга.

NK-клеткам отводят основную роль в противовирусной за­щите на ранних стадиях развития инфекционного процесса. Они убивают клетку с внедрившимся вирусом по механизму контакт­ного киллинга. Правда, на сегодняшний день не совсем понятно, какие структуры распознают натуральные киллеры на поверхно­сти клеток, зараженных вирусом. Однако уже известно, что эф­фективность действия N К-клеток находится в обратной зависи­мости от экспресии на мишенях молекул МНС класса I.

Факторы адаптивного иммунитета в противовирусной защите

Реакции адаптивного противовирусного иммунитета начи­нают развиваться сразу вслед за реакциями врожденного имму­нитета. Основную роль в них отводят антителам и цитотоксиче-ским Т-лимфоцитам.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Иммунная система хозяина вырабатывает специфический ответ на десятки и сотни антигенов возбудителя. Она как бы «нащупывает», нейтрализация какого компонента наиболее «чувствительна» для жизнедеятельности паразита. Если удается блокировать наиболее значимые факторы патогенности, то ор­ганизм хозяина освобождается от возбудителя. Если нет — он погибает, или болезнь приобретает хроническое течение, ино­гда преходящее в носительство.

Наиболее частые и удачные варианты эволюционно закре­плялись (отсюда и зависимость от путей проникновения, свойств антигена и т. д.). Поэтому имеются некие общие осо­бенности иммунного ответа при болезнях, вызываемых вируса­ми, микробами или паразитами. Не вдаваясь в подробности, можно попытаться вывести обобщенные механизмы иммуни­тета для каждой группы.

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА ПРИ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЯХ

Особенности проявления иммунного ответа при вирусных заболеваниях определяются тем, что вирусы являются облигат-ными внутриклеточными паразитами, со своеобразным спосо­бом размножения.

Не акцентируя внимания на подробностях строения, меха­низмах размножения и паразитирования вирусов, отметим лишь основные стадии в их развитии. Это:

1) прикрепление — через определенные адгезивные молеку­
лы вирус прикрепляется к поверхности «выбранной» им клетки
хозяина;

2) проникновение через поверхностную мембрану в цито­
плазму клетки;

3) раздевание — освобождение вирусной нуклеиновой кис­
лоты от капсила;

4) репликация — синтез клеткой хозяина новых вирусных
компонентов;

5) сборка новых вирионов и их выход из клетки.

Остановимся на наиболее значимых проявлениях иммун­ного ответа, способных эффективно блокировать и нейтрали­зовать патогенный вирус.

Основную массу патогенных вирусов, обитающих во внеш­ней среде, отделяют от внутренней среды хозяина кожные по­кровы и слизистые оболочки. При их повреждениях вирусы имеют возможность проникать в организм хозяина. Первыми их встречают здесь факторы врожденного иммунитета. Среди них особо выделяют противовирусную активность интерферо­на, NK-клеток и макрофагов.

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА ПРИ БОЛЕЗНЯХ, ВЫЗЫВАЕМЫХ РАЗЛИЧНЫМИ ВОЗБУДИТЕЛЯМИ

Представленные в этом разделе основные группы факторов патогенности следует рассматривать лишь как некий иллюстра­тивный материал, свидетельствующий об огромном многооб­разии этих факторов и об их уникальных функциях. Как видим, паразитировать в организме хозяина удается лишь тем микро­скопическим формам жизни, которые в ходе эволюции приоб­рели тот или иной способ противодействия защитным механиз­мам системы иммунитета.

При защите организма от возбудителей, относящихся к раз­личным биологическим видам, преобладают те иммунные меха­низмы, которые позволяют наиболее эффективно подавлять жизнедеятельность паразита.

Для вирусов основными механизмами иммунной защиты яв­ляется блокада антителами способности вирусов адсорбировать­ся на клетки-мишени, либо цитолиз всей пораженной клетки (контактный киллинг).

При микробном инфицировании наиболее эффективные реак­ции зависят от особенностей патогенеза.

При внеклеточном персистировании возбудителей эффек­тивны:

а) блокада антителами микробных адгезинов;

б) фагоцитоз;

в) внеклеточный цитолиз;

г) комплементзависимый цитолиз;

А при внутриклеточном персистировании:

а) гиперчувствительность замедленного (IV) типа;

б) контактный киллинг пораженных клеток.

При паразитарных болезнях, вызываемых многоклеточны­ми паразитами, одно из центральных мест занимает внекле­точный цитолиз, осуществляемый фагоцитами и, особенно, эо-зинофилами.

Несмотря на то, что механизмы иммунного ответа генети­чески детерминированы и протекают в организме по опреде­ленной программе, отмечаются существенные отличия в их проявлениях. Это зависит от антигенных, биологических, ви­рулентных и других свойств возбудителя, от дозы и путей его проникновения в организм, а также — от характера паразити-рования.